Mikä on lämpöyhdiste?

Tietokoneissa monet osat voivat tuottaa paljon lämpöä ja tarvitsevat jäähdytystä. CPU ja GPU ovat kaksi ensisijaista lämmönlähdettä. Yleensä molemmat tarvitsevat aktiivista jäähdytystä, vaikka ilmavirta olisi hyvä. RAM, SSD-levyt, VRAM, VRM:t ja piirisarja tuottavat kohtuullisen määrän lämpöä. Usein nämä selviävät passiivisella jäähdytyksellä hyvällä ilmavirtauksella, kunhan niissä on kohtuullisen kokoinen jäähdytyselementti.

Kaikki nämä lämmönlähteet jäähdytetään siirtämällä lämpöä aktiiviseen tai passiiviseen jäähdytyselementtiin ja antamalla sitten jäähdytyselementin siirtää lämpöä ilmaan, joka sitten poistetaan kotelosta. Prosessi on melko perusfysiikkaa. Se vaatii kuitenkin hyvän kontaktin siirtääkseen lämpöä tehokkaasti. Jäähdytyslevyn saaminen hyvän ilmakosketuksen aikaansaamiseksi on yksinkertaisempaa kuin triviaalia. Kaasuna ilma vastaa jäähdytyselementin muotoa. Ainoa näkökohta on maksimoida jäähdytyselementin pinta-ala.

Kuitenkin hyvän kontaktin saaminen varsinaisen lämpöä tuottavan osan ja jäähdytyselementin välille on monimutkaisempaa. Yleensä molemmat osat ovat metallia, ja vaikka ne molemmat koneistetaan litteiksi ja pidetään tiukasti yhdessä, tulos ei ole täydellinen. Tasoitusprosessi voi jättää mikroskooppisia uria, jolloin sisään pääsee jonkin verran ilmaa, joka todella eristää lämmönsiirron. Lisäksi joissakin tapauksissa asennusvoima voi saada toisen tai molemmat osat taipumaan hieman uudelleen, mikä johtaa huonoon kosketukseen ja huonoon lämmönsiirtoon.

Näiden ongelmien minimoimiseksi käytetään yleensä lämpöyhdistettä. Niitä on tyypillisesti neljässä muodossa, joissa on erilaisia ​​käyttötapauksia, etuja ja haittoja. Yleensä loppukäyttäjien tarvitsee käsitellä vain yhden tyyppistä lämpöyhdistettä, lämpötahnaa, joten nämä kaksi ovat yleensä synonyymejä.

Lämpötahna

Lämpöpasta on yleisimmin ajateltu lämpöyhdisteen tyyppi. Sitä voidaan kutsua myös termiksi lämpörasva ja TIM, lyhenne sanoista Thermal Interface Material. Tarkat seokset vaihtelevat, mutta se on yleensä polymeeripasta, jossa on pieniä metallihiukkasia. Tarkoituksena on, että pieni määrä asetetaan jäähdytettäville pinnalle.

Sitten jäähdytin asetetaan tasaisesti päälle, mikä luonnollisesti levittää lämpötahnan tasaisesti ja täyttää kaikki raot, olivatpa ne kuinka pieniä tahansa. Normaalikokoiselle CPU:lle tyypillisesti noin herneen kokoinen lämpenemistahnan läppä riittää tarjoamaan täyden peiton.

Lämpötahnat toimitetaan yleensä pienessä ruiskussa, joten on helppo levittää pieni määrä haluamallesi alueelle. Jotkut kuitenkin toimitetaan pusseissa, joita voi olla vaikeampi levittää ja jotka ovat yleensä melko sotkuisia. Lämmönjohtavuus mitataan W/mK tai watteina kelvinmetriä kohti. Suuremmat luvut ovat parempia, koska enemmän lämpöä voidaan siirtää. Lämpöpastat tarjoavat tyypillisesti noin 8 W/mK.

Kriittisesti lämpötahnat eivät ole – lähes aina – sähköä johtavia, eli sillä ei ole väliä, jos pieni määrä puristuu ulos. Se ei voi aiheuttaa oikosulkua. Lämpöpastaa käytetään tyypillisesti CPU:iden ja niiden jäähdyttimien sekä GPU:iden ja niiden jäähdyttimien välillä. Lämpöpasta kuivuu yleensä ajan myötä, ja sen suorituskyky on usein heikentynyt noin kahden vuoden kuluttua. Tässä vaiheessa se tulee puhdistaa ja levittää uudelleen. Tyypillisesti lämpötahnalla ei ole mitään tarttumiskykyä.

