O que é graxa térmica?Propriedades e usos

A graxa térmica ajuda a transferir calor entre peças quentes, como CPUs e GPUs e suas unidades de resfriamento, geralmente dissipadores de calor.Este artigo analisa o importante papel da graxa térmica, cobrindo sua composição, qualidades e como usá -lo para garantir uma boa transferência de calor.Discutiremos diferentes tipos de graxa térmica, incluindo silicone, metal, cerâmica, à base de carbono e metal líquido e como cada um atende às necessidades específicas.O artigo também explica o caminho certo para aplicar graxa térmica nas CPUs, evitando erros e mitos comuns, para mostrar seu amplo papel em manter os dispositivos eletrônicos estáveis ​​e eficientes.

Catálogo

Figura 1: Gordura térmica

Como a graxa térmica aumenta a condução de calor?

A graxa térmica, comumente conhecida como pasta térmica, é importante no gerenciamento de calor em dispositivos eletrônicos.Sua função principal é aumentar a transferência de calor de um componente mais quente, como uma CPU ou GPU, para um mais frio, como um dissipador de calor, preenchendo as lacunas de ar entre as superfícies.No nível molecular, vários mecanismos explicam como a graxa térmica melhora a condução de calor:

As superfícies da fonte de calor (por exemplo, uma CPU) e o dissipador de calor parecem lisas a olho nu, mas são realmente ásperas e imperfeitas em uma escala microscópica.Essas imperfeições criam pequenas lacunas de ar quando as superfícies entram em contato e, como o ar é um mau condutor de calor, essas lacunas impedem a transferência térmica.A graxa térmica preenche essas lacunas, substituindo o ar por um material que possui uma condutividade térmica muito maior, aumentando assim a eficiência da transferência de calor.

A graxa térmica é feita de um material de base como silicone ou óleo sintético misturado com partículas condutoras termicamente, como metais, cerâmica ou carbono.Essas partículas formam uma rede de vias de condução de calor através da graxa, permitindo que o calor viaje com mais eficiência do que apenas pelo material base.Essa rede aumenta a condutividade térmica geral da interface.

A eficiência da transferência de calor em uma interface é inversamente proporcional à sua resistência térmica.Melhorando o contato entre a fonte de calor e a pia e fornecendo um meio mais condutor, a graxa térmica reduz a resistência térmica na interface.Isso resulta em dissipação de calor mais eficaz.

Tipos de graxas térmicas

Gruecas à base de silicone: essas são as graxas térmicas mais amplamente utilizadas para fins gerais.Eles contêm óleos de silicone misturados com partículas condutoras metálicas ou cerâmicas, como óxido de zinco ou óxido de alumínio.Eles são econômicos e oferecem condutividade térmica moderada.

Figura 2: Gruecas à base de silicone

Gretas à base de metal: Essas graxas contêm partículas de metal como prata, alumínio ou cobre, que são excelentes condutores térmicos.As graxas à base de metal oferecem maior condutividade térmica que as baseadas em silicone e são ideais para aplicações de alto desempenho, como em jogos de jogos ou servidores.

Figura 3: Gretas à base de metal

Gretas à base de cerâmica: Essas graxas não contêm partículas de metal e são compostas por condutores de cerâmica como nitreto de alumínio, nitreto de boro ou carboneto de silício.As graxas à base de cerâmica não são eletricamente condutivas, tornando-as boas para aplicações onde a condutividade elétrica pode representar um risco.

Gretas à base de carbono: incluindo grafite ou diamante em pó, essas graxas alavancam a alta condutividade térmica dos materiais de carbono.O diamante em pó, oferece condutividade térmica superior e é usada em aplicações que exigem dissipação de calor excepcional.

Figura 4: Gruecas à base de carbono

Gretas de metal líquido: Composto por ligas como o gálio, essas graxas possuem alta condutividade térmica e são usadas em aplicações de desempenho extremas.No entanto, eles são eletricamente condutores e potencialmente corrosivos ao alumínio, necessitando de aplicação cuidadosa.

