Teplovodivé pasty aneb Kdo maže ten jede

Problematikou snižování tepelného odporu mezi procesorem a chladičem se zabývali dříve zejména zvídaví přetaktovávači / experimentátoři - pro ostatní to bylo tehdy "téma pro fanatiky". Co se však týče dnešních vysoce taktovaných procesorů, jsme dnes všichni s nimi tak trochu na stejné lodi - dnes totiž i "civilní" procesory dokážou "žhavit" 50-80W tepla a v té situaci je optimalizace tepelného spoje "procesor - chladič" záležitostí stabilního nebo nestabilního počítače.
Teplovodivé pasty aneb Kdo maže ten jede

V první části se vám pokusím vysvětlit základní problémy se kterými se potýkáme, chceme-li účinně chladit naše "procesorové" miláčky - pokud se nechcete probírat pojmy jako tepelný odpor (např. máte k těmto pojmům odpor) přejděte ihned k další (slibuji "živější") kapitole.

Funkce chladiče procesoru:

  • musí co nejlépe převzít tepelnou energii z plochy čipu
  • tato energie musí být rychle v těle chladiče rozvedena
  • tuto absorbovanou energii musí chladič co nejlépe rozptýlit

Pokud není kvalitní KAŽDÁ část tohoto tepelného řetězce, pak je ve skutečnosti ohrožena celková účinnost "odčerpávání tepla" z procesoru - nezávisle na tom, jak jsou jeho ostatní články kvalitní nebo drahé.

Co dnes budeme zejména řešit: převzetí energie

První "štací" kterou můžeme v našem malém tepelném řetězci ovlivnit je rozhraní "procesor-chladič". Jedná se o dotykovou plochu jež vznikne mezi povrchem procesoru a základnou chladiče. Našim cílem je, aby byl tepelný odpor tohoto spoje co nejnižší - čím méně dokonalý tento spoj bude, tím více se bude zahřívat procesor. Přesto, že se jedná o relativně malou plochu s ještě menší šířkou, může zde vzniknout tepelný spád 2 až 10oC.

Pokud přiložíte pouhý "holý" chladič (ten je většinou pokrytý mikroskopickými nerovnostmi - bývá broušený či eloxovaný) přímo na plochu procesoru, nastane přibližně tento případ (cca 30x zvětšeno):

V místě kde jsou mikronerovnosti (a ty jsou s technologii výroby hliníkových polotovarů přímo spjaty) dojde k přímému dotyku jen v místech "vrcholků" - reálně asi na 5-10% plochy. V nerovnostech je pak uzavřen vzduch jež je velmi špatným tepelným vodičem (0.025W/mK) - i když je ho velmi málo. Protože dokonalé "slícování" je prakticky nemožné, zaměřujeme se u tohoto rozhraní na zlepšení tepelné vodivosti mezidotykových ploch tím, že dotykovou plochu opatřujeme speciálními tepelnými "prostředníky" - pastami či polotuhými "polštářky".

Tepelné podložky na bázi PCTC

V minulosti bylo velice populární použití tepelněvodivých polštářků s polotuhým materiálem typu PCTC. Tento materiál se na chladičích vyskytuje většinou ve formě růžových čtverečků přikrytých inertním papírem (ten se před montáží se samozřejmě odstraňuje).


...teplovodivé "pady" berte jen u procesorů do 1GHz
(vždy je však nutné odstranit krycí papír / folii !)

Materiál PCTC procházejícím teplem sice změkne, stále však zůstává polotuhou hmotou s vysokou viskozitou.

Vedení tepla materiálem PCTC je dnes vhodné pouze v případě nejnižších nároků na chlazení. Relativní nepoddajnost materiálu způsobuje, že zvětšuje šířku celého přechodového pásma na neúnosnou míru a navíc neplní podmínku vyplňování mikronerovností.

PCTuning tip: Pokud máte jakoukoliv z níže vyjmenovaných tepelných past (i například "jen" silikonovou) a na vašem chladiči je růžový čtvereček termálního "padu", pečlivě jej odstraňte np. opatrným seškrábáním starou telefonní kartou. Čtvereček můžete také snadno umýt acetonem, ředidlem nebo technickým benzínem - jako hadřík použijte kousek toaletního papíru.

Tepelně vodivé pasty

Pasty mají nižší viskozitu - vytvoří tenčí vrstvu a téměř dokonale vyplní "vzduchové mikrokapsy". Můžeme je rozdělit do tří základních skupin:

Na bázi silikonu (průhledné)...


