Назначение термопасты

Лучшая термопаста для охлаждения центрального процессора в 2022 году

Термопаста – часто пропускаемый продукт при сборке нового компьютера начинающими пользователями. Это может быть связано с отсутствием опыта или простым фактом, что кулеры уже поставляются с предварительно нанесенной термопастой.

Хотя предварительно нанесенная термопаста будет работать, она часто очень старая и месяцами «сидела в коробке». Имея это в виду, всегда лучше купить и применить собственную термопасту при установке процессора для снижения температуры на стандартных скоростях.

Термопасту нужно менять ежегодно, так как она высыхает и начинает терять свою эффективность. Если вы будете использовать термопасту слишком долго, вы начнете видеть проблемы с производительностью и постепенным перегревом, которые могут повредить ваш процессор в долгосрочной перспективе.

Какая термопаста лучше всего подходит для ваших нужд? Давайте рассмотрим, какая действительно самая лучшая термопаста доступна сейчас на рынке.

Назначение термопасты.

Термоинтерфейс. Современные мощные полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды, тиристоры, чипсеты и высокоскоростных процессоры) имеют большое выделение тепла, соответственно, для нормальной работы этих приборов требуется обеспечить его отвод. Эту задачу обеспечивают системы охлаждения, составной частью которых является термоинтерфейс. В данной статье мы уделим основное внимание термоинтерфейсу процессоров (это — центральный процессор на материнской плате и видеопроцессор на плате видеоадаптера — CPU и GPU) ПК как наиболее актуальному для специалистов-ремонтников и подразделений, обслуживающих компьютерную технику организаций и предприятий. В расширенном понимании термоинтерфейсом между процессором и окружающей средой является весь узел кулера, в узком — теплопроводящая паста в зазоре процессор-кулер. Термопаста (теплопроводящая паста) — это многокомпонентное вещество, которое находится в пластичном состоянии и имеет высокую теплопроводность. Используется данное вещество для уменьшения теплового сопротивления между прикасающимися поверхностями.
Зачем нужна теплопроводящая паста? Кулер, который обеспечивает отвод тепла от корпуса процессора, как известно, крепится к процессору металлической частью рабочего пространства. В процессе изготовления радиаторов и теплораспределительных крышек современных процессоров всегда есть дефекты на данных поверхностях. Это либо откровенно плохое качество полировки основания кулеров, либо выпуклости или впадины на поверхности. А ведь для идеальной теплопередачи нам необходима идеально ровная и гладкая поверхность, которая на все 100% контактирует с радиатором или процессором. На практике между процессором и кулером всегда остаются небольшие пространства — щели. 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 ГОСТ-ам это 6 класс, который получается при чистовой обработке режущим инструментом. Грубое шлифование дает 7 класс. Аналогичные требования и для кулера процессора.
Первоначально в этих щелях между контактирующими поверхностями кулера (радиатора) и корпуса процессора имеется только воздух, а это не идеальный проводник тепла. Именно поэтому щели (включая микроскопические пустоты) лучше заполнить термопроводящей пастой. Термопаста намного эффективней воздушной прослойки охлаждает процессор, то есть служит для лучшей теплопередачи.
Тепловое сопротивление пасты в зазоре определяется по известной формуле: Rк = d l-1 Sконт °C/Вт, где d — толщина слоя пасты (м), l — коэффициент теплопроводности пасты (Вт/(м*К)); Sконт — площадь теплового контакта (м2). Нужно отметить, что d (толщина слоя пасты), существенно зависит от вязкости теплопроводящей пасты и усилия прижатия, создаваемое механизмом крепления кулера на процессоре.
Удельная теплопроводность термопасты довольна высока. Хотя, впрочем, всё относительно: теплопроводность меди — 300 Вт/(м*К), алюминия — 203 Вт/(м*К), самой популярной и универсальной термопасты КТП-8 всего лишь — 0,8 Вт/(м*К). Для сравнения теплопроводность одной из лучших термопаст Arctic Cooling MX-4 составляет внушительные 8,5 Вт/(м*К). Казалось бы, зачем она вообще нужна, если все радиаторы изготавливаются из алюминия или меди. Но вспомните, поверхность у них не идеальная. Вот термопаста и заполняет все неровности, и таким образом создает стремящуюся к 100% теплопроводность.
Какой минимальный зазор возможен для двух контактных поверхностей? При одинаковой шероховатости возможны моменты, когда отдельные выступы на обеих поверхностях вступают в контакт (см. рис. 1). Это позволяет принять за минимальный зазор расстояние, равное hк+hп = 2,5+2,5=5 мкм. В этом случае имеется в виду чисто воздушный зазор.

