MAHDIAR
18th February 2010, 05:38 PM
http://www.clickkon.com/blogtemp/Enlighten/cat_top_ls.gif
Thermal Compound و تاثیر آن بر انتقال حرارت
http://www.clickkon.com/blogtemp/Enlighten/cat_top_rs.gif
اشاره :
اگر تا كنون سیستمی را مونتاژ كرده باشید حتما متوجه لایه‌ای كه بر روی هیت‌سینك فن قرار دارد و یا خمیر‌هایی كه سطح پردازنده را با آن می‌پوشانند شده‌اید. این مقاله در خصوصThermal Compound و تاثیر آن بر انتقال حرارت میباشد.
مقدمه
سطح یك Heatsink و یا CPU هیچگاه بطور كامل تخت نیست. از این رو هنگامی‌كه یك Heatsink را مستقیما بر روی CPU قرار می‌دهید همواره فضای خالی بین این دو بوجود می‌آید كه عمل انتقال حرارت را دچار مشكل می‌كند.در واقع در این فضای خالی هوا جریان دارد و از آنجاییكه هوا رسانای ضعیفی برای حرارت است لذا سبب تاثیر منفی در انتقال حرارت خواهد شد.به همین دلیل یك ماده واسط مورد نیاز است تا با در اختیار داشتن رسانایی حرارت بالا بتواند این فضای خالی را پر كرده و نهایتا به بهبود انتقال حرارت كمك نماید .
Thermal Compound
در گذشته وجود پردازنده‌هایی با توان مصرفی كم سبب شده بود استفاده از تركیب حرارتی گزینه‌ای اختیاری باشد.اغلب Overclockerها برای رسیدن به دمای كمتر، از این تركیب استفاده می‌كردند اما امروزه با افزایش توان مصرفی پردازنده‌ها و در كنار آن افزایش دمای پردازنده‌ها وجود تركیب‌های حرارتی ضروری به نظر می‌رسد.
استفاده از این تركیب نه تنها به پردازنده خلاصه نمی‌گردد بلكه برای اتصال Heatsink به هر سطحی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد . برای مثال استفاده از Heatsink روی چیپست مادربرد و یا چیپست كارت گرافیك از دیگر مواردی است كه وجود تركیب حرارتی را می‌طلبد .
http://www.img98.com/images/37xor7jtjzez68bzm330.jpg
شكل 1 : فضای خالی بین سطح Heatsink و CPU
http://www.img98.com/images/yhzo1ipbhys24rv0cfv4.jpg
شكل 2: پر كردن فضای خالی توسط Thermal Compound
اما پر مصرف ترین محلی كه از تركیب‌های حرارتی در آن استفاده می‌شود سطح پردازنده است بطوریكه حتی توصیه شده است در فواصل زمانی معین حتما نسبت به تمیز كردن سطح پردازنده و بكار بردن تركیب تازه اقدام شود.حتی Overclockerها به دلیل اینكه پردازنده آنها عموما در دمای بالا كار می‌كند برای نسوختن تركیب و همچنین رسیدن به كارآیی بهتر در فواصل زمانی كوتاهتری برای تعویض آن اقدام می‌كنند .
تقسیم‌‌بندی تركیب‌های حرارتی
بطور كلی اگر بخواهیم تركیب حرارتی ( Thermal Compound ) را تقسیم بندی كنیم به چهار دسته زیر می‌رسیم :
1ـ Thermal Tape
2ـ Thermal Pad
3ـ Thermal Grease
4ـ Thermal Epoxy
در ادامه بطور خلاصه هر یك را بررسی می‌كنیم .
l Thermal Tape
Thermal Tape ، ساده‌ترین حالت استفاده از تركیب‌های حرارتی است و زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد كه بخواهیم هیت‌سینكی را بدون نگه دارنده به چیپ متصل كنیم . این نوع بسیار شبیه چسب‌های دو طرفه‌ای است كه در بازار وجود دارد . این نوع تركیب حرارتی در مقابل انواع دیگر ضعیف‌ترین پایداری ( مقاومت ) حرارتی را خواهد داشت .
http://www.img98.com/images/6zx18z3ytr7k7qt659xd.jpg
شكل 3: نمونه‌ای از یك هیت‌سینك كه توسط Thermal Tape بر روی چیپ سوار شده است
l Thermal Pad
Thermal Pad ، بسیار شبیه به مورد قبلی است با این تفاوت كه در مقایسه با مورد قبل بر روی سطوح خود حالت چسبندگی نخواهد داشت لذا عدم چسبندگی بر روی سطوح آن سبب می‌شود تا برای نگهداری هیت‌سینك ، نگهدارنده جداگانهای مورد نیاز باشد .
