Термопаста (также называемая термопастой , термопастой , термоинтерфейсным материалом ( TIM ), термогелем , термопастой , теплоотводящим составом , теплоотводящей пастой или смазкой ЦП ) представляет собой теплопроводящее (но обычно не электропроводящее ) химическое соединение , которое обычно используется в качестве интерфейса между радиаторами и источниками тепла, такими как мощные полупроводниковые устройства. Основная роль термопасты заключается в устранении воздушных зазоров или пространств (которые действуют как теплоизоляция ) в области интерфейса, чтобы максимизировать теплопередачу и рассеивание. Термопаста является примером материала термоинтерфейса .
В отличие от термоклея , термопаста не увеличивает механическую прочность соединения между источником тепла и радиатором. Его необходимо соединить с помощью крепежа , например винтов, чтобы удерживать радиатор на месте и оказывать давление, распределяя и разжижая термопасту.
Термопаста состоит из полимеризуемой жидкой матрицы и крупных объемных долей электроизоляционного, но теплопроводящего наполнителя. Типичными матричными материалами являются эпоксидные смолы , силиконы ( силиконовая смазка ), уретаны и акрилаты ; Также доступны системы на основе растворителей, термоплавкие клеи и самоклеящиеся ленты. Оксид алюминия , нитрид бора , оксид цинка и все чаще нитрид алюминия используются в качестве наполнителей для этих типов клеев. Загрузка наполнителя может достигать 70–80% по массе и повышает теплопроводность базовой матрицы с 0,17–0,3 Вт/(м·К) (ватт на метр-кельвин) [1] примерно до 4 Вт. /(m·K), согласно статье 2008 года. [2]
Термические соединения серебра могут иметь проводимость от 3 до 8 Вт/(м·К) или более и состоят из микронизированных частиц серебра, взвешенных в силиконовой/керамической среде. Однако термопаста на основе металлов может быть электропроводящей и емкостной; если некоторые из них попадут в цепи, это может привести к неисправности и повреждению.
Наиболее эффективные (и самые дорогие) пасты почти полностью состоят из жидкого металла , обычно разновидности сплава галинстана , и имеют теплопроводность более 13 Вт/(м·К). Их трудно наносить равномерно, и существует наибольший риск возникновения неисправности из-за рассыпания. Эти пасты содержат галлий , который оказывает сильное коррозионное воздействие на алюминий и не может использоваться на алюминиевых радиаторах.
Термопаста используется для улучшения тепловой связи между различными компонентами. Распространенным применением является отвод тепла, образующегося в результате электрического сопротивления в полупроводниковых устройствах, включая силовые транзисторы , центральные процессоры , графические процессоры и светодиодные COB . Охлаждение этих устройств имеет важное значение, поскольку избыточное тепло быстро ухудшает их производительность и может привести к катастрофическому отказу устройства из-за свойства полупроводников иметь отрицательный температурный коэффициент.
Заводские ПК и ноутбуки (хотя и редко планшеты или смартфоны) обычно содержат термопасту между верхней частью корпуса процессора и радиатором для охлаждения . Иногда между кристаллом процессора и его встроенным теплораспределителем также используется термопаста , хотя иногда вместо этого используется припой .
Когда распределитель тепла ЦП соединен с кристаллом с помощью термопасты, энтузиасты производительности, такие как оверклокеры , могут в процессе, известном как «делиддинг», [3] снять теплораспределитель или «крышку» ЦП с кристалла. Это позволяет им заменить термопасту, которая обычно некачественная, на термопасту, имеющую большую теплопроводность. Обычно в таких случаях используются жидкометаллические термопасты.
Консистенция термопасты делает ее подверженной механизмам отказа, отличным от некоторых других термоинтерфейсных материалов. Распространенным является откачка, которая представляет собой потерю термопасты между кристаллом и радиатором из-за разной скорости их теплового расширения и сжатия. За большое количество циклов включения термопаста выкачивается между кристаллом и радиатором и в конечном итоге приводит к ухудшению тепловых характеристик. [4]
Другая проблема, связанная с некоторыми соединениями, заключается в том, что разделение компонентов матрицы полимера и наполнителя происходит при высоких температурах. Потеря полимерного материала может привести к плохой смачиваемости , что приведет к увеличению термического сопротивления. [4]
Оксид цинка выделяет токсичные пары, которые нельзя вдыхать, и для любого использования необходим респиратор для твердых частиц. Это химическое вещество также высокотоксично для водных организмов и может оказывать долгосрочное негативное воздействие на водную среду. [5]
СМИ, связанные с термопастой, на Викискладе?