Что такое термопаста и как ее наносить? Как выбрать термопасту, и что это вам даст.

Приветствую вас, дорогие читатели! Вы когда-нибудь слышали о термопасте? Знаете, что это и где применяется? Предлагаю вам сегодня узнать для чего нужна термопаста. 21 век на дворе. Такое нужно знать, если вы хотите действительно начать разбираться в компьютерах.

Итак, что такое термопаста ? Это разговорное сокращение от словосочетания «теплопроводящая паста ». Технически, это вещество (паста), состоящее из различных компонентов, целью которого является снижение температурного сопротивления между соприкасающимися поверхностями.

Давайте теперь объясню простыми словами и с примерами. Как вам известно, в природе невозможно создать идеально ровную плоскую поверхность. Даже то, что на первый взгляд нам кажется супер ровным и супер плоским при рассмотрении под микроскопом оказывается кривым, как поверхность луны, побитая астероидами.

Поэтому когда две «плоские» детали прикасаются друг к другу своими «плоскостями», то это происходит не идеально плотно, между ними образуется воздушное пространство. Это пространство настолько незначительно, что его даже не всегда можно рассмотреть невооруженным глазом. Но в мире микропроцессоров даже такое незначительное количество воздуха может помешать нормальному теплоотводу.

Вот тут-то мы начинаем понимать для чего нужна термопаста. Ее теплопроводность намного выше, чем у воздуха. Паста должна заполнить собой все пространство между и основанием радиатора, и, тем самым, обеспечить хороший теплообмен между ними. Если коротко, то:

Термопаста нужна для того, чтобы улучшить теплообмен между процессором и .

К слову, ее используют не только в компьютерной технике. Но ввиду специфики нашего сайта, мы будем рассматривать ее только с этой точки зрения.

Нужна ли термопаста вообще?

Странно после всего, что вы прочитали выше, слышать вопрос «». Однако есть люди, которые используют ее только в редчайших случаях, когда поверхности настолько неровные, что катаются друг по другу.

Чем это аргументируется? Оказывается, что теплопроводность металлов намного выше, чем у термопасты (в 30-100 раз в зависимости от марки пасты). Таким образом, если радиатор и процессор прикасаются достаточно плотно, то паста может наоборот снизить теплопроводность между ними.

Правильное нанесение термопасты

Однако если вы замечаете, что ваш , то может самое время заменить пасту, а заодно и почистить его от пыли? А если у вас стационарный компьютер, то не забывайте следить за температурными датчиками в БИОСе (читайте, ) или с помощью специальных программ, чтобы

Рано или поздно каждый пользователь сталкивается с проблемой потери производительности компьютера или ноутбука. Часто причиной ухудшения работы оборудования является засорение микросхем или системы обдува, вследствие чего теряется эффективность охлаждающего процесса.

Второй возможной причиной перегрева может стать высыхание специальной термопасты. Как только теплопроводная паста высыхает и растрескивается, происходит замедление оттока тепла от работающего процессора, что приводит к постоянному перегреву и нестабильной работе ноутбука.

Что такое термопаста?

Теплопроводная паста представляет собой пластичное вещество, чаще всего — белую или серую однородную массу, которая характеризуется высокой теплопроводностью. Назначение термопасты - улучшить теплообмен между компонентами, которые активно выделяют тепло, и вентилятором (кулером). Проще говоря, наличие пасты обеспечивает своевременный теплоотвод от работающего процессора к кулеру.

Таким образом, выделяющееся в процессе работы тепло переправляется в охлаждающее устройство, не допуская перегрева комплектующих. До недавнего времени, пока процессоры не были такими мощными, как сейчас, острой необходимости в термопасте не было. Но сегодня она стала незаменимым элементом мощных процессоров, интенсивно выделяющих тепло в процессе работы.

Как выбрать термопасту?

При выборе термопасты стоит обратить внимание на основные требования к ней. Так, паста должна обладать высокой степенью теплопроводности, при этом демонстрируя устойчивость к процессу окисления и антикоррозийные свойства. У хороших паст наблюдается стойкость к высоким температурам (от 70 градусов), а также они являются диэлектриками, то есть обладают низкой степенью электропроводности.

Важным критерием считается наличие водоотталкивающих свойств. Сама же паста при этом должна быть произведена на невысыхающей основе, что обеспечит длительный рабочий ресурс этого вещества. Также, учитывая длительность пребывания пользователя за компьютером или ноутбуком, термопаста должна быть максимально безвредной для его организма.

