خمیر سیلیکون و موارد استفاده آن چیست؟

دما یکی از عوامل مهم در عملکرد بهینه قطعات الکترونیکی است. وقتی دما در محدوده‌ی مناسب باشد، دستگاه‌ها و قطعات به بهترین شکل کار می‌کنند، اما گرمای بیش از حد می‌تواند عمر و عملکرد آن‌ها را کاهش دهد. پردازنده‌ها، به‌عنوان واحدهای پردازش اصلی، حساس‌ترین بخش‌ها در برابر گرما هستند.

برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از حرارت و انتقال مؤثر گرما، از خمیر سیلیکون استفاده می‌شود.

در این مقاله از مجموعه فنی حرفه‌ای دکتر برد، به بررسی اهمیت و کاربردهای خمیر سیلیکون در انتقال حرارت و جلوگیری از آسیب‌های ناشی از گرما در دستگاه‌های مختلف خواهیم پرداخت.

خمیر سیلیکون چیست ؟

خمیر سیلیکون یک رسانای گرمایی با کیفیت است که بین دو سطح فلزی، مانند Heat Sink (سیستم خنک‌کننده) و CPU یا GPU قرار می‌گیرد. وظیفه اصلی این خمیر، انتقال گرما از قطعات داغ مانند پردازنده و کارت گرافیک به سیستم‌های خنک‌کننده است. این ماده با پر کردن فضاهای میکروسکوپی بین سطوح مختلف، به‌طور مؤثر انتقال حرارت را بهینه می‌کند. هوا به‌طور طبیعی رسانای ضعیفی برای گرما است، بنابراین خمیر سیلیکون می‌تواند تا صد برابر بهتر از هوا عمل کند و انتقال حرارت را سریع‌تر و کارآمدتر کند. هرچند که خمیر سیلیکون به‌اندازه فلزات رسانای خوبی برای گرما نیست، اما در مقایسه با دیگر مواد، انتخابی مناسب برای این منظور به‌شمار می‌آید.

برای اعمال خمیر سیلیکون، سه روش متداول وجود دارد: در روش نقطه‌ای (Pea Method)، یک نقطه کوچک از خمیر به اندازه نخود روی پردازنده قرار داده می‌شود و سپس با فشار یکنواخت هیت‌سینک، خمیر پخش می‌شود. اگر خمیر دارای اپلیکاتور باشد، می‌توان از آن برای پخش یکنواخت خمیر استفاده کرد. در روش خطی (Line Method)، خطی از خمیر روی پردازنده کشیده می‌شود که این روش برای پردازنده‌های با هسته‌های متعدد مناسب است، اما نیاز به دقت بیشتری برای جلوگیری از حباب‌های هوا دارد.

چگونه از خمیر سیلیکون استفاده کنیم؟

سطح  CPU و Heat Sink ممکن است به ظاهر صاف و مسطح باشد، اما در واقع این سطوح دارای شیارها و شکاف‌های میکروسکوپی هستند. اگر خمیر سیلیکون به درستی بین این دو سطح اعمال نشود، هوا وارد این شکاف‌ها می‌شود و انتقال حرارت بهینه انجام نمی‌گیرد.

1. آماده‌سازی سطح: قبل از اعمال خمیر سیلیکون، باید سطح CPU یا GPU و هیت سینک را با الکل ایزوپروپیل یا دستمال مرطوب مخصوص تمیز کنید تا هیچ گرد و غباری باقی نماند.
2. اعمال خمیر: برای استفاده از خمیر سیلیکون، یک نقطه کوچک از آن به اندازه دانه نخود روی سطح پردازنده یا کارت گرافیک قرار دهید. اگر خمیر حرارتی دارای اپلیکاتور است، از آن برای پخش یکنواخت خمیر استفاده کنید. در صورت عدم وجود اپلیکاتور، می‌توانید با فشار دادن هیت‌سینک روی پردازنده، خمیر را به طور یکنواخت پخش کنید. این کار موجب ایجاد تماس بهتر و بهینه‌تری برای انتقال حرارت می‌شود.
3. نصب هیت‌ سینک: پس از اعمال خمیر، باید  هیت‌سینک را بر روی پردازنده نصب کرده و کمی فشار وارد کنید تا خمیر به‌طور یکنواخت پخش شود و شکاف‌ها و حفره‌ها پر شوند.
4. احتیاط در میزان استفاده: از استفاده زیاد از خمیر خودداری کنید، زیرا ممکن است باعث ایجاد نواقص در فرآیند انتقال حرارت شود. میزان مناسب، به اندازه دانه نخود است.
5. اجتناب از کثیف شدن: هنگام استفاده از این ماده، دقت کنید که خمیر به سطح‌های دیگر و قطعات اطراف نریزد، چون ممکن است مشکلات الکتریکی ایجاد کند.

