راهنمای خرید خمیر حرارتی

خمیر حرارتی که با نام های دیگری چون Thermal paste، thermal grease و یا thermal compound و Thermal Interface Material و یا با نام های گریس –سلیکون– چسب حرارتی یا اسم های مشابه در بین کاربران شناخته می شود، یک ماده خمیری شکل و کمی چسبناک است، که بین پردازنده و سطح خنک کننده آن قرار داده می‌شود و هدف آن انتقال گرما به بهترین شکل ممکن از سطح پردازنده به سطح خنک کننده می باشد.

خمیر حرارتی یا Thermal Paste یک ماده نیمه رسانا و در بعضی از مدلهای خاص رسانا است که بین سطح پردازنده و سینک حرارتی قرار می‌گیرد. این ماده به بهبود انتقال گرما از پردازنده به سینک خنک کننده کمک می‌کند و در نتیجه، عملکرد پردازنده را بهبود می‌بخشد.

با توجه به اینکه خمیر حرارتی همیشه به صورت پیش فرض بر روی پردازنده نصب نمی‌شود، به همین دلیل باید آن را جداگانه خریداری کنید.

خصوصیات خمیر حرارتی

خمیر حرارتی در چندین مدل مختلف عرضه می‌شود که شامل: مایع، خمیری، فلزی و سیلیکونی است. هر کدام از این مدل‌ها خصوصیات خاص خود را دارند و بسته به نیازها و بودجه شما، ممکن است یکی از آن‌ها مناسب‌تر باشد.

مدل‌های مختلف گریس حرارتی دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوتی هستند که تاثیر بسیاری در عملکرد آنها دارد. برخی از خصوصیاتی که در انتخاب گریس حرارتی باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:

• راندمان حرارتی: گریس حرارتی با راندمان حرارتی بالاتر، گرما را بهتر از پردازنده به خنک کننده منتقل می‌کند.
• ویسکوزیته: ویسکوزیته سیلیکون حرارتی، نشان دهنده غلظت و زیادی یا کمی بودن این ماده است. گریس حرارتی با ویسکوزیته کمتر، بهتر و سریعتر از سطح پردازنده به خنک کننده منتقل می‌شود، اما در عین حال باید به اندازه کافی غلیظ باشد تا به راحتی از سطح پردازنده پخش نشود.
• مقاومت الکتریکی: چسب حرارتی باید مقاومت الکتریکی مناسبی داشته باشد تا از احتمال بروز کوتاهی یا آسیب به پردازنده جلوگیری کند. این مورد در برخی از مدلها مانند فلز مایع رسانا هستند و فقط برای کاربران حرفه ای مناسب است.
• ماندگاری: چسب حرارتی باید برای مدتری طولانی مدت بدون تغییر خصوصیات خود، ماندگار باشد و نیازی به تعویض مکرر نداشته باشد.
• قیمت: قیمت گریس حرارتی می‌تواند بسیار متفاوت باشد و بر اساس نوع و مدل آن، از چند دلار تا چنداصل دلار هزینه کند.

thermal conductivity در خمیر حرارتی

رسانایی حرارتی یا Thermal Conductivity یکی از معیارهای مهم در ارزیابی کیفیت Thermal paste است. این مقدار نشان می‌دهد که چسب حرارتی به چه میزان قادر به انتقال از سطح پردازنده به سینک خنک کننده می باشد. رسانایی حرارتی با واحد (W/mK) اندازه‌گیری می‌شود.

راندمان حرارتی برای هر ماده متفاوت است و به طور کلی، فلزات راندمان حرارتی بالایی دارند و بهترین انتقال گرما را دارند، اما برخی از مواد غیرفلزی مانند سیلیکون، گرافیت و الماس نیز راندمان حرارتی بالایی دارند.

• الماس: راندمان حرارتی الماس بسیار بالاست و از آن فقط برای مصارف خاص استفاده میکنند.
• فلزات: فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و نیکل نیز راندمان حرارتی بالایی دارند و به عنوان خنک کننده‌هایی در تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• سیلیکون: سیلیکون به عنوان یک ماده غیرفلزی نیز راندمان حرارتی بالایی دارد و برای استفاده در گریس حرارتی استفاده می‌شود.
• گرافیت: گرافیت نیز یک ماده غیرفلزی با راندمان حرارتی بالاست و به عنوان یک ماده خنک‌کننده در برخی از تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شود.

