Τι είναι η θερμική ένωση;

Στους υπολογιστές, πολλά μέρη μπορούν να παράγουν πολλή θερμότητα και χρειάζονται ψύξη. Η CPU και η GPU είναι οι δύο κύριες πηγές θερμότητας. Γενικά και τα δύο χρειάζονται ενεργή ψύξη, ακόμα και σε περίπτωση με καλή ροή αέρα. RAM, SSD, VRAM, VRM και το chipset παράγουν αρκετή ποσότητα θερμότητας. Συχνά αυτά μπορούν να ξεφύγουν με την παθητική ψύξη σε μια θήκη με καλή ροή αέρα, αρκεί να διαθέτουν ψύκτρα λογικού μεγέθους.

Όλες αυτές οι πηγές θερμότητας ψύχονται μεταφέροντας θερμότητα σε μια ενεργή ή παθητική ψύκτρα και στη συνέχεια βάζοντας την ψύκτρα να μεταφέρει τη θερμότητα στον αέρα, ο οποίος στη συνέχεια αφαιρείται από τη θήκη. Η διαδικασία είναι αρκετά θεμελιώδης φυσική. Ωστόσο, απαιτείται καλή επαφή για να μεταφερθεί αποτελεσματικά η θερμότητα. Το να φέρετε την ψύκτρα σε καλή επαφή με τον αέρα είναι πιο απλό παρά ασήμαντο. Ως αέριο, ο αέρας προσαρμόζεται στο σχήμα της ψύκτρας. Το μόνο θέμα είναι η μεγιστοποίηση της επιφάνειας της ψύκτρας.

Ωστόσο, η καλή επαφή μεταξύ του πραγματικού εξαρτήματος που παράγει θερμότητα και της ψύκτρας είναι πιο περίπλοκη. Γενικά, και τα δύο μέρη είναι μεταλλικά, και ακόμα κι αν είναι και τα δύο κατεργασμένα επίπεδα και συγκρατημένα μεταξύ τους σφιχτά, το αποτέλεσμα δεν είναι τέλειο. Η διαδικασία ισοπέδωσης μπορεί να αφήσει μικροσκοπικές αυλακώσεις, αφήνοντας λίγο αέρα να μπει μέσα που στην πραγματικότητα μονώνει τη μεταφορά θερμότητας. Επίσης, σε ορισμένες περιπτώσεις, η δύναμη στερέωσης μπορεί να αναγκάσει το ένα ή και τα δύο μέρη να λυγίσουν ξανά ελαφρά, οδηγώντας σε κακή επαφή και κακή μεταφορά θερμότητας.

Για να ελαχιστοποιηθούν αυτά τα ζητήματα, χρησιμοποιείται γενικά μια θερμική ένωση. Αυτά συνήθως διατίθενται σε τέσσερις μορφές με διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Γενικά, οι τελικοί χρήστες χρειάζονται μόνο έναν τύπο θερμικής ένωσης, τη θερμική πάστα, επομένως τα δύο είναι συνήθως συνώνυμα.

Θερμοαγώγιμη πάστα

Η θερμική πάστα είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος θερμικής ένωσης. Μπορεί επίσης να αναφέρεται ως θερμικό γράσο και TIM, συντομογραφία για το Thermal Interface Material. Τα ακριβή μείγματα ποικίλλουν, αλλά είναι γενικά μια πάστα πολυμερούς με μικροσκοπικά μεταλλικά σωματίδια. Σκοπός είναι να τοποθετηθεί μια μικρή ποσότητα στην επιφάνεια που πρόκειται να ψυχθεί.

Το ψυγείο τοποθετείται στη συνέχεια επίπεδο από πάνω, απλώνοντας φυσικά τη θερμική πάστα ομοιόμορφα και γεμίζοντας τυχόν κενά, όσο μικρά κι αν είναι. Για μια CPU κανονικού μεγέθους, συνήθως, μια σταγόνα θερμικής πάστας περίπου στο μέγεθος ενός μπιζελιού είναι αρκετή για να παρέχει πλήρη κάλυψη.

