Vad är termiskt fett?Egenskaper och användningar

Termisk fett hjälper till att överföra värme mellan heta delar som CPU: er och GPU: er och deras kylenheter, vanligtvis kylsedkedjor.Den här artikeln tittar på den viktiga rollen som termisk fett, täcker dess sammansättning, kvaliteter och hur man använder den för att säkerställa god värmeöverföring.Vi kommer att diskutera olika typer av termiskt fett, inklusive silikon, metall, keramik, kolbaserad och flytande metall, och hur var och en uppfyller specifika behov.Artikeln förklarar också rätt sätt att tillämpa termiskt fett på CPU: er, undvika vanliga misstag och myter, för att visa sin breda roll för att hålla elektroniska apparater stabila och effektiva.

Katalog

Bild 1: Termisk fett

Hur förbättrar termiskt fett värmeledning?

Termiskt fett, allmänt känt som termisk pasta, är viktigt för att hantera värme i elektroniska anordningar.Dess primära funktion är att öka värmeöverföringen från en varmare komponent, som en CPU eller GPU, till en svalare, till exempel en kylfläns, genom att fylla luftgapet mellan deras ytor.På molekylnivå förklarar flera mekanismer hur termiskt fett förbättrar värmeledningen:

Ytorna på både värmekällan (t.ex. en CPU) och kylflänsen verkar slät för blotta ögat men är faktiskt grova och ofullkomliga i mikroskopisk skala.Dessa brister skapar små luftgap när ytorna kommer i kontakt, och eftersom luft är en dålig ledare av värme, hindrar dessa luckor termisk överföring.Termiskt fett fyller dessa luckor och ersätter luften med ett material som har en mycket högre värmeledningsförmåga och därigenom förbättrar värmeöverföringseffektiviteten.

Termiskt fett är tillverkat av ett basmaterial som silikon eller syntetisk olja blandad med termiskt ledande partiklar såsom metaller, keramik eller kol.Dessa partiklar bildar ett nätverk av värmeledningsvägar genom fettet, vilket gör att värme kan resa mer effektivt än bara genom basmaterialet.Detta nätverk ökar gränssnittets övergripande värmeledningsförmåga.

Effektiviteten för värmeöverföring över ett gränssnitt är omvänt proportionell mot dess termiska motstånd.Förbättring av kontakten mellan värmekällan och diskbänken och ger ett mer ledande medium minskar termiskt fett värmemotståndet vid gränssnittet.Detta resulterar i mer effektiv värmeavledning.

Typer av termiska fett

Silikonbaserade fett: Dessa är de mest använda termiska fetten för allmänna ändamål.De innehåller silikonoljor blandade med metalliska eller keramiska ledande partiklar såsom zinkoxid eller aluminiumoxid.De är kostnadseffektiva och erbjuder måttlig värmeledningsförmåga.

Bild 2: Silikonbaserade fett

Metallbaserade fett: Dessa fett innehåller metallpartiklar som silver, aluminium eller koppar, som är utmärkta värmeledare.Metallbaserade fetter ger högre värmeledningsförmåga än silikonbaserade och är idealiska för högpresterande applikationer, till exempel i speldatorer eller servrar.

Bild 3: Metallbaserade fett

Keramiska baserade fetter: Dessa fett innehåller inte metallpartiklar och består av keramiska ledare som aluminiumnitrid, bornitrid eller kiselkarbid.Keramiska baserade fetter är icke-elektriskt ledande, vilket gör dem bra för applikationer där elektrisk konduktivitet kan utgöra en risk.

Kolbaserade fett: Inklusive grafit eller diamantpulver, utnyttjar dessa fett den höga värmeledningsförmågan hos kolmaterial.Diamantpulver, erbjuder överlägsen värmeledningsförmåga och används i applikationer som kräver exceptionell värmeavledning.

Bild 4: Kolbaserade fett

Flytande metallfett: Dessa fetter består av legeringar som gallium, har hög värmeledningsförmåga och används i extrema prestanda.De är emellertid elektriskt ledande och potentiellt frätande för aluminium, vilket kräver noggrann applicering.

