خمیر سیلیکون و موارد استفاده آن چیست؟

تعمیرات برد کار ساده ای نمی‌باشد. برای این کار حتما نیاز به تعمیرکار پیدا خواهید کرد. البته در اینجا هر آنچه که لازم باشد در مورد خمیرهای سیلیکونی و موارد استفاده آن بدانید آورده ایم. با اینحال حتی الامکان از تعمیرات بدون دانش و تجربه خودداری نمایید. چراکه باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیر خواهد شد.

اگر تمایل به کسب اطلاعات بیشتر در مورد برد ها دارید؛ آموزشگاه فنی و مهندسی دکتربرد با برگزاری دوره آموزش طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی، دوره تعمیرات الکترونیکی برد و مهندسی معکوس آن به شما در این مسیر کمک می‌رساند. از ویژگی های متمایز کننده دکتربرد با سایر مراکز آموزشی، پشتیبانی مادام العمر و اساتید برجسته و متخصص ما می‌باشند. در پایان این دوره به شرکت کنندگان مدرک معتبر و بین المللی اعطا خواهد شد. با اخذ این مدرک بدون نیاز به کسب تجربه وارد بازار کار می‌شوید.

خمیر سیلیکون چیست و چه کاری می‌کند؟

خمیر سیلیکون در واقع یک رسانای گرمایی بسیار با کیفیت است که بین دو شیء فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اینجا معمولا این دو شیء سیستم خنک کننده یا Heat Sink و CPU یا GPU شما می‌باشد. با استفاده از این خمیر گرما به راحتی بین این دو شیء رد و بدن می‌شود. این خمیر زمانیکه بر روی Heat Sink و CPU یا GPU شما قرار می‌گیرد؛ کلیه فضاهای خالی میکروسکوپی که  را پر می‌کند. این فضاهای خالی می‌تواند باعث عدم انتقال درست گرما و در نتیجه عملکرد ضعیف سیستم خنک کننده شوند.

هوا رسانای ضعیفی برای گرماست. خمیر سیلیکون که در اینجا به عنوان رابط حرارتی معروف است. یک رسانای گرمایی بسیار خوب که تا صد برابر هوا می تواند گرما را منتقل کند. به این رابط حرارتی همانطور که اشاره شد TIM یا Thermal Interface Materials گفته می شود. البته بایستی توجه کنید که خمیر سیلیکون به اندازه فلز قدرت رسانایی گرما ندارد. بنابراین بایستی به اندازه نیاز مورد استفاده قرار بگیرد. در غیر این صورت می تواند کارایی سیستم خنک کننده را تحت تاثیر قرار دهد.

وقتی روی CPU یا Heat Sink خود دست می کشید به ظاهر سطحی صاف دارند. اما در واقع حفره های میکروسکپی بر روی آن‌ها وجود دارد. اگر شما یک CPU یا Heat Sink واقعا مسطح داشته باشید؛ دیگر به خمیر سیلیکون نیز نیاز نخواهید داشت. اما هنوز چنین سطحی ایجاد نشده است و به نوعی تا چندین سال بعد نیز نمی توان چنین سطحی را تولید کرد. به گونه ای که عاری از هرگونه حفره ریز باشد. بنابراین شما فعلا به خمیر سیلیکون نیاز دارید.

خمیر حرارتی چگونه کار می کند؟

CPU ها ممکن است بسیار داغ شوند. بنابراین ضروری است که گرما را در سریع ترین زمان ممکن از آن خارج کنید. متأسفانه هوا یک رسانای قوی برای گرما است. بنابراین برای انتقال بهینه باید حد الامکان هوای کمتری بین CPU و هیت سینک وجود داشته باشد. اگر در داخل کامپیوتر حرکت کرده باشید، می‌دانید که سینک حرارتی به شدت به CPU فشار می‌آورد. این مهر و موم ممکن است به اندازه کافی خوب به نظر برسد که از ورود هوا جلوگیری کند. متأسفانه، حتی یک فشردن محکم هم برای جلوگیری از خروج هوا کافی نیست.

سطح CPU و صفحه تماس هیت سینک با شیارها و شکاف های ریز پوشیده شده است. اگر به درستی آب بندی نشده باشند؛ این شکاف ها اجازه می دهد هوا بین پردازنده و هیت سینک وجود داشته باشد. در نتیجه راندمان انتقال حرارت بین این دو کاهش می یابد. این همان جایی است که خمیر حرارتی وارد می شود. خمیر حرارتی نه تنها رسانای خوبی برای گرما است، بلکه می تواند وارد آن شکاف ها و شیارهای کوچک روی سطوح سخت افزار شود. این یک مهر و موم هوا ایجاد می کند و سرعت انتقال حرارت را افزایش می دهد.

با گذشت زمان، خمیر حرارتی کهنه و خشک می شود. خشکی کارایی آن را کاهش می دهد و باعث می شود CPU برشته شود. این اتفاق به همین دلیل است که مردم برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد رایانه، استفاده مجدد از خمیر حرارتی را پیشنهاد می کنند.

