Blog

Materiały termoprzewodzące mają ogromny wpływ na temperatury procesora, karty graficznej, pamięci oraz innych elementów elektronicznych. Choć często są niemal niewidoczne, odpowiadają za skuteczne przekazywanie ciepła z podzespołu do radiatora lub innej części układu chłodzenia.

Na rynku dostępne są klasyczne pasty termoprzewodzące, materiały zmiennofazowe, takie jak PTM7950, termopady, plastyczne masy termiczne oraz ciekły metal. Każde z tych rozwiązań ma inne właściwości i zastosowanie. Nie istnieje jeden materiał, który będzie najlepszy do każdego laptopa, komputera, konsoli i karty graficznej.

W tym artykule przedstawiamy porównanie materiałów termoprzewodzących, wyjaśniamy różnice między nimi i podpowiadamy, gdzie poszczególne rozwiązania sprawdzają się najlepiej.

Do czego służą materiały termoprzewodzące?

Powierzchnia procesora i radiatora może wyglądać na idealnie gładką, ale pod mikroskopem znajdują się na niej drobne nierówności. Bez odpowiedniego materiału pomiędzy elementami część przestrzeni wypełniałoby powietrze, które bardzo słabo przewodzi ciepło.

Materiał termoprzewodzący wypełnia te nierówności i poprawia kontakt między źródłem ciepła a układem chłodzenia. Nie chłodzi jednak samodzielnie i nie zastępuje sprawnego radiatora, wentylatora ani prawidłowego docisku.

Właściwy dobór materiału zależy między innymi od:

• wielkości szczeliny między elementami,
• rodzaju chłodzonego podzespołu,
• nacisku wywieranego przez radiator,
• temperatury pracy urządzenia,
• częstotliwości nagrzewania i stygnięcia,
• konstrukcji układu chłodzenia,
• przewodności elektrycznej materiału.

Dlatego pasta, PTM7950, termopad i ciekły metal nie powinny być traktowane jako zamienne rozwiązania.

Dlaczego wartość W/mK nie mówi wszystkiego?

W opisach materiałów termoprzewodzących najczęściej pojawia się wartość wyrażona w W/mK. Określa ona przewodność cieplną, jednak nie powinna być jedynym kryterium wyboru.

Na końcowy efekt wpływają bowiem również:

• grubość warstwy materiału,
• opór cieplny całego połączenia,
• docisk radiatora,
• dopasowanie do powierzchni,
• lepkość i podatność materiału,
• odporność na wysychanie,
• odporność na wypychanie spod radiatora,
• jakość wykonania całego układu chłodzenia.

Ponadto materiał o wysokiej deklarowanej przewodności może działać gorzej, jeśli zostanie nałożony zbyt grubą warstwą albo zastosowany w miejscu, do którego nie został przeznaczony. Na przykład użycie zwykłej pasty w miejscu termopadu może pogorszyć odprowadzanie ciepła. Pasta nie jest bowiem przeznaczona do wypełniania dużych szczelin. W efekcie może nie zapewnić odpowiedniego kontaktu między elementem a radiatorem.

Pasta termoprzewodząca – najbardziej uniwersalne rozwiązanie

Najpopularniejszy materiał stosowany pomiędzy procesorem lub układem graficznym a radiatorem. Jej zadaniem jest utworzenie możliwie cienkiej warstwy, która wypełni mikroskopijne nierówności powierzchni.

Dobrej jakości pasta termoprzewodząca sprawdza się między innymi w:

• komputerach stacjonarnych,
• laptopach,
• konsolach,
• kartach graficznych,
• miniaturowych komputerach,
• urządzeniach elektronicznych z aktywnym chłodzeniem.

Do jej zalet należą dostępność, łatwa aplikacja i stosunkowo niski koszt. W wielu komputerach stacjonarnych wysokiej jakości pasta jest w zupełności wystarczającym rozwiązaniem.

Nie każda pasta zachowuje jednak swoje właściwości przez taki sam czas. Niektóre materiały mogą wysychać, rozwarstwiać się lub być stopniowo wypychane spod radiatora podczas kolejnych cykli nagrzewania i stygnięcia. Zjawisko to jest szczególnie istotne w laptopach oraz kartach graficznych, gdzie układ często pracuje bezpośrednio pod niewielkim radiatorem i regularnie zmienia temperaturę.

