Mis on termiline ühend?

Arvutites võivad paljud osad toota palju soojust ja vajavad jahutamist. CPU ja GPU on kaks peamist soojusallikat. Üldiselt vajavad mõlemad aktiivset jahutust isegi hea õhuvoolu korral. RAM, SSD-d, VRAM, VRM-id ja kiibistik toodavad parajal määral soojust. Sageli pääsevad need passiivsest jahutusest hea õhuvooluga korpuses, kui neil on mõistliku suurusega jahutusradiaator.

Kõiki neid soojusallikaid jahutatakse, suunates soojust aktiivsele või passiivsele jahutusradiaatorile ja seejärel lastes jahutusradiaatoril soojust õhku üle kanda, mis seejärel korpusest eemaldatakse. Protsess on üsna fundamentaalne füüsika. Soojuse tõhusaks ülekandmiseks on aga vaja head kontakti. Jahutusradiaatori hea õhukontakti loomine on lihtsam kui tühine. Gaasina vastab õhk puhas jahutusradiaatori kujule. Ainus kaalutlus on jahutusradiaatori pindala maksimeerimine.

Hea kontakti saavutamine tegeliku soojust tootva osa ja jahutusradiaatori vahel on aga keerulisem. Üldiselt on mõlemad osad metallist ja isegi kui need on töödeldud tasaseks ja tihedalt koos, ei ole tulemus täiuslik. Lamestamisprotsess võib jätta mikroskoopilisi sooni, lastes sisse pääseda õhul, mis soojusülekannet tegelikult isoleerib. Samuti võib kinnitusjõud mõnel juhul põhjustada ühe või mõlema osa uuesti pisut kummardamist, mis põhjustab kehva kontakti ja halva soojusülekande.

Nende probleemide minimeerimiseks kasutatakse tavaliselt termilist ühendit. Neid on tavaliselt neljas vormingus, millel on erinevad kasutusjuhtumid, eelised ja puudused. Üldjuhul peavad lõppkasutajad tegelema ainult ühte tüüpi termosegu, termopastaga, seega on need kaks tavaliselt sünonüümid.

Termiline pasta

Termopasta on kõige levinum termilise ühendi tüüp. Seda võib nimetada ka termiliseks määrdeks ja TIM-iks, lühend terminist Thermal Interface Material. Täpsed segud on erinevad, kuid üldiselt on see pisikeste metalliosakestega polümeerpasta. Eesmärk on panna väike kogus jahutatavale pinnale.

Seejärel asetatakse jahuti tasaselt peale, jaotades termopasta loomulikult ühtlaselt ja täites kõik tühimikud, olenemata sellest, kui väikesed on. Tavalise suurusega protsessori puhul piisab täieliku katvuse tagamiseks tavaliselt umbes hernesuurusest termopastast.

Termopasta on tavaliselt väikeses süstlas, mis hõlbustab väikese koguse kandmist soovitud alale. Mõned on aga kotikestes, mida võib olla raskem peale kanda ja mis on üldiselt üsna segased. Soojusjuhtivust mõõdetakse W/mK ehk vattides Kelvini meetri kohta. Suuremad numbrid on paremad, kuna rohkem soojust saab üle kanda. Termopastad pakuvad tavaliselt umbes 8 W/mK.

Kriitiliselt termilised pastad ei ole peaaegu alati elektrit juhtivad, mis tähendab, et pole vahet, kui väike kogus välja pressib. See ei saa põhjustada lühist. Termopastat kasutatakse tavaliselt protsessorite ja nende jahutite ning GPU-de ja nende jahutite vahel. Termopasta kuivab tavaliselt aja jooksul ja hakkab sageli umbes kahe aasta pärast halvenema. Sel hetkel tuleks see maha puhastada ja uuesti peale kanda. Tavaliselt ei ole termopastal kleepumisvõimet.