برای مثال، خمیر حرارتی Grizzly دارای رسانایی حرارتی بالاست، که این مقدار بالا، باعث می‌شود این چسب حرارتی بتواند حرارت را به طور کارآمد از پردازنده به سینک حرارتی منتقل کند.

به طور کلی، هرچه رسانایی حرارتی در Thermal paste بیشتر باشد، عملکرد بهتری در انتقال گرما خواهد داشت. اما باید توجه داشت که چسب های حرارتی با رسانایی حرارتی بسیار بالا، معمولاً گران‌تر هستند و ممکن است برای همه کاربران لازم نباشند. بنابراین، هنگام انتخاب آنها، باید نیازهای خود، بودجه و نوع سیستم خود را در نظر بگیرید.

در انتخاب گریس حرارتی، thermal conductivity مهمترین خصوصیتی است که باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال، مدل Thermal Grizzly Kryonaut با راندمان حرارتی بسیار بالا شناخته می‌شود و در سیستم‌های پردازشی با نیاز به انتقال حرارت بالا، از جمله کارت گرافیک‌های حرفه ای اورکلاک شده ، پردازنده‌های قدرتمند و لپ‌تاپ‌های بازی رده حرفه ای استفاده می‌شود.

Electrically Conductive

“Electrically Conductive” یا رسانای الکتریکی به معنای توانایی رسانا بودن یا نارسانا بودن آنها است. این خاصیت می‌تواند هم مزیت باشد و هم به عنوان یک عیب شناخته شود.

چسب حرارتی با خاصیت هدایت الکتریکی بالا می‌توانند برق را از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کنند. این خاصیت در برخی موارد می‌تواند مفید باشد، مانند وقتی که می‌خواهید گرما را به سرعت از یک قطعه الکترونیکی به قطعه دیگر منتقل کنید. اما این خاصیت می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند اگر این ماده بر روی قطعات الکترونیکی قرار بگیرد که نباید با برق تماس داشته باشند. در این حالت، ممکن است باعث ایجاد اتصال کوتاه شود.

در نتیجه در صورتی که از نوع رسانا استفاده میکنید، بشدت باید مراقب باشید زیرا ممکن است ریختن آن روی برد شما باعث اتصال کوتاه شده و خرابی قطعات کامپیوتر را به همراه داشته باشد. لذا توصیه اکید داریم فقط در صورتی که با این نوع Thermal paste اطلاعات کافی دارید، استفاده نمایید.

به دلیل همین خطرات، بسیاری از مدلهایی که در بازار عرضه می‌شوند، “Non-Conductive” یا غیرهادی الکتریکی هستند. این خمیرها، گرما را به خوبی انتقال می‌دهند اما رسانای نیستند، بنابراین اگر بر روی قطعات الکترونیکی قرار بگیرند، خطر اتصال کوتاه را ایجاد نمی‌کنند.

از جمله مثال‌هایی از مواد Electrically Conductive ، می‌توان به مواردی همچون اکسید آلومینیوم، نانو ذرات نقره و کربن، مس و گرافیت اشاره کرد. این مواد به دلیل داشتن خواص الکتریکی مناسب و همچنین راندمان حرارتی بالا، برای استفاده در سیستم‌های الکترونیکی مناسب هستند. با این حال، در هنگام استفاده از مواد Electrically Conductive، باید مراقبت کافی مبنی بر جلوگیری از تماس مستقیم با قطعات الکترونیکی انجام شود تا احتمال بروز اتصال کوتاه تا حد ممکن کاهش یابد.

Viscosity

هرچه ویسکوزیته ماده بیشتر باشد، بیشتر شبیه یک خمیر واقعی به نظر می‌رسد. این نوع خمیر با چسبندگی بالاتر معمولاً برای چسباندن ماده هیت سینک به پردازنده بهتر است. مواد با ویسکوزیته کمتر معمولاً رقیق تر (مایع تر ) هستند و این‌ها معمولاً زمانی که از آن بیش از حد استفاده می‌شود، به راحتی روی مادربرد نشت می‌کنند.