PTM7950 – czym różni się od klasycznej pasty?

PTM7950 jest materiałem zmiennofazowym. W temperaturze pokojowej występuje w formie cienkiego arkusza, natomiast po rozgrzaniu mięknie i lepiej dopasowuje się do powierzchni procesora oraz radiatora.
Dzięki temu może utworzyć bardzo cienką i równomierną warstwę pomiędzy elementami. Co więcej, materiały tego typu są odporne na typowe wypychanie spod radiatora, które może występować w przypadku niektórych klasycznych past.

W praktyce materiały termoprzewodzące tego typu sprawdzają się szczególnie dobrze w urządzeniach, które regularnie przechodzą przez wiele cykli nagrzewania i stygnięcia.

PTM7950 bardzo dobrze sprawdza się w urządzeniach, które często przechodzą między niską a wysoką temperaturą, między innymi w:

• laptopach gamingowych,
• wydajnych laptopach biznesowych,
• kartach graficznych,
• wybranych konsolach,
• urządzeniach z bezpośrednim kontaktem radiatora z rdzeniem.

Warto jednak podkreślić, że PTM7950 nie jest zamiennikiem grubych termopadów. Mimo że występuje w postaci arkusza, jest przeznaczony do tworzenia cienkiej warstwy na procesorze lub układzie graficznym. Z tego powodu nie powinien być używany do wypełniania dużych szczelin pomiędzy pamięcią VRAM a radiatorem.

W LunarTech Serwis stosujemy PTM7950 podczas konserwacji wielu laptopów, kart graficznych i konsol, jeżeli pozwala na to konstrukcja układu chłodzenia. Więcej informacji o jego działaniu znajdziesz w naszym artykule: PTM7950 . Więcej danych technicznych dotyczących działania tego materiału można znaleźć w [oficjalnej dokumentacji Honeywell dotyczącej PTM7950].

Termopady – kiedy potrzebna jest grubsza warstwa?

Termopady są elastycznymi arkuszami występującymi w różnych grubościach. Stosuje się je tam, gdzie odległość pomiędzy chłodzonym elementem a radiatorem jest zbyt duża dla klasycznej pasty lub PTM7950.

Najczęściej chłodzą:

• pamięci VRAM,
• sekcje zasilania VRM,
• moduły pamięci,
• kontrolery,
• dyski SSD,
• elementy płyty głównej.

Najważniejszym parametrem termopadu jest nie tylko jego przewodność, ale również właściwa grubość. Zbyt cienki termopad może nie dotykać radiatora. Zbyt gruby może natomiast podnosić układ chłodzenia i pogarszać kontakt radiatora z procesorem albo rdzeniem karty graficznej.

To jeden z najczęstszych błędów podczas samodzielnej konserwacji. Wymiana fabrycznego termopadu na grubszy produkt o wysokiej deklarowanej przewodności może paradoksalnie pogorszyć temperatury całego urządzenia.

Podczas dobierania termopadów należy również zwrócić uwagę na ich twardość i podatność na ściskanie. Dwa termopady o tej samej grubości mogą po zamontowaniu zachowywać się zupełnie inaczej.

Masa termoprzewodząca, czyli thermal putty

Masa termoprzewodząca, nazywana również thermal putty, jest plastycznym materiałem przeznaczonym do wypełniania większych i nieregularnych szczelin. Podobnie jak termopad pomaga przekazywać ciepło z podzespołu do radiatora. Jednocześnie dzięki swojej konsystencji łatwiej dopasowuje się do różnic wysokości pomiędzy elementami.

Co więcej, po dociśnięciu układu chłodzenia może równomiernie wypełnić wolną przestrzeń. Dlatego dobrze sprawdza się w miejscach, w których dobór termopadu o odpowiedniej grubości byłby trudny.

Najczęściej stosuje się ją na:

• pamięciach VRAM,
• sekcjach zasilania,
• kontrolerach,
• elementach o różnej wysokości,
• płytach kart graficznych,
• płytach głównych laptopów.