Замена термопасты

Как уже было сказано, качественная термопаста объединяет в единое целое процессор и кулер, обеспечивая при этом достаточную для нормального охлаждения скорость теплообмена. Важным условием является своевременная замена отработавшей свой ресурс теплопроводной пасты. Однозначного ответа на вопрос, как часто стоит менять пасту, не существует.

Для профилактики перегрева процессора некоторые эксперты рекомендуют менять термопасту каждый год. По большому счету, всё зависит от марки пасты и её характеристик. Существует также зависимость от нагрузок, которым подвергается компьютер. Серьезные нагрузки в итоге могут привести к перегреву, а значит и снижению свойств термопасты, её более быстрому высыханию и необходимости регулярной замены.

Некоторые пасты при нормальной работе процессора могут сохранять свои свойства более четырёх лет, а некоторые нуждаются в замене каждый год. Термопаста на видеокарте при обычном режиме работы требует замены несколько реже, чем теплопроводная паста на процессоре. Для того, чтобы отследить этот момент, нужно вести наблюдение за рабочей температурой компьютера.

Помните: особенно важно делать это в период летней жары. Удобнее всего следить за температурой компьютера с помощью специальных программ. Распространено мнение, что критической является температура процессора от 70 градусов и выше. Если же подобное повышение температуры наблюдается постоянно и теплопроводная паста вовремя не меняется, то ноутбук или компьютер будет постоянно перегреваться и отключаться.

Термоинтерфейс - слой теплопроводящего состава (обычно многокомпонентного) между охлаждаемой поверхностью и отводящим тепло устройством. Наиболее распространенным типом термоинтерфейса являются теплопроводящие пасты (термопасты) и компаунды .

В быту наиболее известны термоинтерфейсы для тепловыделяющих компонентов персональных компьютеров (процессоры, видеокарты, быстрая память и т. п.). Также применяется в электронике для теплоотвода от компонентов силовых цепей и уменьшения градиента температур внутри блоков.

Термоинтерфейсы применяются в системах теплоснабжения и подогрева.

Типы термоинтерфейсов

Теплопроводные составы находят применение при производстве электронных компонентов, в теплотехнике и измерительной технике, а также при производстве радиоэлектронных устройств с высоким тепловыделением. Термоинтерфейсы имеют следующие формы:

теплопроводящие пастообразные составы;
полимеризующиеся теплопроводные составы;серебряные
теплопроводящие клеящие составы;
теплопроводящие прокладки;
припои и жидкие металлы.

Теплопроводные пасты

Шприц с термопастой

Теплопроводная паста (разг. термопаста ) - многокомпонентное пластичное вещество с высокой теплопроводностью , используемое для уменьшения теплового сопротивления между двумя соприкасающимися поверхностями . Теплопроводящая паста служит для замены воздуха, находящегося между поверхностями, на теплопроводящую пасту с более высокой теплопроводностью . Типичными и самыми распространенными термопроводными пастами отечественного производства являются КПТ-8 , АлСил-3 , а также серия теплопроводных паст Steel Frost, Cooler Master , Zalman и проч.

Требования

Основные требования к термопроводным пастам:

наименьшее тепловое сопротивление;
стабильность свойств с течением времени работы и хранения;
стабильность свойств в рабочем диапазоне температур;
удобство нанесения и легкость смывания;
в некоторых случаях к теплопроводным составам предъявляются требования высоких электроизоляционных свойств.

Составы

При изготовлении термопроводных паст в качестве теплопроводящих компонентов используются наполнители с высокой теплопроводностью в виде микро- и нанодисперсных порошков и их смеси:

металлов (вольфрам, медь, серебро);
микрокристаллов (алмаз);
оксиды металлов (цинка, алюминия и др.);
нитридов (бора, алюминия);
графита /графена .

В качестве связующих веществ используются минеральные или синтетические масла, жидкости и их смеси, имеющие низкую испаряемость. Существуют теплопроводные пасты с полимеризующимся на воздухе связующим. Иногда, с целью повышения плотности, в их состав добавляются легкоиспаряемые компоненты, которые позволяют иметь достаточно жидкую теплопроводную пасту в процессе нанесения и высоко плотный термоинтефейс с высокой теплопроводностью. Такие теплопроводные составы обычно выходят на максимальную теплопроводность в течение 5-100 часов работы в штатном режиме (конкретные значения в инструкции по применению). Существуют термопроводные пасты на основе жидких при 20-25°С металлов, состоящие из чистых индия и галлия и сплавов на их основе .

