Sissejuhatus
Tõhus soojusjuhtimine on tänapäevaste elektroonikaseadmete jaoks hädavajalik. Komponendid naguprotsessorid,toitemoodulid, tööstuselektroonika ja sideseadmed tekitavad töö ajal märkimisväärses koguses soojust. Kui seda soojust korralikult ei hajutata, võib see põhjustada jõudluse halvenemist, töökindluse vähenemist ja toote eluea lühenemist.
Jahutusradiaatoridkasutatakse laialdaselt elektroonikakomponentide soojuse eemaldamiseks. Kuid isegi kõige paremini-konstrueeritud jahutusradiaator ei tööta tõhusalt ilma korraliku kontaktita soojusallikaga. See on kohttermopasta, tuntud ka kuitermomääre või termosegu, muutub kriitiliseks.
Termopasta parandab termilist liidest elektrooniliste komponentide ja jahutusradiaatorite vahel, vähendades mikroskoopilisi õhupilusid, mis piiravad soojusülekannet. Selles artiklis selgitame, mis on termopasta, kuidas see toimib ja miks see jahutusradiaatori toimivuses olulist rolli mängib.
Mis on termopasta
Termopasta on teatud tüüpitermilise liidese materjal (TIM)kasutatakse soojusülekande parandamiseks kahe kontaktpinna vahel, tavaliselt soojust-genereeriva komponendi ja jahutusradiaatori vahel.
Kuigi metallpinnad, nagu protsessorid ja jahutusradiaatorid, võivad tunduda siledad, sisaldavad need tegelikult mikroskoopilisi pinnavigu. Kui kaks pinda kokku suruda, jäävad nende vahele väikesed õhutaskud.
Õhk on halb soojusjuht, mille soojusjuhtivus on ligikaudu0.024 W/m·K. Termopasta täidab need mikroskoopilised tühimikud ja asendab õhu materjaliga, mis juhib soojust tõhusamalt.
Enamikul termopastadel on soojusjuhtivuse väärtused vahemikus1 W/m·K kuni üle 10 W/m·K, olenevalt koostisest ja kasutatud materjalidest.
Termopastat võib viidata ka kui:
Termomääre
Termiline ühend
Jahutusradiaatori segu
Termilise liidese materjal (TIM)
Termopasta tööpõhimõte
Termopasta peamine ülesanne onvähendada kahe kontaktpinna vahelist soojustakistust.
Tüüpilises elektroonilises jahutussüsteemis liigub soojus järgmiselt:
Kiip → Termopasta → Jahutusradiaator → Õhk
Ilma termopastata sisaldab soojusülekandetee sageli mikroskoopilisi õhupilusid:
Laast → Õhuvahe → Jahutusradiaator
Kuna õhul on äärmiselt madal soojusjuhtivus, tekitavad need vahed soojustakistust ja vähendavad oluliselt soojusülekande efektiivsust.
Neid lünki täites loob termopasta pidevama soojustee, mis võimaldab soojusel tõhusamalt voolata elektroonikakomponendist jahutusradiaatorisse.
Miks on termopasta jahutusradiaatorite jaoks oluline?
Jahutusradiaatorid on mõeldud soojuse hajutamiseks juhtivuse ja konvektsiooni kaudu. Nende tõhusus sõltub aga tugevalt soojusallika ja jahutusradiaatori aluse kontakti kvaliteedist.
Isegi täpselt töödeldud metallpinnad ei ole täiesti tasased. Kui need pinnad kokku panna, jäävad nende vahele mikroskoopilised tühimikud.
Termopasta täidab need tühimikud ja parandab kahe pinna vahelist termilist liidest. See toob kaasa mitmeid eeliseid:
* Vähendatud soojustakistus
* Suurenenud soojusülekande efektiivsus
* Madalamad töötemperatuurid
* Stabiilsem soojuslik jõudlus
Suure võimsusega{0}}elektrooniliste seadmete puhul on termopasta kasutamine komponendi ja jahutusradiaatori vahel sageli usaldusväärse jahutusvõime saavutamiseks hädavajalik.
Termopasta tegelikud rakendused koos jahutusradiaatoritega
Termopastat kasutatakse laialdaselt elektroonilistes jahutussüsteemides, kus on vajalik tõhus soojusülekanne komponentide ja jahutusradiaatorite vahel. Järgmised näited illustreerivad termopasta kasutamist tõelistes jahutusradiaatorites.
Protsessori jahutusrakendus
Suure jõudlusega{0}}arvutussüsteemides on protsessori stabiilse jõudluse säilitamiseks oluline tõhus jahutus.
Üks levinud termiline lahendusalumiiniumisttõmblukuga uimedkombineerituna aaurukamberalus. Aurukamber levitab soojust kiiresti üle aluse, samas kui tõmblukuga uimed pakuvad õhujahutuse parandamiseks suurt pinda.