Figura 5: Gretas de metal líquido

Aplicação correta de graxa térmica nas CPUs

Etapa 1: Reúna seus materiais

Antes de começar, certifique -se de ter:

• Gordura térmica

• Álcool isopropílico (pelo menos 70%)

• Filtro de pano sem fiapos ou café

• Cartão de plástico (opcional, para espalhar pasta)

• CPU e refrigerador

Etapa 2: Prepare a área de trabalho

Configurado em um espaço limpo, sem poeira e bem iluminado.Aterre -se para evitar danos estáticos aos componentes.Use uma cinta anti-estática ou toque periodicamente em um objeto de metal aterrado.

Etapa 3: Limpe a superfície da CPU

Se substituir a pasta térmica antiga ou limpar uma nova CPU, limpe completamente a superfície.Umedece um pano livre de fiapos com álcool isopropílico e limpe suavemente a superfície da CPU.Deixe secar completamente.

Figura 6: Limpando as superfícies da CPU e do dissipador de calor

Etapa 4: aplique a graxa térmica

Aplique uma pequena quantidade de graxa térmica - sobre o tamanho de uma ervilha ou uma linha fina no centro da CPU.Muito ou pouco pode causar problemas.

Figura 7: Aplicando a graxa térmica

Etapa 5: espalhe a pasta (opcional)

Para cobertura uniforme, você pode espalhar a pasta com um cartão de plástico.Tenha cuidado para evitar usar muita pasta e criar bolhas de ar.

Etapa 6: instale o refrigerador da CPU

Coloque o refrigerador na CPU uniformemente.Pressione um pouco para garantir um bom contato com a pasta térmica e prenda o refrigerador conforme as instruções do fabricante.Evite torcer ou deslizar o refrigerador para evitar bolsos de ar.

Etapa 7: conecte o refrigerador ao poder

Conecte o refrigerador ao cabeçalho do ventilador da CPU da placa -mãe para alimentá -lo.

Figura 8: Conectando o ventilador da CPU à placa -mãe

Etapa 8: teste o sistema

Ligue seu sistema.Digite o BIOS para verificar se a temperatura da CPU lê normalmente e se o ventilador da CPU é reconhecido e funcionando.Monitore a temperatura da CPU sob carga para garantir que tudo funcione conforme o esperado.

Figura 9: Teste o sistema

Erros e mitos comuns na aplicação de graxa térmica

• Aplicando muita graxa térmica

Um equívoco comum é que mais pasta térmica leva a um melhor resfriamento.Na realidade, o objetivo da Grease Térmica é preencher imperfeições microscópicas na CPU e nas superfícies do dissipador de calor para melhorar a condução de calor.Não pretende atuar como o principal condutor de calor.A aplicação excessiva pode isolar a fonte de calor, reduzindo a eficiência da transferência de calor.Uma camada fina e uniformemente espalhada, sobre a espessura de uma folha de papel ou um pequeno ponto do tamanho de uma ervilha no centro que se espalha sob a pressão do dissipador de calor, é ideal.

• Reutilização de graxa térmica antiga

Reutilizar graxa térmica antiga após desmontar um dissipador de calor ou alterar componentes é outro erro comum.A graxa térmica usada pode secar e perder sua condutividade térmica.Quando os componentes são separados, é melhor limpar completamente a pasta antiga e aplicar uma nova camada para garantir um contato térmico ideal.

• Usando tipos incorretos de graxa térmica

Diferentes graxas térmicas são projetadas para aplicações e condições específicas.Algumas pastas contêm compostos à base de metal e são eletricamente condutores, representando um risco se se espalharem em componentes elétricos e causar um curto-circuito.Escolha uma pasta não condutiva para uso geral, a menos que tenha certeza das propriedades de condutividade do produto e de sua aplicação segura.

• acreditar que todas as pastas térmicas são iguais

Existe um mito de que todas as pastas térmicas têm um desempenho igualmente bom, então a escolha não importa.Na realidade, as pastas térmicas variam em composição - algumas incluem partículas de prata ou cerâmica para melhorar a condutividade térmica.Essas diferenças podem afetar o desempenho, especialmente no gerenciamento térmico de computação de alto desempenho.Pesquisando e selecionando uma pasta que atenda às suas necessidades e orçamento específicos vale a pena.

