بهترین خمیر سیلیکون (حرارتی) برای CPU چه ویژگی‌هایی دارد؟

خمیرهای حرارتی اگر با دقت انتخاب و استفاده نشوند، می‌توانند به‌جای انجام وظیفه خود که تسهیل انتقال حرارت تراشه‌ها به خارج از آنهاست، باعث اختلال در روند کاری پردازنده یا دیگر قطعات، شوند. در این مطلب قصد داریم شما را با مهمترین ویژگی‌های خمیر حرارتی یا خمیر سیلیکون خوب آشنا کرده و به بررسی این موضوع بپردازیم که خمیر حرارتی چیست و بهترین خمیر سیلیکونی باید چه مشخصاتی داشته باشد؟

مقدمه

اگر حتی یک بار هم دست به آچار و پیچ‌گوشتی شده و یک سیستم سر هم کرده باشید، مطمئنا با خمیر سیلیکون یا خمیر حرارتی آشنایی دارید. این ماده‌ی نیمه‌رسانا که روی پردازنده‌ها و دیگر تراشه‌ها و قبل از اتصال گرماگیر یا هیت سینگ زده می‌شود، نقش مهمی در انتقال گرما و کاهش دمای قطعات کامپیوتری دارد. اما آیا می‌دانید که خمیر سیلیکون چگونه کار می‌کند و چه ویژگی‌هایی باید داشته باشد؟

این روزها خمیرهای حرارتی توسط انبوه شرکت‌های داخلی و خارجی در بازار ایران یافت می‌شود که بازه قیمتی بسیار گسترده‌ای دارند. شرایط مذکور نشان‌دهنده آن است که انواع خمیر سیلیکون با کیفیت‌های مختلف تولید می‌شود که هر کدام می‌توانند برای کاربردی خاص مناسب باشند. اما چه خمیر سیلیکونی یا خمیر حرارتی برای شما مناسب خواهد بود؟

اگرچه عبارت صحیح برای این مواد، خمیر حرارتی است، اما به دلیل حجم استفاده انبوه از عبارت خمیر سیلیکون یا خمیر سیلیکونی، دیگر همه انواع آن در بازار با نام خمیر سیلیکون یاد می‌شوند که به یک اشتباه مصطلح تبدیل شده است.

در این مقاله، قصد داریم به این سوالات پاسخ دهیم و شما را با انواع مختلف خمیر حرارتی و جایگزین‌های آن آشنا کنیم. همچنین معیارهایی را برای انتخاب بهترین خمیر حرارتی برای استفاده در سیستم‌های کامپیوتر ارائه می‌دهیم و روش‌های صحیح استفاده از آن را نیز به شما خواهیم گفت.

چرا استفاده از خمیر حرارتی ضروری است؟

پردازنده یا CPU یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین قطعات کامپیوتر است که در هنگام کار گرم می‌شود. اگر این گرما کنترل نشود، ممکن است باعث افزایش بیش از حد دمای پردازنده و کاهش کارایی، پایداری و عمر آن شود که در اصطلاح تخصصی به آن گلوگاه گرمایی نیز گفته می‌شود. برای جلوگیری از این مشکل، معمولاً از یک هیت سینک یا خنک‌کننده برای خنک کردن پردازنده استفاده می‌شود. هیت سینک‌ها در حالت کلی یک قطعه‌ی فلزی هستند که روی پردازنده قرار گرفته و گرمای آن را به هوای پیرامون پردازنده یا مایع خنک‌کننده‌ای که به واسطه خنک‌کننده مایع، پیرامون تراشه قرار گرفته‌است، منتقل می‌کند.

به دلیل آنکه در حین فرایند ساخت هیچ‌گاه نمی‌توان تضمین کرد که سطح پردازنده یا هیت‌سینک به صورت میکروسکوپی، بسیار صاف باشد و تماس 100 درصدی بین سطح پردازنده و هیت‌سینک صورت می‌گیرد، همیشه وقتی آنها را روی هم قرار دهیم، اندکی فضای خالی باقی می‌ماند که اگرچه شاید با چشم دیده نشود ولی می‌تواند به کاهش قابل توجه عملکرد گرماگیر (هیت سینک) و افزایش مشهود دمای پردازنده هنگام کار، منجر شود.

برای پر کردن این فضاها و بهبود روند انتقال گرما از سطح پردازنده به خارج، از خمیر حرارتی استفاده می‌شود. خمیر حرارتی یک ماده‌ی نیمه‌رسانا است که بر روی پردازنده یا هیت سینک مالیده می‌شود و فضای خالی بین آن‌ها را به صورت کامل پر می‌کند. این ماده می‌تواند گرمای تولید شده توسط پردازنده را به نحوی موثر و سریع، به هیت سینک منتقل کرده و در نتیجه دمای پردازنده را کاهش دهد.

