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
- 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.
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.
Одной из причин сбоев в работе электронных чипов является перегрев. Он ведёт не только к ошибкам в работе оборудования, но и к деградации элементов, значительно уменьшая сроки их эксплуатации.
Применение охлаждающих радиаторов помогает избежать перегревания видеокарты или процессора. Но для нормальной передачи тепла от чипа к радиатору пустое воздушное пространство между ними обязательно заполняется термоинтерфейсом - слоем вещества, характеризующимся высокой теплопроводностью. Воздух имеет низкую теплопроводность - 0,022 Вт/м*К , а, например, термопаста КПТ-8 - 0,7 Вт/м*К .
Термопаста
Теплопроводящая паста представляет собой густое, похожее по консистенции на зубную пасту, многокомпонентное вещество. В её состав входят различные минеральные, синтетические, а также металлические компоненты. Является самым распространённым материалом для корректного охлаждения любой электроники.
Паста выполняет несколько функций:
- Заполняет микрозазоры между чипом и радиатором.
- Улучшает параметры теплопередачи.
Термопрокладка
Термопрокладка представляет собой пластинку из теплопроводящего материала, которая помещается между нагревающимся элементом и системой охлаждения.
Различаются прокладки по:
- Теплопроводности.
- Материалу (керамика, силикон, резина, металл, например, медь или алюминий)
- Толщине (от 0,5 до 5 мм)
- Количеству слоёв или клеящих поверхностей.
Не стоит покупать, а тем более использовать прокладки, выпущенные год и более тому назад.
Что общего
- Стоимость. Цена термопасты и термопрокладки одного класса приблизительно одинакова. Главное не экономить, а брать продукт, максимально подходящий именно для вашего ноутбука. Иначе сэкономленная сотня рублей может вылиться в дорогой ремонт, как отдельных компонентов компьютера, так и всего устройства.
- Замена одного интерфейса другим. Не рекомендуется. Обычно это действие минимум ведёт к увеличению температуры чипа. Например, вся конструкция охлаждения процессора может быть рассчитана на определённое расстояние между чипом и кулером. Если система изначально была в равновесии с помощью термопрокладки, то замена её на термопасту приведёт не только к худшему прилеганию радиатора и процессора, но и расшатыванию креплений системы охлаждения.
- Возможность одновременного использования. В большинстве случаев данное действие не имеет смысла, так как ведёт к ухудшению теплопроводности. Единственным вариантом одновременного использования термопрокладки и теплопроводной пасты - когда прокладка представляет собой металлическую пластину. Тогда паста нужна для заполнения зазоров между пластиной, чипом, радиатором.
Отличия
- Срок службы. Зависит от качества термоинтерфейса. Но в среднем, прокладки живут несколько дольше, чем пасты. Если по какой-либо причине пришлось снимать систему охлаждения с чипа или видеокарты, то замене подлежит любой термоинтерфейс.
- Теплопроводность. В большинстве случаев пасты имеют большую теплопроводность, чем прокладки. Лучшие представители термопаст имеют теплопроводность от 10-19 Вт/м*К и до 80 Вт/м*К в случае паст на основе жидкого металла. У термопрокладок меньшие коэффициенты - 6-8 Вт/м*К. Поэтому с топовыми процессорами или видеокартами лучше использовать термопасту.
- Простота использования . Заменить термопрокладку намного проще, чем термопасту. Достаточно убрать старый термоинтерфейс, сделать необходимые замеры, отрезать, а потом приклеить новый. Прокладку можно вырезать удобной формы или приклеить в два слоя. В отличие от пасты, она не пачкается. Для замены пасты необходима не только предварительно очищенная поверхность, но и нередко дополнительные инструменты - пластиковая карточка или кисточка. Также с первого раза неопытному пользователю тяжелее определить нужное количество пасты.
