Увод
Ефикасно управљање топлотом је неопходно за савремене електронске уређаје. Компоненте као што супроцесори,енергетски модули, индустријска електроника и комуникациона опрема стварају значајне количине топлоте током рада. Ако ова топлота није правилно одведена, то може довести до деградације перформанси, смањене поузданости и скраћеног животног века производа.
Одводи топлотесе широко користе за уклањање топлоте из електронских компоненти. Међутим, чак и најбоље{1}}дизајниран хладњак не може ефикасно да ради без одговарајућег контакта са извором топлоте. Ево гдетермална паста, такође познат каотермална маст или термална мешавина, постаје критичан.
Термална паста побољшава термални интерфејс између електронских компоненти и хладњака тако што смањује микроскопске ваздушне празнине које ограничавају пренос топлоте. У овом чланку ћемо објаснити шта је термална паста, како функционише и зашто игра важну улогу у перформансама хладњака.
Шта је термална паста
Термална паста је врстатермални материјал интерфејса (ТИМ)користи се за побољшање преноса топлоте између две додирне површине, обично између{0}}компоненте која генерише топлоту и хладњака.
Иако металне површине као што су процесори и основе хладњака могу изгледати глатке, оне заправо садрже микроскопске површинске несавршености. Када се две површине притисну једна уз другу, мали ваздушни џепови остају заробљени између њих.
Ваздух је лош проводник топлоте, са топлотном проводљивошћу од приближно0.024 W/m·K. Термална паста испуњава ове микроскопске празнине и замењује ваздух материјалом који ефикасније проводи топлоту.
Већина термалних паста има вредности топлотне проводљивости у распону од1 В/м·К до преко 10 В/м·К, у зависности од формулације и коришћених материјала.
Термална паста се такође може назвати:
Термичка маст
Термално једињење
Смеша хладњака
Термички материјал интерфејса (ТИМ)
Принцип рада термалне пасте
Примарна функција термалне пасте је дасмањити топлотни отпор између две контактне површине.
У типичном електронском систему хлађења, топлота путује следећим путем:
Чип → Термална паста → Расхладни елемент → Ваздух
Без термалне пасте, пут преноса топлоте често садржи микроскопске ваздушне празнине:
Чип → Ваздушни отвор → Расхладни елемент
Пошто ваздух има изузетно ниску топлотну проводљивост, ови празнини стварају топлотни отпор и значајно смањују ефикасност преноса топлоте.
Попуњавајући ове празнине, термална паста ствара непрекиднију термичку путању која омогућава да топлота ефикасније тече од електронске компоненте до хладњака.
Зашто је термална паста важна за хладњаке
Хладњаци су дизајнирани да одводе топлоту кроз проводљивост и конвекцију. Међутим, њихова ефикасност у великој мери зависи од квалитета контакта између извора топлоте и основе хладњака.
Чак и прецизно обрађене металне површине нису савршено равне. Када се ове површине саставе, између њих остају микроскопске шупљине.
Термичка паста попуњава ове празнине и побољшава термичку везу између две површине. Ово резултира неколико предности:
* Смањена топлотна отпорност
* Побољшана ефикасност преноса топлоте
* Ниже радне температуре
* Стабилније термичке перформансе
За{0}}електронске уређаје велике снаге, коришћење термалне пасте између компоненте и хладњака је често од суштинског значаја за постизање поузданих перформанси хлађења.
Права примена термалне пасте са расхладним елементима
Термална паста се широко користи у електронским системима за хлађење где је потребан ефикасан пренос топлоте између компоненти и хладњака. Следећи примери илуструју како се термална паста користи у правим дизајнима хладњака.
Апликација за хлађење процесора
У рачунарским системима{0}}високих перформанси, ефикасно хлађење је неопходно за одржавање стабилних перформанси процесора.
Једно уобичајено термално решење користиалуминијумрајсфершлус перајеу комбинацији са апарна коморабаза. Парна комора брзо шири топлоту преко базе, док пераја са патент затварачем пружају велику површину за побољшање хлађења ваздуха.