Рис. 1.

При применении вязких теплопроводящих паст зазор увеличивается из-за того, что усилия механизма поджатия не хватает для вытеснения избыточного количества теплопроводящей пасты из зазора между кулером и процессором. Если зазор заполняет воздух, то теплообмен осуществляется через его прослойку и множество точечных соприкосновений по металлу. Для минимального зазора, при наличии в нем воздуха тепловое сопротивление Rt равно 1,74°С/Вт.
Усилия, прилагаемые к различным термоинтерфейсам, по разным источникам (для разных приборов) существенно отличаются. Имеющаяся информация по прижимным усилиям сведена в табл. 1.
Таблица 1

Учитывая характеристики шероховатости, можно подсчитать, что минимальный зазор между основанием кулера и процессором не менее 5 мкм. Как от зазора зависит тепловое сопротивление в контактной паре, можно увидеть на рис 2 и 3, где показаны графики зависимости Rt для процессора Intel® Core 2 Duo Desktop Processor E6700, TDP = 65 Вт и Thermal Specification: 60.1°C. Зазор между основанием кулера и процессором при наличии в нем воздуха имеет тепловое сопротивление Rt=1,74°С/Вт, а самая «слабая» ТП КТП-8 в 6 раз большем зазоре (30 мкм) имеет сопротивление 0,23°С/Вт и гипотетически при зазоре 5 мкм Rt=0,038 °С/Вт. Это в 7,56 и 45 раз меньше, соответственно!
Существенное значение имеет и непараллельность сопрягаемых поверхностей. При его наличии возникает такой же зазор между сопрягаемыми поверхностями, как и в описанном выше случае. Причем общая непараллельность всей поверхности имеет меньшее значение, чем местные. По некоторым данным при чистоте поверхности 2,5 требования на непараллельность составляют 1,6 мкм.
Справка. Прижимное усилие при установке кулера на кристалл не должно превышать: для Intel — 9 кг, при рабочем прижимном усилии до 6 кг; для AMD — 13,6 кг, при рабочем прижимном усилии 9,2 кг.

Рис. 2

Рис. 3.

Зачем нужна замена термопасты?

Присутствующие в составе масла со временем испаряются, паста рассыхается и теряет свои эффективные свойства, что и приводит к ухудшению теплообмена между чипом и радиатором, а также приводит к перегреву. Поэтому периодически термопасту необходимо менять. Некоторые советуют проводить смену регулярно, раз в год.

В современном компьютере, помимо охлаждения центрального процессора, термопаста принимает участие и в теплообмене между чипом видеокарты и ее радиатора. Однако, зачастую разборка видеокарты может повлечь за собой потерю гарантии, и заниматься ей следует с осторожностью.

«…Несмотря на то, что термопасты получили широкое распространение среди массового пользователя только с момента повсеместного распространения компьютеров, популярная из-за своей дешевизны и эффективности паста КПТ-8 была запущена в массовое производство еще в 1975 году…»

Какая термопаста для процессора лучше

Вышеперечисленные характеристики позволяют сделать качественный выбор смазки для процессора. Можно легко определить, какая термопаста для процессора лучше, руководствуясь данными производителя на упаковке:

• теплопроводимость должна быть не ниже 3 Вт/м*К, чем выше этот показатель, тем лучше теплообмен между деталями;
• показатель вязкости должен варьироваться в пределах 150-500 Па*с, вещество с меньшим и большим значением вызовет затруднения при нанесении;
• оптимальным вариантом станет термопаста для процессора на металлической и керамической основе, углеродная смазка обладает наилучшими характеристиками, однако стоимость ее высока;
• важно обратить внимание на износостойкость продукта, нормальным считается показатель 12 месяцев.

