15-0100, Термоматеріали

Термоматеріали є речовинами або матеріалами, які використовуються для поліпшення охолодження тепловиділяючих електронних компонентів і усунення зазорів між ними і радіатором або вентилятором. До термоматеріалів відносяться термопасти, термопрокладки, клеї і термострічки.

Термопасти

Для покращення теплообміну між радіатором або кольором і процесором або відеокартою в комп'ютері або ноутбуці використовується термопаста. Вона служить для зменшення теплового опору між дотичними тепловидільними компонентами, оскільки теплопровідність у термопаст вища, ніж у повітря.

Термопасти є рідкою або в'язкою пластичною речовиною, до складу якого входять мікро- і нанодисперсні металеві порошки з додаванням в'яжучих речовин. Основними компонентами можуть бути вольфрам, мідь, срібло, алмази, оксиди цинку і алюмінію, нітриди бору і алюмінію, графіт або графен. У ролі сполучних речовин можуть бути мінеральні або синтетичні масла, що володіють низькою випаровуваністю або полімерізацією на повітрі. Крім того, в термопасти можуть додаватися речовини, які легко випаровуються, при цьому теплопровідний шар ущільнюється.

Класифікації термопаст не існує, тому вони розрізняються лише матеріалами, з яких виготовлені, і характеристиками — теплопровідністю, тепловим опором, в'язкістю і формою випуску.

Теплопровідність (коефіцієнт теплопровідності) — це параметр, який характеризує кількість теплоти, здатної пройти через певний обсяг речовини протягом певного часу. Вимірюється у Вт/м*К (Ватти на метр Кельвін). Чим більше теплопровідність, тим більший тепловідвід. У дешевих термопаст ця величина лежить в межах 0.65 - 0.7 Вт/м*К. Мінімально достатньою теплопровідністю є 1.5 – 2 Вт/м*К. А для високопродуктивних процесорів і відеокарт бажано використовувати термопасти з коефіцієнтом теплопровідності більше 5 Вт/м*К.

Тепловий опір вказує на здатність термопасти перешкоджати поширенню тепла. Вимірюється в ° С-in²/W (температура в Цельсіях в квадратному дюймі на Ватт). Наприклад, 0.225 °С-in²/W, 0,067 °С-in²/W і 0,0087 °С-in²/W. Чим менший тепловий опір, тим краще буде передаватися тепло на радіатор.

Чим вище теплопровідність термопасти і тонший її шар, тим менший тепловий опір між кулером і процесором, що посприяє меншому нагріванню процесора або відеокарти.

В'язкість характеризує консистенцію термопасти. Вона варіюється від рідкої до густої. Вимірюється в Пуазах (пз — динамічна в'язкість) або Па*с. Співвідношення між цими одиницями — 1 Па*с = 10 пз. Важливо, щоб термопаста не була достатньо рідкою або дуже густою, адже за низької в'язкості вона розтечеться, а за дуже густої консистенції може збільшитися зазор між процесором, відеокартою, чіпом, світлодіодом і радіатором або вентилятором. Густими є термопасти з в'язкістю 840-870 Па*с. Оптимальною вважається в'язкість 160-450 Па*с.

Форма випуску може бути різною. Найчастіше це шприци (що обумовлено невеликою витратою і нанесенням тонким шаром), тюбики і банки (для масового застосування). Шприци дозволяють нанести невелику кількість і точково розподілити. Також їх відрізняє невелика кількість пасти: від 0.5 до 30 г. Тюбики менш зручні в застосуванні, оскільки ними складніше дозувати пасту. Фасування тюбиків — щось середнє між шприцами і банками: від 10 до 30 г. Банки відрізняються способом нанесення — їх не можна відразу нанести на електронні компоненти, а також мають велике фасування — від 10 до 100 г.

Для рівномірного розподілу термопасти можна користуватися лопаткою. У деяких термопаст вона може постачатися в комплекті.

Термоклеї

Для встановлення невеликих чіпів, транзисторів або світлодіодів на радіатор можна використовувати не термопасти, а термоклеї (термопровідні клеї). Вони володіють такими ж властивостями і характеристиками, як і термопасти, але при цьому створюють нероз'ємне з'єднання тепловиділяючого елемента і охолоджувача. Випускаються в тюбиках.

Відмітна особливість термоклею — здатність витримувати часту зміну температур. При цьому, нагріваючись вони розплавляються, а охолоджуючись тверднуть.

Характеристиками термоклеїв є теплопровідність, тепловий опір, в'язкість, а також час приклеювання і міцність на розрив. Робоча температура у більшості термопровідних клеїв має діапазон 60-280°С.

Термопрокладки

Для покращення теплопровідності иа усунення зазорів між тепловиділяючими елементами і радіатором застосовуються термопрокладки, оскільки термопасти можна використовувати для щільно розташованих один від одного компонентів (з зазором до 0,2 мм).

Термопрокладки є гнучкими пластинами квадратної або прямокутної форми, виготовленими з силікону або гуми. Розрізняються товщиною і розмірами.

Товщина зазору між процесором і радіатором у виробників ноутбуків не регламентується, але в середньому вона становить від 0,5 мм до 1 мм. Якщо зазор більше, ніж товщина термопрокладки, можна використовувати кілька прокладок.

Основні товщини — 0.5 мм, 1 мм, 1.5 мм. Розміри термопрокладок — 15х15 мм, 30х30 мм, 50х50 мм, 100х100 мм, 145х145 мм, 120х20 мм.