معیارهای انتخاب خمیر سیلیکون عالی

خمیر حرارتی یکی از عوامل مهم در بهبود عملکرد و دوام پردازنده‌ها است. اما همه خمیرهای حرارتی (که در این مقاله گهگاه نام مصطلح دیگر آن یعنی خمیر سیلیکون را به کار خواهیم برد) این‌گونه نیستند و برای انتخاب بهترین خمیر سیلیکون برای کامپیوترها باید به برخی کمیت‌ها و معیارها توجه کنید. در این بخش، پنج معیار اصلی را برای انتخاب خمیر سیلیکونی مناسب توضیح می‌دهیم:

رسانایی حرارتی

رسانایی حرارتی یا Thermal conductivity یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های خمیر سیلیکون عالی و نشان‌دهنده‌ی توانایی آن در انتقال گرما از پردازنده به هیت سینک است. رسانایی حرارتی با واحد وات بر کلوین متر (W/m-K) اندازه‌گیری می‌شود و در مورد خمیرهای حرارتی، هر چه بیشتر باشد، بهتر است.

البته در این میان برخی شرکت‌ها پارامتر فوق را بر حسب یکای معکوس آن یعنی مقاومت حرارتی یا Thermal resistivity بیان می‌کنند که واحد آن در سیستم SI با کلیون-متر بر وات نشان داده می‌شود و طبیعتاً در مورد خمیرهای حرارتی هر چه کمتر باشد، بهتر است.

خمیرهای حرارتی معمولاً دارای رسانایی حرارتی بین 0.5 تا 15 وات بر کلوین متر هستند. در این بین، خمیرهای حرارتی با پایه فلزی همواره رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به خمیرهای سرامیکی و کربنی دارند ولی باید توجه داشته باشید که خمیرهای حرارتی بر پایه فلز جهت استفاده در سیستم‌های کامپیوتری و خنک‌سازی تجهیزات الکتریکی، به دلیل خطرات احتمالی ناشی از اتصال کوتاه الکتریکی و ایجاد قوس‌های الکتریکی ناخواسته، مناسب نیستند.

ویسکوزیته

ویسکوزیته یا چسبندگی یکی دیگر از ویژگی‌های خمیر سیلیکونی مناسب است که نشان‌دهنده‌ی مقاومت آن در برابر جاری شدن یا پخش شدن است. ویسکوزیته با واحد پاسکال ثانیه (Pa.s) اندازه‌گیری می‌شود و در  مورد خمیرهای حرارتی، هر چه کمتر باشد، بهتر است. خمیرهای سیلیکونی معمولاً دارای ویسکوزیته بین 0.001 تا 0.1 پاسکال ثانیه هستند.

خمیرهای کربنی معمولاً ویسکوزیته کمتری نسبت به خمیرهای فلزی و سرامیکی دارند و باید توجه داشته باشید که ویسکوزیته تاثیر مستقیمی بر روش نصب و پخش خمیر سیلیکون روی پردازنده دارد. خمیرهای کم ویسکوزیته راحت‌تر پخش می‌شوند و به فشار کمتری برای نصب نیاز دارند. اما خمیرهای با ویسکوزیته بالاتر، سخت‌تر پخش می‌شوند و به فشار بیشتری برای نصب نیاز دارند.

رسانایی الکتریکی

رسانایی الکتریکی یکی دیگر از ویژگی‌های خمیر سیلیکون با کیفیت بالا است که نشان‌دهنده‌ی توانایی آن در انتقال جریان الکتریکی است. رسانایی الکتریکی با واحد زیمنس (S) یا مهو (℧) اندازه‌گیری می‌شود و در مورد خمیرهای حرارتی مورد استفاده در حوزه کامپیوتر، هر چه کمتر باشد، بهتر است. خمیرهای سیلیکونی معمولاً دارای رسانایی الکتریکی بین 0 تا 10000 زیمنس بر متر هستند.

خمیرهای فلزی معمولاً رسانایی الکتریکی بالاتری نسبت به خمیرهای سرامیکی و کربنی دارند. رسانایی الکتریکی تاثیر مستقیمی بر ایمنی و مقاومت خمیر سیلیکون دارد. خمیرهای رسانا ممکن است باعث ایجاد کوتاه برق در صورت تماس با قطعات دیگر شوند و به آن‌ها آسیب برسانند. اما خمیرهای غیر رسانا از این خطر ایمن هستند.