Как выбрать термопасту?

Высокая цена – не обязательный показатель наилучших свойств. Подбирайте ту марку, которая отвечает всем необходимым требованиям.

Паста не должна быть слишком жидкой, либо слишком густой. Ориентируйтесь также на уровень мощности и режим работы процессора.

Тип термоинтерфейса

Термоинтерфейсы – все средства, обеспечивающие плотное соединение процессора с охладителем. Подробная классификация представлена в таблице.

Название	Компоненты	Описание
Термопасты на основе металлов	В качестве основы – синтетические масла или силиконы, наполнитель – серебро, медь, оксид цинка либо вольфрам.	Самый популярный тип паст, средняя теплопроводность. Используется для персональных компьютеров с воздушным охлаждением.
Жидкий металл	Составы на основе жидких металлов — галлия, индия, цинка или олова. Без мелкодисперсного порошка.	Подходит для компьютеров с большой мощностью, в которых предполагается разгон процессора. Наносится сложнее, не может использоваться для алюминиевых корпусов, так как вызывает коррозию. Цена значительно выше аналогов.
Термопасты на основе кремния	Силиконовая или масляная основа, порошок кремния.	Самая известная паста с кремнием – КПТ-8, очень популярна на российском рынке для непрофессионального использования. Имеет наиболее низкие показатели теплопроводности и подходит для умеренного использования процессора. Небольшой срок службы.
Керамические термопасты	В качестве теплопроводника используется керамическая мелкодисперсная крошка.	Имеет более низкие показатели теплопроводности, чем металлические пасты, но отлично справляется на умеренной мощности. В отличие от металлических паст не проводит ток, что исключает риск замыкания при растекании пасты.
Углеродные термопасты	Составы на основе синтетических масел, алмазного порошка, частиц графита.	Одна из самых дорогих групп термопаст, имеет высокие показатели и подходит для профессионального использования. Исключение составляет техническая графитовая смазка, где основной компонент – карандашный графит. Стоимость низкая, но использование не рекомендуется.
Термопрокладки	Тонкий резиновый пласт с клеевой поверхностью. Основание – резина, наполнители – графит или керамика.	Термопрокладки легко устанавливаются – их необходимо вырезать по размеру поверхности. По свойствам они могут заменить термопасту в определенных ситуациях, где толщина зазора между элементами более 0,5 мм и термопаста бесполезна.
Термоклей	Состав наполнителя схож с термопастой, но в качестве основы используют клей на синтетической основе.	В первую очередь выполняет функцию крепления радиатора к процессору, а затем уже функцию теплоотвода. Это необходимо, если классическое крепление на винты невозможно. Теплопроводность ниже, чем у термопаст.

Эффективность

Результат использования той или иной термопасты зависит от многих факторов, в том числе, от ее теплопроводности. Это способность вещества передавать тепло от более горячих частиц к более холодным.

Измеряется теплопроводность в Вт/м*К (Ватт/метр на Кельвин). Стандартные показатели паст колеблются от 3 до 10 единиц, в профессиональных составах могут достигать 75 единиц.

Как для профессионала, так и для новичка, лучшим критерием отбора термопаст станет отчет о тестировании на реальном оборудовании. Результаты оценки почти каждой марки есть в Интернете.

Имея перед глазами подробный отчет о поведении материалов в работе, вы сможете легко остановиться на оптимальном по цене и качеству результате.

Упаковка

Единичное применение термопасты требует очень малого объёма, потому продается обычно упаковкой на несколько применений. В этом случае появляется вопрос упаковки и хранения термопасты, на открытом воздухе она быстро теряет пластичность и структуру.