• Ignorando métodos de aplicação

A eficácia da pasta térmica pode ser bastante influenciada pelo quão adequadamente é aplicada.Os métodos comuns incluem os métodos de ponto, linha e espalhamento.Cada um tem vantagens, dependendo do tipo de processador e do design do dissipador de calor.Por exemplo, as CPUs com vários núcleos podem se beneficiar do método da linha, garantindo que todos os núcleos obtenham cobertura adequada.A compreensão do método de aplicação mais adequado para o seu hardware garante cobertura eficiente sem transbordamento.

• Negligenciando para preparar as superfícies

A preparação adequada das superfícies da CPU e do dissipador de calor antes de aplicar graxa térmica é frequentemente esquecida.Poeira, óleo ou resíduo podem criar uma barreira que inibe a transferência de calor eficaz.Limpando ambas as superfícies com um pano livre de fiapos e álcool isopropílico antes de aplicar a pasta para garantir que eles estejam limpos e secos.

Papel da graxa térmica

A tabela abaixo compara o desempenho térmico de um processador com e sem a aplicação de graxa térmica.

Aspecto	Sem graxa térmica	Com graxa térmica
Aquecer Transferir eficiência	Contato Entre o processador e o dissipador de calor é menos eficaz devido a microscópico imperfeições e lacunas aéreas, resultando em condutividade térmica abaixo do ideal e maior resistência térmica.	Preenchimentos lacunas de ar microscópicas entre o processador e o dissipador de calor, melhorando a térmica condutividade e redução da resistência térmica.
Temperatura Regulamento	Mais alto temperaturas operacionais	Mais baixo temperaturas operacionais
	Térmico Atuação: maior probabilidade de redução de desempenho para evitar superaquecimento	Aprimorado Desempenho: Reduzida Térmica Térmica
	Reduzido Componente Lifespan: Altas temperaturas prolongadas diminuem a vida útil	Aumentou Vida de vida: Melhor dissipação de calor aumenta a vida útil do componente
	Sistema Estabilidade: temperaturas mais altas causam acidentes ou desligamentos inesperados	Estabilidade: Processador Cooler opera de maneira mais confiável, reduzindo acidentes ou desligamentos
Geral Desempenho do sistema	Reduzido Capacidade de sustentar alta velocidade de relógio	Mais sistema estável e de maior desempenho
	Diminuído eficiência geral	Sustenta desempenho de pico por períodos mais longos
	Perceptível Droe a experiência do usuário durante tarefas computacionais e jogos	Benéfico Para tarefas de poder de alto processamento, como jogos e edição de vídeo
		Mais suave desempenho e intervalos potencialmente mais longos entre atualizações de hardware
Quantitativo Análise	Parado Temperatura: 40 ° C	Parado Temperatura: 35 ° C
	Carregar Temperatura: 85 ° C	Carregar Temperatura: 70 ° C
	Térmico Resistência: 0,5 ° C/W	Térmico Resistência: 0,2 ° C/W

Composição e propriedades de graxa térmica

Composição química

A graxa térmica é composta de um material de base, silicone ou não silicone, misturado com enchimentos condutores.Essas opções afetam sua condutividade térmica e elétrica e outras características físicas.

Material base

As graxas à base de silicone são populares por sua estabilidade térmica e resistência à quebra em uma ampla faixa de temperatura.Eles também fornecem um bom isolamento elétrico, tornando -os ideais para aplicações que precisam dessa propriedade.

As bases não silicone, como óleos sintéticas ou ésteres, são usados ​​quando as taxas de baixo sangramento e baixa evaporação são importantes.Eles são preferidos em cenários em que a contaminação por silicone pode ser problemática, como em aplicações ópticas ou automotivas.

Preenchimentos condutores

Os óxidos metálicos, como óxido de zinco e óxido de alumínio, são comumente usados ​​porque equilibram a condutividade térmica com o isolamento elétrico.