Thermal Pad در مقایسه با دیگر انواع تركیب‌های حرارتی تفاوت‌هایی دارد . برای مثال این نوع از تركیب حرارتی بر مبنای پارافین ساخته شده است . ماده مورد استفاده در دمای پایین جامد بوده و در دمای بالاتر ذوب شده و در سوراخ‌های بین چیپ و هیت‌سینك پخش می‌شود. این نوع از تركیب حرارتی پركاربردترین حالت سوكتی محسوب می‌شود .
http://www.img98.com/images/h7e5nmzqhls9no1sgw.jpg
شكل4 : نمونه‌ای از یك هیت‌سینك با Thermal Pad .
در این روش برای نگهداری هیت‌سینك حتما باید از نگهدارنده جداگانهای استفاده شود
l Thermal Grease
Thermal Grease یا خمیر حرارتی ، پركاربردترین اسمی است كه در این زمینه به گوش می‌خورد.
این حالت از تركیب‌های حرارتی ، موضوعی است كه مطلب اصلی این مقاله را شامل می‌شود. لذا در ادامه و پس از معرفی Thermal Epoxy به توضیح آن می‌پردازیم .
http://www.img98.com/images/bwsg7t3gr8msteosdz0s.jpg
شكل5 : نمونه‌ای از Thermal Grease
l Thermal Epoxy
Thermal Epoxy نیز بسیار شبیه به حالت قبلی است با این تفاوت كه مواد تشكیل دهنده تركیب حرارتی ، در یك رزین اپوكسی ( به جای خمیر ) مخلوط گشته‌اند .
از Thermal Grease بیشتر بدانیم
Thermal Grease یا خمیر حرارتی ، همان خمیری است كه در بازار ایران به غلط با نام خمیر سیلیكون شناخته می‌شود.
هر چند سیلیكون بخشی از ماده بكار رفته در این خمیر است اما اطلاق این نام به آن اشتباه است.
انواع مختلفی را بر اساس ماده بكار رفته در آن می‌توان نام برد كه به ترتیب در زیر به آنها اشاره می‌كنیم :
1ـ Silicon : نوع سیلیكونی آن معمول‌ترین موردی است كه در بازار یافت می‌شود. البته در بازار ایران تنها شركت‌های محدودی هستند كه چنین خمیری را ارایه می‌دهند و لذا گستره انتخاب در ایران وجود ندارد .
2ـ Ceramic : نوع سرامیك آن حاوی تكه‌های ریز سرامیكی است كه در رسانای حرارتی دیگری معلق شده اند. این ذرات سبب هدایت گرمایی بهتری خواهند شد .
3ـ Metal : نوع فلزی آن كه حاوی ذرات معلق یك فلز ( اغلب نقره ) میباشد . این نوع رسانایی حرارتی بسیار بهتری دارد و در مقابل موارد ذكر شده در بالا از قیمت بیشتری نیز برخوردار است .
http://www.img98.com/images/5tvd8ehcqudeisx1kc4.jpg
شكل 6 : استفاده از Thermal Grease برای پوشاندن سطح پردازنده
از مهمترین نكاتی كه در بررسی تركیبات حرارتی باید به آن اشاره كرد رسانایی یا ضریب هدایت گرمایی بر اساس واحد Watts Per Metre-Kelvin است. برای مثال تركیب سیلیكون دارای 7،0 ضریب هدایت گرمایی میباشد در صورتیكه بهترین تركیب ( تركیب نقره ) دارای ضریب هدایت گرمایی بین 2 تا 3( W/( m.kمیباشد .
بطور كلی استفاده از خمیر مناسب در روی سطح پردازنده می‌تواند دما را تا حد مناسبی پایین آورد . البته تركیبات حرارتی كه در بازار ایران یافت می‌شوند اكثرا تقلبی بوده و هیچگونه سودی نخواهد داشت.
سخن پایانی
نكته آخر دقت در قرار دادن خمیر بر روی پردازنده است . در این حالت بهتر است لایه ای نازك بر روی پردازنده اعمال كنید . هر چه لایه نازك تر باشد عملكرد آن بهتر خواهد بود . همچنین دقت كنید كل سطح تماس پردازنده و هیت‌سینك خالی از خمیر نمانده باشد. سپس هیت‌سینك را آرام در محل خود قرار داده و بوسیله گیره‌های نگه دارنده آن را محكم كنید .
خمیر معمولا برای مدت طولانی خاصیت خود را حفظ می‌كند . هر چند ممكن است در طول زمان كمی خشك شود اما باز هم كار خود را انجام خواهد داد .
نهایتا اینكه سعی كنید در انتخاب تركیب حراراتی كه جزئی از سیستم خنك كننده شما خواهد بود دقت كنید و گول تركیباتی كه با نام‌های مختلف و قیمت‌های بسیار ارزان در بازار یافت می‌شوند را نخورید .