Bild 5: flytande metallfetter

Korrekt applicering av termiskt fett på CPU: er

Steg 1: Samla dina material

Innan du börjar, se till att du har:

• Termisk fett

• Isopropylalkohol (minst 70%)

• Luddfri trasa eller kaffefilter

• Plastkort (valfritt, för att sprida pasta)

• CPU och svalare

Steg 2: Förbered arbetsområdet

Ställ in i ett rent, dammfritt och väl upplyst utrymme.Mark dig själv för att undvika statiska skador på komponenter.Använd en anti-statisk handledsrem eller vidrör ett jordat metallobjekt med jämna mellanrum.

Steg 3: Rengör CPU -ytan

Om du byter ut gammal termisk pasta eller rengör en ny CPU, rengör ytan noggrant.Dämpa en luddfri trasa med isopropylalkohol och torka försiktigt CPU-ytan.Låt det torka helt.

Bild 6: Rengöring av CPU och kylflänsytor

Steg 4: Applicera det termiska fettet

Applicera en liten mängd termiskt fett - om storleken på en ärt eller en tunn linje över CPU -centret.För mycket eller för lite kan orsaka problem.

Bild 7: Tillämpa det termiska fettet

Steg 5: Sprid pastan (valfritt)

För jämn täckning kan du sprida pastan med ett plastkort.Var noga med att undvika att använda för mycket pasta och skapa luftbubblor.

Steg 6: Installera CPU -kylaren

Placera kylaren på CPU jämnt.Tryck ner något för att säkerställa god kontakt med den termiska pastan och säkra sedan kylaren enligt tillverkarens instruktioner.Undvik att vrida eller glida kylaren för att förhindra luftfickor.

Steg 7: Anslut kylaren till kraft

Anslut kylaren till moderkortets CPU -fläkthuvud för att driva den.

Bild 8: Ansluta CPU -fläkten till moderkortet

Steg 8: Testa systemet

Sätt upp ditt system.Ange BIOS för att kontrollera om CPU -temperaturen läser normalt och om CPU -fläkten är erkänd och fungerar.Övervaka CPU -temperaturen under belastning för att säkerställa att allt fungerar som förväntat.

Bild 9: Testa systemet

Vanliga misstag och myter vid applicering av termiskt fett

• Tillämpa för mycket termiskt fett

En vanlig missuppfattning är att mer termisk pasta leder till bättre kylning.I verkligheten är termiskt fetts syfte att fylla mikroskopiska brister på CPU och kylflänsytor för att förbättra värmeledningen.Det är inte avsett att fungera som den primära ledaren av värme.Överdriven applicering kan isolera värmekällan och minska värmeöverföringseffektiviteten.Ett tunt, jämnt spridande skikt, om tjockleken på ett pappersark, eller en liten ärtstorlek i mitten som sprider sig under kylflänsens tryck, är idealisk.

• Återanvändning av gammalt termiskt fett

Att återanvända gammalt termiskt fett efter att ha demonterat en kylfläns eller byte av komponenter är ett annat vanligt misstag.Användt termiskt fett kan torka ut och förlora sin värmeledningsförmåga.När komponenter är separerade är det bäst att rengöra den gamla pastan helt och applicera ett färskt skikt för att säkerställa optimal termisk kontakt.

• Använda felaktiga typer av termiskt fett

Olika termiska fett är utformade för specifika tillämpningar och förhållanden.Vissa pasta innehåller metallbaserade föreningar och är elektriskt ledande, vilket utgör en risk om de sprider sig på elektriska komponenter och orsakar en kortslutning.Välj en icke-ledande pasta för allmänt bruk såvida du inte är säker på produktens konduktivitetsegenskaper och dess säkra tillämpning.