Что и когда применять
Прокладки и пасты бывают как плохого, так и хорошего качества, а потому некорректно сравнивать хорошую прокладку с плохой пастой, и наоборот.
Если же сравнивать интерфейсы одинакового качества, то для ноутбука чаще всего подходит термопрокладка. Но она должна быть с высокой теплопроводностью, так как из-за конструкционных особенностей процессор и видеокарта в ноутбуке сильнее нагреваются, чем в ПК. Благодаря своим амортизационным свойствам, хорошая прокладка смягчает жёсткие условия эксплуатации устройства: постоянные переносы с места на место, тряску и вибрации, изменение положения с горизонтального на вертикальное.
Важным фактором при выборе термоинтерфейса является расстояние между тепловыделяющим компонентом и устройством отвода тепла. Например, если между процессором и радиатором зазор не превышает 0,3 мм , то паста - лучший вариант. Но уже при 0,5 мм и больше её эффективность падает. Во-первых, слишком толстый слой пасты хуже проводит тепло, а во-вторых, она может растечься по поверхности платы. Всё это может привести к поломке - возгоранию. В этом случае оптимальным становится использование термопрокладки.
Применение термопрокладки также обосновано, когда для отвода тепла от охлаждаемых элементов используется только один радиатор. Обычно чипы на плате имеют разную высоту, а прокладка, за счёт сжимаемости, способна сгладить эту разницу. Таким образом, для всех элементов обеспечивается нормальный отвод тепла. Теплопроводящая паста в этой ситуации не только малоэффективна, но даже вредна.
Не стоит противоречить замыслу производителя. Если изначально в ноутбуке используется термопаста, не заменяйте её на прокладку, и наоборот.
Для того, чтобы ноутбук прослужил долго, нужно не забывать регулярно менять все его термоинтерфейсы. Также полезно знать рабочие температуры основных жизненно важных узлов устройства, потому что правильный температурный режим является залогом долгой, безотказной службы устройства. А держать руку на пульсе помогут такие программы, как Everest или Aida 64 .
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 сопротивление
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
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.
Попробуем и мы.
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:
- желтый (1 W/mK )
- оранжевый (2.5 W/mK );
- «шоколадный» (4.2 W/mK ),
- коричневый (5 W/mK ),
- фиолетовый (5.5 W/mK ),
- серый (6 W/mK )
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:
- серый (5 W/mK )
- голубой (3 W/mK )
- светло-серый (3 W/mK )
- розовый (1 W/mK )
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 ;
- модуль Юнга .
Твердость
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 : (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 (см. таблицу 1).
При установке новой термопрокладки, по возможности, желательно устанавливать прокладки с таким же или с меньшим значением твердости. Анализ характеристик термопрокладок показывает, что твердость по Шору (ОО) составляет от 20 до 80 единиц. Твердость по Шору (ОО) является главным параметром, описывающим механические свойства термопрокладок, и поэтому в обязательном порядке приводится в DataSheet"ах на термопрокладки.
Рис.2 Выдержка из DataSheet на термопрокладки семейства Tflex SF600 производства компании Laird Technologies. В документации приводится только твердость по Шору.
Модуль Юнга
М одуль Юнга – Youngs Modulus (модуль упругости) – физическая величина, характеризующая свойства материала сопротивляться растяжению или сжатию при упругой деформации. Назван в честь английского физика XIX века Томаса Юнга. В Международной системе единиц (СИ) измеряется в ньютонах на квадратный метр или в паскалях .
Естественно, что чем больше эта величина, тем большее давление оказывает термопрокладка на чип при фиксации системы охлаждения. Чаще всего модуль Юнга в документации на термопрокладки указывается при условии сжатия термопрокладки до половины ее толщины.
Следует отметить, что не все производители указывают модуль Юнга для своих термопрокладок, считая этот параметр не таким значимым.
Рис.3 Выдержка из DataSheet на термопрокладки семейства Keratherm 86/xxx производства компании Kerafol. Здесь в документации приводится информация не только о твердости по Шору, но и по значению модуля Юнга.