Наилучшие (и наиболее дорогие) термопасты на серебряной основе; оптимальной по рейтингу является основа (термопасты) - оксид алюминия (обе обладают наименьшим тепловым сопротивлением). Наиболее дешёвая (и наименее эффективная) термопаста имеет керамическую основу.

Наиболее простой термопастой является смесь графитового порошка из «простого» карандаша типа «Конструктор М», натёртого на наждачной бумаге «нулёвка», и нескольких капель бытового минерального смазочного масла.

Использование

Термопаста используется в электронных устройствах в качестве термоинтерфейса между тепловыделяющими элементами и устройствами отвода тепла от них (например, между процессором и радиатором). Главное требование при применении теплопроводящей пасты - минимальная толщина её слоя. Для этого при нанесении теплопроводящих паст необходимо руководствоваться рекомендациями изготовителя. Небольшое количество пасты, нанесенное на область теплового контакта, раздавливается при прижиме поверхностей друг к другу. При этом паста заполняет мельчайшие углубления в поверхностях и способствует появлению однородной среды для распространения тепла.

Другие случаи применения .

Термопаста используется при охлаждении узлов электроники, имеющих тепловыделение больше допустимого для данного типа корпуса: силовых транзисторов и микросхем питания (ключах) в импульсных блоках питания, в блоках строчной развёртки телевизоров с кинескопом, транзисторов выходных каскадов мощных усилителей.

Теплопроводные клеи

Применяется в случае, если невозможно использование теплопроводной пасты (из-за отсутствия крепежа), для монтажа теплоотводящей арматуры к процессору, транзистору и т. п. Это неразборное соединение и требует соблюдения технологии склейки. В случае её нарушения возможно увеличение толщины термоинтерфейса и ухудшение теплопроводности соединения.

Теплопроводные заливочные компаунды

Для улучшения герметичности, механической и электрической прочности электронные модули зачастую заливают полимерными компаундами. Если модули рассеивают значительную тепловую мощность, то заливочные компаунды должны обеспечивать стойкость к нагреву и термоциклированию, выдерживать термические напряжения из-за градиентов температуры внутри модуля, облегчать теплоотвод от компонентов к корпусу модуля.

Пайка

Набирающий популярность термоинтерфейс основан на спайке поверхностей легкоплавким металлом. При правильном применении такой метод дает рекордные параметры удельной теплопроводности, однако имеет множество ограничений и сложностей. В первую очередь проблемой является материал поверхностей и качество подготовки к монтажу. В производственных условиях возможна пайка любых материалов (некоторые требуют специальной подготовки поверхностей). В бытовых условиях или в мастерских пайкой соединяются медные, серебряные, золотые поверхности и другие хорошо поддающиеся лужению материалы. Алюминиевые, керамические и полимерные поверхности совершенно непригодны (а значит, невозможна гальваническая изоляция деталей).

Перед соединением пайкой соединяемые поверхности очищают от загрязнений. Чрезвычайно важна качественная очистка поверхностей от всех типов загрязнений и следов коррозии, поскольку при низких температурах флюсы неэффективны и не используются. Очистка выполняется механической зачисткой и удалением загрязнений растворителями (например, спиртом, ацетоном, эфиром), для чего в коробку с термоинтерфейсом часто вкладывают жесткую мочалку и гигиеническую проспиртованную салфетку. По этой же причине нельзя работать с термоинтерфейсом без перчаток: жир значительно ухудшает качество пайки.

Собственно пайка выполняется нагревом соединения при заданном производителем термоинтерфейса усилии. При этом некоторые типы промышленных термоинтерфейсов требуют первоначального разогрева обеих спаиваемых деталей до 60-90 градусов Цельсия, что может быть опасно для чувствительных к перегреву электронных компонентов. Обычно рекомендуют делать предварительный разогрев (например, феном) с последующей окончательной спайкой саморазогревом работающего устройства.

На сегодня термоинтерфейс такого типа предлагается в виде фольги из сплава с температурой плавления чуть выше комнатной (50…90 градусов Цельсия, например, сплава Филдса (англ.) русск. ) и в виде пасты сплава с комнатной температурой плавления (например, Галинстан или «Coollaboratory Liquid Pro»). Пасты сложнее в применении (их необходимо тщательно вмазывать в спаиваемые поверхности). Фольга требует специального прогрева при монтаже.