• att tro att alla termiska pastor är desamma

En myt finns att alla termiska pastor fungerar lika bra, så valet spelar ingen roll.I verkligheten varierar termiska pastor i sammansättning - vissa inkluderar silver eller keramiska partiklar för att förbättra värmeledningsförmågan.Dessa skillnader kan påverka prestanda, särskilt i högpresterande datoranvändning av termisk hantering.Att undersöka och välja en pasta som passar dina specifika behov och budget är värt.

• ignorera applikationsmetoder

Effektiviteten av termisk pasta kan påverkas kraftigt av hur korrekt den tillämpas.Vanliga metoder inkluderar prick-, linj- och spridningsmetoder.Var och en har fördelar beroende på processortyp och kylflänsdesign.Till exempel kan CPU: er med flera kärnor dra nytta av linjemetoden, vilket säkerställer att alla kärnor får tillräcklig täckning.Att förstå den mest lämpliga applikationsmetoden för din hårdvara säkerställer effektiv täckning utan överflöd.

• Försumma att förbereda ytorna

Förberedande av CPU: s ytor och kylflänsen innan man applicerar termiskt fett förbises ofta.Damm, olja eller rest kan skapa en barriär som hämmar effektiv värmeöverföring.Rengöring av båda ytorna med en luddfri trasa och isopropylalkohol innan du applicerar pastan för att säkerställa att de är rena och torra.

Roll av termiskt fett

Tabellen nedan jämför en processors termiska prestanda med och utan applicering av termiskt fett.

Aspekt	Utan termisk fett	Med termiskt fett
Värme Överföringseffektivitet	Kontakta Mellan processor och kylfläns är mindre effektiv på grund av mikroskopisk brister och luftgap, vilket resulterar i suboptimal värmeledningsförmåga och högre termisk motstånd.	Fylld Mikroskopiska luftgap mellan processorn och kylflänsen, förbättrar termisk Konduktivitet och reducerande termisk motstånd.
Temperatur Reglering	Högre driftstemperatur	Lägre driftstemperatur
	Termisk Thravling: Högre sannolikhet för prestationsminskning för att förhindra överhettning	Förbättrad Prestanda: Minskad termisk strypning
	Nedsatt Komponentens livslängd: Långvariga höga temperaturer förkortar livslängden	Ökad Livslängd: Bättre värmeavledning förbättrar komponentens livslängd
	System Stabilitet: Högre temperaturer orsakar kraschar eller oväntade avstängningar	Stabilitet: Kylare processor fungerar mer pålitligt, vilket minskar krascher eller avstängningar
Total Systemprestanda	Nedsatt förmåga att upprätthålla höga klockhastigheter	Mer stabilt och högre prestationssystem
	Minskad övergripande effektivitet	Upprätthålla toppprestanda under längre perioder
	Märkbar Släpp i användarupplevelsen under beräkningsuppgifter och spel	Välgörande För höga bearbetningsuppgifter som spel och videoredigering
		Mjukare prestanda och potentiellt längre intervall mellan hårdvaruuppgraderingar
Kvantitativ Analys	På tomgång Temperatur: 40 ° C	På tomgång Temperatur: 35 ° C
	Ladda Temperatur: 85 ° C	Ladda Temperatur: 70 ° C
	Termisk Motstånd: 0,5 ° C/w	Termisk Motstånd: 0,2 ° C/W

Komposition och egenskaper hos termiskt fett

Kemisk sammansättning

Termiskt fett består av ett basmaterial, antingen silikon eller icke-silikon, blandat med ledande fyllmedel.Dessa val påverkar dess termiska och elektriska konduktivitet och andra fysiska egenskaper.

Basmaterial

Silikonbaserade fett är populära för sin termiska stabilitet och motstånd mot nedbrytning över ett brett temperaturområde.De tillhandahåller också god elektrisk isolering, vilket gör dem idealiska för applikationer som behöver den här egenskapen.

Icke-silikonbaser, såsom syntetiska oljor eller estrar, används när låga blödningar och låga avdunstningshastigheter är viktiga.Dessa föredras i scenarier där silikonföroreningar kan vara problematiska, som i optiska eller bilapplikationer.