..."otlačený" čtvereček - zde se dotýkal Athlon XP 1600+

Pasty s plnivem z kysličníků kovů...

Bývají buďto bílé nebo šedé barvy a využívají nejčastěji kysličníků hliníku (méně již kysličníků zinku). Jejich tepelná vodivost bývá vyšší než u silikonu - cca 0.4W/mK.

Pasty na bázi kovových částic (nejčastěji stříbra)...

Zde je nápad jednoduchý: jako plnivo pasty lze místo méně vodivých kysličníků použít mikronové částečky kovu - nejčastěji čistého stříbra, jež je vynikajícím tepelným vodičem.

Průkopníkem v této oblasti je řada "Arctic Silver"... Pokračujme však analýzou našeho tepelného řetězce:

Rozvedení energie v těle chladiče...

Je otázkou určité robustnosti základny radiátoru chladiče - při tenké základně teplo nepostupuje dostatečně do periferních částí chladiče, tam kde má být odevzdáváno proudícímu vzduchu. Dalším kritériem je i vlastní materiál základny - tím bývá hliník nebo měď (ta nabízí až 5-10x vyšší tepelnou vodivost, avšak je dražší a hůře opracovatelná).

Poznámka: Pokud se použije měděná základnová destička v kombinaci s hliníkovým radiátorem (tato kombinace je v poslední době stále častější), musí se navíc ještě řešit vnitřní mechanické, tepelné i elektrochemické spojení obou těchto kovů.

...rozptýlení tepelné energie do okolí

To se jeví jako třetí klíčový faktor. Teplo se v klasickém chladiči předává vzduchu který proudí kolem žebrované části chladiče. Zde hraje roli:

  • tok vzduchu - závisí na větráku a vlastní konstrukci chladiče. Je důležité jeho:
    - proudění (nevířivé, laminární proudění poskytuje nejvyšší využití toku)
    - a objem (uváděno v cf/m - kubické stopy za minutu)
  • další faktor: hustota žebrování,
  • okolní teplota a z toho plynoucí teplotní gradient (teplotní spád mezi chladičem a okolím),
  • materiál a povrchová struktura žeber (hliník je velmi vhodný vzhledem ke své povrchové struktuře a dobré tepelné vodivosti povrchové vrstvy okysličeného kovu).

Nechejme však nezáživné teorie a podívejme se na praxi...

Témata článku: Past, Pas, Gradient, Dobrý den, Vzduchový chladič, Silver, Allu, Teplo, Tep, Vysoká teplota, Tuba, Okolní teplota, Kvalitní kousek, Dokonalé rozhraní, Kompozitní materiály, Elche, Titan, Chladič, Teorie, Toaletní papír, Kdo, Matador, Delta, Špatná stabilita, Aluminium


Určitě si přečtěte

Archivovat data do cloudu, na HDD, SSD, DVD, nebo Blu-ray? Co je nejvýhodnější?

Archivovat data do cloudu, na HDD, SSD, DVD, nebo Blu-ray? Co je nejvýhodnější?

** Kam doma natrvalo uložit data? Vyplatí se ještě optická média? ** Jaké kapacity disků a médií má smysl koupit? ** Cenovou výhodnost si ukážeme na příkladech s 2TB úložištěm

Lukáš Václavík | 125

Lukáš Václavík
ZálohováníÚložištěPevné disky
Google vymyslel technologii superpřesného GPS. Už ji podporuje Pixel 5 a dorazí i na ostatní telefony

Google vymyslel technologii superpřesného GPS. Už ji podporuje Pixel 5 a dorazí i na ostatní telefony

** Kvalita GPS ve městech občas stojí za starou bačkoru ** Mohou za to odrazy signálu od okolních budov ** Google má jejich 3D model, a tak spolupracuje s výrobci GPS čipů

Jakub Čížek | 46

Jakub Čížek
NavigaceTechnologieGoogle
Čím nahradit WhatsApp: Vyberte si z 10 alternativních komunikátorů

Čím nahradit WhatsApp: Vyberte si z 10 alternativních komunikátorů

** Z WhatsAppu kvůli novým podmínkám utíkají tisíce uživatelů ** Čím nahradit populární aplikaci pro zasílání zpráv? ** Vybrali jsme pro vás 10 alternativních komunikátorů

Karel Kilián | 112

Karel Kilián
KomunikaceWhatsAppInstant Messaging