Термопаста (также называемая термосоставом , термопастой , материалом теплового интерфейса ( TIM ), термогелем , термопастой , теплоотводящим компаундом , пастой для теплоотвода или смазкой для ЦП ) — это теплопроводящее (но обычно не электропроводящее ) химическое соединение , которое обычно используется в качестве интерфейса между радиаторами и источниками тепла , такими как мощные полупроводниковые приборы. Основная роль термопасты заключается в устранении воздушных зазоров или пространств (которые действуют как теплоизоляция ) из области интерфейса для максимизации теплопередачи и рассеивания. Термопаста является примером материала теплового интерфейса .
В отличие от термоклея , термопаста не добавляет механической прочности соединению между источником тепла и радиатором. Она должна быть соединена с крепежом, например, винтами, чтобы удерживать радиатор на месте и оказывать давление, распределяя и истончая термопасту.
Термопаста состоит из полимеризуемой жидкой матрицы и больших объемных фракций электроизолирующего, но теплопроводящего наполнителя. Типичными материалами матрицы являются эпоксидные смолы , силиконы ( силиконовая смазка ), уретаны и акрилаты ; также доступны системы на основе растворителей, термоплавкие клеи и самоклеящиеся ленты. В качестве наполнителей для этих типов клеев используются оксид алюминия , нитрид бора , оксид цинка и все чаще нитрид алюминия . 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] до примерно 4 Вт/(м·К), согласно статье 2008 года. [2]
Серебряные термопасты 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 металла может быть электропроводящей и емкостной; если некоторые из них попадут на схемы, это может привести к неисправности и повреждению.
Наиболее эффективные (и самые дорогие) пасты почти полностью состоят из жидкого металла , обычно разновидности сплава галинстан , и имеют теплопроводность более 13 Вт/(м·К). Их трудно наносить равномерно, и они имеют наибольший риск возникновения неисправности из-за проливания. Эти пасты содержат галлий , который очень едкий для алюминия и не может использоваться на алюминиевых радиаторах.
Термопаста используется для улучшения теплового соединения между различными компонентами. Распространенным применением является отвод отработанного тепла, генерируемого электрическим сопротивлением в полупроводниковых приборах, 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 неуправляемому или катастрофическому отказу устройства из-за отрицательного температурного коэффициента полупроводников.
Заводские ПК и ноутбуки (хотя редко планшеты или смартфоны) обычно включают термопасту между верхней частью корпуса ЦП и радиатором для охлаждения . Термопаста иногда также используется между кристаллом ЦП и его встроенным теплораспределителем , хотя иногда вместо нее используется припой .
Когда теплораспределитель ЦП соединен с кристаллом через термопасту, энтузиасты производительности, такие как оверклокеры, могут, в процессе, известном как «delidding», [3] оторвать теплораспределитель, или «крышку» ЦП, от кристалла. Это позволяет им заменить термопасту, которая обычно низкого качества, на термопасту с большей теплопроводностью. Обычно в таких случаях используются жидкометаллические термопасты.
Консистенция термопасты делает ее восприимчивой к механизмам отказа, отличным от некоторых других материалов термоинтерфейса. Распространенным является откачка, которая представляет собой потерю термопасты между кристаллом и радиатором из-за их различных скоростей теплового расширения и сжатия. За большое количество циклов питания термопаста откачивается из промежутка между кристаллом и радиатором, что в конечном итоге приводит к ухудшению тепловых характеристик. [4]
Другая проблема с некоторыми соединениями заключается в том, что разделение компонентов полимерной и наполняющей матрицы происходит при высоких температурах. Потеря полимерного материала может привести к плохой смачиваемости , что приводит к повышению термического сопротивления. [4]
Оксид цинка выделяет токсичные пары, которые нельзя вдыхать, и для любого использования необходим респиратор. Химикат также очень токсичен для водных организмов и может вызывать долгосрочные негативные последствия для водной среды. [5]
Медиа, связанные с термопастой на Wikimedia Commons