Os preenchimentos metálicos, incluindo partículas de prata, alumínio e cobre, aumentam a condutividade térmica, mas também aumentam a condutividade elétrica, o que não é adequado para todas as aplicações.

Materiais à base de carbono como grafite e nanotubos de carbono, bem como partículas de cerâmica, são usados ​​para alta condutividade térmica sem o risco de condução elétrica.

Propriedades físicas

Condutividade térmica: isso mede a capacidade do material de transferir calor.As graxas térmicas têm condutividades térmicas de 0,5 a 10 W/Mk, com tipos especializados atingindo valores mais altos.Maior condutividade térmica significa transferência de calor mais eficaz.

Viscosidade: a viscosidade afeta a facilidade com que a graxa pode ser aplicada e a espessura da camada formada entre as superfícies.As graxas de viscosidade mais baixa se espalham facilmente e se adequam a aplicações finas, enquanto as graxas de viscosidade mais altas são melhores para lacunas maiores ou superfícies ásperas.

Impedância térmica: a impedância térmica mede a resistência ao fluxo de calor, considerando a condutividade térmica e a espessura da camada de graxa.A menor impedância térmica é melhor para transferência de calor eficiente.

Faixa de temperatura operacional: a faixa de temperatura da graxa deve corresponder às condições operacionais do dispositivo ou máquinas.Algumas graxas são projetadas para temperaturas extremas, baixas e altas.

Durabilidade: Com o tempo, a graxa térmica pode secar, endurecer ou migrar da área de aplicação, reduzindo a eficácia.A formulação de graxa afeta sua durabilidade e com que frequência ela precisa ser reaplicada.

Métodos diferentes para aplicar graxa térmica

Sistemas de distribuição automatizados

Os sistemas de distribuição automatizados garantem a aplicação consistente e precisa da graxa térmica em ambientes profissionais.Esses sistemas podem ser programados para dispensar a quantidade exata de pasta necessária no local específico em uma CPU ou GPU, minimizando o erro humano e a variação na espessura do aplicativo.Essa automação também acelera o processo de montagem em ambientes de produção.

Figura 10: Sistema de distribuição automatizada

Aplicativo assistido a laser

Um método avançado envolve o uso da tecnologia a laser.Os lasers aquecem levemente a graxa térmica antes da aplicação, reduzindo sua viscosidade para um uniforme mais uniforme na superfície do chip.Essa técnica é particularmente útil para pastas mais espessas ou quando é necessária precisão.

Técnicas de impressão de tela

Adaptado da indústria de fabricação de eletrônicos, a impressão de tela aplica a pasta térmica com eficiência.Uma máscara define a área de aplicação, e uma ferramenta semelhante a um rodo espalha a pasta uniformemente pela máscara, garantindo uma camada uniforme com bordas precisas.Este método é melhor para montar vários processadores simultaneamente.

Figura 11: Aplicando graxa térmica via serigrafia

Métodos de estêncil precisos

Os métodos de estêncil envolvem a colocação de um estêncil sobre a CPU ou GPU com aberturas onde a pasta deve ser aplicada.A graxa térmica é espalhada sobre o estêncil e o excesso é removido, garantindo espessura e forma consistentes da pasta aplicada.

Figura 12: Método de estêncil

Aplicação de material de mudança de fase

Materiais de mudança de fase (PCMS) derretem e solidificam a temperaturas específicas, absorvendo ou liberando calor no processo.Os PCMs podem ser aplicados como almofadas ou folhas que derretem e estão em conformidade com a superfície do chip quando aquecidas.Embora não seja uma pasta tradicional, os PCMs oferecem uma alternativa inovadora, fornecendo condutividade térmica consistente sem a bagunça dos compostos líquidos.

Aplicação ultrassônica

A aplicação ultrassônica usa vibrações para distribuir uniformemente a pasta térmica pela superfície do chip.Essa técnica é ideal para alcançar uma camada de microfina de pasta, em ambientes de alta precisão.Também ajuda a eliminar bolhas de ar que podem impedir a condutividade térmica.

