Тепловая паста (также называемая термопаста , термопаста , теплопроводящий материал ( ТИМ ), термическое гель , тепло паста , теплоотвод соединение , радиатор паста или смазки ЦП ) представляет собой теплопроводное (но обычно электрический изолирующее ) химическое соединение , которое является обычно используется в качестве интерфейса между радиаторами и источниками тепла, такими как высокомощные полупроводникиустройств. Основная роль термопасты заключается в устранении воздушных зазоров или промежутков (которые действуют как теплоизоляция ) в области сопряжения с целью максимизации передачи и рассеивания тепла . Термопаста является примером материала термоинтерфейса .
В отличие от термоклея , термопаста не добавляет механической прочности соединению между источником тепла и радиатором. Он должен быть соединен с механическим фиксирующим механизмом, таким как винты, чтобы удерживать радиатор на месте и оказывать давление, распределяя термопасту.
Состав [ править ]
Термопаста состоит из полимеризуемой жидкой матрицы и большой объемной доли электроизоляционного, но теплопроводящего наполнителя. Типичными матричными материалами являются эпоксидные смолы , силиконы ( силиконовая смазка ), уретаны и акрилаты ; Также доступны системы на основе растворителей, термоплавкие клеи и самоклеящиеся ленты. Оксид алюминия , нитрид бора , оксид цинка и все чаще нитрид алюминия используются в качестве наполнителей для этих типов клеев. Содержание наполнителя может достигать 70–80% по массе, что увеличивает теплопроводность.базовой матрицы от 0,17–0,3 Вт / (м · К) (ватт на метр-кельвин) [1] до примерно 4 Вт / (м · К), согласно статье 2008 года. [2]
Термические соединения серебра могут иметь проводимость от 3 до 8 Вт / (м · К) или более и состоять из микронизированных частиц серебра, взвешенных в силиконовой / керамической среде. Однако термопаста на основе металла может быть электропроводной и емкостной; если некоторое количество попадет в цепи, это может привести к неисправности и повреждению.
Наиболее эффективные (и самые дорогие) пасты почти полностью состоят из жидкого металла , обычно разновидности сплава галинстан , и имеют теплопроводность, превышающую 13 Вт / (м · К). Их трудно наносить равномерно, и они имеют наибольший риск выхода из строя из-за утечки. Эти пасты содержат галлий , который вызывает сильную коррозию алюминия и не может использоваться для алюминиевых радиаторов.
Срок службы термопасты варьируется в зависимости от производителя и обычно составляет от 3 до 5 лет. [3]
Использует [ редактировать ]
Термопаста используется для улучшения теплового взаимодействия между различными компонентами. Распространенное применение - отвод тепла, выделяемого электрическим сопротивлением в полупроводниковых устройствах, включая силовые транзисторы , процессоры , графические процессоры и светодиодные COB . Охлаждение этих устройств имеет важное значение, поскольку избыточное тепло быстро ухудшает их характеристики и может привести к отказу устройства из-за отрицательного температурного коэффициента полупроводников.
Заводские ПК и ноутбуки (хотя и редко планшеты или смартфоны) обычно содержат термопасту между верхней частью корпуса процессора и радиатором для охлаждения . Иногда между кристаллом ЦП и его встроенным теплоотводом также используется термопаста , хотя иногда вместо нее используется припой .
Когда теплоотвод ЦП соединяется с кристаллом с помощью термопасты, энтузиасты производительности, такие как оверклокеры , могут в процессе, известном как «удаление» [4], оторвать теплоотвод («крышку» ЦП) от кристалла. и заменить термопасту, которая обычно некачественная, на термопасту с большей теплопроводностью. Обычно в таких случаях используются жидкометаллические термопасты.
Проблемы [ править ]
Консистенция термопасты делает ее уязвимой для механизмов разрушения, отличных от некоторых других материалов для термоинтерфейса. Распространенной является откачка, которая представляет собой потерю термопасты между кристаллом и радиатором из-за разной скорости теплового расширения и сжатия. В течение большого количества циклов питания термопаста выкачивается между кристаллом и радиатором, что в конечном итоге приводит к ухудшению тепловых характеристик. [5]
Еще одна проблема, связанная с некоторыми соединениями, заключается в том, что разделение компонентов матрицы полимера и наполнителя происходит при высоких температурах. Потеря полимерного материала может привести к плохой смачиваемости , что приведет к увеличению термического сопротивления. [5]
См. Также [ править ]
- Компьютерное охлаждение
- Клей-расплав
- Материал с фазовым переходом
- Прокладка теплопроводящая
- Список теплопроводностей
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с термопастой на Викискладе?
Ссылки [ править ]
- ^ Вернер Халлер; и другие. (2007), «Адгезивы», Энциклопедия промышленной химии Ульмана (7-е изд.), Wiley, стр. 58–59..
- ^ Наруманчи, Шрикант; Михалич, Марк; Келли, Кеннет; Исли, Гэри (2008). «Термоинтерфейсные материалы для приложений силовой электроники» (PDF) . 11 Intersociety конференция по термическим и термомеханическим явлениям в электронных системах, 2008: ITHERM 2008: 28 - 31 мая 2008 . IEEE. Таблица 2. doi : 10.1109 / ITHERM.2008.4544297 . .
- ^ Дэн, Олдер. «Срок годности термопасты истекает?» . Левввель.
- ^ «Что такое делиддинг? - ekwb.com» . ekwb.com . 2016-08-25 . Проверено 18 октября 2018 .
- ^ а б Вишванатх, Рам; Вахаркар, Виджай; Ватве, Абхай; Лебонер, Вассу (2000). «Проблемы тепловых характеристик от кремния до систем» (PDF) . Intel Technology Journal . Архивировано из оригинального (PDF) 8 августа 2017 года . Проверено 8 марта 2020 .
