15-0100, Термоматериалы

Термоматериалы являются веществами или материалами, которые используются для улучшения охлаждения тепловыделяющихся электронных компонентов и устранения зазоров между ними и радиатором или вентилятором. К термоматериалам относятся термопасты, термопрокладки, клеи и термоленты.

Термопасты

Для улучшения теплообмена между радиатором или кулером и процессором или видеокартой в компьютере или ноутбуке используется термопаста. Она служит для уменьшения теплового сопротивления между соприкасающимися тепловыделяющими компонентами, поскольку теплопроводность у термопаст более высокая, чем у воздуха.

Термопасты являются жидким или вязким пластическим веществом, в состав которого входят микро- и нанодисперсные металлические порошки с добавлением связующих веществ. Основными компонентами могут быть вольфрам, медь, серебро, алмазы, оксиды цинка и алюминия, нитриды бора и алюминия, графит или графен. В роли связующих веществ могут быть минеральные или синтетические масла, обладающие низкой испаряемостью или полимеризующиеся на воздухе. Кроме того, в термопасты могут добавляться вещества, которые легко испаряются, при этом теплопроводный слой уплотняется.

Классификации термопаст не существует, поэтому они различаются лишь материалами, из которых изготовлены, и характеристиками — теплопроводностью, тепловым сопротивлением, вязкостью и формой выпуска.

Теплопроводность (коэффициент теплопроводности) — это параметр, который характеризует количество теплоты, способной пройти через определённый объём вещества на протяжении определённого времени. Измеряется в Вт/м*К (Ватты на метр Кельвин). Чем больше теплопроводность, тем больший теплоотвод. У дешёвых термопаст эта величина лежит в пределах 0.65 - 0.7 Вт/м*К. Минимально достаточной теплопроводностью является 1.5 – 2 Вт/м*К. А для высокопроизводительных процессоров и видеокарт желательно использовать термопасты с коэффициентом теплопроводности более 5 Вт/м*К.

Тепловое сопротивление указывает на способность термопасты препятствовать распространению тепла. Измеряется в °С-in²/W (температура в Цельсиях в квадратном дюйме на Ватт). Например, 0.225 °С-in²/W, 0,067 °С-in²/W и 0,0087 °С-in²/W. Чем меньше тепловое сопротивление, тем лучше будет передаваться тепло на радиатор.

Чем выше теплопроводность термопасты и тоньше ее слой, тем меньшее тепловое сопротивление между кулером и процессором, что поспособствует меньшему нагреву процессора или видеокарты.

Вязкость характеризует консистенцию термопасты. Она варьируется от жидкой до густой. Измеряется в Пуазах (пз — динамическая вязкость) или Па*с. Соотношение между этими единицами — 1 Па*с = 10 пз. Важно, чтоб термопаста не была достаточно жидкой или очень густой, ведь при низкой вязкости она растечётся, а при очень густой консистенции может увеличиться зазор между процессором, видеокартой, чипом, светодиодом и радиатором или вентилятором. Густыми являются термопасты с вязкостью 840-870 Па*с. Оптимальной считается вязкость 160-450 Па*с.

Форма выпуска может быть различной. Чаще всего это шприцы (что обусловлено небольшим расходом и нанесением тонким слоем), тюбики и банки (для массового применения). Шприцы позволяют нанести небольшое количество и точечно распределить. Также их отличает маленькое количество пасты: от 0.5 до 30 г. Тюбики менее удобны в применении, поскольку им сложнее дозировать пасту. Фасовка тюбиков — нечто среднее между шприцами и банками: от 10 до 30 г. Банки отличаются способом нанесения — их нельзя сразу нанести на электронные компоненты, а также имеют большую фасовку — от 10 до 100 г.

Для равномерного распределения термопасты можно пользоваться лопаткой. У некоторых термопаст она может поставляться в комплекте.

Термоклеи

Для установки небольших чипов, транзисторов или светодиодов на радиатор можно использовать не термопасты, а термоклеи (термопроводящие клеи). Они обладают такими же свойствами и характеристиками, как и термопасты, но при этом создают неразъёмное соединение тепловыделяющего элемента и охладителя. Выпускаются в тюбиках.

Отличительная особенность термоклея — способность выдерживать частую смену температур. При этом, нагреваясь они расплавляются, а охлаждаясь затвердевают.

Характеристиками термоклеев являются теплопроводность, тепловое сопротивление, вязкость, а также время приклеивания и прочность на разрыв. Рабочая температура у большинства термопроводящих клеев имеет диапазон 60-280°С.

Термопрокладки

Для улучшения теплопроводности и устранения зазоров между тепловыделяющимися элементами и радиатором применяются термопрокладки, поскольку термопасты можно использовать для плотно расположенных друг от друга компонентов (с зазором до 0,2 мм).

Термопрокладки являются гибкими пластинами квадратной или прямоугольной формы, изготовленными из силикона или резины. Различаются толщиной и размерами.

Толщина зазора между процессором и радиатором у производителей ноутбуков не регламентируется, но в среднем она составляет от 0,5 мм до 1 мм. Если зазор больше, чем толщина термопрокладки, можно использовать несколько прокладок.

Основные толщины — 0.5 мм, 1 мм, 1.5 мм. Размеры термопрокладок — 15х15 мм, 30х30 мм, 50х50 мм, 100х100 мм, 145х145 мм, 120х20 мм.