W LunarTech wykorzystujemy Thermal Grizzly Putty Advance jako materiał do chłodzenia pamięci VRAM i elementów sekcji zasilania. Dzięki plastycznej formie masa lepiej dopasowuje się do przestrzeni pomiędzy płytą a radiatorem. Ponadto może kompensować niewielkie różnice wysokości pomiędzy poszczególnymi elementami.

Masa termoprzewMasa termoprzewodząca ogranicza ryzyko zastosowania termopadu o niewłaściwej grubości. Jednak również w tym przypadku konieczne jest odpowiednie dozowanie. Zbyt mała ilość może nie wypełnić szczeliny, natomiast nadmiar utrudnia późniejszy serwis i może zostać wypchnięty poza chłodzony obszar. W efekcie materiał powinien być nakładany w ilości dopasowanej do konkretnej konstrukcji układu chłodzenia.

Ciekły metal – wysoka wydajność i duże ryzyko

Ciekły metal jest materiałem termoprzewodzącym opartym na stopach metali, między innymi galu, indu i cyny. Zapewnia bardzo dobrą przewodność cieplną i pozwala uzyskać wyjątkowo cienką warstwę pomiędzy układem a radiatorem.

Stosuje się go głównie w urządzeniach o wysokiej gęstości mocy oraz w konstrukcjach, które zostały do niego fabrycznie przystosowane.

Ciekły metal ma jednak poważne ograniczenia:

• przewodzi prąd elektryczny,
• nie może dostać się na elementy płyty głównej,
• nie powinien być stosowany z aluminium,
• może reagować z niektórymi powierzchniami,
• wymaga zabezpieczenia otoczenia układu,
• jego nieprawidłowa aplikacja może doprowadzić do zwarcia.

Nie jest to materiał przeznaczony dla początkujących. Zastosowanie ciekłego metalu powinno być poprzedzone sprawdzeniem rodzaju radiatora i konstrukcji urządzenia. W wielu przypadkach wysokiej jakości pasta lub PTM7950 zapewniają bardzo dobre temperatury przy znacznie mniejszym ryzyku.

Materiały termoprzewodzące w laptopach – co wybrać?

W laptopach wybór zależy od konstrukcji układu chłodzenia. Na procesorze i układzie graficznym można zastosować wysokiej jakości pastę albo materiał zmiennofazowy, taki jak PTM7950.

Na pamięciach, sekcji zasilania i innych elementach mogą znajdować się termopady albo masa termoprzewodząca. Nie należy automatycznie zastępować wszystkich fabrycznych materiałów jednym produktem.

Podczas konserwacji trzeba sprawdzić:

• stan radiatora,
• docisk do procesora i grafiki,
• fabryczną grubość termopadów,
• rozmieszczenie VRAM i VRM,
• stan wentylatorów,
• drożność kanałów powietrznych.

Sam wybór drogiego materiału nie pomoże, jeśli radiator jest zapchany kurzem albo nie przylega prawidłowo do układu.

Jaki materiał wybrać do komputera stacjonarnego?

W klasycznym komputerze stacjonarnym najczęściej wystarczy dobrej jakości pasta termoprzewodząca. Procesor posiada rozpraszacz ciepła, a chłodzenie jest dociskane do niego za pomocą odpowiedniego systemu montażowego.

PTM7950 może znaleźć zastosowanie w wybranych konstrukcjach, ale w typowym komputerze nie zawsze przyniesie zauważalną przewagę nad prawidłowo nałożoną, dobrej jakości pastą.

Ciekły metal warto pozostawić do wyspecjalizowanych zastosowań. Niewielka różnica temperatur nie zawsze rekompensuje dodatkowe ryzyko związane z przewodnością elektryczną i zgodnością materiałową.

Jakie materiały stosuje się w kartach graficznych?

Karta graficzna zwykle wykorzystuje kilka rodzajów materiałów jednocześnie.

Na rdzeniu GPU znajduje się najczęściej:

• pasta termoprzewodząca,
• materiał zmiennofazowy,
• rzadziej ciekły metal.

Na pamięciach VRAM oraz sekcji zasilania stosuje się:

• termopady,
• masę termoprzewodzącą,
• fabryczne materiały typu gap filler.

