2024/07/10 -en 471

Mi az a termikus zsír?Tulajdonságok és felhasználások

A hőzsír segít a hőt a forró alkatrészek, például a CPU -k és a GPU -k között, valamint a hűtőegységeknek, általában a hűtőszalagok között.Ez a cikk a termikus zsír fontos szerepét vizsgálja, amely lefedi összetételét, tulajdonságait és azt, hogyan lehet felhasználni azt a jó hőátadás biztosítása érdekében.Megvitatjuk a különféle típusú termikus zsírokat, beleértve a szilikon, fém, kerámia, szén-alapú és folyékony fémet, valamint azt, hogy mindegyik hogyan felel meg a konkrét igényeknek.A cikk elmagyarázza azt is, hogy a termikus zsír a CPU -kon a szokásos hibákat és mítoszokat elkerülje, hogy megmutatja annak széles szerepét az elektronikus eszközök stabil és hatékony tartásában.

Katalógus

1. ábra: Hőzsír

Hogyan javítja a hőzsír a hővezetést?

A termikus zsír, közismert nevén termikus paszta, fontos az elektronikus eszközök hő kezelésében.Elsődleges funkciója a hőátadás fokozása egy melegebb komponensből, például a CPU -ból vagy a GPU -ból, egy hűvösebbé, például egy hűtőbordából, a felületük közötti légrések kitöltésével.Molekuláris szinten több mechanizmus magyarázza, hogy a hőzsír miként javítja a hővezetést:

Mind a hőforrás (például a CPU) és a hűtőborda felületei szabad szemmel simaak, de valójában durva és hiányosak mikroszkopikus skálán.Ezek a tökéletlenségek apró légréseket okoznak, amikor a felületek érintkeznek, és mivel a levegő rossz hővezető, ezek a rések akadályozzák a termikus transzfert.A termikus zsír kitölti ezeket a réseket, és a levegőt olyan anyaggal cseréli, amelynek sokkal nagyobb a hővezető képessége, ezáltal javítva a hőátadási hatékonyságot.

A termikus zsír alapanyagból, például szilikonból vagy szintetikus olajból készül, termikusan vezetőképes részecskékkel, például fémekkel, kerámiákkal vagy szénvel.Ezek a részecskék hőkezelő útvonalak hálózatát képezik a zsíron keresztül, lehetővé téve a hő hatékonyabb utazását, mint az alapanyagon keresztül.Ez a hálózat növeli az interfész általános hővezető képességét.

A hőátadás hatékonysága egy felületen fordítottan arányos a termikus ellenállással.A hőforrás és a mosogató közötti érintkezés javításával, valamint vezetőképesebb tápközeg biztosításával a termikus zsír csökkenti a termikus ellenállást az interfészen.Ez hatékonyabb hőeloszláshoz vezet.

A termikus zsírok típusai

Szilikon alapú zsírok: Ezek a legszélesebb körben alkalmazott termikus zsírok általános célokra.Szilikonolajokat tartalmaznak fém vagy kerámia vezetőképes részecskékkel, például cink -oxiddal vagy alumínium -oxiddal.Költséghatékonyak és mérsékelt hővezető képességet kínálnak.

2. ábra: Szilikon alapú zsírok

Fém alapú zsírok: Ezek a zsírok olyan fémrészecskéket tartalmaznak, mint ezüst, alumínium vagy réz, amelyek kiváló hővezetők.A fém alapú zsírok nagyobb hővezetőképességet biztosítanak, mint a szilikon alapúak, és ideálisak nagy teljesítményű alkalmazásokhoz, például a PC-kben vagy a szerverben.

3. ábra: Fém alapú zsírok

Kerámia alapú zsírok: Ezek a zsírok nem tartalmaznak fémrészecskéket, és olyan kerámia vezetőkből állnak, mint az alumínium -nitrid, a bór -nitrid vagy a szilícium -karbid.A kerámia alapú zsírok nem elektrikailag vezetőképesek, így jót tesznek azokhoz az alkalmazásokhoz, ahol az elektromos vezetőképesség kockázatot jelenthet.