Lämpötyynyt

Lämpötyynyt ovat pohjimmiltaan pieniä ohuita sieniä, jotka johtavat hyvin lämpöä. Ne eivät yleensä johda lämpöä yhtä hyvin kuin lämpötahna, osittain siksi, että ne ovat paksumpia kuin tahna päätyy olemaan. Nämä lämpötyynyt on helppo kiinnittää, koska näet selvästi, minkä peiton saat. Pehmuste on yleensä hieman tarttuvaa, mikä tekee poistamisesta vaikeaa, varsinkin jos tyyny hajoaa.

Lämpötyynyt tarjoavat suojakerroksen paineherkille komponenteille. Asennuspaine voi joskus aiheuttaa osien halkeilua, varsinkin jos kaikki komponentit eivät ole täysin vaakasuorassa. Lämpötyynyn pieni sieni antaa sen imeä paineen ja auttaa tasoittamaan komponentteja. Lämpötyynyjä ei yleensä käytetä prosessorien tai GPU:iden jäähdyttämiseen.

Niitä on kuitenkin usein VRAM-, VRM-, RAM- ja SSD-levyillä. Nämä laitteet eivät yleensä tuota yhtä paljon lämpöä. Joten alhaisempi lämmönjohtavuus pastaan ​​verrattuna ei ole ongelma. Kustannussäästöjä kuitenkin arvostetaan.

Juotos TIM

Suorittimessa on itse asiassa kaksi kerrosta jäähdytyselementtiä. CPU-suutin on peitetty Integrated Heat Spreaderilla tai IHS:llä. IHS jäähdytetään sitten jäähdytyselementillä, jonka välissä on tavallinen lämpötahnakerros. Sen varmistamiseksi, että IHS:llä on hyvä kosketus CPU-suuttimen kanssa, käytetään toista lämpöyhdistekerrosta optimaalisen lämmönjohtavuuden saavuttamiseksi. Joissakin skenaarioissa käytetään tavallista lämpötahnaa. Pinta-ala on kuitenkin pieni, mikä vaikeuttaa lämmönsiirtoa.

Nykyaikaisissa prosessoreissa juote siirtää lämpöä CPU-suuttimen ja IHS:n välillä. Tätä käytetään tyypillisesti pienoislevynä, joka puristuu IHS:n käytön aikana hyvän liitoksen muodostamiseksi. Metallina juotteen lämmönjohtavuus on paljon korkeampi, noin 50 W/mK. Se on myös sähköä johtava, joten lähellä olevien komponenttien eristämisestä on huolehdittava.

Nestemäinen metalli

Jotkut harrastajat ja äärimmäisen ylikellottajat valitsevat nestemäisen metallin lämpöyhdisteen. Nämä perustuvat galliumiin, metallinesteeseen huoneenlämpötilassa. Se on kuitenkin yleensä seostettu muiden metallien kanssa. Tämä tarkoittaa, että sitä voidaan levittää samalla tavalla kuin tavallista lämpötahnaa.

Se tarjoaa erinomaisen lämmönjohtavuuden, luokkaa 60 W/mK. Sen avulla voit nähdä useiden asteiden lämpötilan pudotuksen, kun lämpö siirtyy tehokkaammin pois. Vaikka se kuulostaakin hyvältä, siinä on useita vaikeuksia.

Nestemäisiä metalleja käytettäessä on oltava erittäin varovainen. Ensinnäkin galliumia ei pitäisi käsitellä suoraan. Nestemäinen metalli on paljon vähemmän tiheää kuin lämpötahna, joten sitä tarvitsee käyttää paljon vähemmän. Se on sähköä johtava, joten se voi aiheuttaa oikosulkuja, jos se roiskuu komponenttien päälle.

Gallium syövyttää myös näyttävästi alumiinia, joka ei ole yhteensopiva alumiinipohjaisten jäähdytyslevyjen kanssa. Nestemäiset metallit ovat vaikeita puhdistaa pois, jos haluat käyttää niitä uudelleen. Nestemäisiä metallilämpöyhdisteitä ei tule käyttää, ellet ole kokenut ja tiedä kaikkia niihin liittyviä riskejä.

Johtopäätös

Lämpöyhdiste tarkoittaa minkä tahansa muotoista lämpörajapintamateriaalia. Nämä materiaalit on suunniteltu tarjoamaan hyvä fyysinen kosketus ja korkea lämmönjohtavuus, jotta lämpö voidaan siirtää tehokkaasti pois. Useimmissa tapauksissa lämpöyhdiste tarkoittaa lämpöpastaa, koska tämä on tyypillisesti ainoa muoto, jota loppukäyttäjät käsittelevät.

Saatavilla on kuitenkin muita tyyppejä, joilla on erilaisia ​​etuja ja haittoja. Suorituskykyä mitataan lämmönjohtavuudella yksiköillä W/mK. Suuremmat arvot ovat parempia, mutta myös muut tekijät, kuten helppokäyttöisyys ja sähkönjohtavuus, tulee ottaa huomioon.