Termilised padjad

Termopadjad on põhimõtteliselt pisikesed õhukesed käsnad, mis juhivad hästi soojust. Tavaliselt ei juhi need nii hästi soojust kui termopasta, osaliselt seetõttu, et need on paksemad, kui pasta lõpuks on. Neid termopatju on lihtne peale kanda, sest näete täpselt, millise katvuse saate. Padi kipub olema kergelt kleepuv, muutes eemaldamise keeruliseks, eriti kui padi puruneb.

Termopadjad pakuvad survetundlikele komponentidele kaitsekihti. Paigaldussurve võib mõnikord põhjustada komponentide pragunemist, eriti kui kõik komponendid pole täiesti tasased. Termopadja väike käsn võimaldab sellel survet neelata ja aitab komponente tasandada. Termopatju ei kasutata tavaliselt protsessorite või GPU-de jahutamiseks.

Siiski on need sageli olemas VRAM-il, VRM-idel, RAM-il ja SSD-del. Tavaliselt ei tooda need seadmed nii palju soojust. Seega pole pastaga võrreldes väiksem soojusjuhtivus probleem. Kulude kokkuhoid on aga teretulnud.

Joote TIM

Protsessoril on tegelikult kaks jahutusradiaatori kihti. Protsessori stants on kaetud integreeritud soojusjaoturi või IHS-iga. Seejärel jahutatakse IHS-i jahutusradiaator, mille vahel on standardne termopasta kiht. Tagamaks, et IHS-il oleks hea kontakt CPU-vorminguga, kasutatakse optimaalse soojusjuhtivuse tagamiseks teist kihti termoühendit. Mõnel juhul kasutatakse tavalist termopastat. Pindala on aga väike, mis muudab soojusülekande raskemaks.

Kaasaegsetes protsessorites kannab joodis soojust CPU matriitsi ja IHS-i vahel. Tavaliselt kasutatakse seda miniatuurse lehena, mis IHS-i rakendamisel hea ühenduse moodustamiseks pigistatakse. Metallina on joote soojusjuhtivus palju suurem, umbes 50 W/mK. See on ka elektrit juhtiv, seega tuleb hoolitseda lähedalasuvate komponentide isoleerimise eest.

Vedel metall

Mõned entusiastid ja äärmuslikud ülekiirendajad valivad vedela metalli termilise segu kasutamise. Need põhinevad galliumil, toatemperatuuril metallil. Kuid see on üldiselt legeeritud teiste metallidega. See tähendab, et seda saab peale kanda sarnaselt tavalise termopastaga.

Sellel on suurepärane soojusjuhtivus, suurusjärgus 60 W/mK. Seda kasutades võib näha temperatuuri langust mitme kraadi võrra, kuna soojus kandub tõhusamalt ära. Nii palju kui see kõlab suurepäraselt, on mitmeid raskusi.

Vedelmetallide kasutamisel tuleb olla väga ettevaatlik. Esiteks ei tohiks galliumi otse käsitseda. Vedel metall on palju vähem tihe kui termopasta, seega on vaja palju vähem kasutada. See on elektrit juhtiv, mistõttu võib komponentidele valgudes põhjustada lühiseid.

Gallium söövitab suurejooneliselt ka alumiiniumi, mis ei sobi kokku alumiiniumipõhiste jahutusradiaatoritega. Vedelaid metalle on raske eemaldada, kui soovite neid uuesti peale kanda. Metallist vedelaid termoühendeid ei tohiks kasutada, kui te pole väga kogenud ja ei tea kõiki nendega kaasnevaid riske.

Järeldus

Termiline ühend viitab mis tahes kujul termilise liidese materjalile. Need materjalid on loodud pakkuma head füüsilist kontakti ja kõrget soojusjuhtivust, et tagada soojuse tõhus ülekandmine. Enamikul juhtudel tähendab termiline ühend termopastat, kuna see on tavaliselt ainus vorm, millega lõppkasutajad tegelevad.

Saadaval on aga ka teisi tüüpe, millel on erinevad eelised ja puudused. Toimivust mõõdetakse soojusjuhtivuses ühikutega W/mK. Kõrgemad väärtused on paremad, kuid arvesse tuleks võtta ka muid tegureid, nagu kasutusmugavus ja elektrijuhtivus.