هماهنگی با پردازنده و هیت سینک

هماهنگی یا سازگاری یکی دیگر از معیارهای انتخاب خمیر سیلیکون عالی است که نشان‌دهنده‌ی تطابق آن با نوع و مدل پردازنده و هیت سینک است. برخی از خمیرهای سیلیکونی برای هیت سینک‌های خاصی طراحی شده‌اند و سازنده خمیر سیلیکون به صورت مشخص اعلام می‌کند که برای مثال، این محصول برای هیت سینک‌های مسی بهتر عمل می‌کند یا هیت سینک‌های آلومینیومی. برای انتخاب خمیر سیلیکون مناسب برای پردازنده و هیت سینک خود، باید به مشخصات فنی و راهنمای استفاده‌ی آن‌ها در سایت شرکت سازنده توجه کنید.

مدت زمان نگهداری پیش از استفاده یا مدت زمان کارکرد استاندارد

یکی دیگر از معیارها برای انتخاب بهترین خمیر سیلیکون مدت زمان نگهداری و کارکرد آن است. از آنجایی که با یک ماده شیمیایی سر و کار داریم، همواره باید توجه داشت که این ماده می‌تواند بازه عمر یا به اصطلاح تاریخ انقضا داشته باشد. در این شرایط باید به دو سوال مهم در مورد خمیر حرارتی پاسخ داد؛ ابتدا اینکه مدت زمان استاندارد نگهداری خمیر حرارتی پیش از استفاده چقدر است؟ و ثانیاً، کارکرد استاندارد خمیر حرارتی چقدر است؟

مدت زمان نگهداری پیش از استفاده

خمیر حرارتی معمولا در قوطی‌های کوچک یا سرنگ‌های پلاستیکی فروخته می‌شود. این بسته‌بندی‌ها باید در محیط‌های خشک و خنک نگهداری شوند تا خمیر حرارتی خشک نشده یا تغییر رنگ نداشته باشد. برخی از خمیرهای حرارتی دارای تاریخ انقضا هستند که بر روی بسته‌بندی آن‌ها نوشته شده است. این تاریخ‌ها نشان می‌دهند که خمیر حرارتی تا چه زمانی می‌تواند خواص خود را حفظ کند.

برای مثال، خمیر حرارتی Arctic Silver 5 دارای تاریخ انقضای 3 ساله است. اگر تاریخ انقضا یا تولید خمیر حرارتی روی بسته‌بندی آن نوشته نشده باشد، می‌توانید با تولیدکننده یا فروشنده آن تماس بگیرید و این تاریخ‌ها را استعلام بگیرید یا از سایت‌های آنها برای استعلام آنلاین و اصالت کالا استفاده کنید. به طور کلی، خمیر حرارتی می‌تواند با حفظ و مراقبت در شرایط مناسب، تا 5 سال پیش از استفاده نگهداری شود.

توصیه می‌شود همواره خمیرهای سیلیکون با حجم کوچک را انتخاب کنید که با یک بار استفاده، حجم ماده خمیر، به اتمام برسند. حتی‌الامکان از خمیرهایی که یک بار بسته‌بندی آنها باز شده و با هوا در تماس قرار داشته‌اند، استفاده نکنید و بسته‌بندی جدید را برای اعمال، انتخاب کنید. برای رفع مشکل هزینه در این بخش می‌تواند چند بسته کوچک خمیر سیلیکون را خریداری کرده و در مکان مناسب نگهدارید تا در بازه‌های 6 یا 12 ماهه استفاده کنید.

مدت زمان کارکرد استاندارد

خمیر حرارتی پس از اعمال روی پردازنده و هیت سینک، مدام در معرض گرما و فشار قرار دارد. این فشارها باعث می‌شود که خمیر حرارتی به مرور زمان خشک شده و کارایی خود را از دست بدهد. مدت زمان کارکرد استاندارد خمیر حرارتی به نوع و کیفیت آن، نوع و مدل پردازنده و هیت سینک، میزان استفاده و فشار کاری متوسط پردازنده، میزان اورکلاک و تنظیمات بایوس، میزان گرد و غبار و رطوبت محیط و مهارت و تجربه در نصب و استفاده از خمیر حرارتی بستگی دارد.

به طور کلی، کارکرد استاندارد خمیر حرارتی می‌تواند از 2 تا 5 سال باشد. این زمان نیز یا روی بسته‌بندی خمیر حرارتی درج می‌شود یا برای اطلاع از میزان دقیق آن باید به سایت شرکت سازنده مراجعه کنید. اما برای اطمینان از بهترین عملکرد بهینه خمیر حرارتی، توصیه می‌شود که آن را در بازه‌های 6 تا 12 ماه تعویض کنید. برای تعویض خمیر حرارتی، باید ابتدا خمیر حرارتی قدیمی را با یک پارچه نخی یا الکل از روی پردازنده و هیت سینک پاک نموده و سپس خمیر حرارتی جدید را با روش مناسب اعمال کنید.