Η θερμική πάστα έρχεται γενικά σε μια μικρή σύριγγα, καθιστώντας εύκολη την εφαρμογή μικρής ποσότητας στην περιοχή που θέλετε. Ορισμένα, ωστόσο, έρχονται σε φακελάκια που μπορεί να είναι πιο δύσκολο να εφαρμοστούν και γενικά είναι αρκετά ακατάστατα. Η θερμική αγωγιμότητα μετριέται σε W/mK ή Watt ανά μέτρο Kelvin. Οι υψηλότεροι αριθμοί είναι καλύτεροι καθώς μπορεί να μεταφερθεί περισσότερη θερμότητα. Οι θερμικές πάστες συνήθως προσφέρουν περίπου 8W/mK.

Οι κρίσιμες θερμικές πάστες είναι –σχεδόν πάντα– δεν είναι ηλεκτρικά αγώγιμες, που σημαίνει ότι δεν έχει σημασία αν μια μικρή ποσότητα συμπιέζεται. Δεν μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα. Η θερμική πάστα χρησιμοποιείται συνήθως μεταξύ των CPU και των ψύκτη τους και των GPU και των ψύκτη τους. Η θερμική πάστα γενικά στεγνώνει με την πάροδο του χρόνου και συχνά παρουσιάζει υποβαθμισμένη απόδοση μετά από περίπου δύο χρόνια. Σε αυτό το σημείο, θα πρέπει να καθαριστεί και να εφαρμοστεί ξανά. Συνήθως, η θερμική πάστα δεν έχει καμία ικανότητα κόλλας.

Θερμικά Επιθέματα

Τα θερμικά επιθέματα είναι βασικά μικροσκοπικά λεπτά σφουγγάρια που μεταφέρουν καλά τη θερμότητα. Γενικά δεν φέρουν τη θερμότητα τόσο καλά όσο η θερμική πάστα, εν μέρει επειδή είναι πιο παχιά από ό,τι καταλήγει η πάστα. Αυτά τα θερμικά επιθέματα εφαρμόζονται εύκολα γιατί μπορείτε να δείτε καθαρά τι ακριβώς κάλυψη θα έχετε. Το μαξιλαράκι τείνει να είναι ελαφρώς αυτοκόλλητο, καθιστώντας δύσκολη την αφαίρεση, ειδικά εάν το επίθεμα σπάσει.

Τα θερμικά επιθέματα προσφέρουν ένα στρώμα προστασίας για εξαρτήματα ευαίσθητα στην πίεση. Η πίεση τοποθέτησης μπορεί μερικές φορές να προκαλέσει ρωγμές των εξαρτημάτων, ειδικά εάν δεν είναι όλα τα εξαρτήματα τέλεια οριζόντια. Το μικρό σφουγγάρι ενός θερμικού μαξιλαριού του επιτρέπει να απορροφά αυτή την πίεση και βοηθά στην ισοπέδωση των εξαρτημάτων. Τα θερμικά επιθέματα συνήθως δεν χρησιμοποιούνται για την ψύξη των CPU ή των GPU.

Ωστόσο, συχνά εμφανίζονται σε VRAM, VRM, RAM και SSD. Αυτές οι συσκευές γενικά δεν παράγουν τόση θερμότητα. Άρα η μειωμένη θερμική αγωγιμότητα σε σύγκριση με την πάστα δεν είναι πρόβλημα. Ωστόσο, η εξοικονόμηση κόστους εκτιμάται.