Изолирующие термоинтерфейсы

Электрическая изоляция между элементами теплопередачи обычно используется в силовой электронике. Выполняется с помощью керамических, слюдяных, силиконовых или пластиковых прокладок, подложек, покрытий.

Термопастой называют слой теплопроводящего состава между охлаждаемой поверхностью и отводящим тепло устройством. Чаще всего термопаста используется для тепловыделяющих компонентов персональных компьютеров, а именно на процессоре, видеокарте и т.д.

Если говорить более простым языком, то термопаста необходима для того, что улучшить к радиатору, благодаря чему первый значительно лучше охлаждается. А как мы знаем, у процессора есть максимальная температура, доводить до которой не рекомендуется в целях сохранения работоспособности устройства.

Насколько велика разница между процессором с использованием термопасты и без нее? Она достаточно велика и может достигать вплоть до 20 единиц! Например, проведенный тест на достаточно мощном процессоре Intel Core i3 показал, что температура процессора без использования термопасты составляет 45°C без нагрузки и 70-73°C под нагрузкой, в то время как процессор, на который была нанесена термопаста, нагревается значительно меньше: 37°C без нагрузки и не более 60°C под нагрузкой. Разница, как видите, очень существенная. Ее вполне достаточно для того, что бы устройство служило вам долго и не вызывало каких-либо проблем, потому что в случае перегрева они имеет свойство возникать.

Как действует термопаста?

Давайте попробуем разобраться, как действует термопаста. Скажу сразу, что сама по себе она охлаждать процессор не умеет. В чем же тогда ее смысл?

Если вы возьмете процессор в руки и проведете по его поверхности, то он покажется вам гладким, как стекло. Но если мы будет рассматривать поверхность под микроскопом, то увидим, что на самом деле эта поверхность шероховатая и содержит в себе множество изъянов. Для того, что бы процессор охлаждался как можно лучше, необходимо, что бы его поверхность была максимально плотно соединена с поверхностью теплосъемника радиатора. Тут-то нам и поможет термопаста, которая позволяет закрыть собой все выемки на поверхности как самого процессора, так и теплосъемника радиатора.

Правда, есть одна очень важная деталь, о которой знают далеко не все. При покупке термопасты вы наверняка обращали внимание на то, что продается она совсем в небольших тюбиках, хотя стоит не так уж дешево. А все потому, что используется паста в крайне небольших объемах — ее надо лишь слегка нанести поверхность и равномерно распределить. Для процессора, использующегося на ПК, достаточно небольшой капли термопасты.

Вот и все. Теперь вы знаете, для чего применяется термопаста.

В этой статье я постараюсь дать максимально возможное количество нужной теории. Если вы хотите раз и навсегда для себя понять, что такое термопаста, из чего она состоит, какой цели служит и как правильно наносить термопасту на процессор и видеокарту – вам обязательно нужно ознакомиться с этим материалом.

Для чего все это знать? Знание теории позволит вам понимать принципы работы с термоинтерфейсами. А значит, вы будете хорошо понимать, что происходит с вашими компонентами при нагревании, использовании разных термопаст, систем охлаждения и т.д. Знание – сила!

Также важно в этом разбираться потому, что при перегреве, компьютер начинает работать с перебоями и появляются неприятные тормоза в работе. Отчасти их можно удалить с помощью , но никакая программа не заменит термопасту на процессоре за вас.

Эта статья не претендует на статус научной. В ней я хочу передать основные понятия простыми словами. Поэтому прошу физиков, электротехников и других специалистов не падать в обморок от использованных оборотов и понятий. Если вы увидите ошибку принципиальной важности, прошу написать это в комментариях. Заранее спасибо:).

Понятие теплопроводности материалов

Теплопроводность – это способность материалов или газов передавать тепло от горячего к холодному. Это количественная характеристика, которая схожа с понятием проводимости в электротехнике. Единица измерения – Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности.

Для того, чтобы нагляднее понять, о чем идет речь, обратите внимание на диаграмму:

Как вы можете заметить у меди коэффициент теплопроводности в 2 раза выше, чем у алюминия . Это значит, что за одинаковое время через медь пройдет в 2 раза больше тепла, чем через алюминий.

Как это применить в жизни? Понимая, что медная система охлаждения почти в 2 раза превосходит алюминиевую, мы понимаем, почему она такая дорогая. И понимаем, что именно медную нужно применять тогда, когда мы используем «горячие» или разогнанные процессоры.

Также обратите внимание, что у воздуха коэффициент теплопроводности в среднем 0,022 Вт/(м*К). Что это значит?

