Vad är termisk förening?

I datorer kan många delar producera mycket värme och behöver kylas. CPU och GPU är de två primära värmekällorna. Båda behöver generellt sett aktiv kylning, även i ett fall med bra luftflöde. RAM, SSD, VRAM, VRM och chipset producerar en hel del värme. Ofta kan dessa komma undan med passiv kylning i ett fall med bra luftflöde så länge de har en lagom stor kylfläns.

Alla dessa värmekällor kyls genom att överföra värme till en aktiv eller passiv kylfläns och sedan låta kylflänsen överföra värmen till luften, som sedan tas bort från höljet. Processen är ganska grundläggande fysik. Det krävs dock god kontakt för att överföra värmen effektivt. Att få kylflänsen att ha bra luftkontakt är mer enkelt än trivialt. Som en gas anpassar sig luften till kylflänsens form. Det enda som övervägs är att maximera kylflänsens yta.

Att få bra kontakt mellan själva värmealstrande delen och kylflänsen är dock mer komplicerat. I allmänhet är båda delarna av metall, och även om de båda är bearbetade platta och hålls ihop tätt, är resultatet inte perfekt. Tillplattningsprocessen kan lämna mikroskopiska spår och låta lite luft komma in som faktiskt isolerar värmeöverföringen. I vissa fall kan monteringskraften också få en eller båda delarna att böjas något igen, vilket leder till dålig kontakt och dålig värmeöverföring.

För att minimera dessa problem används vanligtvis en termisk förening. Dessa kommer vanligtvis i fyra format med olika användningsfall, fördelar och nackdelar. I allmänhet behöver slutanvändare bara ta itu med en typ av termisk förening, termisk pasta, så de två är vanligtvis synonyma.

Kylpasta

Termisk pasta är den vanligaste typen av termisk förening. Det kan också kallas termiskt fett och TIM, förkortning för Thermal Interface Material. Exakta blandningar varierar, men det är i allmänhet en polymerpasta med små metallpartiklar. Avsikten är att en liten mängd placeras på ytan som ska kylas.

Kylaren placeras sedan plant ovanpå, vilket naturligt sprider ut den termiska pastan jämnt och fyller eventuella luckor, oavsett hur små den är. För en CPU i standardstorlek räcker vanligtvis en klick termisk pasta ungefär lika stor som en ärta för att ge full täckning.

Termisk pasta kommer vanligtvis i en liten spruta, vilket gör det enkelt att applicera en liten mängd på det område du vill ha. Vissa kommer dock i påsar som kan vara svårare att applicera och är i allmänhet ganska röriga. Värmeledningsförmåga mäts i W/mK, eller Watt per meter Kelvin. Högre siffror är bättre eftersom mer värme kan överföras. Termiska pastor erbjuder vanligtvis cirka 8W/mK.

Kritiskt termiska pastor är - nästan alltid - inte elektriskt ledande, vilket betyder att det inte spelar någon roll om en liten mängd pressas ut. Det kan inte orsaka kortslutning. Termisk pasta används vanligtvis mellan CPU:er och deras kylare och GPU:er och deras kylare. Termisk pasta torkar vanligtvis ut med tiden och kommer ofta att visa försämrad prestanda efter cirka två år. Vid denna tidpunkt ska den rengöras och appliceras igen. Vanligtvis har termisk pasta inte några vidhäftande egenskaper.

Termiska kuddar

Termiska kuddar är i grunden små tunna svampar som leder värme bra. De är i allmänhet inte lika bra som att leda värme som termisk pasta, delvis för att de är tjockare än vad pastan blir. Dessa termiska kuddar är lätta att applicera eftersom du tydligt kan se exakt vilken täckning du kommer att få. Dynan tenderar att vara lätt vidhäftande, vilket gör det svårt att ta bort, speciellt om dynan går isär.

Termiska kuddar erbjuder ett lager av skydd för tryckkänsliga komponenter. Monteringstryck kan ibland leda till att komponenter spricker, speciellt om inte alla komponenter är helt jämna. Den lilla svampen på en termisk dyna gör att den absorberar det trycket och hjälper till att jämna ut komponenterna. Termiska kuddar används vanligtvis inte för att kyla CPU:er eller GPU:er.

Men de finns ofta på VRAM, VRM, RAM och SSD. Dessa enheter avger vanligtvis inte så mycket värme. Så den minskade värmeledningsförmågan jämfört med pasta är inget problem. Kostnadsbesparingarna är dock uppskattade.

Löd TIM

En CPU har faktiskt två lager av kylflänsen. CPU-matrisen täcks av en integrerad värmespridare eller IHS. IHS kyls sedan av kylflänsen med ett standardskikt av termisk pasta mellan dem. För att säkerställa att IHS har god kontakt med CPU-matrisen används ytterligare ett lager av termisk förening för optimal värmeledningsförmåga. I vissa scenarier används standard termisk pasta. Ytan är dock liten, vilket gör värmeöverföringen svårare.

I moderna processorer överför lod värme mellan CPU-matrisen och IHS. Detta appliceras vanligtvis som ett miniatyrark som kläms ihop under appliceringen av IHS för att bilda en bra anslutning. Som en metall är värmeledningsförmågan för lod mycket högre, runt 50W/mK. Den är också elektriskt ledande, så man måste se till att isolera närliggande komponenter.

Flytande metall

Vissa entusiaster och extrema överklockare väljer att använda en flytande termisk metallförening. Dessa är baserade på gallium, en metallvätska vid rumstemperatur. Det är dock i allmänhet legerat med andra metaller. Detta innebär att den kan appliceras på samma sätt som standard termisk pasta.

Den erbjuder utmärkt värmeledningsförmåga, i storleksordningen 60W/mK. Om du använder den kan du se flera grader av temperaturfall eftersom värme överförs mer effektivt bort. Hur bra det än låter så finns det flera svårigheter.

Stor försiktighet måste iakttas vid användning av flytande metaller. För det första bör gallium inte hanteras direkt. Flytande metall är mycket mindre tät än termisk pasta, så mycket mindre behöver användas. Det är elektriskt ledande, så det kan orsaka kortslutning om det rinner ut på komponenter.

Gallium är också spektakulärt frätande för aluminium, vilket är oförenligt med aluminiumbaserade kylflänsar. Flytande metaller är svåra att rengöra om du vill applicera dem igen. Flytande termiska metallföreningar bör inte användas om du inte är mycket erfaren och känner till alla risker som följer med dem.

Slutsats

Termisk förening hänvisar till någon form av termiskt gränssnittsmaterial. Dessa material är designade för att ge god fysisk kontakt och hög värmeledningsförmåga för att säkerställa att värme effektivt kan överföras bort. I de flesta fall kommer den termiska föreningen att betyda termisk pasta, eftersom detta vanligtvis är den enda form som slutanvändare hanterar.

Andra typer finns dock med olika fördelar och nackdelar. Prestanda mäts i värmeledningsförmåga med enheterna W/mK. Högre värden är bättre, men andra faktorer som användarvänlighet och elektrisk ledningsförmåga bör också beaktas.