Hva er termisk forbindelse?

I datamaskiner kan mange deler produsere mye varme og trenger kjøling. CPU og GPU er de to primære varmekildene. De trenger generelt begge aktiv kjøling, selv i et tilfelle med god luftstrøm. RAM, SSD-er, VRAM, VRM-er og brikkesettet produserer en god del varme. Ofte kan disse slippe unna med passiv kjøling i et koffert med god luftstrøm så lenge de har en kjøleribbe av en rimelig størrelse.

Alle disse varmekildene avkjøles ved å overføre varme til en aktiv eller passiv kjøleribbe og deretter la kjøleribben overføre varmen til luften, som deretter fjernes fra kabinettet. Prosessen er ganske grunnleggende fysikk. Det krever imidlertid god kontakt for å overføre varmen effektivt. Å bringe kjøleribben til å ha god luftkontakt er mer enkelt enn trivielt. Som en gass tilpasser luften seg til formen på kjøleribben. Den eneste vurderingen er å maksimere overflaten til kjøleribben.

Men å få god kontakt mellom selve varmeproduserende delen og kjøleribben er mer komplisert. Vanligvis er begge deler av metall, og selv om de begge er maskinert flate og holdt tett sammen, er ikke resultatet perfekt. Utflatningsprosessen kan etterlate mikroskopiske riller, og slippe inn litt luft som faktisk isolerer varmeoverføringen. I noen tilfeller kan også monteringskraften føre til at en eller begge deler bøyer seg litt igjen, noe som fører til dårlig kontakt og dårlig varmeoverføring.

For å minimere disse problemene, brukes vanligvis en termisk forbindelse. Disse kommer vanligvis i fire formater med forskjellige brukstilfeller, fordeler og ulemper. Vanligvis trenger sluttbrukere bare å forholde seg til én type termisk forbindelse, termisk pasta, så de to er vanligvis synonyme.

Termisk pasta

Termisk pasta er den mest brukte typen termisk forbindelse. Det kan også refereres til som termisk fett og TIM, forkortelse for Thermal Interface Material. Nøyaktige blandinger varierer, men det er vanligvis en polymerpasta med små metallpartikler. Hensikten er at en liten mengde legges på overflaten som skal avkjøles.

Deretter plasseres kjøleren flatt oppå, og sprer den termiske pastaen jevnt ut og fyller eventuelle hull, uansett hvor små. For en CPU i standardstørrelse er vanligvis en klatt termisk pasta på størrelse med en ert nok til å gi full dekning.

Termisk pasta kommer vanligvis i en liten sprøyte, noe som gjør det enkelt å påføre en liten mengde på området du ønsker. Noen kommer imidlertid i poser som kan være vanskeligere å påføre og generelt er ganske rotete. Termisk ledningsevne måles i W/mK, eller Watt per meter Kelvin. Høyere tall er bedre ettersom mer varme kan overføres. Termiske pastaer tilbyr vanligvis rundt 8W/mK.

Kritisk termiske pastaer er – nesten alltid – ikke elektrisk ledende, noe som betyr at det ikke spiller noen rolle om en liten mengde presses ut. Det kan ikke forårsake kortslutning. Termisk pasta brukes vanligvis mellom CPUer og deres kjølere og GPUer og deres kjølere. Termisk pasta tørker vanligvis ut over tid og vil ofte vise dårligere ytelse etter rundt to år. På dette tidspunktet bør den rengjøres og påføres på nytt. Vanligvis har termisk pasta ingen limegenskaper.

Termiske puter

Termiske puter er i utgangspunktet bittesmå tynne svamper som leder varme godt. De er generelt ikke så gode som å lede varme som termisk pasta, delvis fordi de er tykkere enn pastaen ender opp med å bli. Disse termoputene er enkle å påføre fordi du tydelig kan se nøyaktig hvilken dekning du vil få. Puten har en tendens til å være litt klebende, noe som gjør det vanskelig å fjerne, spesielt hvis puten går i stykker.

Termiske puter gir et lag med beskyttelse for trykkfølsomme komponenter. Monteringstrykk kan noen ganger føre til at komponenter sprekker, spesielt hvis ikke alle komponentene er helt i vater. Den lille svampen til en termisk pute lar den absorbere det trykket og hjelper til med å jevne ut komponentene. Termiske puter brukes vanligvis ikke til å kjøle CPUer eller GPUer.

Imidlertid finnes de ofte på VRAM, VRM, RAM og SSD. Disse enhetene avgir vanligvis ikke så mye varme. Så den reduserte varmeledningsevnen sammenlignet med pasta er ikke et problem. Kostnadsbesparelsene er imidlertid verdsatt.

Lodd TIM

En CPU har faktisk to lag av kjøleribben. CPU-dysen er dekket av en integrert varmespreder eller IHS. IHS blir deretter avkjølt av kjøleribben med et standard termisk pastalag mellom dem. For å sikre at IHS har god kontakt med CPU-dysen, brukes et annet lag med termisk forbindelse for optimal varmeledningsevne. I noen scenarier brukes standard termisk pasta. Imidlertid er overflatearealet lite, noe som gjør varmeoverføringen vanskeligere.

I moderne prosessorer overfører loddetinn varme mellom CPU-dysen og IHS. Dette brukes vanligvis som et miniatyrark som blir klemt under påføring av IHS for å danne en god forbindelse. Som et metall er den termiske ledningsevnen til loddetinn mye høyere, rundt 50W/mK. Den er også elektrisk ledende, så det må utvises forsiktighet for å isolere komponenter i nærheten.

Flytende metall

Noen entusiaster og ekstreme overklokkere velger å bruke en flytende termisk metallblanding. Disse er basert på gallium, en metallvæske ved romtemperatur. Imidlertid er det generelt legert med andre metaller. Dette betyr at den kan påføres på samme måte som standard termisk pasta.

Den tilbyr utmerket varmeledningsevne, i størrelsesorden 60W/mK. Ved å bruke den kan du se flere grader av temperaturfall ettersom varme overføres mer effektivt. Så mye som det høres bra ut, er det flere vanskeligheter.

Det må utvises stor forsiktighet ved bruk av flytende metaller. Først av alt, gallium bør ikke håndteres direkte. Flytende metall er mye mindre tett enn termisk pasta, så mye mindre må brukes. Den er elektrisk ledende, så den kan forårsake kortslutninger hvis den søles ut på komponenter.

Gallium er også spektakulært etsende for aluminium, som er uforenlig med aluminiumsbaserte kjøleribber. Flytende metaller er vanskelige å rengjøre hvis du vil bruke dem på nytt. Flytende termiske metallforbindelser bør ikke brukes med mindre du er veldig erfaren og kjenner til alle risikoene som følger med dem.

Konklusjon

Termisk forbindelse refererer til enhver form for termisk grensesnittmateriale. Disse materialene er designet for å gi god fysisk kontakt og høy varmeledningsevne for å sikre at varme effektivt kan overføres bort. I de fleste tilfeller vil den termiske forbindelsen bety termisk pasta, da dette typisk er den eneste formen sluttbrukere håndterer.

Andre typer er tilgjengelige, men med forskjellige fordeler og ulemper. Ytelse måles i varmeledningsevne med enhetene W/mK. Høyere verdier er bedre, men andre faktorer som brukervennlighet og elektrisk ledningsevne bør også vurderes.