Ledande fyllmedel

Metalloxider, såsom zinkoxid och aluminiumoxid, används ofta eftersom de balanserar värmeledningsförmågan med elektrisk isolering.

Metallfyllmedel, inklusive silver, aluminium och kopparpartiklar, ökar värmeledningsförmågan men ökar också elektrisk konduktivitet, vilket inte är lämpligt för alla applikationer.

Kolbaserade material som grafit och kolananorör, såväl som keramiska partiklar, används för hög värmeledningsförmåga utan risk för elektrisk ledning.

Fysikaliska egenskaper

Termisk konduktivitet: Detta mäter materialets förmåga att överföra värme.Termiska fett har värmeledningsförmåga från 0,5 till 10 W/MK, med specialiserade typer som når högre värden.Högre värmeledningsförmåga innebär effektivare värmeöverföring.

Viskositet: Viskositet påverkar hur lätt fettet kan appliceras och skiktets tjocklek som bildas mellan ytorna.Lägre viskositetsgraser sprids lätt och passar tunna applikationer, medan högre viskositetsgraser är bättre för större luckor eller grova ytor.

Termisk impedans: Termisk impedans mäter motstånd mot värmeflödet, med tanke på både värmeledningsförmåga och fettskikttjocklek.Lägre termisk impedans är bättre för effektiv värmeöverföring.

Driftstemperaturområde: Fettets temperaturområde måste matcha enhetens driftsförhållanden eller maskiner.Vissa fett är utformade för extrema temperaturer, både låga och höga.

Hållbarhet: Med tiden kan termiskt fett torka ut, härda eller migrera från applikationsområdet, vilket minskar effektiviteten.Fettformuleringen påverkar dess hållbarhet och hur ofta den måste appliceras igen.

Olika metoder för att applicera termiskt fett

Automatiserade dispenseringssystem

Automatiserade dispenseringssystem säkerställer en konsekvent och exakta tillämpning av termiskt fett i professionella inställningar.Dessa system kan programmeras för att dispensera den exakta mängden pasta som krävs på den specifika platsen på en CPU eller GPU, vilket minimerar mänskliga fel och variation i applikationens tjocklek.Denna automatisering påskyndar också monteringsprocessen i produktionsmiljöer.

Bild 10: Automatiserat dispenseringssystem

Laserassisterad applikation

En avancerad metod innebär att använda laserteknologi.Lasrar värmer det termiska fettet något före applicering, vilket minskar dess viskositet för en mer enhetlig spridning över chipytan.Denna teknik är särskilt användbar för tjockare pasta eller när precision krävs.

Skärmutskriftstekniker

Anpassad från elektroniktillverkningsindustrin tillämpar skärmtryck termisk pasta effektivt.En mask definierar appliceringsområdet, och ett squeegee-liknande verktyg sprider pastan jämnt över masken och säkerställer ett enhetligt lager med exakta kanter.Denna metod är bäst för att montera flera processorer samtidigt.

Bild 11: Applicera termiskt fett via skärmtryck

Exakta stencilmetoder

Stencilmetoder innebär att placera en stencil över CPU eller GPU med öppningar där pastan ska appliceras.Det termiska fettet är spridd över stencilen och överskottet avlägsnas, vilket säkerställer en jämn tjocklek och form på den applicerade pastan.

Bild 12: Stencilmetod

Fasändringsmaterialansökan

Fasändringsmaterial (PCM) smälter och stelnar vid specifika temperaturer, absorberar eller frisätter värme i processen.PCMS kan appliceras som kuddar eller ark som smälter och överensstämmer med chipets yta när den värms upp.Även om det inte är en traditionell pasta, erbjuder PCMS ett innovativt alternativ, vilket ger en konsekvent värmeledningsförmåga utan röran av flytande föreningar.

Ultraljudsapplikation

Ultrasonic Application använder vibrationer för att jämnt fördela termisk pasta över chipytan.Denna teknik är idealisk för att uppnå ett mikro-tunt lager pasta, i miljöer med hög precision.Det hjälper också till att eliminera luftbubblor som kan hindra värmeledningsförmågan.