پس در انتخاب آن، باید در نظر داشته باشید که میزان چسبندگی آن چقدر است. اگر در این موضوع حرفه ای نیستند، از خمیرهایی با چسندگی کم استفاده نکنید. زیرا ممکن است بروی سطح برد سرریز شود.

Thermal Design Power

TDP نشان‌دهنده میزان توانی است که یک پردازنده مصرف میکند. این می‌تواند به عنوان یک تخمین برای تعیین اینکه یک پردازنده به چه میزان داغ می شود مورد استفاده قرار گیرد.

پردازنده با TDP بالاتر احتمالاً توان بیشتری استفاده می‌کند و بنابراین، گرما بسیار بیشتری تولید می‌کند. این یک مورد دیگر است، که باید هنگام انتخاب Thermal paste در نظر گرفته شود، تا اطمینان حاصل کنید که می‌تواند حرارت تولید شده توسط پردازنده را به سطح خنک کننده منتقل نمایند.

ممکن است خمیر حرارتی که شما انتخاب کرده اید، با TDP پردازنده شما مطابقت نداشته باشد در نتیجه عملا نمیتواند میزان حرارت تولید شده توسط پردازنده را به سطح خنک کننده منتقل نماید.

چرا باید از خمیر حرارتی استفاده کنیم؟

این یک سوال مهم است که بسیاری از کاربران از خود میپرسند. چرا وقتی میتوانیم به صورت مستقیم خنک کننده را بروی پردازنده قرار دهیم، از این مواد استفاده میکنیم؟

Thermal paste به روش بسیار ساده‌ای، باعت هدایت بهتر و سریعتر گرما می شود. CPUها، هیت سینک‌ها و کولرها دارای ناهمواری‌های کوچکی بروی سطحشان هستند که برای چشم عادی، غیرقابل تشخیص هستند. این برجستگی ها و ناهمواری های ریز، هوا را در خود نگه می دارند و باعث کاهش عملکرد کلی خنک کننده می‌شود. همانطور که می‌دانید، هوا برای هدایت گرما اصلا خوب عمل نمیکند و عملا نقش یک مانع را در مقابل میزان هدایت گرمایی فلزات، ایفا میکند.

خمیر حرارتی برای هموارکردن این فضاهای میکروسکوپی بین دو سطح پردازنده و خنک کننده قرار می گیرد و باعث می‌شود که آن‌ها به بهترین شکل ممکن کار کنند. در نتیجه بین دو سطح پردازنده و خنک کننده به صورت کام با خمیر حرارتی پر شده، و با توجه به میزان انتقال گرما آن، باعت بهبود انتقال گرما بین پردازنده و خنک کننده می شود.

در یک کلام، دقیقا مانند اسمش، باعث انتقال بهتر حرارت می شود.

انواع خمیر حرارتی

از آنجا که چسب حرارتی یک محصول واجب و با سود بالا هستند، جای تعجب ندارد که بازار پر از انواع و اقسام آن‌ها یاشد. اما باید توجه داشت که همه محصولات یکسان نیستند. حداکثر دمای یک Thermal paste مایع می‌تواند به 150 درجه سانتیگراد برسد، اگرچه برخی از خمیرهای موجود در بازار ادعا می‌کنند که می‌توانند دماهای تا 300 درجه سانتیگراد و حتی بیشتر را تحمل کنند.

خمیر فلز و فلز مایع

این‌ها بهترین هدایتگران حرارتی هستند، اما همچنین رسانای الکتریکی نیز هستند. این بدان معناست که بایدبه شدت مراقب بود که هنگام استفاده از این نوع خمیر ، به هیچ عنوان روی سطو ح دیگر کامپیوتر تماس نداشته باشد.

برای همین است که وقتی در مازستا، مشتریان برای خرید خمیر تماس میگیرند، اگر در این خصوص کاملا حرفه ای نباشند، از فروش نوع فلز مایع به آنها خودداری میکنیم. زیرا با یک اشتباه کوچک، ممکن است مادربرد یا کارت گرافیک یا … از کار بیافتد.