Szén-alapú zsírok: beleértve a grafit- vagy gyémántport, ezek a zsírok kihasználják a szén anyagok nagy hővezető képességét.A gyémántpor kiváló hővezető képességet kínál, és kivételes hőeloszláshoz szükséges alkalmazásokban használják.

4. ábra: Szén-alapú zsírok

Folyékony fém zsírok: Az olyan ötvözetekből, mint például a gallium, ezek a zsírok nagy hővezető képességgel büszkélkedhetnek, és szélsőséges teljesítményű alkalmazásokban használják őket.Ezek azonban elektromosan vezetőképesek és potenciálisan korrozívak az alumíniumra, és gondos alkalmazást igényelnek.

5. ábra: Folyékony fém zsírok

A hőzsír helyes alkalmazása a CPU -kon

1. lépés: Gyűjtse össze az anyagokat

Mielőtt elkezdené, győződjön meg arról, hogy van:

• Hőzsír

• izopropil -alkohol (legalább 70%)

• Szöcsmentes ruhaszűrő vagy kávé szűrő

• Műanyag kártya (opcionális, a paszta terjesztéséhez)

• CPU és hűvösebb

2. lépés: Készítse elő a munkaterületet

Állítsa be egy tiszta, pormentes és jól megvilágított térben.Földeld meg magát, hogy elkerüljék az alkatrészek statikus károsodását.Használjon antisztatikus csuklópántot, vagy rendszeresen érintse meg a földelt fémobjektumot.

3. lépés: Tisztítsa meg a CPU felületét

Ha a régi hőkapasztat cseréje vagy egy új CPU tisztítása, akkor alaposan tisztítsa meg a felületet.Nedvesítse meg a szöszmentes ruhát izopropil-alkohollal, és óvatosan törölje le a CPU felületét.Hagyja teljesen megszáradni.

6. ábra: A CPU és a hőcsökkentő felületek tisztítása

4. lépés: Vigyen fel a hőzsírot

Vigyen fel egy kis mennyiségű hőzsírot - a borsó vagy egy vékony vonal méretére a CPU központjában.Túl sok vagy túl kevés okozhat problémát.

7. ábra: A hőzsír felhordása

5. lépés: Terjessze a pasztát (opcionális)

Az egyenletes lefedettség érdekében a pasztát műanyag kártyával terjesztheti.Vigyázzon, kerülje a túl sok paszta használatát és a légbuborékok létrehozását.

6. lépés: Szerelje be a CPU hűtőt

Helyezze a hűtőt a CPU -ra egyenletesen.Kissé nyomja le, hogy biztosítsa a jó érintkezést a termikus pasztával, majd rögzítse a hűtőt a gyártó utasításainak megfelelően.Kerülje a hűtő elcsavarását vagy csúszását a légzsákok elkerülése érdekében.

7. lépés: Csatlakoztassa a hűtőt az energiához

Csatlakoztassa a hűtőt az alaplap CPU ventilátorának fejlécébe, hogy táplálja.

8. ábra: A CPU ventilátor csatlakoztatása az alaplaphoz

8. lépés: Tesztelje a rendszert

Kapcsolja be a rendszerét.Írja be a BIOS -t, hogy ellenőrizze, hogy a CPU hőmérséklete normálisan olvasható -e, és ha a CPU ventilátora felismeri és működik.Figyelje a CPU hőmérsékletét terhelés alatt, hogy minden a várt módon működjön.

9. ábra: Tesztelje a rendszert

Általános hibák és mítoszok a hőzsír alkalmazásában

• Túl sok hőzsír alkalmazása

Általános tévhit, hogy a több hőkezelő paszta jobb hűtéshez vezet.A valóságban a termikus zsír célja a CPU és a hőcsökkentő felületek mikroszkopikus hiányosságainak kitöltése a hővezetés javítása érdekében.Nem célja, hogy a hő elsődleges vezetőjeként szolgáljon.A túlzott alkalmazás szigetelheti a hőforrást, csökkentve a hőátadás hatékonyságát.Ideális egy vékony, egyenletesen eloszlatott réteg, amely egy papírlap vastagságáról vagy egy kis borsó méretű ponton, amely a hűtőborda nyomása alatt terjed, ideális.