انواع خمیرهای حرارتی

خمیر حرارتی انواع مختلفی دارند که بسته به ترکیب مواد و ویژگی‌های خاص خود، عملکرد متفاوتی در انتقال گرما از قطعات الکترونیکی به سیستم‌های خنک‌کننده دارند. در ادامه به معرفی انواع مختلف این خمیرها می‌پردازیم:

خمیر حرارتی بر پایه فلز  (Metal-Based TIMs)

خمیرهای فلزی به دلیل رسانایی حرارتی بالای خود بهترین عملکرد را در انتقال گرما دارند. این نوع خمیرها معمولاً از ذرات فلزی ریز ساخته می‌شوند، اما چون فلز رسانای الکتریکی است، ممکن است باعث اتصال کوتاه در سیستم‌های حساس شود. بنابراین، استفاده از این خمیرها همیشه توصیه نمی‌شود.

خمیر حرارتی بر پایه سرامیک  (Ceramic-Based TIMs)

خمیرهای سرامیکی کارایی کمی ضعیف‌تر از نوع فلزی دارند (با اختلاف دمایی 1 تا 3 درجه سانتیگراد) ولی ویژگی مهم‌شان این است که سرامیک رسانای الکتریکی نیست و خطر اتصال کوتاه را از بین می‌برد. این خمیرها برای سیستم‌های حساس و جلوگیری از مشکلات الکتریکی مناسب‌تر هستند.

خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون  (Silicon-Based TIMs)

خمیرسیلیکون در سیستم‌های کم‌مصرف و پک‌های خنک‌کننده ارزان به کار می‌روند. این نوع خمیر به دلیل هزینه کمتر و راحتی در استفاده محبوب است، اما کارایی کمتری نسبت به خمیرهای فلزی و سرامیکی دارد.

چسب حرارتی    (Epoxy Thermal Adhesive)

چسب‌های حرارتی برای اتصال دائمی پردازنده به هیت‌سینک یا کارت گرافیک استفاده می‌شوند و عملکرد خوبی در انتقال حرارت دارند. اما عیب اصلی آن‌ها این است که پس از استفاده، نمی‌توان هیت‌سینک را جدا کرد. این چسب‌ها برای کاربردهای خاص که نیاز به اتصال دائمی دارند، مناسب هستند.

کاربردهای خمیر سیلیکون

• پردازنده‌ها (CPU)
• کارت گرافیک‌ها (GPU)
• هیت سینک‌ها (Heat Sinks)
• مادربردها و مدارهای الکترونیکی
• منابع تغذیه (PSU)
• ترانزیستورها و فتوترانزیستورها (FETs)
• ماژول‌های تغذیه

خمیر سیلیکون چقدر دوام می‌ آورد؟ چه زمانی باید خمیر سیلیکون را تعویض کنیم؟

خمیر سیلیکون بین 2 تا 3 سال عمر مفید دارد، اما این مدت زمان می‌تواند بسته به شرایط دمایی و نوع استفاده متفاوت باشد. در صورتی که دستگاه شما به طور مداوم در معرض گرمای زیاد قرار گیرد یا در محیط‌های با دمای بالا کار کند، ممکن است عمر خمیر به مراتب کوتاه‌تر شود.