Impressão tridimensional de compostos térmicos

A tecnologia emergente permite a impressão 3D de compostos térmicos, permitindo a deposição precisa da pasta térmica em padrões que otimizam a transferência de calor.Ao ajustar a geometria da aplicação de pasta de acordo com a saída de calor de diferentes áreas de chip, esse método pode revolucionar a aplicação de materiais de interface térmica no futuro.

Conclusão

A graxa térmica é boa para gerenciar o calor em dispositivos eletrônicos, afetando bastante o quão bem eles funcionam, quão confiáveis ​​eles são e quanto tempo duram.Este artigo destaca a importância de escolher a graxa térmica correta, examinando os diferentes tipos e como eles são aplicados.Compreender como a graxa térmica funciona, melhorando as vias de calor, diminuindo a resistência térmica ou aumentando a transferência de calor mostra seu papel na criação e manutenção de eletrônicos.Novos métodos de aplicação, como sistemas automatizados, técnicas assistidas por laser e impressão 3D de compostos térmicos, sugerem um futuro onde o gerenciamento térmico preciso e eficiente é possível.À medida que a tecnologia avança, a pesquisa em andamento em graxa térmica, garantir que os dispositivos eletrônicos tenham um desempenho além das expectativas em um mundo tecnológico em rápida evolução.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. Qual é a diferença entre gel térmico e graxa térmica?

Gel térmico e graxa térmica são materiais usados ​​para melhorar a transferência de calor entre componentes como a CPU de um computador e seu dissipador de calor.A principal diferença está em suas propriedades físicas e métodos de aplicação.A graxa térmica é uma pasta viscosa que requer aplicação manual, garantindo que ela se espalhe uniformemente para preencher lacunas microscópicas entre as superfícies.Por outro lado, o gel térmico geralmente vem em almofadas pré-aplicadas ou como um semi-sólido que é mais fácil de manusear e aplicar, mas nem sempre pode fornecer uma camada de transferência de calor tão eficaz devido à sua espessura predefinida e menos flexibilidade no preenchimentosuperfícies irregulares.

2. Onde você coloca graxa térmica?

A graxa térmica é aplicada na superfície do processador (CPU ou GPU) antes de conectar um dispositivo de resfriamento como um dissipador de calor ou um bloco de resfriamento líquido.Aplique uma camada fina e uniforme diretamente na superfície do chip, onde o calor é gerado.Essa camada atua como uma transferência média a com eficiência do chip para o refrigerador, otimizando o desempenho do dispositivo diminuindo sua temperatura operacional.

3. Quais são as desvantagens da graxa térmica?

A aplicação de graxa térmica pode ser confusa.Requer precisão e qualquer excesso de aplicação pode levar ao derramamento em outros componentes.

Com o tempo, a graxa térmica pode secar, perder sua condutividade térmica ou até vazar entre as superfícies, necessitando de reaplicação.

Algumas graxas térmicas contêm materiais condutores que, se aplicados incorretamente, podem levar a curtos circuitos ou danos aos componentes eletrônicos.

4. Por quanto tempo a graxa térmica é boa?

A eficácia da graxa térmica dura entre 3 a 5 anos, dependendo da qualidade da graxa e das condições sob as quais o dispositivo opera.Com o tempo, pode secar ou se degradar devido aos ciclos de calor que sofre, o que reduz sua eficácia na transferência de calor.É aconselhável verificar e substituir a graxa térmica se as temperaturas do dispositivo começarem a subir de forma incomum ou se o dispositivo estiver em serviço há vários anos.

5. Como você armazena graxa térmica?

Para garantir que a graxa térmica mantenha sua eficácia, armazene -o em um local fresco e seco longe da luz solar direta.A tampa do tubo de graxa deve ser apertada com segurança para impedir a entrada de ar e a secagem da graxa.Mantenha -o em uma posição vertical para evitar vazamentos e garantir que sua composição permaneça consistente para uma aplicação ideal quando usada a seguir.Evite temperaturas extremas, pois elas podem alterar a estrutura química da graxa, afetando seu desempenho.