Заводские и самодельные термопрокладки — кто кого!?
С наступлением жары компьютер становится громче и начинается борьба за градусы. Как снизить шум компьютера своими руками? Как сделать хорошие термопрокладки самому? В этой статье автор привёл тесты самодельных термопрокладок и стандартных, которые стояли с самого начала. Результат достоин внимания.
Введение
Термопрокладка — неотъемлемая часть любой видеокарты у которой стандартная СО турбинного типа. Она устанавливается между областями контакта интенсивно нагреваемой области (видеопамять, GPU) и радиатором для лучшего отвода тепла.
В данной статье я расскажу как можно в домашних условиях сделать и установить термопрокладку не уступающую по производительности заводским.
Материалы
Для роботы нам понадобится:
- Линейка
- Термопаста (Желательно что бы было 2-е. Вязкая и пожиже)
- Медицинский бинт (Желательно с маленьким размером сетки)
- Салфетки
- Ножницы
- Отвертки (Одна для откручивания, вторая для укладки и притрамбовывания термопасты)
- Чистый и просторный рабочий стол 🙂 С последним у самоделкиных проблемы
- Пласкогубцы
- Ножницы по металлу
- Пластина меди, алюминия (Толщина подбирается в каждом случае индивидуально. В моем случае я использовал толщины: медь — 0.8 мм, алюминий — 1мм)
- Любой материал для полировки поверхностей
Пациент
Для эксперимента я использовал MSI NX8800GTS-T2D320E-HD-OC.
В СО этой карты установлено 23 термопрокладки. Чипы памяти используют 10 термопрокладок, их мы и будем менять.
Изготовление и замена термопрокладок
Владельцы карт турбинного типа при перемазывании термопасты на GPU часто сталкиваются с проблемой отваливания или развала термопрокладок. Это может быть вызвано некачественной термопрокладкой, криворукостью пользователя, или просто термопрокладка изживает себя.
Термопрокладка, установленная в данной карте, это термопаста средней вязкости закрепленная двумя тонкими бинтами сверху и снизу пластины. Мы будем делать что-то на подобие заводской термопрокладки.
Для начала нужно снять заводские термопрокладки. После этого хорошо протереть и убрать остатки термопрокладок (если таковые есть) с памяти и с радиатора СО.
Потом вам нужно измерить площадь контакта памяти и СО. Потом по вашим замерам вырезать из бинта подходящий кусок. Вырезать нужно с запасом 5мм как в высоту так и в ширину, так как при смазывании бинта термопастой бинт немного стянется.
Отрезанные бинты мы будем смазывать термопастой. Для этого я использовал термопасту КПТ-8. Делать это нужно очень нежно, силу прикладывать нужно в меру, что бы не порвать бинт.
Вот так выглядит потенциальная термопрокладка:
Термопасты нужно не переборщить, старайтесь мазать в меру. Почему же нельзя между памятью и СО просто наложить термопасты? Потому что при нагреве термопаста может потечь или растечься, что не есть хорошо, а бинт дает термопасте определенной прочности и вязкости, хоть и в небольшой ущерб теплопередачи, впрочем для памяти это не так критично как для GPU/CPU. Хотя как покажут дальше тесты новые термопрокладки выиграют ~ 5 градусов у заводских.
Перед наложением смазанных бинтов, смажьте секции для памяти и саму память тонким слоем термопасты, это немного улучшит «дружбу» контактной области с бинтом. Тут желательно использовать термопасту не вязкую, а жидкую. Она послужит клеем между бинтом и контактной областью.
Когда уложите термопрокладку, лишние бинты отрежьте ножницами. Затем хорошо утрамбуйте их тонкой отверткой.
Цепляем СО на место, и можно сказать что готово!
Многие из вас скажут что сделанные в домашних условиях термопрокладки проиграют заводским термопрокладкам. Я провел тестирование с помощью термопары.
Тестирование
Температура в комнате где проводилось тестирование была на уровне 24-25 градуса. Карта без модов и разгона. Частоты карты составляют 576/1350/1674 для GPU/шейдерного домена/памяти соответственно. Турбина у СО была раскручена на 100%, а это ~2900 об/мин.
Температура в режиме покоя была снята через 10 мин после интенсивной нагрузки карты GPU Caps Viewer в обеих случаях. Температура фиксировалась: Riva Tuner V2.24. В режиме покоя, температура GPU была 54 градуса, в режиме нагрузки температура GPU была 75 градуса.
Вот тестовый стенд:
- Intel Core 2 Duo E6750 3.5Ghz (444*8, Vcore 1.36)
- ASUS P5B Deluxe rev 1.2 (BIOS 1215)
- Thermalright Ultra 120 eXtreme + Noctua 2*NF-P12
- Thermaltake Extrime Spirit 2
- 2Gb Corsair XMS2 6400C4 888Mhz (4-4-4-12) V2.2
- MSI GeForce 8800 GTS 320Мб
- Gainward 9500GT PhysX
- Seagate 250GB SATA, WD 500GB SATA 2
- Корпус: Raidmax Smilodon
Фото тестового стенда:
Соломинку термопары я поместил между самой памятью и термопрокладкой, именно так я получу приближенные данные.