• A régi termikus zsír újrafelhasználása

A régi termikus zsír újrafelhasználása egy másik általános hiba, ha egy hűtőbánya szétszerelése vagy az alkatrészek cseréje után változik.A használt hőzsír kiszáradhat és elveszítheti hővezető képességét.Amikor az alkatrészeket elválasztják, akkor a legjobb, ha a régi pasztát teljesen megtisztítja, és egy friss réteget kell felvinni az optimális termikus érintkezés biztosítása érdekében.

• Helytelen típusú termikus zsír használata

Különböző hőtű -zsírokat terveztek meghatározott alkalmazásokhoz és feltételekhez.Egyes paszták fém alapú vegyületeket tartalmaznak, és elektromosan vezetőképesek, és kockázatot jelentenek, ha elterjednek az elektromos alkatrészekre, és rövidzárlatot okoznak.Válasszon egy nem vezetőképes pasztát általános felhasználásra, kivéve, ha biztos benne, hogy a termék vezetőképessége tulajdonságai és biztonságos alkalmazásában vannak.

• Az összes termikus paszta hiszése azonos

Egy mítosz létezik, hogy az összes termikus paszta ugyanolyan jól teljesít, tehát a választás nem számít.A valóságban a termikus paszták összetételükben változnak - néhányuk ezüst vagy kerámia részecskék vannak a termikus vezetőképesség javítása érdekében.Ezek a különbségek befolyásolhatják a teljesítményt, különösen a nagyteljesítményű kiszámítású termálkezelés esetén.Érdemes az Ön egyedi igényeinek és költségvetésének megfelelő paszta kutatása és kiválasztása.

• Az alkalmazási módszerek figyelmen kívül hagyása

A termikus paszta hatékonyságát nagymértékben befolyásolhatja annak megfelelő alkalmazása.A gyakori módszerek közé tartozik a pont, a vonal és a terjedési módszerek.Mindegyiknek van előnye a processzor típusától és a hőmosó kialakításától függően.Például a több magú CPU -k előnyei lehetnek a vonal módszeréből, biztosítva, hogy minden mag megfelelő lefedettséget kapjon.A hardver legmegfelelőbb alkalmazási módszerének megértése biztosítja a hatékony lefedettséget túlcsordulás nélkül.

• A felületek előkészítésének elhanyagolása

A CPU felületeinek és a hűtőbánya felületének megfelelő előkészítését a termikus zsír felhordása előtt gyakran figyelmen kívül hagyják.A por, az olaj vagy a maradék akadályt hozhat létre, amely gátolja a tényleges hőátadást.Mindkét felület tisztítása szöszmentes ruhával és izopropil-alkohollal, mielőtt a pasztát felhordja, hogy tiszta és száraz legyen.

A hőzsír szerepe

Az alábbi táblázat összehasonlítja a processzor termikus teljesítményét a termikus zsír alkalmazásával és anélkül.

