В качестве связующего компонента в термопасте (ТП) применяются различные композиции. Основное требование к термопасте состоит в том, что должно обеспечиваться хорошее сцепление с поверхностью металлов и керамики. Также ТП не должна высыхать в процессе эксплуатации при повышенных температурах, иметь низкую гигроскопичность и быть химически пассивной к применяемым в компьютере материалам. Связующее должно обеспечивать ТП необходимую текучесть под статическим давлением, чтобы ее излишки уходили из зазора при прижатии кулера механизмом крепления. Этим требованиям удовлетворяют силиконовые масла, коэффициент теплопроводности которых при 20°С равен 0,167 Вт/(м*К). Они представляют собой бесцветные, химически инертные, не растворимые в воде, но растворимые в ароматических углеводородах и спиртах жидкости. В настоящее время применяют также композиции масел, эфиров и т.д. Наиболее ценными техническими свойствами силиконовых масел, представляющих собой кремнийорганические жидкости, являются:
- широкий диапазон рабочих температур, то есть низкая температура застывания и стойкость к термоокислению до 200-250°С - длительно и до 300-350°С — кратковременно;
- незначительное изменение вязкости при значительном изменении температуры;
- высокие диэлектрические свойства;
- химическая инертность;
- низкое поверхностное натяжение, то есть высокая смачивающая способность;
- низкая токсичность;
- плохая воспламеняемость;
- низкое давление насыщенных паров, или слабое высыхание;
- высокая сжимаемость;
- стабильность характеристик в широком диапазоне температур.
Нужно учитывать тот факт, что силиконовые масла растворяются ацетоном, этанолом, метанолом, этиленгликолем или эфирами. Но, как известно, растворители со временем испаряются. Поэтому предпочтительнее растворять загустевшие ТП на основе силиконовых масел ими же, но самыми жидкими марками. Не рекомендуется применение в качестве связующего смазок на основе сгущенных силиконовых масел, поскольку силиконовое масло сгущается с помощью добавления в него литиевого мыла. Теплопроводящие свойства такой консистентной смазки снижаются.
В качестве наполнителя для ТП используются обычно микродисперсные порошки оксидов металлов (цинка, алюминия и других металлов), нитридов (бора, алюминия), металлов (серебро, медь). Термопасты, содержащие мелкодисперсные порошки металлов, помогают лучше проводить тепло. Существенное влияние на теплопроводность паст имеет размер частиц наполнителя. Например, снижение их размера с 5-3 мкм до 1 мкм дает снижение теплового сопротивления примерно в 2 раза. Поэтому весьма перспективно применение нанопорошков. Применяются и термоинтерфейсы из металлов (например, Coollaboratory Liquid Pro), в частности, - металлического индия, а также возможно применение сверхмягких и сверхтекучих сплавов. Индий не имеет конкурентов по своим физическим свойствам, - его текучесть и теплопроводность вне конкуренции. Причем температура плавления индия составляет 429°С. Но нужно учитывать, что термопаста на основе металла может вызвать замыкание контактов, если неаккуратно ее нанести. Сейчас активно ведется поиск новых материалов-наполнителей для теплопроводящих паст. Так, в качестве теплопроводящих материалов используют такие мелкодисперсные материалы, как:
- угольная сажа;
- графит;
- никель;
- галлий;
- вольфрам (микро- и нанопорошки);
- угольные нити;
- угольные нанотрубки с одинарными стенками;
- алмаз (микро порошки).
Все эти материалы, кроме алмаза, имеют хорошую электропроводность. Например, заслуживает внимания вольфрам. Несмотря на то, что он имеет теплопроводность 200 Вт/(м*К), что меньше теплопроводности золота и серебра, но близко к теплопроводности алюминия. Вольфрам - это инертный, устойчивый к химическим воздействиям и не токсичный материал. Тем более что промежуточная промышленная форма этого металла именно порошок, и для применения его в термоинтерфейсах нужно только отсортировать фракцию размером менее 1 мкм.