Podczas konserwacji karty graficznej szczególnie ważne jest zachowanie prawidłowego docisku radiatora do rdzenia. Zastosowanie zbyt grubych termopadów na pamięciach może unieść chłodzenie i pogorszyć temperaturę samego GPU.

Jakie materiały stosuje się w konsolach?

Konstrukcja chłodzenia zależy od konkretnego modelu konsoli. Starsze urządzenia zazwyczaj korzystają z klasycznej pasty termoprzewodzącej i termopadów. W nowszych konstrukcjach mogą pojawić się materiały zmiennofazowe, masy termiczne lub ciekły metal.

Dlatego materiały termoprzewodzące w konsolach należy dobierać do konkretnego modelu i konstrukcji chłodzenia, a nie wyłącznie na podstawie deklarowanej wartości W/mK.

Podczas serwisu konsoli nie należy kierować się wyłącznie zasadą, że droższy materiał zawsze będzie lepszy. Najważniejsze jest zachowanie konstrukcji przewidzianej dla danego modelu oraz prawidłowego kontaktu wszystkich elementów z układem chłodzenia.

Więcej informacji o konserwacji urządzeń znajdziesz w naszej ofercie: naprawa konsol.

Najczęstsze błędy podczas wymiany materiałów termicznych

Do najczęściej spotykanych błędów należą:

• użycie pasty w miejscu termopadu,
• zastosowanie termopadu o złej grubości,
• pozostawienie fragmentów starego materiału,
• nałożenie zbyt dużej ilości pasty,
• brak oczyszczenia powierzchni przed montażem,
• niewłaściwe dokręcenie chłodzenia,
• mieszanie kilku materiałów na jednym elemencie,
• wybieranie produktu wyłącznie na podstawie W/mK,
• użycie ciekłego metalu bez odpowiedniego zabezpieczenia,
• pominięcie testów temperatur po zakończeniu pracy.

Źle wykonana konserwacja może nie tylko nie poprawić temperatur, ale również doprowadzić do przegrzewania pamięci, procesora albo sekcji zasilania.

Jak dobieramy materiały termoprzewodzące w LunarTech?

W LunarTech Serwis nie stosujemy jednego materiału do każdego urządzenia. Najpierw sprawdzamy konstrukcję układu chłodzenia, rodzaj fabrycznego materiału, wielkość szczelin oraz stan radiatora.

W zależności od urządzenia wykorzystujemy między innymi:

• sprawdzone pasty termoprzewodzące,
• PTM7950 na procesorach i układach graficznych,
• Thermal Grizzly Putty Advance na VRAM i VRM,
• termopady o odpowiednio dobranej grubości,
• ciekły metal w konstrukcjach, które zostały do niego przystosowane.

Po konserwacji wykonujemy testy temperatur i sprawdzamy stabilność urządzenia pod obciążeniem. Dzięki temu możemy ocenić nie tylko jakość zastosowanego materiału, ale również działanie całego układu chłodzenia.

Zajmujemy się konserwacją laptopów, komputerów, kart graficznych i konsol w Zielonej Górze.

Podsumowanie

Materiały termoprzewodzące różnią się zastosowaniem, grubością, sposobem działania i poziomem bezpieczeństwa. Pasta termoprzewodząca jest najbardziej uniwersalna, PTM7950 dobrze sprawdza się na mocno obciążonych układach CPU i GPU, termopady oraz masy wypełniają większe szczeliny, a ciekły metal pozostaje rozwiązaniem dla odpowiednio przygotowanych konstrukcji i doświadczonych serwisantów.

Nie istnieje jeden najlepszy materiał do każdego urządzenia. Najważniejsze jest prawidłowe dopasowanie go do konstrukcji chłodzenia, powierzchni, docisku oraz odległości pomiędzy elementami.

Jeśli laptop, komputer, karta graficzna lub konsola zaczyna się przegrzewać, sama wymiana pasty nie zawsze rozwiąże problem. Warto sprawdzić cały układ chłodzenia, stan radiatora, wentylatorów i pozostałych materiałów termicznych.

W LunarTech Serwis w Zielonej Górze dobieramy materiały indywidualnie do danego sprzętu, zamiast stosować jedno rozwiązanie we wszystkich urządzeniach.