Через воздух тепло практически не передается .

Он является своего рода изолятором. Многие частные дома, как вы знаете, используют это свойство воздуха для теплоизоляции. Выкладывается внутренняя стена, затем идет воздушная прослойка, потом возводится внешняя. Тем самым воздух, которых находится между двух стен, изолирует дом от холода или наоборот, летнего зноя.

Что такое термопаста

Термопаста – это многокомпонентный теплопроводящий состав, который наносится между нагреваемым элементом и отводящим тепло радиатором или системой охлаждения.

Термопасты, или теплопроводные составы, делятся на 3 основные группы:

Теплопроводящие пастообразные составы;
Теплопроводящие пастообразные составы, включающие в себя клей (клей-пасты);
Жидкий металл.

Цель использования термопасты

Термопаста используется для того, чтобы заменить собой воздух между соприкасаемыми поверхностями, тем самым увеличивая теплопроводность. Зачем? Давайте вспомним, каким коэффициентом теплопроводности обладает воздух? Правильно, предельно низким. Или почти никаким. А теперь посмотрим на следующую диаграмму, которая показывает теплопроводность современных термопаст и жидкого металла.

Как видим, коэффициент теплопроводности даже самой дешевой и распространенной термопасты КПТ-8, почти в 31 раз выше, чем у воздуха . Теперь, я думаю, вы понимаете, что это значит.

Понимание этого подводит нас к следующему вопросу – как правильно наносить термопасту?

Обратите внимание на схему ниже, и поразмышляйте, почему термопасту нужно наносить именно таким, тонким слоем, на процессор и систему охлаждения.

Надеюсь, что вы уже сами пришли к правильному выводу. Итак, давайте подробно, с научной 🙂 точки зрения подойдем к этому вопросу и подключим логику.

Последнее время термораспределитель на процессоре или графическом процессоре видеокарты изготавливается из меди.

Пятак, или подложка системы охлаждения, которая непосредственно контактирует с поверхностью процессора, изготавливается из алюминия. Более дорогие модели изготовлены из меди.

Для примера представим, что вся система охлаждения у нас богатая, выполнена из меди. Коэффициент теплопроводности меди 400 Вт/(м*К). Получается, что если эти две поверхности, процессора и системы охлаждения, будут идеально прилегать друг к другу, мы получим эффективный отвод тепла.

Но, к сожалению, добиться того, чтобы поверхности идеально соприкасались друг с другом, практически невозможно. А туда, где они неплотно соединяются, попадает воздух. Какой коэффициент теплопроводности воздуха? 0,022 Вт/(м*К). Это в 18 181 раз ниже , чем у меди. Получается, что в местах попадания воздуха тепло практически не передается .

И вот тут нам на помощь приходит термопаста. Как вы помните, у нее теплопроводность выше, чем у воздуха в 31 раз, а дорогих термопаст, таких как Arctic MX-4 – в 386 раз выше. Поэтому, когда вы наносите тонкий слой термопасты, он заполняет неровности, вытесняя воздух . При этом медные поверхности имеют максимальную площадь контакта, а значит, более высокую теплопроводность.

С другой стороны, можно попасть в ловушку. Если нанести слишком мало термопасты, то она не сможет заполнить неровности поверхностей и будет плохой теплообмен. Поэтому, рекомендуется выровнять заранее поверхность подложки системы охлаждения и теплораспределителя на процессоре или видеокарте.

Более подробно про нанесение термопасты на процессор читайте в .

Как часто нужно менять термопасту

В состав термопасты входит микродисперсные порошки металлов, микрокристаллов, нитридов или оксидов цинка и алюминия. Чтобы сделать из этого пасту, используются синтетические или минеральные масла. Они со временем испаряются, и термопаста становиться менее вязкой и теряет свои свойства.

Поэтому рекомендуется ее регулярно менять. Например, термопасту КПТ-8 или КПТ-19 (она отличается более высокими температурными характеристиками) рекомендуется менять один раз в год. Учитывая ее низкую стоимость, делать это можно и чаще.

Какую термопасту выбрать

Это зависит в больше степени от вашего бюджета. Топовой термопастой считается Arctic MX-4. Она имеет высокий коэффициент теплопроводности – 8,5 Вт/(м*К), и большой срок эксплуатации.

Наиболее распространенной и довольно качественной является КПТ-8 или КПТ-19. Невысокая стоимость позволяет менять ее регулярно. Ее характеристик хватает для большинства современных компьютеров и ноутбуков.