Температурные режимы
Как видно из графиков преимущество на стороне самодельных термопрокладок.
Самодельные термопрокладки ни только ничем не уступают термопрокладкам идущим в комплекте с СО видеокарты, а и выигрывают несколько градусов. Процесс замены не сложен. Все что для этого нужно это прямые оверклокерские руки, немного смекалки и конечно же времени.
Алюминий и медь
В своем случае я не использовал ножницы по металлу так как не имею их. При покупке меди и алюминия я нарезал нужные себе пласты.
Измеряем площадь контактной области памяти и СО. После этого из металла вырезаем подходящие пластины.
Пластины должны быть максимально ровными и чистыми для лучшей проводимости тепла.
Отполированною и ровную пластину клеим на чипы памяти, предварительно смазав чипы термопастой.
Я нарезал медь и алюминий одной пластиной, а не отдельно кусочками для каждого чипа потому что у меня возникли некоторые трудности про монтировании СО, но отрицательно на эффективности это не скажется. Нарезая пластины меди/алюминия важно покрыть всю площадь чипа памяти, не оставляя пустой площади. Так же стоит смазать на СО секции контакта с пластинами, термопастой.
Цепляем СО на место, и можно сказать что готово! 
Тестирование 
Я не положил ее между пластиной и радиатором потому что температура GPU была 75, и я бы измерял температуру радиатора.
Результаты тестов
Как видно в режиме покоя карты особой разницы между медью и алюминием нет. Зато видна большая разница меди с заводской термопрокладкой.
Как показывает график абсолютным лидером термопрокладок оказалась медь, что впрочем и не удивительно. Она обладает очень высокой теплопроводностью. Аутсайдером оказалась заводская термопрокладка.
Вывод
Как видно, процесс замены не сложен. Все что для этого нужно это прямые руки, немного смекалки и конечно же времени. Возможно некоторые скажут что результат не стоит потраченного времени на замену термопрокладок, но в случаях когда каждый градус на счету, данная замена необходима.
Читайте также
- Поделки из дерева своими руками: фото, схемы, для начинающих
- Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях
- Как сделать красивые коробки для хранения вещей: из ткани, из картона
- Поделки из гипса для сада и дома своими руками и советы по уходу
- Как сделать деревянную лодку своими руками: пошаговое руководство к действию
- Исчезла вибрация на iPhone 8 Plus? Причины и решения
- Луч света в стиле: Как подобрать освещение под свой интерьер
Термопрокладка своими руками. Как узнать толщину? Паста или прокладка?
Бум продаж нэтбуков по всей стране уже закончился — некоторые девайсы уже перешагнули 5-летний рубеж, а многие из них уже требуют обслуживания. Такой форм-фактор накладывает свои особенности на ремонт и разбор устройства, хотя главное отличие этой нэтбуков не в этом. Дело в том, что вместо термопасты на видеочипе и процессоре там используется термопрокладка.
ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЙ FAQ
1. ТЕРМОПРОКЛАДКА
Это специальный термоинтерфейс из силикона, применяемый для охлаждения деталей ПК с высоким температурным режимом работы.
2. ЗАЧЕМ НУЖНА ТЕРМОПРОКЛАДКА, КОГДА ЕСТЬ ТЕРМОПАСТА?
Дело в том, что производители железа не всегда оптимально распределяют видеочип и процессор — они находятся на разной высоте на материнской плате. Таким образом при установке радиатора охлаждения появляются большие зазоры. Большие настолько, что термопасты не хватит, чтобы их закрыть — ведь большой слой термопасты не сможет обеспечить нужного охлаждения.
3. МОЖНО ЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ТЕРМОПАСТУ ВМЕСТО ТЕРМОПРОКЛАДКИ?
По идее, термопрокладкой с большой натяжкой можно назвать густой-густой термопастой — она содержит в себе армирующие элементы, чтобы термопрокладка «не растекалась». Т.е. теоретически густая термопаста сможет заменить не сильно толстую термопрокладку. Однако, как мы уже знаем густой слой термопасты только навредит охлаждению, поэтому использовать её стоит только если зазор не превышает 0,2 мм. И, само собой, стоит использовать термопасту как можно «гуще», вроде КПТ-8 или Tuniq TX-3
4. ТОЛЩИНА ТЕРМОПРАКЛАДКИ ДЛЯ НОУТБУКА — КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ПО ПРОИЗВОДИТЕЛЮ/МОДЕЛИ?