Существует несколько видов упаковок паст:

• Пакет. В такой форме продается либо очень малое количество состава, 1-2 г, либо термофольга и термопрокладки. Не самый удобный для хранения вариант, так как в открытом виде составы быстро испарятся. Позаботьтесь заранее о том, куда переместить массу на долгий срок.
• Шприц. Наиболее удобный и эффективный вид упаковки. Наносить и дозировать такую пасту легко, а хранится она довольно долго, так как в закрытый шприц практически не проникает воздух. Это самый популярный формат продажи паст.
• Банка или тюбик. Средний вариант. С хранением остатков проблемы не возникнет, но для нанесения прямо из банки понадобится специальная лопатка или другое подручное приспособление.

Объём термопасты и количество термопрокладок

Чтобы полностью сменить слой термопасты на процессоре, понадобится не более 1-2 г продукта. Если это ноутбук, и вы используете термопрокладку, для него также понадобится один лист.

Если у вас один персональный компьютер для умеренного использования, то приобретайте маленький объем для одного-двух раз. Средний запас универсальной термопасты и прокладок требуется, если обслуживаются несколько компьютеров, проводится чистка на заказ, либо вы регулярно занимаетесь обновлением и изменением комплектующих.

Рабочая температура

Разброс допустимых температур работы у большинства паст колеблется от – 50 до +150 градусов. Существуют марки с более широким диапазоном температур, но они используются в промышленных целях и электрике.

У обладателя домашнего компьютера не возникает подобных температурных условий, критические отметки не имеют значения в выборе пасты. Ограничения по допустимому нагреву и охлаждению термопаст важны, если вы планируете разгонять и увеличивать мощность процессора.

Срок годности

У большинства марок термопаст срок годности составляет около 3-4 лет. Более точную дату производства и срок эксплуатации указывают на упаковке или в приложенной документации.

Использовать пасту по истечению срока годности не рекомендуется. Даже если внешне она выглядит также и сохранила консистенцию, химические свойства могли измениться и результат работы с ней предсказать сложно.

Колебания цен на продукт большие. Самые бюджетные варианты стоят от 100 до 350 рублей за упаковку.

Средняя ценовая категория – от 50 рублей за грамм пасты. За упаковку цена составляет до 1000 рублей. Это металлические и углеродные пасты.

Термопасты из профессиональных категорий колеблются в стоимости от 2000 до 8000 тысяч рублей за упаковку. Их используют чаще для жидкостного охлаждения и топовых комплектующих.

Производитель

На рынке термопаст зарекомендовали себя несколько производителей, выпускающих совершенно разный продукт по свойствам и цене. Основные марки:

• DEEPCOOl (Китай);
• Noctua (Австрия);
• Thermalright (Тайвань);
• Arctic Cooling (Румыния);
• Zalman (Южная Корея);
• КПТ – 8 (Россия);
• Cooler Master (Тайвань).

Замена пасты на процессоре ноутбука

Замена пасты в ноутбуке ничем не отличается от компьютерной, кроме разбора самого ноутбука. Общих рекомендаций тут нет, каждая модель разбирается по-своему, вам нужно искать инструкцию по разбору в интернете.

Обычно медная теплопроводящая трубка на ноутбуке закреплена болтами. В некоторых моделях ноутбуков есть отверстия для быстрого доступа к важным узлам. В таких моделях замена термопасты, чистка и обслуживание проводится быстро и просто.

В ноутбуке используются термопрокладки, и если вы решите менять термопасту, то нужно заменить и их тоже. Силикон под воздействием высоких температур иногда выгорает и начинает крошится, такие прокладки нельзя использовать. Если вы хотите, можете заменить их на медные или алюминиевые пластины, это существенно снизит уровень нагрева и шума от ноутбука. Помните, что металлические пластины вместо прокладок нужно смазывать термопастой. Силиконовые прокладки не нуждаются в нанесении термопасты.