Συγκόλληση TIM

Μια CPU έχει στην πραγματικότητα δύο στρώματα της ψύκτρας. Το καλούπι της CPU καλύπτεται από Ενσωματωμένο Διανομέα Θερμότητας ή IHS. Στη συνέχεια, το IHS ψύχεται από την ψύκτρα με ένα τυπικό στρώμα θερμικής πάστας μεταξύ τους. Για να διασφαλιστεί ότι το IHS έχει καλή επαφή με το καλούπι της CPU, χρησιμοποιείται ένα άλλο στρώμα θερμικής ένωσης για βέλτιστη θερμική αγωγιμότητα. Σε ορισμένα σενάρια, χρησιμοποιείται τυπική θερμική πάστα. Ωστόσο, η επιφάνεια είναι μικρή, καθιστώντας τη μεταφορά θερμότητας πιο δύσκολη.

Στους σύγχρονους επεξεργαστές, η συγκόλληση μεταφέρει θερμότητα μεταξύ του καλουπιού της CPU και του IHS. Αυτό εφαρμόζεται συνήθως ως μινιατούρα φύλλου που συμπιέζεται κατά την εφαρμογή του IHS για να σχηματίσει μια καλή σύνδεση. Ως μέταλλο, η θερμική αγωγιμότητα της συγκόλλησης είναι πολύ μεγαλύτερη, γύρω στα 50W/mK. Είναι επίσης ηλεκτρικά αγώγιμο, επομένως πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για τη μόνωση των κοντινών εξαρτημάτων.

Υγρό μέταλλο

Μερικοί λάτρεις και ακραίοι overclockers επιλέγουν να χρησιμοποιήσουν μια υγρή θερμική ένωση μετάλλων. Αυτά βασίζονται στο γάλλιο, ένα μεταλλικό υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Ωστόσο, είναι γενικά κράμα με άλλα μέταλλα. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να εφαρμοστεί παρόμοια με την τυπική θερμική πάστα.

Προσφέρει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, της τάξης των 60W/mK. Η χρήση του μπορεί να δει πολλαπλούς βαθμούς πτώσης της θερμοκρασίας καθώς η θερμότητα μεταφέρεται πιο αποτελεσματικά. Όσο κι αν ακούγεται υπέροχο, υπάρχουν αρκετές δυσκολίες.

Πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή κατά τη χρήση υγρών μετάλλων. Πρώτα απ 'όλα, το γάλλιο δεν πρέπει να γίνεται απευθείας χειρισμός. Το υγρό μέταλλο είναι πολύ λιγότερο πυκνό από τη θερμική πάστα, επομένως χρειάζεται πολύ λιγότερη χρήση. Είναι ηλεκτρικά αγώγιμο, επομένως μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα εάν χυθεί σε εξαρτήματα.

Το γάλλιο είναι επίσης θεαματικά διαβρωτικό για το αλουμίνιο, το οποίο είναι ασύμβατο με ψύκτρες με βάση το αλουμίνιο. Τα υγρά μέταλλα καθαρίζονται δύσκολα εάν θέλετε να τα εφαρμόσετε ξανά. Οι υγρές θερμικές ενώσεις μετάλλων δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται εκτός εάν είστε πολύ έμπειροι και γνωρίζετε όλους τους κινδύνους που συνεπάγονται.

συμπέρασμα

Η θερμική ένωση αναφέρεται σε οποιαδήποτε μορφή υλικού θερμικής διεπαφής. Αυτά τα υλικά έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν καλή φυσική επαφή και υψηλή θερμική αγωγιμότητα για να διασφαλίζουν ότι η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί αποτελεσματικά. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η θερμική ένωση θα σημαίνει θερμική πάστα, καθώς αυτή είναι συνήθως η μόνη μορφή που αντιμετωπίζουν οι τελικοί χρήστες.

Άλλοι τύποι είναι διαθέσιμοι, ωστόσο, με διαφορετικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η απόδοση μετριέται σε θερμική αγωγιμότητα με τις μονάδες W/mK. Οι υψηλότερες τιμές είναι καλύτερες, αλλά θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι παράγοντες όπως η ευκολία χρήσης και η ηλεκτρική αγωγιμότητα.