Thermal Compound و تاثیر آن بر انتقال حرارت
http://www.clickkon.com/blogtemp/Enlighten/cat_top_rs.gif
اشاره :
اگر تا كنون سیستمی را مونتاژ كرده باشید حتما متوجه لایه‌ای كه بر روی هیت‌سینك فن قرار دارد و یا خمیر‌هایی كه سطح پردازنده را با آن می‌پوشانند شده‌اید. این مقاله در خصوصThermal Compound و تاثیر آن بر انتقال حرارت میباشد.
مقدمه
سطح یك Heatsink و یا CPU هیچگاه بطور كامل تخت نیست. از این رو هنگامی‌كه یك Heatsink را مستقیما بر روی CPU قرار می‌دهید همواره فضای خالی بین این دو بوجود می‌آید كه عمل انتقال حرارت را دچار مشكل می‌كند.در واقع در این فضای خالی هوا جریان دارد و از آنجاییكه هوا رسانای ضعیفی برای حرارت است لذا سبب تاثیر منفی در انتقال حرارت خواهد شد.به همین دلیل یك ماده واسط مورد نیاز است تا با در اختیار داشتن رسانایی حرارت بالا بتواند این فضای خالی را پر كرده و نهایتا به بهبود انتقال حرارت كمك نماید .
Thermal Compound
در گذشته وجود پردازنده‌هایی با توان مصرفی كم سبب شده بود استفاده از تركیب حرارتی گزینه‌ای اختیاری باشد.اغلب Overclockerها برای رسیدن به دمای كمتر، از این تركیب استفاده می‌كردند اما امروزه با افزایش توان مصرفی پردازنده‌ها و در كنار آن افزایش دمای پردازنده‌ها وجود تركیب‌های حرارتی ضروری به نظر می‌رسد.
استفاده از این تركیب نه تنها به پردازنده خلاصه نمی‌گردد بلكه برای اتصال Heatsink به هر سطحی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد . برای مثال استفاده از Heatsink روی چیپست مادربرد و یا چیپست كارت گرافیك از دیگر مواردی است كه وجود تركیب حرارتی را می‌طلبد .
http://www.img98.com/images/37xor7jtjzez68bzm330.jpg
شكل 1 : فضای خالی بین سطح Heatsink و CPU
http://www.img98.com/images/yhzo1ipbhys24rv0cfv4.jpg
شكل 2: پر كردن فضای خالی توسط Thermal Compound
اما پر مصرف ترین محلی كه از تركیب‌های حرارتی در آن استفاده می‌شود سطح پردازنده است بطوریكه حتی توصیه شده است در فواصل زمانی معین حتما نسبت به تمیز كردن سطح پردازنده و بكار بردن تركیب تازه اقدام شود.حتی Overclockerها به دلیل اینكه پردازنده آنها عموما در دمای بالا كار می‌كند برای نسوختن تركیب و همچنین رسیدن به كارآیی بهتر در فواصل زمانی كوتاهتری برای تعویض آن اقدام می‌كنند .
تقسیم‌‌بندی تركیب‌های حرارتی
بطور كلی اگر بخواهیم تركیب حرارتی ( Thermal Compound ) را تقسیم بندی كنیم به چهار دسته زیر می‌رسیم :
1ـ Thermal Tape
2ـ Thermal Pad
3ـ Thermal Grease
4ـ Thermal Epoxy
در ادامه بطور خلاصه هر یك را بررسی می‌كنیم .
l Thermal Tape
Thermal Tape ، ساده‌ترین حالت استفاده از تركیب‌های حرارتی است و زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد كه بخواهیم هیت‌سینكی را بدون نگه دارنده به چیپ متصل كنیم . این نوع بسیار شبیه چسب‌های دو طرفه‌ای است كه در بازار وجود دارد . این نوع تركیب حرارتی در مقابل انواع دیگر ضعیف‌ترین پایداری ( مقاومت ) حرارتی را خواهد داشت .
http://www.img98.com/images/6zx18z3ytr7k7qt659xd.jpg
شكل 3: نمونه‌ای از یك هیت‌سینك كه توسط Thermal Tape بر روی چیپ سوار شده است
l Thermal Pad
Thermal Pad ، بسیار شبیه به مورد قبلی است با این تفاوت كه در مقایسه با مورد قبل بر روی سطوح خود حالت چسبندگی نخواهد داشت لذا عدم چسبندگی بر روی سطوح آن سبب می‌شود تا برای نگهداری هیت‌سینك ، نگهدارنده جداگانهای مورد نیاز باشد .