انواع خمیر حرارتی

از آنجایی که خمیر حرارتی یک ماده شیمیایی است و از ترکیب چندین و چند نوع ماده یا عنصر دیگر تشکیل شده، می‌تواند در دسته‌بندهای مختلف جای گیرد که هر یک ویژگی‌ها و مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این بخش، به معرفی انواع مختلف خمیر حرارتی در حال عرضه توسط شرکت‌های تولید کننده می‌پردازیم. معمول‌ترین انواع خمیرهای حرارتی، خمیرهای سیلیکونی، خمیرهای بر پایه سرامیک، خمیرهای کربنی، خمیرهای بر پایه فلز و خمیرهای حرارتی بر پایه مایع هستند.

خمیرهای حرارتی بر پایه سیلیکون

به دلیل اینکه خمیرهای حرارتی سیلیکونی از جمله ارزان‌ترین و رایج‌ترین خمیرهای حرارتی هستند، برخی از کاربران به تمام خمیرهای حرارتی، خمیر سیلیکون می‌گویند. باید به صورت صریح به شما دوستان بگوییم که این نامگذاری، یک اشتباه مصطلح است و برای ایجاد تمایز و روشن کردن این موضوع، بهتر است به خمیرهای حرارتی با توجه به ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها اشاره کرد. اما سیلیکون خود یک ماده‌ی نیمه‌رسانا است که برای تولید خمیرهای حرارتی ارزان و معمولی استفاده می‌شود. این خمیرها دارای رسانایی حرارتی پایین، ویسکوزیته بالا و البته دوام عملکردی نه چندان بالا هستند.

خمیرهای سیلیکونی برای کامپیوترهای کم‌مصرف و بدون اورکلاک مناسب هستند و اگر از کاربران حرفه‌ای هستید توصیه می‌شود از انواع دیگر خمیرهای حرارتی استفاده کنید. البته باید توجه داشته باشید که خمیرهای سیلیکون نمی‌تواند گرمای تولید شده توسط پردازنده را به سرعت و کارآمدی بالا به هیت سینک منتقل کند و در نتیجه دمای پردازنده را به اندازه‌ی خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا سرامیک کاهش نمی‌دهد. همچنین خمیرهای سیلیکون معمولی ممکن است با زمان و تحت تاثیر دما و رطوبت، خشک شود یا خاصیت رسانایی حرارتی و در نتیجه کارایی خود را کاهش دهد. این خمیرها همچنین با گذشت زمان و تحت تاثیر دما و رطوبت، خشک شده یا خاصیت رسانایی حرارتی‌شان کاهش می‌یابد و به همین دلیل باید آنها را به صورت دوره‌ای تعویض کرد.

خمیر حرارتی بر پایه سرامیک

خمیر حرارتی بر پایه سرامیک دارای ذرات سرامیکی مانند اکسید آلومینیوم، اکسید روی، نیترید بور یا نیترید آلومینیوم است که رسانایی حرارتی خوبی دارند. این خمیرها می‌توانند گرمای تولید شده توسط پردازنده را به خوبی به هیت سینک منتقل و در نتیجه دمای پردازنده را کنترل کنند. خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک دارای رسانایی حرارتی مناسبی است و رسانای جریان الکتریکی نبوده و ایمنی بالایی دارد که خطر ایجاد کوتاه برق را کاهش می‌دهد.

اما خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک هم دارای برخی معایب نسبت به خمیر سیلیکون انواع دیگر (بر پایه فلز یا کربن) است که باید به آن‌ها توجه کرد. خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک نمی‌تواند گرمای تولید شده توسط پردازنده را به سرعت و کارآمدی بالا به هیت سینک منتقل کند و در نتیجه دمای پردازنده را به اندازه‌ی خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا کربن کاهش نمی‌دهد. مضاف بر این خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک ممکن است با زمان و تحت تاثیر دما و رطوبت، خشک شود یا خاصیت رسانایی حرارتی خود را از دست دهد و در نتیجه کارایی آن کاهش یابد. در نهایت باید به این نکته اشاره کرد که خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک ممکن است با زمان و تحت تاثیر دما و رطوبت، خشک شود یا خاصیت رسانایی حرارتی خود را از دست داده و در نتیجه نیاز به تعویض دوره‌ای داشته باشد. این ویژگی مسلماً به شما هزینه مضاعفی اعمال کرده و می‌تواند زمان‌بر باشد.