Vonatkozás	Hőzsír nélkül	Termikus zsírral
Melegít Átadási hatékonyság	Érintkezés A processzor és a hűtőborda között a mikroszkópos miatt kevésbé hatékony hiányosságok és légrések, amelyek szuboptimális hővezető képességet eredményeznek és Nagyobb termikus ellenállás.	Kitöltések Mikroszkopikus légrések a processzor és a hőmosó között, javítva a termikus vezetőképesség és csökkentő hőállóság.
Hőmérséklet Szabályozás	Magasabb működési hőmérséklet	Alacsonyabb működési hőmérséklet
	Termikus Fojtás: A teljesítménycsökkentés nagyobb valószínűsége a túlmelegedés megelőzése érdekében	Továbbfejlesztett Teljesítmény: Csökkentő fojtás
	Csökkent A komponens élettartama: A hosszan tartó magas hőmérsékletek rövidítik az élettartamot	Megnövekedett Élvényesség: A jobb hőeloszlás javítja az alkatrészek élettartamát
	Rendszer Stabilitás: A magasabb hőmérsékletek ütközéseket vagy váratlan leállítást okoznak	Stabilitás: A hűvösebb processzor megbízhatóbban működik, csökkentve az ütközéseket vagy a leállítást
Átfogó Rendszerteljesítmény	Csökkent Képesség fenntartani a magas órasebességet	Több stabil és magasabb teljesítményű rendszer
	Csökkent általános hatékonyság	Fenntart csúcs teljesítmény hosszabb ideig
	Észrevehető Csökkentse a felhasználói élményt a számítási feladatok és a játék során	Előnyös olyan magas feldolgozási teljesítményfeladatokhoz, mint a játék és a videószerkesztés
		Simább teljesítmény és potenciálisan hosszabb időközök a hardverfrissítések között
Mennyiségi Elemzés	Tétlen Hőmérséklet: 40 ° C	Tétlen Hőmérséklet: 35 ° C
	Terhelés Hőmérséklet: 85 ° C	Terhelés Hőmérséklet: 70 ° C
	Termikus Ellenállás: 0,5 ° C/W	Termikus Ellenállás: 0,2 ° C/W

A termikus zsír összetétele és tulajdonságai

Kémiai összetétel

A termikus zsír alapanyagból áll, akár szilikon, akár nem szilikon, vezetőképes töltőanyagokkal keverve.Ezek a választások befolyásolják annak termikus és elektromos vezetőképességét, valamint egyéb fizikai tulajdonságait.

Alapanyag

A szilikon alapú zsírok népszerűek a hőstabilitásuk és a széles hőmérsékleti tartományban történő lebontás elleni ellenállásuk miatt.Jó elektromos szigetelést is biztosítanak, így ideálisak az ingatlanra szoruló alkalmazásokhoz.

A nem szilikon bázisokat, például szintetikus olajokat vagy észtereket használják, ha az alacsony vérzés és az alacsony párolgási arány fontos.Ezeket a forgatókönyvekben részesítik előnyben, ahol a szilikonszennyezés problémás lehet, például optikai vagy autóipari alkalmazásokban.

Vezetőképes töltőanyagok

A fém -oxidokat, például a cink -oxidot és az alumínium -oxidot, általában azért használják, mert egyensúlyba hozzák a hővezető képességet az elektromos szigeteléssel.

A fém töltőanyagok, beleértve az ezüst, alumínium és rézrészecskéket, növelik a termikus vezetőképességet, de növelik az elektromos vezetőképességet, amely nem alkalmas minden alkalmazáshoz.

A szén-alapú anyagokat, például a grafit és a szén nanocsöveket, valamint a kerámia részecskéket használják a nagy hővezető képességhez az elektromos vezetés kockázata nélkül.

Fizikai tulajdonságok

Hővezető képesség: Ez méri az anyag hőátadási képességét.A termikus zsírok hővezetőképessége 0,5-10 tömeg/mk, a speciális típusok elérik a magasabb értékeket.A magasabb hővezető képesség hatékonyabb hőátadást jelent.

Viszkozitás: A viszkozitás befolyásolja, hogy a zsírok milyen könnyen alkalmazhatók és a felületek között képződött réteg vastagságát.Az alacsony viszkozitású zsírok könnyen elterjedtek és megfelelnek a vékony alkalmazásoknak, míg a nagyobb viszkozitású zsírok jobbak nagyobb réseknél vagy durva felületeknél.

Hőimpedancia: A termikus impedancia méri a hőáramlás ellenállását, figyelembe véve mind a termikus vezetőképességet, mind a zsírréteg vastagságát.Az alacsonyabb hőimpedancia jobb a hatékony hőátadáshoz.

Működési hőmérsékleti tartomány: A Grease hőmérsékleti tartományának meg kell egyeznie az eszköz vagy a gép működési feltételeivel.Néhány zsírot szélsőséges hőmérsékletekre terveztek, mind alacsony, mind magas.