Зазор у каждого производителя свой. Проблема в том, что в мануалах и инструкциях по эксплуатации данный параметр никак не регламентируется.
Если вы не уверены какую прокладку брать на свою модель, то возьмите 1 мм — это практически стандартный зазор для всех моделей. Опять же, поставив прокладку толщиной,например, 2 мм вместо 0,5 мм, при наличии болтов, которые прижимают радиатор, мы получим всё те же 0,5 мм в месте соединения. В общем, лучше взять толще, чем тоньше. Если всё-таки не можете найти достаточно толстую , то покупайте какие есть — поверх одной термпопрокладки можно «налепить» еще одну (но этот вариант только на крайний случай)
Список по моделям ноутбуков (ПОПОЛНЯЕТСЯ!)
ПОКАЗАТЬ СПИСОК
Asus Eee Pc 1015PX — ~0,8 мм
Asus K50AB — ~0,5 мм
Acer 5738ZG — ~1,5 мм
Acer Aspire 5741, 5742 — ~1 мм
Acer Extensa 5220 — ~0,5 мм
Acer Travelmate 8572(G) — ~0,5 мм
Acer Aspire 5551, 5552 — ~0,5 мм
Acer Aspire 5520, 7520 — ~1 мм
Acer eMachines D640 — ~0,5 мм
Hewlett packard HP 625 — ~0,5 мм
Hewlett packard Pavilion dv6 — ~0,5 мм
Hewlett packard ProBook 4510s — ~1,5 мм
Hewlett packard 4525s — ~1,5 мм
Dell Inspiron 7720 — ~1мм
Lenovo G550 — 1 мм
5. КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТОЛЩИНУ ТЕРМОПРОКЛАДКИ САМОМУ?
Тут поможет только метод «тыка» в прямом смысле этого слова. Нужно приложить термопрокладку или пластилин, если термопрокладку пока не купили, т.к. боитесь заказать не ту толщину. Далее прижимаете, ставите, закручиваете радиатор. Откручиваете всё заново и смотрим на наш «слепок». На нем должен быть отпечаток кристалла, это значит, что поверхности плотно соприкасаются, а значит у вас верная толщина.
6. МОЖНО ЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ТЕРМОПАСТУ СОВМЕСТНО С ТЕРМОПРОКЛАДОЙ?
В интернете встречается такой совет, как намазать термопрокладку с обеих сторон термопастой. Но по факту — он бесполезен. Термопрокладка создана, чтобы «убрать» зазор между радиатором и чипом. Она, сама по себе, липкая, ровная и хорошо клеится, поэтому дополнительного «заполнения неровностей» не надо . Ответ на вопрос — можно, но вряд ли нужно.
ТЕСТИРОВАНИЕ ТЕРМОИНТЕРФЕЙСОВ
Теперь мы протестируем каждый отдельный способ охлаждения. Тест проходил после полной загрузки ОС и дальнейшим запускам онлайн-фильма в качестве 720р через браузер Google Chrome. Тестирование мы проводили на базе нэтбука Asus EEE PC. Как добраться до термопрокладки для данной модели читайте в другом нашем материале.
Самодельная термопрокладка из бинта
Способ изготовления термопрокладки из бинта уже есть в интернете. Cуть в том, чтобы вырезать из бинта термопрокладку. Делайте бинт в несколько слоёв — в 4-5. Можете обмазюкать его в термпопасте просто покомкав, потому что, если вы будете пытаться намазать его на бинт, то бинт просто расползется — таковы реалии сегодняшних дней — нормального бинта в аптеке не купить. Если он будет выходить за кристалл процессора или видеочипа — нестрашно. Фото с процессора изготовления:
Тестирование показало не самый лучший результат — температура выше нормы при нагрузке (~80 градусов), фильм проигрывался с небольшими тормозами. Но одно можно сказать с уверенностью — до выключения ноута по достижению критической точки температуры не дойдёт. Такую прокладку всё-таки стоит рассматривать как временный вариант и/или ограничиться серфингом в сети, в общем, не нагружать ноутбук высокопроизводительными задачами.
ИТОГ: СРЕДНИЙ РЕЗУЛЬТАТ (~80 градусов в нагрузке)
Алюминиевая пластина
Самый лучший вариант из всех наших тестов — алюминий (как и медь) обладает отличной теплопроводностью, поэтому отвод тепла от чипа с помощью таких пластин — мудрое решение. Вопрос только в том, где их достать? Мы вырезали свои пластины из куска старого 1мм листа алюминия. Но если онного под рукой нет, то, как всегда, спасёт aliexpress. Там можно заказать медные пластины разной толщины: ссылка на aliexpress
Вернемся к нашим пластинам. Мы резали «на глаз», не сверяли с точностью до мм. Возможно, данный подход будет дилетантским, но с другой стороны — чем больше площадь пластины, тем больше она позволит «отвести» тепла, поэтому, если конструкция позволяет можете вырезать и бОльшую по объему пластину — лишь бы она хорошо прилегала к чипу.