Электрические характеристики термопрокладок
Большинство термопрокладок, использующихся в качестве термоинтерфейсов для процессоров, чипсетов, мощных ключей и т.п., являются диэлектриками, не проводящими электрические токи. Диэлектрики характеризуются напряжением пробоя, которое у термопрокладок превышает значение 1 кV . Таких напряжений на процессоре не бывает, а поэтом всерьез учитывать этот параметр мы не станем.
Известно, что штатные термопрокладки через некоторое время, теряют эластичность и теплопроводность. Поэтому старые термопрокладки необходимо менять при проведении профилактических или ремонтных работ.
Как правило, термопрокладки имеют одну липкую поверхность, что необходимо для их монтажа и обеспечения лучшей теплопроводности. Некоторые термопрокладки сделаны с двумя липкими поверхностями. Производитель может защитить липкую поверхность термопрокладки защитной пленкой, которую необходимо убрать в момент установки. Если толщина имеющейся термопрокладки меньше зазора между радиатором и чипом, то можно использовать вместе несколько прокладок для достижения необходимой толщины.
Следует быть очень осторожным при повторном перемещении прокладки с алюминиевой или анодированной поверхности, т.к. ее очень легко разорвать или она может расслоиться.
Установку термопрокладки следует осуществлять в следующем порядке:
- Отрезать необходимое количество материала, размером с чип или чуть больше.
- Удалить пленку с липкой поверхности термопрокладки (при ее наличии).
- Предварительно слегка согнув прокладку, наподобие рулона, уложить, начиная с края, на поверхность, т.е. термопрокладку необходимо раскатать на поверхности чипа. Это необходимо для удаления воздуха в месте контакта термопрокладки и чипа.
- Придерживая прокладку за край, удалить вторую защитную пленку (при ее наличии).
- Установить радиатор.
При установке новой термопрокладки следует обратить внимание на то, что ее толщина должна быть на 0,1...0,5 мм больше, чем толщина деформированной части старой прокладки.
Но как быть, если толщина термопрокладки неизвестна, или имеется термопрокладка меньшей толщины? Поступить в этом случае можно следующим образом.
- Установить термопрокладку, толщиной 0.5мм на чип так, как это было описано ранее.
- Установить и закрепить радиатор системы охлаждения винтами.
- Открутить и снять радиатор.
- Проверить, была ли прижата термопрокладка радиатором, удостоверившись в наличии или отсутствии области деформации, оставленной на термопрокладке чипом.
- Если термопрокладка не была прижата, установить ещё одну термопрокладку, поверх предыдущей, согласно вышеописанной инструкции.
- Повторить шаги 2-5 до тех пор, пока термопрокладка не окажется прижатой
Результирующая теплопроводность нескольких термопрокладок будет не хуже, чем одной целой, если все слои были уложены правильно (по крайней мере, так заявляют их производители).
Сравнение термопрокладок с термопастами
В заключение обзора, хотелось бы сравнить эффективность термопрокладок с термопастами. Как мы выяснили, основным параметром термоинтерфейса является теплопроводность, поэтому именно эту характеристику мы возьмем в качест
ве основного критерия для сравнения. Итак, простой вопрос: «Термопрокладки лучше или хуже термопаст?»
Если дать такой же короткий ответ, то можно утверждать, что термопрокладки хуже. Преимущества, которые дает их применение, мы рассмотрели в начале статьи, но вот по теплопроводности, в среднем, термопрокладки уступают термоп
Конечно же, не все термопасты одинаковы. Они тоже очень сильно отличаются по теплопроводности. Но лучшие образцы термопаст имеют теплопроводность 8...10 W/mK , что даже для самых лучших образцов термопрокладок является недостижимым значением.астам.