Tartósság: Az idő múlásával a hőzsír kiszáradhat, megszilárdulhat vagy vándorolhat az alkalmazási területről, csökkentve a hatékonyságot.A zsírkészítmény befolyásolja annak tartósságát és azt, hogy milyen gyakran kell újra alkalmazni.

Különböző módszerek a termikus zsír alkalmazásához

Automatizált adagoló rendszerek

Az automatizált adagoló rendszerek biztosítják a hőzsír következetes és pontos alkalmazását a szakmai beállításokban.Ezeket a rendszereket be lehet programozni arra, hogy a CPU -n vagy a GPU -nál az adott helyen szükséges paszta pontos mennyiségét adják ki, minimalizálva az emberi hibákat és az alkalmazás vastagságának változásait.Ez az automatizálás felgyorsítja az összeszerelési folyamatot a termelési környezetben is.

10. ábra: Automatizált adagoló rendszer

Lézeres alkalmazás

A fejlett módszer magában foglalja a lézeres technológia alkalmazását.A lézerek az alkalmazás előtt kissé melegítik a hőzsírot, csökkentve viszkozitását, hogy egységesebb elterjedt a chip felületén.Ez a technika különösen hasznos vastagabb paszták esetén, vagy ha pontosságra van szükség.

Képernyőnyomás technikák

Az elektronikai feldolgozóiparból adaptált szitanyomás hatékonyan alkalmazza a termikus pasztát.Egy maszk meghatározza az alkalmazási területet, és a Squeegee-szerű szerszám egyenletesen terjeszti a pasztát a maszkon, biztosítva egy egyenletes réteget, pontos szélekkel.Ez a módszer a legjobb a több processzor egyszerre történő összeállításához.

11. ábra: Hőzsír alkalmazása szitanyomáson keresztül

Pontos sablon módszerek

A sablon módszerek magukban foglalják a sablon elhelyezését a CPU vagy a GPU fölé, olyan nyílásokkal, ahol a pasztát alkalmazni kell.A termikus zsír a sablont eloszlik, és eltávolítják a felesleget, biztosítva az alkalmazott paszta következetes vastagságát és alakját.

12. ábra: sablon módszer

Fázisváltás anyag alkalmazás

A fázisváltó anyagok (PCMS) megolvadnak és megszilárdulnak meghatározott hőmérsékleten, elnyelve vagy felszabadítva a hőt a folyamat során.A PCM -ek olyan párnákként vagy lapként alkalmazhatók, amelyek megolvadnak és megfelelnek a chip felületének fűtéskor.Noha nem hagyományos paszta, a PCM -ek innovatív alternatívát kínálnak, amely következetes hővezető képességet biztosít a folyékony vegyületek rendetlensége nélkül.

Ultrahangos alkalmazás

Az ultrahangos alkalmazás rezgéseket használ a hőpaszta egyenletes eloszlására a chip felületén.Ez a technika ideális egy mikro-vékony paszta réteg eléréséhez, nagy pontosságú környezetben.Segít kiküszöbölni a légbuborékok kiküszöbölését is, amelyek akadályozhatják a termikus vezetőképességet.

Termikus vegyületek háromdimenziós nyomtatása

A feltörekvő technológia lehetővé teszi a termikus vegyületek 3D -s nyomtatását, lehetővé téve a hőkezelés pontos lerakódását a hőátadás optimalizálásának mintáiban.A paszta alkalmazás geometriájának a különböző chip -területek hőteljesítményének megfelelő beállításával ez a módszer forradalmasíthatja a termikus interfész anyagok alkalmazását a jövőben.