Обязательно нанесите на пластину термопасту с обеих сторон пластины.
Тестируем. Уже в начале теста результат был положительным. В режиме покоя температура не поднималась выше 50 градусов:
Затем стандартный тест с нагрузкой:
ИТОГ: ЛУЧШИЙ РЕЗУЛЬТАТ (~68 градусов в нагрузке)
Термопрокладка из Китая
К сожалению, многие отзывы в сети про китайские термопрокладки — правда. Мы заказали их с aliexpress (конкретно отсюда — https://ru.aliexpress.com/item/100x100x1mm-GPU-CPU-Chip-Heatsink-Cool-Thermal-Conductive-Silicone-Pad/32550496325.html?spm=2114.13010608.0.0.klbIAH&detailNewVersion=&categoryId=200003315). Ожидания не оправдались -охлаждения не было и в помине. Процессор стал мгновенно нагреваться.
Попробовали слой с двумя термопрокладками — стало только хуже, ведь теперь слой был уже 2мм. Надежда была на то, что давлением радиатора «выдавит» лишнюю термопрокладку и будет хорошее плотное соединение. Но увы
ИТОГ: НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ (~86-88 градусов в нагрузке)
Слой термопасты
Слой термопасты ~ 0,1 мм оказался самым худшим вариантом среди теста. Использовалась термопаста Deep Cool Z5. Результат после начала просмотра превысил 98 градусов и ноутбук аварийно выключился.
ИТОГ: ХУДШИЙ РЕЗУЛЬТАТ (~98 градусов в нагрузке)
Задавайте свои вопросы к комментарии под этой статьёй.
Термопрокладка для ноутбука сделать самому своими руками. Замена термопрокладки в ноутбуке
В ноутбуке есть комплектующие, которые очень сильно нагреваются в процессе работы. Это нормально, и для отвода тепла из корпуса используются специальные технологии охлаждения в виде термопрокладок для ноутбуков. Однако со временем они могут приходить в негодность и требовать замены. Это будет сказываться на сильном нагреве корпуса, а иногда ноутбук будет просто отключаться. Если это происходит, то самое время идти в сервисный центр либо попытаться самостоятельно произвести замену термопрокладки в ноутбуке. Сделать это несложно, хотя повозиться придется. Но для начала нужно понять, как там все устроено.
Что такое термопрокладка для ноутбука?
Есть такое понятие как «термоинтерфейс». Он представляет собой слой между процессором и радиатором и предназначается для увеличения теплопроводности и снижения теплового сопротивления. Часто используется для этой цели термопаста – вещество с высокой теплопроводностью. Вопреки распространенному мнению, термопаста ничего не охлаждает, она просто усиливает эффективность передачи тепла от нагревающегося процессора к радиатору.
Многие пользователи сталкивались с проблемой перегрева в своих компьютерах, и если стационарные.
Вторым по популярности тепловым интерфейсом является термопрокладка для ноутбука. Это небольшая пластинка, устанавливаемая между процессором (или другим нагревающимся элементом) и радиатором (охлаждающим элементом). Прокладка является эластичной, и она идеально заполняет возможные зазоры, которые почти всегда есть между поверхностями. Также считается, что эта пластина лучше справляется со своей работой, т. к. паста не может справиться с большим объемом работ.
В зависимости от размера микросхем, можно подобрать правильную прокладку. Они бывают разных размеров и толщины. Кто-то советует подбирать прокладку толщиной 1 мм, но в идеале необходимо замерить старый термослой и выбрать прокладку такой же толщины. А вот использовать старый слой нельзя, иначе чипсет будет перегреваться, что постоянно будет приводить к отключению компьютера. Со временем микросхемы будут плавиться и в конечном итоге расплавятся полностью.
Владельцам персональных компьютеров и ноутбуков, которые сталкиваются.
Керамические прокладки
Термопрокладки могут быть выполнены из керамики, меди, силикона. Из этих трех материалов керамика является лучшим проводником тепла, поэтому она отличается более высокой эффективностью. Самые лучшие те, которые произведены из нитрида алюминия – керамики. Несмотря на название, это все равно керамика с классными характеристиками. Прокладка из этого материала устойчива к температурным или химическим воздействиям, она реально уменьшает рабочие температуры полупроводников и в процессе нагрева не теряет своих свойств проводника тепла.
Силиконовые
Силикон также устойчив к высоким температурам и очень часто используется в ноутбуках для отвода тепла от процессора и мостов. Также может применяться как термопрокладка для видеокарты ноутбука. Используется силикон в тех случаях, когда нет контакта между двумя поверхностями. Силиконовая прокладка является более эффективной по сравнению с термопастой. К тому же она эластична и может сжиматься или разжиматься, тем самым более эффективно заполняя пустое пространство.