1. افزایش دما در دستگاه‌های مختلف: اگر متوجه شدید که دمای دستگاه شما به طور غیرمعمولی افزایش یافته است، این می‌تواند نشان‌دهنده کاهش کارایی خمیر سیلیکون و نیاز به تعویض آن باشد.
2. خشک شدن یا ترک خوردگی: خمیر سیلیکون با گذشت زمان ممکن است خشک و ترک بخورد، که باعث کاهش انتقال حرارت و عملکرد ضعیف سیستم خنک‌کننده می‌شود. در این صورت باید خمیر را تعویض کنید.
3. تعویض سیستم خنک‌کننده: وقتی که سیستم خنک‌کننده یا هیت سینک جدیدی نصب می‌کنید، باید خمیر حرارتی را نیز تعویض کنید تا عملکرد سیستم بهینه باقی بماند.
4. صداهای غیرمعمول یا ناکارآمدی سیستم: اگر سیستم خنک‌کننده به درستی کار نمی‌کند یا صدای غیرعادی از آن شنیده می‌شود، این ممکن است نشان‌دهنده نقص در خمیر سیلیکون باشد که نیاز به تعویض دارد.

در تعمیرات بردهای الکترونیکی، تعویض خمیر سیلیکون تنها یکی از مراحل است که باید با دقت و تخصص بالا انجام شود. اگرچه به نظر ساده می‌آید، اما کار با قطعات حساس و پیچیده مانند پردازنده‌ها، کارت گرافیک‌ها و سایر مدارهای الکترونیکی نیازمند تجربه و دانش تخصصی است.

 در صورتی که این کار به درستی انجام نشود، ممکن است باعث آسیب به قطعات یا عملکرد ضعیف دستگاه شود.

اگر قصد دارید در این زمینه حرفه‌ای شوید، توصیه می‌کنیم که دوره‌ آموزش تعمیرات برد الکترونیکی را در مجموعه فنی حرفه‌ای دکتر برد بگذرانید. این دوره‌ها به شما کمک خواهند کرد تا با استفاده از ابزارها و تکنیک‌های صحیح، مهارت‌های لازم را کسب کرده و از اشتباهات پرهزینه جلوگیری کنید.

برای خرید خمیر سیلیکون به چه نکاتی توجه کنیم؟

برای خرید خمیر سیلیکون باید به چندین نکته مهم توجه کنید، به ویژه زمانی که قصد استفاده از آن برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس مانند CPU،GPU  و سایر قطعات را دارید.

• نوع خمیر: خمیرهای فلزی، سرامیکی یا سیلیکونی بسته به ویژگی‌هایی مانند رسانایی حرارتی و ایمنی انتخاب می‌شوند.
• رسانایی حرارتی: خمیرهایی با رسانایی گرمایی بالا (مانند فلزی و سرامیکی) بهترین عملکرد را دارند.
• سهولت استفاده: خمیرهایی که اپلیکاتور دارند، استفاده را راحت‌تر و یکنواخت‌تر می‌کنند.
• دوام و عمر مفید: خمیرهایی با دوام بالا که خشک نمی‌شوند، نیاز به تعویض کمتری دارند.
• کیفیت برند: برندهای معتبر مانند Arctic Silver و Thermal Grizzly اغلب کیفیت بهتری دارند.

دیدگاه نهایی

در نتیجه، استفاده از خمیر سیلیکون یک راهکار موثر برای بهینه‌سازی انتقال حرارت در دستگاه‌های الکترونیکی است و انتخاب نوع مناسب آن می‌تواند تأثیر زیادی در عملکرد و طول عمر دستگاه‌ها داشته باشد. با توجه به اهمیت این ماده در سیستم‌های حساس، توصیه می‌شود از خمیر سیلیکون با کیفیت و طبق دستورالعمل‌های صحیح استفاده کنید تا از آسیب‌های ناشی از حرارت جلوگیری کرده و کارایی سیستم خود را حفظ کنید.