Нанесение теплопроводящих составов

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Постоянно натыкаюсь в Internet и осматривая компьютеры при их обслуживании на неправильно нанесенные теплопроводящие составы (пасту и клей). Это вылезшая из-под кулера паста, пузыри воздуха под кулером. Причем последнее наиболее опасно при приклейке кулера к чипу. Потому что в этом случае исправит ничего уже нельзя, кулер приклеен намертво. Причем неправильное нанесение теплопроводящего состава имеет место не только у неопытных пользователей, но и у известных производителей(рис 1). Попробую здесь подробно рассказать о ток как это правильно делать. Итак..

 

 

Самое главное это гигиена процесса

Вы не должны забывать, что термоинтерфейс можно наносить только на чистую, обезжиренную поверхность. Потому что жировые пленки не только препятствуют контакту (равномерному растеканию) термоинтерфейса с поверхность, но и существенно увеличивают тепловое сопротивление цепи. Ведь теплопроводность загрязняющих жиров во много раз хуже термоинтерфейсов.

Толщина жировых загрязнений может составлять до 25% от толщины интерфейса.

А разные типы жидких органических соединений (жировых загрязнений и связующих термоинтерфейсов) могут не только не перемешиваться, но и вступать в химическую реакцию, и в результате уменьшать теплопроводящие свойства термоинтерфейсов.

 

Выбор теплопроводящего состава

Вязкость

Применяемый теплопроводящий состав должен иметь достаточно жидкую консистенцию, чтобы иметь возможность легко растекаться под давлением пружин прижимного механизма кулера.

Но применение слишком жидких термоинтерфейсов нельзя рекомендовать из-за не контролируемости нанесения.

На мой взгляд оптимальна консистенция показанная на Рис. 1.

 

Рисунок 1

Диапазон ее может быть от левого до правого образца на рис 1.

Словами можно описать так:

Капля должна быть достаточно текучей, но сохранять форму "хвостов" или неровностей по крайней мере в течении некоторого времени, например часа. Но не более текучей, чем когда толщина (высота) нанесенной капли составляет до примерно 30% от ее диаметра.

Обращаю Ваше внимание на левый образец на рис 1. Он имеет в своем основании отделившуюся от состава связующие. Это говорит о неправильной композиции, где избыточное количество связующего. Такие теплопроводящие интерфейсы я бы не рекомендовал к применению.

 

Теплопроводность

Не стоит гнаться за сверх высокой теплопроводностью теплопроводящих составов.

Дело в том, что на пути теплового потока от источника к внешней среде стоит цепочка из нескольких тепловых сопротивлений. И не смотря на то, что тепловое сопротивление каждого ее элемента должно быть минимальным, не имеет особого смысла для увеличения теплового потока снижать тепловое сопротивление если в цепи уже имеется элемент с высоким тепловым сопротивлением. Тепловой поток будет ограничиваться именно элементом с высоким тепловым сопротивлением, а вклад остальных незначителен. Причем тем меньше чем меньше его тепловое сопротивление.

Тепловое сопротивление лучших кулеров сейчас имеет величину до 0,93 град/Вт., а тепловое сопротивление процессора может иметь величину до 0,1 град/Вт - для наиболее распространенных процессоров с диэлектрическим термоинтерфейсом между кристаллом процессора и его тепло распределительной крышкой. И менее 0,6 град/Вт для паянных соединений кристалла и тепло распределительной крышкой. Поэтому тепловое сопротивление снижать ниже 0,1 град/Вт особого смысла (как и выигрыша) не имеет.

А такое тепловое сопротивление обеспечивает термоинтерфейс с теплопроводностью 4,5 - 9 Вт/м*К.

Эту теплопроводность и следует считать достаточной.

 

Качество контактной поверхности

Поверхности обеспечивающие тепловой контакт должны быть плоскими. Неровности поверхности около 0,1 мм можно увидеть глазом в боковом свете или , как это делают инструментальщики, прикладывая к поверхности металлическую линейку и глядя на просвет. Щелей (просветов) быть не должно.

В различных технических требованиях на монтаж радиаторов силовых полупроводниковых приборов указывается, шероховатость сопрягаемой контактной поверхности, которая должна быть не хуже 2,5 мкм, иногда 1,6 мкм. По старым ГОСТам это 6 класс, который получается при чистовой обработке режущим инструментом. Грубое шлифование дает 7 класс. Аналогичные требования и для кулера процессора.

Наличие борозд от резца, признак черновой обработки и 3 класса по старым ГОСТ ам.

 

Нанесение теплопроводящих составов

Количество теплопроводящего материала

Я уже писал, что бытующее мнение о необходимости большом количестве теплопроводящего материала неверно.

Посмотрите по ссылке и попробуйте посчитать сами необходимое количество теплопроводящего состава. Вы убедитесь что это количество невысоко. Поэтому я бы рекомендовал "экономить" теплопроводящий состав.

Здесь могу только напомнить, что обычно толщина термоинтерфейса составляет от 50 до 100 мкм.

 

Нанесение ТП состава

Наша задача нанести равномерный тонкий слой, без воздушных пузырей (полостей).

 

Для этого в центр устройства на которое устанавливается кулер (в нашем случае процессор) наносится капля теплопроводящего состава в количестве которое Вы рассчитали или размером со спичечную головку.

 

При установке на процессор кулера, капля равномерно растекается во все стороны от центра, под давлением прижимных пружин кулера. Можно нанести и короткой полоской (как рекомендуют некоторые производители термоинтерфейсов) на тепло распределительную крышку процессора над кристаллом или кристаллами процессора. Но учитывая, что периферийная область теплораспределительной пластины работает не эффективно, вполне достаточно радиального растекания из точки нахождения капли термоинтерфейса.

 

При монтаже кулера можно порекомендовать горизонтальными движениями (в пределах люфтов узла крепления) "притереть" кулер к поверхности процессора.

Аналогично наносятся и клеящие теплопроводящие составы.

 

При работе с клеями (хочу обратить особое внимание) необходимо поддерживать прижимное усилие в течении времени отвердения состава, иначе возможен отход кулера от процессора с увеличением толщины теплопроводящего состава. Это увеличивает его тепловое сопротивление и температуру охлаждаемого процессора.

 

октябрь 2011
Сорокин А.Д.

 

Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или
почтой.

Copyright © Sorokin A.D.

2002 - 2012