Для работы с элементами с высокой теплоотдачей необходим специально.
Медные
Медные прокладки обладают более высокой теплопроводностью, но их использовать сложнее. Для установки такой прокладки необходим герметик, который закроет просвет между радиатором и нагревающейся поверхностью. Использование такого слоя изоляции трудоемко, но это оправдывается более высокой эффективностью.
Чем заменить термопрокладку в ноутбуке?
Если вы раскрутили свой ноутбук и обнаружили, что прокладка нуждается в замене, а купить ее негде, то можно попробовать сделать ее самостоятельно. Изготовить термопрокладку для ноутбука своими руками несложно. Способов существует несколько. Наиболее популярный из них предполагает использование бинта.
Для этого нам необходимо сложить в бинт в 4-5 слоев. Предварительно его можно пропитать в термопасте, ведь если просто намазать ее на бинт, то он расползется. Теперь прикладывайте бинт к процессору, и если он будет немного выпирать за границы, то ничего страшного. Главное, чтобы ваша прокладка плотно прилегала.
Результаты тестирования этого слоя особо не впечатляют. Такая термопрокладка для ноутбука не позволяет процессору нагреваться свыше 80 0 С при просмотре фильма, но если нагрузить ноутбук играми, то он аварийно выключится. Но на время такой вариант сгодится.
Алюминиевая пластина (или медная) станет лучшим вариантом для самодельной прокладки. Алюминий (как и медь) обладает хорошей теплопроводностью. Для изготовления нам нужен небольшой лист толщиной всего 1 мм. Но достать такой сложно. Как вариант, можно заказать на «Алиэкспрессе».
Вырезать прокладку можно на глаз и не выверять точность до миллиметра. В теории, чем больше будет площадь пластины, тем больше тепла она сможет отвести. Главное, чтобы пластина очень плотно прилегала к поверхности. Мастера, проверившие метод на практике, рассказывают, что после установки пластины и запуска ноутбука программа тестирования температуры показывала 50 0 С. Но это в режиме покоя, а при включении фильма температура поднялась до 68 0 С. Это хороший результат.
Китайские прокладки
На том же «Алиэкспрессе» можно заказывать китайские термопрокладки для ноутбуков. Они совсем не оправдывают ожидания, и после включения ноутбук нагревается мгновенно. Никакого эффективного отвода тепла от таких прокладок ждать не стоит. При просмотре видео температура процессора поднимается выше 90 0 С, что близко к критической отметке.
Термопаста как альтернатива
Слой термопасты толщиной 0,1 мм оказался наихудшим вариантом. После начала просмотра видео процессор нагрелся до 98 0 С и аварийно отключился. Поэтому не всегда уместно просто менять термопасту или использовать ее как замену термопрокладке. Ее эффективность хуже, причем настолько, что даже система аварийно отключается.
В любом случае указанные самодельные прокладки для постоянного использования не подойдут, однако на небольшой промежуток времени можно брать их. К тому же такие прокладки не позволят нагружать ноутбук более-менее серьезно, поэтому не стоит их рассматривать как постоянный вариант охлаждения процессора.
Многие пользователи сталкивались с проблемой перегрева в своих компьютерах, и если стационарные машины могут быть оснащены и дополнительным охлаждением, то ноутбуки лишены этого преимущества. Спустя год или полтора после покупки они начинают .
Владельцам персональных компьютеров и ноутбуков, которые сталкиваются с проблемой низкой скорости работы и самопроизвольным выключением устройства, часто приходилось слышать, что все можно решить заменой термопасты. Часто замену термопасты включают .
Для работы с элементами с высокой теплоотдачей необходим специально предназначенный раствор, выдерживающий высокие температуры и обладающий другими важными характеристиками. Таковым является теплопроводящий клей.
Как известно, компьютеры и ноутбуки при долгой эксплуатации очень сильно нагреваются. Причем наиболее уязвимыми деталями являются как раз процессор и видеокарта. В связи с этим все производители стараются обеспечить наиболее максимальное охлаждение .
Описание продукта. Преимущества клея. Как применять теплопроводной клей? Термоклей своими руками. Использование глицеринового цемента.
МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК
Термоинтерфейсы. Все о термопрокладках (терморезинках).
автор и преподаватель курса «Ремонт ноутбуков и нетбуков»
В современных электронных устройствах, и в первую очередь в портативных и мобильных, мы часто встречаем так называемые «терморезинки», выполняющие функцию термоинтерфейсов. Эти терморезинки обеспечивают передачу тепла от чипов к их радиаторам, т.е. заменяют собою хорошо известные теплопроводные пасты. Так в чем же преимущество «терморезинок» перед пастами, так ли они хороши, почему применяют именно их, все ли терморезинки одинаковы, и чем отличатся друг от друга. Все эти вопросы мы решили обсудить с нашими читателями.