خمیر حرارتی بر پایه کربن

این نوع خمیر حرارتی دارای ذرات کربنی مانند فیبر کربن، گرافن یا پودر الماس است که رسانایی حرارتی بسیار بالایی دارند. این خمیرها می‌توانند گرمای تولید شده توسط پردازنده را به سرعت و با کارایی بسیار بالا به هیت سینک منتقل کنند و در نتیجه دمای پردازنده را به شدت کاهش دهند. این خمیرها برای کامپیوترهایی که تحت فشار بسیار زیادی قرار می‌گیرند و نیاز به خنک‌سازی کارآمدی دارند، مناسب هستند.

از نکات قابل توجه دیگر در مورد خمیرهای حرارتی کربنی می‌توان به رسانایی حرارتی بسیار بالا، عدم رسانایی الکتریکی و ایمنی بالا، پایداری بالا در برابر دما و رطوبت و نیاز به تعویض اندک و عمر نسبتاً طولانی (تا 3 سال) اشاره کرد. البته این خمیرها معایبی هم دارند که شاید مهمترین آنها قیمت بالای خمیرهای کربنی باشد. همچنین باید به ویسکوزیته بالا و نیاز به فشار یا تجربه بالا برای نصب و کمیاب بودن در بازار و دسترسی محدود به آنها اشاره کرد.

خمیر حرارتی بر پایه فلز

خمیرهای حرارتی بر پایه فلز، یکی از رایج‌ترین و قدیمی‌ترین انواع خمیر حرارتی است. این خمیرها معمولاً حاوی ذرات یا بسترهای بر پایه نقره و آلومینیوم هستند و از ظرفیت بسیار بالای هدایت گرمایی این دو فلز که در عین حالت رسانایی الکتریکی بالایی هم دارند استفاده می‌کنند. در واقع خمیر حرارتی بر پایه فلز چون خودش به سرعت دما را انتقال می‌دهد می‌تواند سریعترین واکنش برای خنک‌سازی پردازنده را در بار کاری سنگین داشته و موجبات انتقال حرارت را به بهترین نحو فراهم آورد. البته اگر در فروم‌های تخصصی مهندسان سخت‌افزار نیز بگردید ممکن است طرح‌های ابتکاری پیدا کنید که در آنها گاهی اوقات گیک‌های سخت‌افزار، این مواد را با خمیرهای حرارتی سرامیکی مخلوط کرده باشند تا به نوعی بتوانند به کنترل نوسانات دما کمک کنند.

با وجود قابلیت رسانش گرمایی بالا این خمیرها حاوی فلزات رسانای الکتریکی هستند، بنابراین در صورت نشتی ممکن است باعث اتصال کوتاه در مدار شوند. همچنین، به دلیل خواص فیزیکی، این مواد باعث ایجاد میدان‌های الکتریکی در ابعاد کوچک (با توجه به حالت خازنی که دارند) شده و ممکن است چالش‌برانگیز باشند. برای جلوگیری از اتصال کوتاه به دلیل نشتی باید از چسب برق یا تدبیری مناسب روی قطعات اطراف آن استفاده کنید.

در نهایت به عنوان یک توصیه ساده باید بگوییم، اگر به دنبال هدایت حرارتی سطح بالا و عالی هستید، خمیرهای حرارتی مبتنی بر فلز را انتخاب کنید ولی اگر برای اولین بار است می‌خواهید برای خرید خمیر حرارتی به صورت تخصصی اقدام کنید، بهتر است انواع ساده‌تر مانند خمیر سیلیکونی را انتخاب کنید.

ترکیب حرارتی فلزی مایع یا Liquid metal thermal compound

این نوع خمیر حرارتی از ترکیبات فلزی با عناصر سنگین مانند گالیوم، ایندیوم و قلع تشکیل شده و دارای رسانایی حرارتی بسیار بالایی (نزدیک به 80 وات بر متر کلوین و در برخی مواقع تا 10 برابر نسبت به خمیرهای سیلیکونی عادی) است. این خمیرها می‌توانند گرمای تولید شده توسط پردازنده را با سرعت و کارایی بی‌نظیری به هیت سینک منتقل کنند و در نتیجه راندمان و عملکرد سطح بالایی در کاهش دمای پردازنده خواهند داشت. در واقع اگر اورکلاکر حرفه‌ای یا کسی باشید که می‌خواهد تا آخرین توان کاری پردازنده خود را مطالبه کرده و به کار بندد، بهترین راهکار خنک‌سازی دائمی، استفاده از ترکیب حرارتی مایع است.