Конечно же, имеются и термопасты с теплопроводностью 1...2 W/mK , и такие термопасты, как мы видим, будут во многих случаях уступать термопрокладкам. Многие специалисты часто применяют пасту КПТ-8 в качестве термоинтерфейса для процессора и чипсета. Так вот, таким специалистам сообщаем, что теплопроводность КПТ-8 не превышает 1.0 W/mK, а при комнатной температуре находится на уровне 0.7 W/mK. Назвать это хорошим термоинтерфейсом, как-то, язык не поворачивается. А поэтому, и в первую очередь, в системах охлаждения ноутбуков, следует воздержаться от использования КПТ-8. Поищите другие варианты. Надеемся, что теперь вы знаете, на что обратить внимание при выборе термоинтерфейса.
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 перегреваться, не помогает и охлаждающая подставка. В чем же дело? Все просто: пришло время менять термоинтерфейс.
Назначение
Любой термоинтерфейс предназначен для передачи тепла между двумя объектами, он должен обладать малым тепловым сопротивлением и высокой теплопроводностью, а также нулевой электропроводностью, низкой текучестью и способностью сохранять свои свойства при температурах, близких к 100 градусам по Цельсию. Что лучше - термопаста или термопрокладка? Все дело в том, что у них разное назначение.
Распространенные виды
Довольно долго единственным термоинтерфейсом была термопаста, знакомая, пожалуй, всем. Это вязкий состав в виде крема (пасты), не проводящего ток, применялся и применяется для всех деталей компьютера, нуждающихся в охлаждении: видеокарт, чипсетов и радиаторов. Со временем появились и другие термоинтерфейсы: термопрокладки, термоклей и даже жидкий металл, ввиду этого возникает большая путаница. Каждый тип термоинтерфейса имеет свои особенности, поэтому даже распространенный вопрос о том, что лучше - термопаста или термопрокладка, может быть решен силами самого пользователя, ведь у них просто разное назначение.
Термопрокладка
На просторах интернета встречаются и другие названия этого типа термоиннтерфейса: терможвачка, жвачка, терморезинка. Их основная задача состоит в том, чтобы заполнять пространство свыше 0,5 мм. На современном рынке появились медные пластины, которые якобы смогут заменить термопрокладки, однако это не так: медь неэластична и не сможет гарантировать равномерное прилегание по всей поверхности. К тому же поверхность чипа и подошва радиатора хотя и отполированы, но все равно имеют некоторые неровности, и помимо простого заполнения зазора между деталями необходимо сгладить шероховатости и мелкие неровности: эту функцию выполняет паста или термопрокладка.
Что выбрать как альтернативу? В случае, если все-таки решено использовать медную пластину, ее необходимо хорошо отшлифовать и подогнать, поэтому при покупке лучше взять лист чуть толще, чем нужно. Использование тонкого слоя термопасты с обеих сторон также необходимо для заполнения микротрещин.
Особенности терможвачек
Иногда можно встретить утверждение, что терможвачка применяется для склеивания, скрепления двух деталей, если никаких других способов нет. Это заблуждение, потому что в таких случаях используют термоклей. Терможвачки же, как правило, применяются для мосфета питания процессора, а также для чипов памяти на видеокартах и материнских платах.
На нее так же можно "посадить" и ввиду того, что температура этой детали возрастает равномерно, без скачков, да и в целом не так высока, как на процессоре, поэтому вопрос о том, что лучше - термопаста или термопрокладка, здесь некорректен: паста не сможет выполнить тех же функций.
Термоклей
Этим термином называется специальный состав, который не проводит электрический ток. Он обладает высоким показателем теплопроводности и служит для крепления на видеокарту мелких радиаторов, подсистемы питания процессора и так далее. Термоклей долго не высыхает, однако не всегда может обеспечить качественное крепление, а теплопроводность его, в сравнении с другими видами термоинтерфейса, гораздо ниже, что вполне логично, если учесть, что у этого продукта иное назначение. Его рекомендуют использовать только в том случае, если ничем другим прикрепить подошву радиатора к процессору невозможно.