Thermal Pad در مقایسه با دیگر انواع تركیب‌های حرارتی تفاوت‌هایی دارد . برای مثال این نوع از تركیب حرارتی بر مبنای پارافین ساخته شده است . ماده مورد استفاده در دمای پایین جامد بوده و در دمای بالاتر ذوب شده و در سوراخ‌های بین چیپ و هیت‌سینك پخش می‌شود. این نوع از تركیب حرارتی پركاربردترین حالت سوكتی محسوب می‌شود .
http://www.img98.com/images/h7e5nmzqhls9no1sgw.jpg
شكل4 : نمونه‌ای از یك هیت‌سینك با Thermal Pad .
در این روش برای نگهداری هیت‌سینك حتما باید از نگهدارنده جداگانهای استفاده شود
l Thermal Grease
Thermal Grease یا خمیر حرارتی ، پركاربردترین اسمی است كه در این زمینه به گوش می‌خورد.
این حالت از تركیب‌های حرارتی ، موضوعی است كه مطلب اصلی این مقاله را شامل می‌شود. لذا در ادامه و پس از معرفی Thermal Epoxy به توضیح آن می‌پردازیم .
http://www.img98.com/images/bwsg7t3gr8msteosdz0s.jpg
شكل5 : نمونه‌ای از Thermal Grease
l Thermal Epoxy
Thermal Epoxy نیز بسیار شبیه به حالت قبلی است با این تفاوت كه مواد تشكیل دهنده تركیب حرارتی ، در یك رزین اپوكسی ( به جای خمیر ) مخلوط گشته‌اند .
از Thermal Grease بیشتر بدانیم
Thermal Grease یا خمیر حرارتی ، همان خمیری است كه در بازار ایران به غلط با نام خمیر سیلیكون شناخته می‌شود.
هر چند سیلیكون بخشی از ماده بكار رفته در این خمیر است اما اطلاق این نام به آن اشتباه است.
انواع مختلفی را بر اساس ماده بكار رفته در آن می‌توان نام برد كه به ترتیب در زیر به آنها اشاره می‌كنیم :
1ـ Silicon : نوع سیلیكونی آن معمول‌ترین موردی است كه در بازار یافت می‌شود. البته در بازار ایران تنها شركت‌های محدودی هستند كه چنین خمیری را ارایه می‌دهند و لذا گستره انتخاب در ایران وجود ندارد .
2ـ Ceramic : نوع سرامیك آن حاوی تكه‌های ریز سرامیكی است كه در رسانای حرارتی دیگری معلق شده اند. این ذرات سبب هدایت گرمایی بهتری خواهند شد .
3ـ Metal : نوع فلزی آن كه حاوی ذرات معلق یك فلز ( اغلب نقره ) میباشد . این نوع رسانایی حرارتی بسیار بهتری دارد و در مقابل موارد ذكر شده در بالا از قیمت بیشتری نیز برخوردار است .
http://www.img98.com/images/5tvd8ehcqudeisx1kc4.jpg
شكل 6 : استفاده از Thermal Grease برای پوشاندن سطح پردازنده
از مهمترین نكاتی كه در بررسی تركیبات حرارتی باید به آن اشاره كرد رسانایی یا ضریب هدایت گرمایی بر اساس واحد Watts Per Metre-Kelvin است. برای مثال تركیب سیلیكون دارای 7،0 ضریب هدایت گرمایی میباشد در صورتیكه بهترین تركیب ( تركیب نقره ) دارای ضریب هدایت گرمایی بین 2 تا 3( W/( m.kمیباشد .
بطور كلی استفاده از خمیر مناسب در روی سطح پردازنده می‌تواند دما را تا حد مناسبی پایین آورد . البته تركیبات حرارتی كه در بازار ایران یافت می‌شوند اكثرا تقلبی بوده و هیچگونه سودی نخواهد داشت.
سخن پایانی
نكته آخر دقت در قرار دادن خمیر بر روی پردازنده است . در این حالت بهتر است لایه ای نازك بر روی پردازنده اعمال كنید . هر چه لایه نازك تر باشد عملكرد آن بهتر خواهد بود . همچنین دقت كنید كل سطح تماس پردازنده و هیت‌سینك خالی از خمیر نمانده باشد. سپس هیت‌سینك را آرام در محل خود قرار داده و بوسیله گیره‌های نگه دارنده آن را محكم كنید .
خمیر معمولا برای مدت طولانی خاصیت خود را حفظ می‌كند . هر چند ممكن است در طول زمان كمی خشك شود اما باز هم كار خود را انجام خواهد داد .
نهایتا اینكه سعی كنید در انتخاب تركیب حراراتی كه جزئی از سیستم خنك كننده شما خواهد بود دقت كنید و گول تركیباتی كه با نام‌های مختلف و قیمت‌های بسیار ارزان در بازار یافت می‌شوند را نخورید .