Következtetés

A hőzsír jó a hő kezelésére az elektronikus eszközökön, nagymértékben befolyásolva, mennyire jól működnek, mennyire megbízhatóak, és mennyi ideig tartanak.Ez a cikk rávilágít a megfelelő hőtzsír megválasztásának fontosságára a különféle típusok és azok alkalmazásainak megvizsgálásával.A termikus zsír működésének megértése, a hőút javításával, a hőállóság csökkentésével vagy a hőátadás fokozásával megmutatja az elektronika megtervezésében és fenntartásában játszott szerepét.Az új alkalmazási módszerek, mint például az automatizált rendszerek, a lézer-asszociált technikák és a termikus vegyületek 3D-s nyomtatása, egy olyan jövőre utalnak, ahol pontos és hatékony hőkezelés lehetséges.A technológia fejlődésével a hőzsír folyamatos kutatása, az elektronikus eszközök biztosítása, hogy túllépjék a gyorsan fejlődő technológiai világ elvárásait.

Gyakran feltett kérdések [GYIK]

1. Mi a különbség a termikus gél és a termikus zsír között?

A termikus gél és a hőzsír olyan anyagok, amelyek javítják a hőátadást az alkatrészek, például a számítógép CPU -ja és annak hűtőborda között.A fő különbség fizikai tulajdonságaikban és alkalmazási módszereikben rejlik.A termikus zsír egy viszkózus paszta, amely kézi alkalmazást igényel, biztosítva, hogy egyenletesen terjedjen a felületek közötti mikroszkopikus rések kitöltése érdekében.Másrészt a termikus gél gyakran előzetesen alkalmazott párnákban vagy félig szilárdként érkezik, amelyet könnyebben kezelhet és alkalmazható, de nem mindig biztosítja a hatékony hőátadási réteget, mivel előre definiált vastagsága és a töltés kevesebb rugalmassága miatt van.egyenetlen felületek.

2. Hová teszel a termikus zsírot?

Hőzsírot alkalmaznak a processzor felületére (CPU vagy GPU), mielőtt egy hűtőberendezést, például egy hűtőborda vagy folyadékhűtőblokkot rögzítenének.Vigyen fel egy vékony, akár réteget közvetlenül a chip felületére, ahol a hő előállítása.Ez a réteg közepes módon működik, hogy hatékonyan átvigyen a hőt a chipből a hűtőbe, optimalizálva az eszköz teljesítményét az üzemi hőmérséklet csökkentésével.

3. Melyek a hőzsír hátrányai?

A hőzsír felhordása rendetlen lehet.Pontosságot igényel, és minden felesleges alkalmazás más alkatrészekre történő kiömlést eredményezhet.

Az idő múlásával a hőzsír kiszáradhat, elveszítheti a hővezető képességét, vagy akár kiszivároghat a felületek között, ami szükségessé teszi az újbóli alkalmazást.

Egyes hőkezelések vezetőképes anyagokat tartalmaznak, amelyek helytelenül alkalmazzák, rövidzárlatokhoz vagy elektronikus alkatrészek károsodásához vezethetnek.

4. Meddig jó a termikus zsír?

A hőzsír hatékonysága 3-5 év között tart, a zsír minőségétől és az eszköz működésének feltételeitől függően.Az idő múlásával kiszáradhat vagy lebomlik a hőciklusok miatt, amelyek csökkentik annak hatékonyságát a hő átvitelében.Javasoljuk, hogy ellenőrizze és cserélje ki a hőzsírot, ha az eszköz hőmérséklete szokatlanul emelkedik, vagy ha az eszköz már évek óta működik.

5. Hogyan tárolja a termikus zsírot?

Annak biztosítása érdekében, hogy a termikus zsír fenntartsa hatékonyságát, tárolja azt hűvös, száraz helyen, a közvetlen napfénytől távol.A zsírcső kupakját biztonságosan meg kell húzni, hogy megakadályozzák a zsír bejutását és szárítását.Tartsa egyenes helyzetben, hogy elkerülje a szivárgásokat, és ellenőrizze, hogy összetétele továbbra is következetes az optimális alkalmazáshoz, ha a következő használat esetén használják.Kerülje a szélsőséges hőmérsékleteket, mivel ezek megváltoztathatják a zsír kémiai szerkezetét, befolyásolva annak teljesítményét.