خمیر سرامیکی

در این خمیرها،هیچ فلزی به کار نرفته است، که به این معناست که رسانای الکتریکی نیستند. خمیر سرامیکی به طور قابل توجهی ارزان‌تر و ایمن‌تر هستند برای استفاده عموم بسیار مناسب ترند و در ضمن نتایج عالی از انتقال گرما را ارائه می‌دهند. به همین دلیل آن‌ها بسیار محبوب هستند.

خمیر سیلیکونی

خمیر سیلیکونی اصولا به عنوان پد‌های گرمایی استفاده می شوند، که بین پردازنده و هیت سینک قرار می‌گیرند. استفاده از خمیرها یا پدهای سیلیکونی بسیار آسان است، اما اثربخشی و انتقال حرارت آنها مانند دو نوع قبل نیست.

روش انتخاب خمیر حرارتی

قبل از هر چیز باید بدانیم که اگر خمیر پردازنده را اشتباه بخریم چه اتفاقی خواهد افتاد؟

خریدن یک خمیر نامناسب، فقط دمای PC را افزایش می‌دهد که در نتیجه آن کارکرد و بازده پردازنده بشدت کم خواهد شد. استفاده مناسب، از خمیر مناسب برای CPU/GPU باعث می شود پردازنده شما در بهترین حالت خود عمکل کند.

طبق توضیحات داده شده در بالا، شما میتوانید با در نظر گرفتن عوامل ذکر شده، بهترین نوع مورد نیاز خود را تهیه نمایید.

رسانایی گرمایی : این عدد، که به واحد (W/mK) اندازه‌گیری می‌شود، هرچه این عدد بیشتر باشد، خمیر از نوع بهتری است.

دمای عملیاتی: این دمایی است که خمیر می‌تواند تحمل کند قبل از اینکه شروع به تجزیه شود. اگر قصد دارید CPU خود را اورکلاک کنید، ممکن است بخواهید یک خمیر با دمای عملیاتی بالاتر انتخاب کنید. در نتیجه دمای عملیاتی بالاتر گزینه بهتری است.

چسبندگی: این نشان می‌دهد که چقدر خمیر به سطوح متصل می‌چسبد. خمیرهای حرارتی با چسبندگی بالا ممکن است سخت باشند برای برداشتن از CPU یا هیت سینک شما را به دردسر بیاندازند. خمیرهایی با چسبندگی کم نیز ممکن است در زمان استفاده کمی برای شما مشکلاتی را از نظر ریختن بروی دیگر سطوح داشته باشند.

قیمت: همانطور که با بیشتر محصولات الکترونیکی است، شما معمولاً برای کیفیت بیشتر بیشتر می‌پردازید. با این حال، این لزوماً به معنی این نیست که خمیر گران‌ترین، بهترین است برای نیازهای شما.

به یاد داشته باشید که خمیر حرارتی فقط یکی از عوامل بسیاری است که در عملکرد حرارتی سیستم شما نقش دارد. حتی بهترین خمیر، نمیتواند یک هیت سینک ضعیف یا فن خنک کننده ناکارآمد را، جبران کند . همچنین، حتی اگر خمیر خوبی داشته باشید، اما آن را به درستی استفاده نکنید، ممکن است نتایج مطلوبی را بدست نیاورید.

بنابراین برای انتخاب مدل مناسب برای پردازنده خود، باید به نیازهای خود و نوع کاربری پردازنده‌تان توجه کنید و با مطالعه بیشتر در مورد خصوصیات مختلف Thermal paste، تصمیم گیری کنید.

همچنین، ممکن است تولیدکننده پردازنده‌ی شما، معرفی مدل خاصی از خمیر برای استفاده با پردازنده‌ی خود را داشته باشد که می‌توانید از آن استفاده کنید و نیازی به تحقیق نداشته باشید.

در نهایت، مهمترین نکته در انتخاب خمیر حرارتی مناسب این است که مطمئن شوید پردازنده‌ی شما به بهترین شکل ممکن، قادر به انتقال گرما به خنک کننده می باشد. از این به بعد وظیفه خنک کردن با خنک کننده شما خواهد بود.