Термопаста - Thermal paste

Несколько емкостей с термопастой разных марок. Слева направо: Арктическое охлаждение MX-2 и MX-3, Tuniq TX-3, Cool Laboratory Liquid Metal Pro, Shin-Etsu MicroSi G751, Арктическое серебро 5, Алмазная пудра. В фоновом режиме: Средство для удаления термопасты Arctic Silver.
Силиконовый термопаста
Металл (серебро) термопаста
Металлическая термопаста, нанесенная на чип
Термопаста предназначена для заполнения дефектов поверхности на поверхности микросхемы.

Термопаста (также называемый термопаста, термопаста, материал термоинтерфейса (ТИМ), термогель, тепловая паста, состав радиатора, паста для радиатора или же Смазка для процессора) это теплопроводный (но обычно электрически изолирующий ) химическое соединение, который обычно используется как интерфейс между радиаторы и источники тепла такие как мощные полупроводник устройств. Основная роль термопасты заключается в устранении воздушных зазоров или промежутков (которые действуют как теплоизоляция ) из области интерфейса, чтобы максимизировать теплопередача и диссипация. Термопаста является примером материал термоинтерфейса.

В отличие от термоклей термопаста не увеличивает механической прочности соединения между источником тепла и радиатором. Он должен быть соединен с механическим фиксирующим механизмом, таким как винты, чтобы удерживать радиатор на месте и прикладывать давление, распределяя термопасту.

Сочинение

Термопаста состоит из полимеризуемый жидкая матрица и большие объемные доли электроизоляционного, но теплопроводящего наполнителя. Типичные матричные материалы: эпоксидные смолы, силиконы (Силиконовая смазка ), уретаны, и акрилаты; Также доступны системы на основе растворителей, термоплавкие клеи и самоклеящиеся ленты. Оксид алюминия, нитрид бора, оксид цинка, и все чаще нитрид алюминия используются в качестве наполнителя для этих типов клеев. Загрузка наполнителя может достигать 70–80% по массе, что увеличивает теплопроводность базовой матрицы от 0,17 до 0,3 Вт / (м · К) (ватт на метр-кельвин)[1] примерно до 4 Вт / (м · К), согласно статье 2008 года.[2]

Термические соединения серебра могут иметь проводимость от 3 до 8 Вт / (м · К) или более и состоять из микронизированный частицы серебра, суспендированные в силикон-керамической среде. Однако термопаста на основе металла может быть электропроводной и емкостной; если некоторое количество попадает в цепи, это может привести к неисправности и повреждению.

Самые эффективные (и самые дорогие) пасты почти полностью состоят из жидкий металл, обычно разновидность сплава Галинстан и имеют теплопроводность более 13 Вт / (м · К). Их сложно наносить равномерно, и они имеют наибольший риск нарушения работы из-за утечки. Эти пасты содержат галлий, который вызывает сильную коррозию алюминий и не может использоваться с алюминиевыми радиаторами.

Срок службы термопасты варьируется в зависимости от производителя и обычно составляет от 3 до 5 лет.[3]


Использует

Термопаста используется для улучшения теплового взаимодействия между различными компонентами. Обычное применение - отвод отработанного тепла, генерируемого электрическим сопротивлением в полупроводниковых устройствах, включая электроэнергию. транзисторы, Процессоры, GPU, и светодиод Початки. Охлаждение этих устройств имеет важное значение, поскольку излишек тепла быстро снижает их производительность и может вызвать разгон. катастрофический провал устройства из-за свойства полупроводников с отрицательным температурным коэффициентом.

Фабрика ПК и ноутбуки (хотя и редко планшеты или смартфоны) обычно включают термопасту между верхней частью корпуса процессора и радиатором для охлаждение. Иногда между процессорами также используется термопаста. умереть и это встроенный теплоотвод, хотя припаять иногда используется вместо.

Когда радиатор ЦП соединяется с кристаллом с помощью термопасты, энтузиасты производительности, такие как оверклокеры могут в процессе, известном как "делидинг",[4] подденьте теплоотвод («крышку» процессора) из кристалла и замените термопасту, которая обычно некачественная, на термопасту с большей теплопроводностью. Обычно в таких случаях используются жидкометаллические термопасты.

Вызовы

Консистенция термопасты делает ее восприимчивой к механизмам разрушения, отличным от некоторых других материалов для термоинтерфейса. Распространенной является откачка, которая представляет собой потерю термопасты между кристаллом и радиатором из-за разной скорости теплового расширения и сжатия. Более большого количества циклы питания, термопаста выкачивается между кристаллом и радиатором, что в конечном итоге приводит к ухудшению тепловых характеристик.[5]

Еще одна проблема, связанная с некоторыми соединениями, заключается в том, что разделение компонентов матрицы полимера и наполнителя происходит при высоких температурах. Потеря полимерного материала может привести к плохому смачиваемость, что приводит к увеличению термического сопротивления.[5]

Смотрите также

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Вернер Халлер; и другие. (2007), «Клеи», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 58–59..
  2. ^ Наруманчи, Шрикант; Михалич, Марк; Келли, Кеннет; Исли, Гэри (2008). «Термоинтерфейсные материалы для силовой электроники» (PDF). 11-я Межобщественная конференция по тепловым и термомеханическим явлениям в электронных системах, 2008 г .: ITHERM 2008: 28 - 31 мая 2008 г.. IEEE. Таблица 2. Дои:10.1109 / ITHERM.2008.4544297..
  3. ^ Дэн, Алдер. "Срок годности термопасты истекает?". Левввель.
  4. ^ "Что такое делиддинг? - ekwb.com". ekwb.com. 2016-08-25. Получено 2018-10-18.
  5. ^ а б Вишванатх, Рам; Вахаркар, Виджай; Ватве, Абхай; Лебонёр, Вассу (2000). «Проблемы тепловых характеристик от кремния до систем» (PDF). Intel Technology Journal. Архивировано из оригинал (PDF) 8 августа 2017 г.. Получено 8 марта 2020.