Tredimensionell tryckning av termiska föreningar

Emerging Technology möjliggör 3D -utskrift av termiska föreningar, vilket möjliggör exakt avsättning av termisk pasta i mönster som optimerar värmeöverföring.Genom att justera pastapplikationsgeometri enligt värmeutgången från olika chipområden kan denna metod revolutionera tillämpningen av termiska gränssnittsmaterial i framtiden.

Slutsats

Termiskt fett är bra för att hantera värmen i elektroniska enheter, vilket påverkar hur väl de fungerar, hur pålitliga de är och hur länge de håller.Den här artikeln belyser vikten av att välja rätt termisk fett genom att undersöka de olika typerna och hur de appliceras.Att förstå hur termiskt fett fungerar, genom att förbättra värmevägen, sänka termisk motstånd eller öka värmeöverföringen visar sin roll i att utforma och underhålla elektronik.Nya applikationsmetoder som automatiserade system, laserassisterade tekniker och 3D-utskrift av termiska föreningar antyder en framtid där exakt och effektiv termisk hantering är möjlig.När tekniken går framåt presterar pågående forskning inom termisk fett, vilket säkerställer elektroniska enheter utanför förväntningarna i en snabbt utvecklande teknisk värld.

Vanliga frågor [FAQ]

1. Vad är skillnaden mellan termisk gel och termisk fett?

Termisk gel och termisk fett är material som används för att förbättra värmeöverföringen mellan komponenter såsom en dators CPU och dess kylfläns.Huvudskillnaden ligger i deras fysiska egenskaper och applikationsmetoder.Termiskt fett är en viskös pasta som kräver manuell applicering, vilket säkerställer att den sprider sig jämnt för att fylla mikroskopiska luckor mellan ytorna.Å andra sidan kommer termisk gel ofta i föransökade kuddar eller som en halvfast som är lättare att hantera och applicera, men det kanske inte alltid ger ett så effektivt värmeöverföringsskikt på grund av dess fördefinierade tjocklek och mindre flexibilitet i fyllningenojämna ytor.

2. Var lägger du termiskt fett?

Termiskt fett appliceras på ytan på processorn (CPU eller GPU) innan du fäster en kylanordning som en kylflytande kylblock.Applicera ett tunt, jämnt lager direkt på chipets yta där värmen genereras.Detta skikt fungerar som ett medium för att effektivt överföra värme från chipet till kylaren och optimera enhetens prestanda genom att sänka dess driftstemperatur.

3. Vilka är nackdelarna med termiskt fett?

Att applicera termiskt fett kan vara rörigt.Det kräver precision, och all överskottsapplikation kan leda till spill på andra komponenter.

Med tiden kan termiskt fett torka ut, förlora sin värmeledningsförmåga eller till och med läcka ut mellan ytorna, vilket kräver återanvändning.

Vissa termiska fett innehåller ledande material som, om de tillämpas felaktigt, kan leda till kortslutningar eller skador på elektroniska komponenter.

4. Hur lång är det termiska fettet bra för?

Effektiviteten hos termiskt fett varar mellan 3 till 5 år beroende på kvaliteten på fettet och förhållandena under vilka enheten fungerar.Med tiden kan den torka ut eller försämras på grund av värmecyklerna som den genomgår, vilket minskar dess effektivitet vid överföring av värme.Det är tillrådligt att kontrollera och ersätta termiskt fett om enhetstemperaturerna börjar stiga ovanligt eller om enheten har varit i tjänst i flera år.

5. Hur lagrar du termiskt fett?

För att säkerställa att termiskt fett bibehåller sin effektivitet, lagra det på en sval, torr plats bort från direkt solljus.Fettrörets lock bör åtdragas säkert för att förhindra luftinträde och torkning av fettet.Håll den i upprätt läge för att undvika läckor och se till att dess sammansättning förblir konsekvent för optimal tillämpning när den nästa används.Undvik extrema temperaturer eftersom de kan förändra fettets kemiska struktur, vilket påverkar dess prestanda.