В настоящее время «терморезинки» (но далее мы их будем называть термопрокладками) нашли самое широкое применение. И если в настольных Desktop-платформах продолжается использование традиционных термоинтерфейсов в виде термопаст, то в носимых устройствах и устройствах, подвергающихся механическим вибрациям (DVD-приводы, HDD и т.п.) мы встречаем преимущественно термопрокладки, имеющие значительную толщину.
Применение именно термопрокладок обусловлено несколькими соображениями.
Во-первых, основное преимущество термопрокладок – их значительная толщина – от 0.5 до 5 мм (а иногда и больше). Это позволяет использовать их для заполнения достаточно больших зазоров между электронным компонентом и радиатором. А следует понимать, что большие зазоры означают меньшую прецизионность системы охлаждения, а это, в первую очередь, очень существенно для таких приложений, как ноутбуки. Получается, что производители устройств могут снизить стоимость всей системы за счет снижения затрат на точную «подгонку» системы охлаждения. А в настоящее время именно низкая стоимость становится самым главным потребительским качеством любого продукта.
Кроме того, большие зазоры в системе охлаждения имеют и чисто конструктивную необходимость. Дело в том, что портативная и мобильная техника подвергается значительным вибрациям. Также немаловажно, что малые габариты этих устройств препятствуют использованию в них полноценных систем охлаждения, что приводит к значительному разогреву чипов, и как следствие к их значительным температурным деформациям. При слишком жестком креплении системы охлаждения в этом случае могут возникать механические напряжения, способствующие повреждению чипов и нарушениям пайки. В связи с этим, разработчики вынуждены обеспечивать определенную подвижность в креплении системы охлаждения, а это возможно лишь созданием достаточно больших зазоров.
Во-вторых, термопрокладки эластичные, и поэтому система охлаждения становится достаточно подвижной, и без жесткого крепления удается создать приемлемый теплоотвод. Отсутствие жесткого крепления в системе охлаждения позволяет предотвратить повреждения чипов при температурных деформациях, как самих чипов, так и элементов системы охлаждения.
Термопрокладки, являясь термоинтерфейсом, должны обладать как можно большей теплопроводностью. Давайте для начала определимся в критериях и основных характеристиках теплопроводности.
Для характеристики термоинтерфейсов традиционно применяют два основных параметра:
- Тепловое сопротивление (Thermal Resistance);
- Теплопроводность (Thermal Conductive).
Тепловое (термическое) сопротивление – это способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул. Физики различают несколько типов теплового сопротивления. Мы же остановимся только на тех, которые обычно указываются в описаниях термоинтерфейсов.
В развернутых характеристиках термоинтерфейсов серьезные производители приводят два варианта теплового сопротивления.
Во-первых, это, непосредственно, тепловое сопротивление (Thermal Resistance), обозначаемое [ Rth ]. Иногда для этого параметра можно встретить термин «абсолютное термическое сопротивление». Этот параметр является величиной, обратной коэффициенту теплопроводности. Единицей измерения является [ K/W ] (Кельвин/Ватт).
Во-вторых, это, термический импеданс (Thermal Impedance), обозначаемый [ Rti ]. Эта характеристика учитывает площадь теплопередачи, и измеряется в [ K*m 2 /W ] (Кельвин*квадратный миллиметр/Ватт). Но часто в таблицах используют производные величины, например площадь могут указать в квадратных дюймах или в квадратных миллиметрах, а температуру указывают, либо в градусах Кельвина, либо в градусах Цельсия. Приведем два примера обозначения одного и того же значения температурного импеданса:
- 108 ºС*mm 2 /W (градусов Цельсия на квадратный миллиметр);
- 0.18 K*in 2 /W (градусов Кельвина на квадратный дюйм).
Физический смысл теплового сопротивления предполагает, что его величина для хорошего термоинтерфейса должна быть, как можно меньше.
Теплопроводность – это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым частям, осуществляемый хаотически движущимися частицами (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло.
Способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности (удельной теплопроводностью). Численно эта характеристика равна количеству теплоты, проходящей через образец материала толщиной 1м, площадью 1м 2 , за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте. Коэффициент теплопроводности измеряется в [Вт/(м•K)] , а в зарубежных источниках эта величина обозначается [ W/mK ]. Обозначается теплопроводность символом [ .
Физический смысл теплопроводности предполагает, что чем выше ее значение, тем это лучше для термоинтерфейса. Именно эту характеристику и принято указывать в качестве основного параметра термоинтерфейса, и именно по значению теплопроводности сравнивают различные термоинтерфейсы.
После небольшой теоретической подготовки вернемся к термопрокладкам. Как и практически любой товар в современном мире, термопрокладки выпускаются целым рядом производителей, причем каждый из этих производителей предлагает сразу несколько типов термопрокладок.