Читая описание теплопроводящих паст, мы обычно не находим там подробных сведений. Чаще всего присутствует указание, что предлагаемая вам теплопроводящая паста на 8-12 градусов снижает температуру процессора по сравнению с обычной термопастой. Нет необходимости разглашать секретные составы, но технические характеристики ТП пасты должны быть указаны всегда.
Какие характеристики должны быть указаны, чтобы грамотный пользователь ПК мог ее применить? Выбирая термопасту, обратите на такой показатель, как теплопроводность. Теплопроводность - это способность вещества пропускать через свой объём тепловую энергию, которая численно равна мощности, передаваемой через слой единичной толщины (1м) при разности температур "горячей" и "холодной" поверхностей 1°К для площади поверхности, равной 1м2. Проще говоря, теплопроводность термопасты измеряется в ваттах на метр, умноженный на Кельвин (Вт/(м*К)). У самых распространенных видов термопасты этот показатель равен 0,7-0,8, но у некоторых марок может доходить до 2. Необходимо знать и диапазон рабочих температур, это позволить правильно применить ТП для ваших целей.
Важен и еще один показатель - тепловое сопротивление. Тепловое сопротивление Rt - численно равное падению температуры (градус С или К) на слое термоинтерфейса при прохождении через него тепловой мощности (Вт). Тепловое сопротивление часто дается для заданных производителем термопасты условий - толщины и площади контактной поверхности. Поэтому, используя для выбора при покупке параметр Rt, вам необходимо (или хотя бы желательно) знать его значение, а также и другие, определяющие его, характеристики. Например, прижимные усилия для процессора AMD и Intel отличаются, и при прочих равных условиях (вязкость ТП и др.) толщина термоинтерфейса будет разной, и, соответственно, величина теплового сопротивления также будет отличаться. Эти параметры должны быть указаны на упаковке. Иначе Вы рискуете не получить нужных вам характеристик термоинтерфейса. Хорошая термопаста должна иметь наименьшее тепловое сопротивление (соответственно, наибольшую теплопроводность), сохранять свои свойства с течением времени в широком диапазоне температур (-40 до 200°С), не менять консистенцию, удобно наноситься и легко смываться. Достаточно важно знать время выхода на номинальное тепловое сопротивление и количеств термоциклов для этого.
Есть и, на первый взгляд, второстепенные характеристики, которые в своей совокупности помогут при поиске возникающих при эксплуатации проблем. Например, электропроводность. Для наших целей полезно знать величину электропроводности, хотя бы для того, чтобы знать может ли она вызвать замыкание цепей при случайном попадании на контакты.
Прижимное усилие необходимо знать, чтобы сравнить реальное прижимное усилие обеспечиваемое элементами конструкции с рекомендованным в инструкции к вашей ТП. Знание вязкости позволит выполнить ее сравнительную оценку с образцами при определении ее годности. ТП должна длительное время не терять свою вязкость (не полимеризоваться и не высыхать). А вот состав необходимо знать не в процентах содержания компонентов, а, по крайней мере, связующее вещество, это необходимо, чтобы хорошо очистить старый состав с кулера и процессора. К сожалению, смывками ТП чаще всего не комплектуются. По густоте термопасты можно судить о легкости нанесения: чем гуще термопаста, тем тяжелее будет ее наносить.
Обратите внимания на форму выпуска термопасты. Если вы впервые собираетесь наносить термопасту, выберите термопасту в тюбике (шприце) - это облегчит дозировку и нанесение термопасты.
Знание производителя позволит оценить соответствие ТП заявленным характеристикам. Например, у ТП КПТ-8 имелось, по крайней мере, три производителя, причем теплопроводность пасты для каждого варианта была различна и находилась в диапазоне от 0,7 до 1 Вт/(м*К).
Версия сайта для слабовидящих