انواع خمیرهای حرارتی

تا اینجا کلی در خصوص دلیل استفاده از خمیرهای حرارتی صحبت کردیم. اما نکته اینجاست که مرتب ما واژه خمیر سیلیکون را استفاده می‌کنیم. دلیل آن مشخص است. در بازار ایران ما این محصول خمیر حرارتی را به عنوان خمیر سیلیکون می‌شناسیم. اما باید توجه کنیم که انواع مختلفی از خمیرهای حرارتی وجود دارد که خمیر سیلیکون یا Silicon Paste صرفا یکی از این نوع خمیر هاست. چند نوع دیگر از این محصولات نیز وجود دارد که شما باید با آنها نیز آشنا بشوید. بصورت کلی سه نوع خمیر حرارتی وجود دارد که به شرح زیر می باشند:

بر پایه فلز یا Metal Based

این نوع TIM ها بیشترین محبوبیت را در بازار دارند. با توجه به اینکه از جنس فلز ساخته می شوند. بیشتری انتقال گرما را داشته و بنابراین بیشتری کارایی را نسبت به دو مورد دیگر دارند. در واقع این نوع خمیر یک نوع گریس خاص است که در آن ذرات بسیار ریز فلز وجود درد و با توجه به رسانا بودن فلز، بهترین رسانای گرمایی نیز هستند. اما همیشه هم استفاده از این نوع از خمیر حرارتی توصیه نمی‌شود. یکی از معایب این نوع خمیر این است که چون از فلز در آن استفاده شده و فلز علاوه بر اینکه رسانای گرما است. رسانای الکتریکی نیز هست. می‌تواند برای سیستم‌های الکترونیکی مشکلاتی را ایجاد کند.

بر پایه سرامیک یا Ceramic Based

اینگونه TIM ها نیز مانند TIM های فلزی از محبوبیت خوبی برخوردار هستند. اما نمی توانند به خوبی فلز کارایی داشته باشند. معمولا تفاوت درجه ای بین 1 تا 3 درجه سانتیگراد در بین این محصول و محصول فلزی وجود دارد. این نوع از TIM ها نیز مانند نوع فلزی دارای یک گریس یا خمیر هستند که در آن ذرات بسیار ریز سرامیک وجود دارد. یکی از نقاط قوت این نوع خمیر نسبت به موارد دیگر این است که سرامیک رسانای الکتریکی نیست و بنابراین بهترین شما مشکلات ناشی از رسانای الکتریکی را نخواهید داشت.

بر پایه سیلیکون یا Silicon Based

اینگونه TIM ها معمولا در صفحات حرارتی یا Thermal Pad ها استفاده می شوند. بر خلاف تصوری که می‌شود کاربرد زیادی در دنیا این  نوع را ندارند. اما اسم آشنایی دارند و به قول دوستان سخت افزاری در مجموعه انجمن تخصصی فناوری اطلاعات ایران اسمش در رفته است. این نوع از TIM ها که ما به عنوان خمیر سیلیکون نیز می‌شناسیم کار خود را به خوبی انجام می دهند. اما به هر حال کیفیت دو مورد قبلی را در خود ندارند و معمولا با یک سیستم خنک کننده یا Cooling Kit ارائه می شوند.

همچنین یک نوع اپوکسی یا چسب حرارتی، نیز وجود دارد که تقریبا همان کار گریس های حرارتی یا خمیرهای حرارتی را انجام می دهد. با این تفاوت که این نوع از چسب ها همانطور که از نامش نیز پیداست برای چسباندن دائمی CPU به Heat Sink مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بیشتر اوقات استفاده از چنین چسب هایی پیشنهاد نمی شود. اما برخی اوقات نیز باید حتما از چسب استفاده شود. یکی از موارد استفاده از چسب های اپوکسی حرارتی متصل کردن Heat Sink به کارت گرافیک است.

اکثرا شما برای کارت گرافیک خود از صفحات حرارتی یا Thermal Pad ها استفاده می کنید که نمی توانند به خوبی سرویس دهی کنند. در اینجاست که می توانید از اپوکسی حرارتی استفاده کنید. اما عیب استفاده از این روش این است که به محض اینکه صفحه Heat Sink خود را با چسب بچسبانید؛ دیگر قادر نخواهیدبود آن را جدا کنید. بنابراین خیلی باید دقت کنید.

یکی از روش هایی که برای برداشتن و جدا کردن Heat Sink از چسب اپوکسی حرارتی استفاده می‌شود، این است که کارت گرافیک خود را در فریزر یخچال بگذارید. سپسHeat Sink را از آن جدا کنید. با اینکار چسب خیلی شکننده می‌شود و به راحتی می توانید آن را از کارت گرافیک جدا کنید.

چگونه خمیر حرارتی اعمال می‌شود؟

با توجه به اهمیت خمیر حرارتی، بحث های نگران کننده ای در مورد بهترین راه برای استفاده از آن وجود دارد. ساده ترین روش استفاده قرار دادن قطره ای به اندازه نخود در وسط پردازنده است. سپس، هیت سینک را به پردازنده وصل کنید و روی چهار گوشه به طور مساوی فشار وارد کنید. این تضمین می کند که خمیر حرارتی له شده و به طور یکنواخت در طول سطح پخش می شود.

اگر خمیر حرارتی شما دارای اپلیکاتور است؛ می توانید از آن برای پخش یکنواخت خمیر استفاده کنید. برخی از افراد این روش را دوست دارند. تا قبل از اینکه هیت سینک را روی پردازنده ببندید، اطمینان حاصل کنید که پخش کامل است. برخی از روش ها در مورد یک برنامه مبتنی بر خط صحبت می کنند که در سراسر هسته های پردازنده قرار دارد. البته، باید بدانید که هسته‌ها در کجای پردازنده قرار دارند، بنابراین برای همه مناسب نیست. مهم است که اطمینان حاصل کنید که هیچ حباب یا شکافی در خمیر ایجاد نمی شود. اینها اجازه می دهند هوای مزاحم وارد و مانع از توزیع گرما شود.