اما این خمیرها هم دارای برخی مشکلات و خطرات هستند که باید به آن‌ها توجه کرد. برخی از این مشکلات و خطرات عبارتند از:

• رسانایی الکتریکی بالا: این خمیرها ممکن است باعث ایجاد کوتاه برق در صورت تماس با قطعات دیگر شوند و به آن‌ها آسیب برسانند.
• واکنش با آلومینیوم: این خمیرها ممکن است با آلومینیوم واکنش نشان دهند و آن را شکننده و ضعیف کنند.
• نصب دقیق و مراقبت: این خمیرها نیاز به نصب دقیق و مراقبت دارند و ممکن است با زمان خشک شوند یا رنگ عوض کنند.

بنابراین، اگر قصد استفاده از این خمیرها را دارید، باید مطمئن شوید که هیت سینک شما از مس یا نیکل ساخته شده است و همچنین از تماس خمیر با قطعات دیگر جلوگیری کنید. همچنین باید مقدار کمی از خمیر را به صورت یکنواخت و بدون حباب هوا روی پردازنده بمالید و از فشار زیاد برای نصب خودداری کنید. در آخر، باید خمیر را هر چند وقت یک بار بررسی و در صورت نیاز تعویض کنید.

بهترین جایگزین خمیر سیلیکون

همانطور که در بخش‌های قبلی گفتیم، خمیر حرارتی یک ماده‌ی نیمه‌رسانا است که برای انتقال گرما بین پردازنده و هیت سینک استفاده می‌شود. اما گاهی اوقات ممکن است دسترسی به خمیر سیلیکون مشکل باشد یا به دلایل فنی بخواهید از ماده‌ای دیگر به جای آن استفاده کنید. طی سالیان گذشته از جایگزین‌های خمیر حرارتی از مواد و در اشکال متفاوتی رونمایی شده که برخی از آنها اهداف سادگی در استفاده و برخی انتقال بهتر گرما را دنبال می‌کنند. در همین راستا بهترین جایگزین خمیر سیلیکون برای cpu عبارت‌اند از:

پد حرارتی

پد حرارتی یا ترمال پد یک نوار الاستیکی است که برای انتقال گرما بین دو سطح استفاده می‌شود. پد حرارتی معمولاً از موادی مانند سیلیکون، گرافیت، فوم یا ژل تشکیل شده و دارای رسانایی حرارتی مناسبی است. پد حرارتی را می‌توان به راحتی روی پردازنده یا هیت سینک قرار داد و بدون نیاز به فشار یا تراز کردن نصب کرد. اگر شما یک کاربر معمولی هستید و کامپیوترتان را برای انجام کارهای روزمره مانند مرور اینترنت، تایپ، پخش فیلم و موسیقی و بازی‌های سبک استفاده می‌کنید، ممکن است نیاز به خمیر سیلیکون نداشته باشید.

در این صورت، می‌توانید از پد حرارتی به جای خمیر سیلیکون استفاده کنید. برخی از مزایای پد حرارتی عبارتند از:

• نصب آسان و سریع
• عدم نیاز به تعویض دوره‌ای
• ایجاد سطح تماس یکنواخت بین پردازنده و هیت سینک
• جذب شوک و لرزش

برخی معایب Thermal Pad نیز عبارت اند از:

• رسانایی حرارتی پایین‌تر از خمیر سیلیکون
• ضخامت بیشتر و کاهش فضای خالی بین پردازنده و هیت سینک
• قیمت بالاتر از خمیر سیلیکون

پد گرافیتی

پد گرافیتی یا ترمال پد گرافیتی یک نوار نازک و سیاه رنگ است که برای انتقال گرما بین دو سطح استفاده می‌شود. پد گرافیتی از موادی مانند گرافن، گرافیت یا کربن تشکیل شده و دارای رسانایی حرارتی بسیار بالایی است.

پد گرافیتی را می‌توان به راحتی بر روی پردازنده یا هیت سینک قرار داد و بدون نیاز به فشار یا تراز کردن نصب کرد. برخی از مزایای پد گرافیتی عبارتند از:

• رسانایی حرارتی بسیار بالا
• نصب آسان و سریع
• عدم نیاز به تعویض دوره‌ای
• عدم رسانایی الکتریکی و ایمنی بالا

معایب پدهای گرافیتی:

• قیمت بالا
• ضخامت بیشتر و کاهش فضای خالی بین پردازنده و هیت سینک
• ایجاد سطح تماس ناهموار بین پردازنده و هیت سینک

چسب حرارتی

چسب حرارتی یا ترمال گلو یک ماده‌ی چسبنده است که برای اتصال دو سطح با انتقال گرما استفاده می‌شود. چسب حرارتی معمولاً از موادی مانند اپوکسی، آکریلیک، سیلیکون یا پلی‌یورتان تشکیل شده و دارای رسانایی حرارتی خوبی است.