Жидкий металл
Еще один вид термоинтерфейса, который, кстати, обладает отличным показателем электропроводности, ведь состоит в основном из металла. Тем не менее среди энтузиастов пользуется большой популярностью, ведь у жидкого металла показатели теплопроводности и термосопротивления гораздо выше, чем у любого другого термоинтерфейса. Перед нанесением термораспределительня крышка процессора и подошва радиатора должны быть обезжирены, после чего можно втирать жидкий металл. Слой должен быть очень тонким. Втирать следует до тех пор, пока не перестанет быть текучим состав.
Этот интерфейс является самым эффективным, но наносить и удалять его крайне неудобно. Перед применением необходимо убедиться, что основание кулера медное или никелированное, так как жидкий металл вступает в реакцию с алюминиевыми сплавами.
Замена термоинтерфейса
При покупке новой термопасты следует прежде всего обратить внимание на ее консистенцию: она не должна быть ни слишком жидкой, ни слишком густой, потому что в первом случае не будет нужного контакта, а во втором - не получится нанести состав ровным тонким слоем. Компьютерные мастера чаще всего используют термопасту MX-4 или КПТ-8.
Однако первым шагом будет удаление старого состава. Если последняя смена производилась более года назад, отделять радиатор необходимо очень осторожно, ведь если паста или термопрокладка засохли, при неаккуратном обращении можно просто "вырвать с корнем" все детали.
В ноутбуках
Особенную осторожность следует соблюдать при замене термоинтерфейса в ноутбуках, начиная со стадии разборки. Дело в том, что кристалл процессора там не защищен металлом и очень чувствителен к повреждениям. Если предыдущая термопаста имела примесь из стружки алюминия, необходимо избегать попадания ее на другие детали, ведь это может стать причиной короткого замыкания.
Ни в коем случае нельзя использовать силиконовую термопасту, так как она обладает весьма низким показателем теплоотвода и, к тому же, очень быстро высыхает. Такую пасту нужно менять гораздо чаще, в противном случае возможна поломка устройства из-за постоянного перегрева.
Что лучше - термопаста или Обычно в компактных компьютерах все детали плотно подогнаны друг к другу, поэтому нет нужды использовать термопрокладки, однако перед тем как определиться с выбором, необходимо проверить зазоры.
Правильное нанесение
При нанесении термопасты необходимо помнить, что состав должен лечь тонким равномерным слоем, без пропусков и пузырей. Количество пасты, по советам компьютерных мастеров, должно быть чуть больше спичечной головки. Здесь больше не значит лучше. Распределять термоинтерфейс по поверхности следует специальной лопаткой, причем наносить нужно только на теплораспределительную крышку процессора.
Хорошую термопасту меняют раз в два-три года, плохую - раз в год, однако при ее все равно нужно поменять, даже если предполагаемый срок службы еще не подошел к концу. В стационарных компьютерах не нужно снимать радиатор во время чистки, поэтому термоинтерфейс не страдает, однако мастера все-таки говорят (независимо от того, стоит термопрокладка или термопаста), что лучше заодно производить замену.
Смена термопрокладки
Что лучше - термопаста или термопрокладка? Для видеокарты ответ однозначен: варианта два. Для того чтобы обосновать ответ, не обязательно обращаться к компьютерному мастеру, достаточно просто знать зазор между двумя деталями. В случае радиатора для видеокарты это обычно как раз более 0,5 мм.
Чтобы установить термопрокладку, нужно вырезать нужный кусочек, по размеру соответствующий чипу или немного превосходящий его. Затем убрать пленку с поверхности термопрокладки. Свернуть кусочек в подобие рулона или согнуть и начать укладку с одного из краев, чтобы исключить попадание воздуха (напоминает процесс приклеивания защитной пленки к экрану телефона или планшета). После этого необходимо отделить вторую, ребристую пленку с термопрокладки. Процесс завершен, можно устанавливать радиатор.