Во-первых, и самое главное, термопрокладки различаются теплопроводностью.
Во-вторых, каждый тип термопрокладок, представлен несколькими вариантами толщины (от 0.5 мм до 5 мм).
В-третьих, термопрокладки могут отличаться «конструктивно», т.е. могут иметь одну или две клеящих поверхности, могут быть однослойными и двухслойными.
Поэтому при выборе термопрокладки для обеспечения надежного и качественного теплоотвода, необходимо определить ее тип и подобрать требуемую толщину.
Как же различать термопрокладки? Естественно, для этого необходимо обратиться к документации производителя термоинтерфейсов. При отсутствии такой документации, следует попытаться выяснить все параметры термоинтерфейса у продавца, которому вы доверяете. Если же и здесь неудача, то возможно, лучше отказаться от использования подобных «безродных» термопрокладок, т.к. действие наугад в таком важном деле, как система охлаждения, выглядит совсем непрофессионально.
Чтобы иметь возможность отличать один тип термопрокладок от другого, их производители используют цветовую маркировку, т.е. термопрокладки с разными характеристиками имеют различные цвета.
Четких и однозначных правил по маркировке термопрокладок не существует, и каждый производитель может реализовать собственную градацию своей продукции, и использовать такие цвета для выпускаемых термопрокладок, какие ему захочется. Приходилось встречать попытки отдельных специалистов найти зависимость теплопроводности прокладок и их цвета.
Анализ большого количества документации на термопрокладки разных производителей позволяет выявить некоторую тенденцию (но весьма неочевидную) с цветовой маркировкой.
Так как основной характеристикой термоинтерфейсов, к которым относятся и термопрокладки, является теплопроводность, то именно эта характеристика положена в основу цветовой классификации.
- серый – теплопроводность 5 W/mK;
- голубой – теплопроводность 3 W/mK;
- зеленый – теплопроводность 1.5 W/mK;
- розовый – теплопроводность 1 W/mK.
Здесь мы перечислили основные цвета, используемые в производстве термопрокладок, хотя существуют и другие. Так, например, производитель Kerafol , выпускающий термопрокладки под торговой маркой Keratherm, использует и другие цвета для маркировки:
Один и тот же цвет (в особенности серый) может соответствовать термопрокладкам с разной теплопроводностью, поэтому не следует слепо доверять цветовой классификации, хотя при отсутствии какой-либо другой достоверной информации, можно воспользоваться приведенной выше классификацией.
У еще одного производителя термопрокладок – компании Laird – цветовая гамма, используемая для термопрокладок очень скудная. Почти все их прокладки светло-серого или белого цвета имеют самые различные значения теплопроводности: от 1 до 5 W/mK. И только термопрокладки с теплопроводностью 2.8-3.0 W/mK, имеют розовый, голубой, сине-фиолетовый и темно-серый цвет. Все эти многоцветные термопрокладки с одной величиной теплопроводности принадлежат к разным семействам (Tflex 500 Series, Tflex 600 Series, Tflex SF600 Series, Tflex HR600 Series). Различия в характеристиках всего многообразия этих термопрокладок можно изучить по информации размещенной на корпоративном сайте компании Laird.
Из приведенных конкретных примеров реальных производителей можно еще раз сделать вывод о непредсказуемости цветовой маркировки термопрокладок. В этой связи еще раз следует подчеркнуть важность достоверной информации о продукте, размещенной на официальном сайте производителя.
Здесь же хочется обратить внимание на термопрокладки торговой марки Coolian, которые в настоящее время продаются повсеместно, и имеются в наличии почти у всех компаний, реализующих электронные компоненты и различные расходные материалы к ним. Термопрокладки Coolian представлены очень широким ассортиментом, как по теплопроводности (от 1 до 5 W/mK), так и по толщине (от 0.5 до 5 мм). Термопрокладки Coolian разной теплопроводности имеют различные цвета:
На соответствующем сайте даже можно найти основные характеристики этих термопрокладок. Но есть один момент, который настораживает. Дело в том, что официального сайта производителя этих прокладок найти не удалось. Ни страны, ни города, ни названия фирмы-производителя, ни тем более адреса и контактных данных – ничего этого нет. Есть только Интернет-сайт реселлера, на котором не удалось найти DataSheet’ов в виде PDF-файлов с графиками термопроводности и прочими соответствующим атрибутами. Серьезные компании так себя не ведут. Короче, неясно кто производит термопрокладки Coolian (можно, конечно, догадываться), а соответственно и полного доверия к такой продукции мы не испытываем. Но критерием, как мы считаем, все-таки, должна быть практика, и сходу отвергать неизвестный продукт, пожалуй, не стоит. При использовании этих термопрокладок, наверное, следует посерьезнее отнестись к вопросу тестирования температурных режимов системы.