Selles kujundusestermopasta kantakse aurukambri tasasele pinnaleet tagada õige termiline kontakt CPU ja jahutusradiaatori vahel. Täites mikroskoopilisi õhuvahesid kahe pinna vahel, parandab termopasta oluliselt soojusülekande efektiivsust.
(Näide protsessori jahutusradiaatorist, kus termokontakti parandamiseks kantakse protsessori ja aurukambri aluse vahele termopasta)
Seadmete jahutamine tõmblukuga jahutusradiaatoriga
Termopastat kasutatakse tavaliselt ka elektroonikaseadmete ja tööstusseadmete jahutussüsteemides.
Selles näites koosneb jahutusradiaatoralumiiniumist tõmblukuga ribid, mis on joodetud alumiiniumist alusplaadile. See struktuur tagab tõhusa soojuse hajumise, ühendades läbi alusplaadi leviva soojuse suurema pindalaga tõmbluku ribidest.
Soojust genereeriva komponendi ja jahutusradiaatori vahelise soojusliidese parandamiseks{0}}termopasta kantakse otse alumiiniumist alusplaadi pinnale. See aitab vähendada soojustakistust ja parandab soojusülekannet seadmest jahutusradiaatorisse.
Termilise liidese kaitsmiseks transportimise ja paigaldamise ajal arakendatud termopasta peale võib asetada kaitsekatte. See kate hoiab ära termopasta juhusliku puudutamise, saastumise või nihkumise enne kokkupanekut.
(Alumiiniumist tõmblukuga jahutusradiaator, mille alusplaadile on kantud termopasta, et parandada termilist kontakti elektroonikaseadmete jahutamisel)
Termopasta vs termopadi
Termopasta ei ole ainus elektroonikas kasutatav termilise liidese materjal. Teine levinud lahendus ontermopadi.
| Termiline pasta | Termiline padi |
|---|---|
| Kõrgem soojusjuhtivus | Lihtsam paigaldada |
| Nõuab käsitsi rakendamist | Eel-lõigatud ja puhastada |
| Parim protsessoritele ja GPU-dele | Sageli kasutatakse masstootmises |
| Täidab tõhusalt mikroskoopilisi õhuvahesid | Sobib ebatasastele pindadele |
Termopastat eelistatakse tavaliselt rakendustes, kusmaksimaalne soojuslik jõudluson nõutav.
Kuidas kanda termopastat jahutusradiaatorile
Termopasta õige pealekandmine on oluline optimaalse jahutusvõime saavutamiseks.
Enne jahutusradiaatori paigaldamist tuleks soojusallika keskele kanda väike kogus termopastat. Kui jahutusradiaator on paigaldatud, levib rõhk pasta üle kontaktpinna.
Levinud rakendusmeetodid hõlmavad järgmist:
* Punktimeetod
* Joone meetod
* Ristmeetod
Eesmärk on luua aõhuke, ühtlane kihtmis täidab mikroskoopilised tühimikud, tekitamata pindade vahele paksu barjääri.
Kui palju termopastat peaksite kasutama
Õige koguse termopasta kasutamine on oluline.
Liiga palju pasta kasutamine võib suurendada termokihi paksust, mis võib vähendada soojusülekande efektiivsust. Liiga vähese pasta kasutamisel võib pindade vahele jääda õhuvahesid.
Enamikus rakendustesväikese herne{0}}suuruse kogusepiisab tüüpiliste protsessori{0}}suuruste pindade jaoks.
Õige kogus võib varieeruda sõltuvalt soojusallika suurusest ja jahutusradiaatori alusest.
Kas jahutusradiaatorid töötavad ilma termopastata
Jahutusradiaator võib tehniliselt töötada ilma termopastata, kuid jahutusvõime väheneb tavaliselt.
Ilma termopastata jäävad soojusallika ja jahutusradiaatori vahele mikroskoopilised õhuvahed. Need lüngad suurendavad soojustakistust ja vähendavad soojusülekande efektiivsust.
Enamiku kaasaegsete elektroonikaseadmete, eriti suure võimsusega{0}}süsteemide puhul on optimaalse jahutusvõime saavutamiseks tungivalt soovitatav kasutada termopastat.
Järeldus
Termopasta mängib tänapäevastes elektroonilistes jahutussüsteemides kriitilist rolli. Täites mikroskoopilisi õhuvahesid komponentide ja jahutusradiaatorite vahel, vähendab see soojustakistust ja parandab soojusülekande efektiivsust.
Olenemata sellest, kas seda kasutatakse protsessori jahutussüsteemides või tööstuslikes elektroonikaseadmetes, aitab termopasta tagada jahutusradiaatorite tõhusa toimimise ja stabiilse töötemperatuuri säilitamise.