Не зная параметров
Многие производители говорят, что лучше паста или термопрокладка тех же фирм, что использовали они, однако такой момент, как зазор между теплораспределительной крышкой и радиатором, не встретишь в описании технических характеристик компьютера, поэтому существует инструкция, как заменить термоинтерфейс, не зная толщины.
Сначала, по указанной выше инструкции, нужно установить прокладку 0,5 мм толщиной и прикрепить радиатор, затем открутить и снять его вновь, чтобы проверить, прижалась ли термопрокладка. Если область деформации есть, то все в порядке, и можно просто поставить радиатор обратно.
Если прижатия не произошло, необходимо вырезать еще один такой же по размеру кусочек термопрокладки и установить аналогичным образом поверх первого, затем снова прикрепить радиатор и извлечь его, чтобы проверить степень прижатия. Повторять этот процесс до тех пор, пока не появится область деформации.
Если инструкция будет соблюдена, то общая теплопроводность двух и более термопрокладок будет не хуже, чем одной.
Своими руками
Уже давно в свободном доступе практически в каждом компьютерном магазине есть большое разнообразие товаров. Там может быть приобретен или термоклей, или термопрокладка, или термопаста. Что лучше - покупать или делать вручную? Дело в том, что самодельная термопрокладка может быть изготовлена из обычной термопасты и медицинского бинта.
Стоимость "жвачки" относительно невысока, учитывая долгий срок службы, однако иногда бывает так, что возможности приобрести ее нет. Чтобы изготовить ее самотоятельно, потребуется медицинский бинт (чем мельче сетка, тем лучше) и термопаста (желательно взять две, вязкую и жидкую). Второй вариант: или алюминия и полировочный материал для них.
Для начала следует вырезать подходящий по размеру кусочек бинта с запасом 3-5 мм. Нарезанные кусочки смазать термопастой. Делать это следует аккуратно, чтобы не повредить волокна бинта. Такая "сетка" придает термопасте жесткость, и она не растечется даже при сильном нагреве, хотя от использования бинта немного страдает теплопередача. Перед тем как накладывать новые прокладки на детали, следует смазать их тонким слоем термопасты, чтобы облегчить установку. Все лишнее затем отрезать ножницами и утрамбовать тонкой отверткой.
Вместо бинтов можно использовать медь или алюминий. Для этого необходимо, используя ножницы по металлу, нарезать пластины из металла, хорошо отполировать их и установить аналогичным образом, предварительно удалив остатки старых прокладок и смазав поверхность чипов тонким слоем термопасты. Тесты пользователей показывают, что медная пластина дает выигрыш в три градуса в сравнении с алюминиевой, и в пять градусов по сравнению с бинтами. Заводские термопрокладки проигрывают правильно установленной пластинке меди на десять градусов, однако следует помнить, что, как правило, эти изделия не самые лучшие.
Окончательный выбор
Многие производители сейчас грешат тем, что вместо термопасты используют терможвачку на всех деталях, которым требуется термоинтерфейс. Да, в установке гораздо проще именно прокладка, поэтому их можно понять: оптимизация производства и тому подобное. Что лучше - термопаста или термопрокладка? Для процессора последняя - не самый лучший вариант, особенно если говорить о ноутбуках, потому что теплопроводность "жвачки" ниже, чем у пасты, да и расстояние между процессором и подошвой радиатора очень маленькое. Так как термопрокладка обычно имеет толщину около 0,5 мм, при таком сильном сжатии будет деформироваться и потеряет большую часть своих свойств. Максимально допустимая степень сжатия равна 70%.
Выяснив назначение каждого вида термоинтерфейса, можно легко понять, нужна ли паста или термопрокладка. Что лучше выбрать, зависит только от функциональности.