Все, сказанное в предыдущем абзаце, можно отнести и к термопрокладкам, распространяемым под торговой маркой Phobia. На сайте не приводится никакой информации об этих термопрокладках, кроме теплопроводности и цены.
Теплопроводность и деформации
При фиксации системы охлаждения термопрокладки достаточно сильно деформируются, сжимаясь до толщины зазора между чипом и радиатором. В процессе такого сжатия толщина прокладок иногда уменьшается почти в два раза. Изменяются ли, и каким образом изменяются характеристики термопрокладок при таких серьезных деформациях?
Некоторые специалисты высказывают мнение, что значительная деформация ухудшает теплопроводность терморезинок. Возможно это и так. Но давайте, все-таки, попробуем с этим вопросом разобраться.
Если деформация действительно и ухудшает свойства прокладок, то такая деформация должна быть очень большой, т.е. должна быть, фактически, разрушающей. И что означает сильная деформация? Сжатие термопрокладки в какой степени (в два, в три, в четыре раза или больше) можно считать сильным? Однозначных и достоверных данных на этот счет найти не удалось, но попытаемся обратиться к документации производителей термопрокладок.
Производители термопрокладок в своих описаниях утверждают, что, наоборот, при уменьшении толщины прокладки (т.е. при ее сжатии) теплопроводность только возрастает. Однако в DataSheet’ах рассматривается сжатие термопрокладок в 2. 2,5 раза. Возможно, что дальнейшее сжатие (в три и более раз) будет приводить к разрушению их структуры и ухудшению их свойств.
Если же обратиться к официальной документации производителей, то можно говорить, что при уменьшении толщины прокладки ее теплопроводность возрастает. Но зависимость здесь нелинейная. Еще следует подчеркнуть, что зависимость теплопроводности от степени сжатия является индивидуальным свойством каждого вида термопрокладки. Даже для термопрокладок одного типа, но разной толщины, эти зависимости различаются. Обычно у более толстых термопрокладок теплопроводность увеличивается гораздо в большей степени при одинаковой степени деформации.
На рис.1 мы приводим зависимость термического сопротивления от толщины прокладки. В качестве примера мы выбрали прокладки Keratherm типа 86-500. График зависимости можно найти в DataSheet на эти прокладки. Обратите внимание, что график показывает зависимость термического сопротивления от толщины, а, как мы помним из вводной теоретической части, теплопроводность является обратной величиной термического сопротивления. На графике приведены зависимости для термопрокладок одного типа, но четырех разных начальных толщин (от 0.5 мм до 3 мм). Думается, что комментарии здесь излишни.
Рис.1 Зависимость теплового сопротивления от степени сжатия термпрокладок Kerafool Keratherm 86-500
Механические характеристики термопрокладок
К важным характеристикам термопрокладок относят и их механические свойства, такие как твердость, способность сжиматься, выдерживать механические деформации. Ожидаемо, что чем мягче термопрокладка (при прочих равных характеристиках) тем лучше, так как она будет оказывать меньшее давление на чип.
Для оценки жесткости термопрокладок обычно используют два параметра:
Твердость по Шору (Hardness) – это один из методов измерения твердости материалов путем вдавливания. Как правило, используется для измерения твердости низкомодульных материалов, таких как, полимеры (пластмассы, эластомеры, каучуки и т.п.).
Метод и шкала были предложены Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах. Он же разработал соответствующий измерительный прибор, называемый дюрометром. Метод позволяет измерять глубину начального вдавливания, глубину вдавливания после заданных периодов времени или и то и другое вместе.
Метод является эмпирическим испытанием. Не существует простой зависимости между твердостью, определяемой с помощью данного метода, и каким-либо фундаментальным свойством испытуемого материала.
Твёрдость по Шору обозначается в виде числового значения шкалы, к которому приписывается буква, указывающая тип шкалы.
- Пример 1 : [Твёрдость по Шору 80A] (твердость составляет 80 единиц по шкале А).
- Пример 2 : [Твердость по Шору (00) 25] (твердость составляет 25 единиц по шкале ОО).
- Пример 3 : [Hardness Shore OO – 70] (твердость составляет 70 единиц по шкале ОО).
Тип шкалы зависит от способа измерения деформация материала. Так, например, при измерении по шкале [А] материал деформируют острым клином. А при измерении по шкале [OO] (что традиционно применяется для термопрокладок) вдавливание осуществляется закаленным стальным шариком диаметром 2.38 мм при прижимном усилии, равном 400 г.
Мы не будем приводить все многообразие материалов и соответствующие им значения твердости. Ограничимся лишь примером из шести материалов, всем хорошо известных. Данные мы приводим в соответствии со шкалой [OO] (см. таблицу 1).
Материал
Твердость по Шору (ОО)
Гелевое сиденье велосипеда