چسب حرارتی را می‌توان به صورت مایع یا پودر روی پردازنده یا هیت سینک اعمال کرد و با خشک شدن یا گرم شدن، دو سطح را به هم متصل کرد. برخی از مزایای چسب حرارتی عبارتند از:

• اتصال قوی و محکم بین پردازنده و هیت سینک
• عدم نیاز به فشار یا تراز کردن
• مقاومت بالا در برابر دما، رطوبت و شوک

اما چسب حرارتی هم دارای برخی معایب بسیار مهم هستند که باید به آن‌ها توجه کرد. برخی از این معایب عبارتند از:

• نصب دشوار و زمان‌بر
• عدم امکان تعویض یا جدا کردن پردازنده و هیت سینک
• رسانایی حرارتی پایین‌تر از خمیر سیلیکون

در نهایت باید بگوییم که از دید فنی استفاده از چسب حرارتی یا ترمال ادسیو را به کاربران عادی توصیه نمی‌کنیم و اگر تجربه کافی در استفاده از آن را ندارید بهتر است از انواع ساده‌تر مواد انتقال دهنده حرارت استفاده کنید.

بهترین خمیر سیلیکون برای انواع کاربردها

در بخش‌های قبل راجع به این موضوع صحبت کردیم که کیفیت و مواد تشکل دهنده همه‌ی خمیرهای حرارتی یکسان نیستند و این خمیرها بر اساس ترکیبات، رسانایی حرارتی، رسانایی الکتریکی، ویسکوزیته، قیمت و دوام می‌توانند از هم متمایز شوند. از طرفی برای انتخاب بهترین خمیر سیلیکون برای کامپیوترهای خود باید به نوع و مدل پردازنده و هیت سینک، میزان فشار و دمایی که پردازنده تحمل می‌کند، بودجه و دسترسی به خمیر سیلیکون و مهارت و تجربه در نصب و استفاده از خمیر سیلیکون توجه کنید. در این بخش، ما به معرفی برخی از بهترین انواع خمیر سیلیکون برای کاربران عادی، گیمرها، سیستم‌های ادیت حرفه‌ای و سرورها می‌پردازیم و آن‌ها را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم.

خمیر سیلیکون بر پایه سیلیکون برای کاربران عادی

اگر شما یک کاربر عادی هستید و کامپیوترتان را برای انجام کارهای روزمره مانند مرور اینترنت، تایپ متن، پخش فیلم و موسیقی و بازی‌های سبک استفاده می‌کنید، ممکن است نیاز به خمیر حرارتی بر پایه فلز یا سرامیک نداشته باشید. در این صورت، می‌توانید از خمیرهای حرارتی بر پایه سیلیکون به جای آن‌ها استفاده کنید. خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون دارای رسانایی حرارتی متوسطی است و می‌تواند دمای پردازنده را در حد قابل قبول نگه دارد. خمیر سیلیکون بر پایه سیلیکون را می‌توان به راحتی بر روی پردازنده یا هیت سینک قرار داد و بدون نیاز به فشار یا تراز کردن نصب کرد. خمیر سیلیکون برای کامپیوترهای عادی که تحت فشار کمی قرار می‌گیرند و نیاز به خنک‌سازی متوسط دارند، مناسب است.

خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا کربن برای گیمرها، سیستم‌های ادیت حرفه‌ای و سرورها

اگر شما یک گیمر، یک ادیتور حرفه ای یا یک مدیر سرور هستید و کامپیوترتان را برای اجرای بازی‌های سنگین و گرافیکی، ویرایش ویدیو و صدا، رندرینگ و محاسبات پیچیده استفاده می‌کنید، ممکن است به خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا کربن نیاز داشته باشید. در این صورت، می‌توانید از خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا کربن به جای خمیر سیلیکون معمولی یا خمیر حرارتی بر پایه سرامیک استفاده کنید.

معروف‌ترین شرکت‌های تولید کننده خمیر حرارتی در جهان

در بازار جهانی، بسیاری از شرکت‌های معتبر و مشهوری در زمینه تولید و فروش خمیر حرارتی فعالیت می‌کنند. این شرکت‌ها محصولات متنوع و باکیفیتی را با قیمت‌های مختلف ارائه می‌دهند. برخی از این شرکت‌ها عبارتند از:

• Arctic: این شرکت یکی از پیشروان در زمینه تولید خمیر حرارتی است که در سوئیس مستقر است. این شرکت محصولات متعددی را با نام‌های مختلف مانند MX-2, MX-4, MX-5 و Silver 5 روانه بازار کرده است. این خمیرها دارای رسانایی حرارتی بالا، عدم رسانایی الکتریکی، ویسکوزیته پایین، قیمت مناسب و دوام طولانی هستند. این شرکت همچنین از مواد زیست تخریب‌پذیر و بدون سموم (عنصر روی یا Zinc) در تولید خمیرهای خود استفاده می‌کند.
• Thermal Grizzly: این شرکت یکی از جدیدترین ولی موفق‌ترین شرکت‌های تولید‌کننده خمیر حرارتی است که در آلمان مستقر است. ترمال گریزلی که به صورت تخصصی در حوزه تولید محصولات با رسانش حرارتی برای کاربردهای ویژه فعالیت می‌کند، در گروه خمیرهای حرارتی نیز فعالیت خاصی را دنبال کرده که منجر به تولید محصولات باکیفیت و پیشرفته‌ای با نام های Kryonaut, Hydronaut, Aeronaut و Conductonaut شده است. این خمیرها دارای رسانایی حرارتی بسیار بالا، عدم رسانایی الکتریکی (به جز Conductonaut که بر پایه فلز است)، ویسکوزیته، قیمت و دوام خوبی هستند.
• Noctua: این شرکت یکی از مشهورترین و محبوب‌ترین شرکت های تولید کننده تجهیزات خنک کننده و همچنین خمیر حرارتی است که در اتریش مستقر است. نوکتوا خمیرهای حرارتی ساده ولی کارآمدی را با نام NT-H1 و NT-H2 روانه بازار کرده است. این خمیرها دارای رسانایی حرارتی خوب، عدم رسانایی الکتریکی، ویسکوزیته بالا، قیمت مناسب و دوام بالا هستند.
• کولر مستر: این شرکت یکی از شناخته‌شده‌ترین و محبوب‌ترین شرکت‌های تولید کننده تجهیزات جانبی و البته خنک کننده کامپیوتر در دنیاست که در تایوان مستقر است. کولر مستر محصولات باکیفیت از خمیرهای حرارتی را در بازار عرضه می‌کند که از بین آنها می‌توان به سری‌های MasterGel, MasterGel Maker, MasterGel Pro و MasterGel Regular اشاره کرد.
• دیپ کول: شرکت دیپ کول نیز از تولیدکنندگان بزرگ و باسابقه در حوزه سخت‎‌افزار و تجهیزات خنک کننده است که سال 1996 در چین تاسیس شد. از آنجایی که این شرکت فعالیت تخصصی ویژه‌ای در زمینه تجهیزات خنک‌کننده سیستم‌های کامپیوتری دارد، سری‌های مختلفی از خمیرهای حرارتی خود از جمله سری G، Z، EX و EK را در بازار عرضه می‌کنند که محدوده گسترده‌ای از کاربران در گروه‌های مختلف را هدف گرفته‌اند.
• گرین: این شرکت ایرانی یکی از معتبرترین فعالان حوزه تجهیزات کامپیوتر و لوازم جانبی داخل کشور است که طی سالیان گذشته مدل‌های محدودی از خمیرهای حرارتی را وارد بازار کرده است. خمیر سیلیکون گرین در بازار ایران از سری G و با نام‌های G-1, G-2, G-3 و G-4 هستند که البته در رنج متوسط قیمتی عرضه شده و می‌توانند برای بسیاری از کاربران، راهگشا باشند.

جمع‌بندی

در این مقاله، به بررسی خمیر سیلیکون مناسب و ویژگی‌ها و مزایا و معایب آن پرداختیم. به بیان ساده خمیر حرارتی یک ماده‌ی نیمه‌رسانا است که برای انتقال گرما بین پردازنده و هیت سینک استفاده می‌شود. انواع مختلف خمیر حرارتی در پارامترهایی بر اساس ترکیبات، رسانایی حرارتی، ویسکوزیته و رسانایی الکتریکی دسته‌بندی می‌شوند که ارزان‌ترین و معمول‌ترین آنها خمیر سیلیکون و گران‌ترین و کارآمدترین نیز ترکیبات حرارتی بر پایه فلز هستند. بهترین جایگزین‌های خمیر حرارتی نیز شامل پدهای حرارتی، پدهای گرافیتی و چسب های حرارتی هستند که توصیه می‌شود حتماً قبل از خرید و انتخاب آنها از یک متخصص در این زمینه کمک بگیرید.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید و جالب بوده باشد و بتوانید با خواندن آن دانش و مهارت خود را در زمینه‌ی خمیر سیلیکون با کیفیت بالا افزایش دهید. اگر سوال، تجربه یا نظری در مورد انواع و کاربردهای خمیرهای حرارتی دارید، می‌توانید آن را در قسمت نظرات با ما در میان بگذارید.