У овом дизајну,термална паста се наноси на равну површину парне комореда би се обезбедио правилан термални контакт између ЦПУ-а и хладњака. Попуњавајући микроскопске ваздушне празнине између две површине, термална паста значајно побољшава ефикасност преноса топлоте.
(Пример хладњака за хлађење ЦПУ-а где се термална паста наноси између процесора и базе парне коморе ради побољшања топлотног контакта)
Хлађење опреме са хладњаком са рајсфершлусом
Термална паста се такође често користи у системима за хлађење електронске опреме и индустријских уређаја.
У овом примеру, хладњак се састоји одалуминијумска рајсфершлуса залемљена на алуминијумску основну плочу. Ова структура обезбеђује ефикасно одвођење топлоте комбиновањем ширења топлоте кроз основну плочу са повећаном површином од пераја патент затварача.
Да бисте побољшали термални интерфејс између{0}}компоненте која генерише топлоту и хладњака,термална паста се наноси директно на површину алуминијумске основне плоче. Ово помаже у смањењу топлотног отпора и побољшава пренос топлоте од уређаја до хладњака.
За заштиту термичког интерфејса током транспорта и инсталације, апреко нанесене термалне пасте може се поставити заштитни поклопац. Овај поклопац спречава да се термална паста случајно додирне, контаминира или помери пре монтаже.
(Алуминијумски хладњак са рајсфершлусом са термалном пастом нанесеном на основну плочу ради побољшања топлотног контакта у хлађењу електронске опреме)
Термална паста против термалне подлоге
Термална паста није једини термални материјал интерфејса који се користи у електроници. Још једно уобичајено решење јетермална подлога.
| Термална паста | Тхермал Пад |
|---|---|
| Већа топлотна проводљивост | Лакше за инсталацију |
| Захтева ручну примену | Унапред{0}}исеците и очистите |
| Најбоље за ЦПУ и ГПУ-ове | Често се користи у масовној производњи |
| Ефикасно попуњава микроскопске ваздушне празнине | Погодно за неравне површине |
Термална паста је обично пожељна у апликацијама гдемаксималне топлотне перформансеје потребно.
Како нанети термалну пасту на хладњак
Правилно наношење термалне пасте је важно за постизање оптималних перформанси хлађења.
Пре инсталирања хладњака треба нанети малу количину термалне пасте на средину извора топлоте. Када је хладњак монтиран, притисак шири пасту преко контактне површине.
Уобичајене методе примене укључују:
* Метода тачке
* Линијски метод
* Унакрсна метода
Циљ је стварање атанак, равномеран слојкоји испуњава микроскопске празнине без стварања дебеле баријере између површина.
Колико термалне пасте треба да користите
Важно је користити исправну количину термалне пасте.
Коришћење превише пасте може повећати дебљину топлотног слоја, што може смањити ефикасност преноса топлоте. Коришћење премало пасте може оставити ваздушне празнине између површина.
У већини апликација,мала количина{0}}величине грашкаје довољан за типичне површине{0}}величине процесора.
Тачна количина може да варира у зависности од величине извора топлоте и основе хладњака.
Да ли расхладни елементи раде без термалне пасте
Расхладни елемент може технички да функционише без термалне пасте, али ће перформансе хлађења обично бити смањене.
Без термалне пасте, микроскопски ваздушни јазови остају између извора топлоте и хладњака. Ови празнини повећавају топлотни отпор и смањују ефикасност преноса топлоте.
За већину савремених електронских уређаја, посебно за системе велике{0}}е снаге, топлотна паста се препоручује да би се постигле оптималне перформансе хлађења.
Закључак
Термална паста игра кључну улогу у савременим електронским системима хлађења. Попуњавајући микроскопске ваздушне празнине између компоненти и хладњака, смањује топлотни отпор и побољшава ефикасност преноса топлоте.
Без обзира да ли се користи у системима за хлађење ЦПУ-а или индустријској електронској опреми, термална паста помаже да се обезбеди ефикасан рад хладњака и одржавање стабилних радних температура.
