Как выбрать толщину термопрокладки видеокарты
Термопрокладка своими руками. Как узнать толщину? Паста или прокладка?
Бум продаж нэтбуков по всей стране уже закончился — некоторые девайсы уже перешагнули 5-летний рубеж, а многие из них уже требуют обслуживания. Такой форм-фактор накладывает свои особенности на ремонт и разбор устройства, хотя главное отличие этой нэтбуков не в этом. Дело в том, что вместо термопасты на видеочипе и процессоре там используется термопрокладка.
ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫЙ FAQ
1. ТЕРМОПРОКЛАДКА
Это специальный термоинтерфейс из силикона, применяемый для охлаждения деталей ПК с высоким температурным режимом работы.
2. ЗАЧЕМ НУЖНА ТЕРМОПРОКЛАДКА, КОГДА ЕСТЬ ТЕРМОПАСТА?
Дело в том, что производители железа не всегда оптимально распределяют видеочип и процессор — они находятся на разной высоте на материнской плате. Таким образом при установке радиатора охлаждения появляются большие зазоры. Большие настолько, что термопасты не хватит, чтобы их закрыть — ведь большой слой термопасты не сможет обеспечить нужного охлаждения.
3. МОЖНО ЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ТЕРМОПАСТУ ВМЕСТО ТЕРМОПРОКЛАДКИ?
По идее, термопрокладкой с большой натяжкой можно назвать густой-густой термопастой — она содержит в себе армирующие элементы, чтобы термопрокладка «не растекалась». Т.е. теоретически густая термопаста сможет заменить не сильно толстую термопрокладку. Однако, как мы уже знаем густой слой термопасты только навредит охлаждению, поэтому использовать её стоит только если зазор не превышает 0,2 мм. И, само собой, стоит использовать термопасту как можно «гуще», вроде КПТ-8 или Tuniq TX-3
4. ТОЛЩИНА ТЕРМОПРАКЛАДКИ ДЛЯ НОУТБУКА — КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ПО ПРОИЗВОДИТЕЛЮ/МОДЕЛИ?
Зазор у каждого производителя свой. Проблема в том, что в мануалах и инструкциях по эксплуатации данный параметр никак не регламентируется.
Asus Eee Pc 1015PX —
Acer Aspire 5741, 5742 —
Acer Travelmate 8572(G) —
Acer Aspire 5551, 5552 —
Acer Aspire 5520, 7520 —
Acer eMachines D640 —
Hewlett packard HP 625 —
Hewlett packard Pavilion dv6 —
Hewlett packard ProBook 4510s —
Hewlett packard 4525s —
Dell Inspiron 7720 —
5. КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТОЛЩИНУ ТЕРМОПРОКЛАДКИ САМОМУ?
Тут поможет только метод «тыка» в прямом смысле этого слова. Нужно приложить термопрокладку или пластилин, если термопрокладку пока не купили, т.к. боитесь заказать не ту толщину. Далее прижимаете, ставите, закручиваете радиатор. Откручиваете всё заново и смотрим на наш «слепок». На нем должен быть отпечаток кристалла, это значит, что поверхности плотно соприкасаются, а значит у вас верная толщина.
6. МОЖНО ЛИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ТЕРМОПАСТУ СОВМЕСТНО С ТЕРМОПРОКЛАДОЙ?
ТЕСТИРОВАНИЕ ТЕРМОИНТЕРФЕЙСОВ
Теперь мы протестируем каждый отдельный способ охлаждения. Тест проходил после полной загрузки ОС и дальнейшим запускам онлайн-фильма в качестве 720р через браузер Google Chrome. Тестирование мы проводили на базе нэтбука Asus EEE PC. Как добраться до термопрокладки для данной модели читайте в другом нашем материале.
Самодельная термопрокладка из бинта
Способ изготовления термопрокладки из бинта уже есть в интернете. Cуть в том, чтобы вырезать из бинта термопрокладку. Делайте бинт в несколько слоёв — в 4-5. Можете обмазюкать его в термпопасте просто покомкав, потому что, если вы будете пытаться намазать его на бинт, то бинт просто расползется — таковы реалии сегодняшних дней — нормального бинта в аптеке не купить. Если он будет выходить за кристалл процессора или видеочипа — нестрашно. Фото с процессора изготовления:
Тестирование показало не самый лучший результат — температура выше нормы при нагрузке (
80 градусов), фильм проигрывался с небольшими тормозами. Но одно можно сказать с уверенностью — до выключения ноута по достижению критической точки температуры не дойдёт. Такую прокладку всё-таки стоит рассматривать как временный вариант и/или ограничиться серфингом в сети, в общем, не нагружать ноутбук высокопроизводительными задачами.
ИТОГ: СРЕДНИЙ РЕЗУЛЬТАТ (
80 градусов в нагрузке)
Алюминиевая пластина
Самый лучший вариант из всех наших тестов — алюминий (как и медь) обладает отличной теплопроводностью, поэтому отвод тепла от чипа с помощью таких пластин — мудрое решение. Вопрос только в том, где их достать? Мы вырезали свои пластины из куска старого 1мм листа алюминия. Но если онного под рукой нет, то, как всегда, спасёт aliexpress. Там можно заказать медные пластины разной толщины: ссылка на aliexpress
Вернемся к нашим пластинам. Мы резали «на глаз», не сверяли с точностью до мм. Возможно, данный подход будет дилетантским, но с другой стороны — чем больше площадь пластины, тем больше она позволит «отвести» тепла, поэтому, если конструкция позволяет можете вырезать и бОльшую по объему пластину — лишь бы она хорошо прилегала к чипу.
Тестируем. Уже в начале теста результат был положительным. В режиме покоя температура не поднималась выше 50 градусов:
Затем стандартный тест с нагрузкой:
ИТОГ: ЛУЧШИЙ РЕЗУЛЬТАТ (
68 градусов в нагрузке)
Термопрокладка из Китая
Попробовали слой с двумя термопрокладками — стало только хуже, ведь теперь слой был уже 2мм. Надежда была на то, что давлением радиатора «выдавит» лишнюю термопрокладку и будет хорошее плотное соединение. Но увы
ИТОГ: НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ (
86-88 градусов в нагрузке)
Слой термопасты
0,1 мм оказался самым худшим вариантом среди теста. Использовалась термопаста Deep Cool Z5. Результат после начала просмотра превысил 98 градусов и ноутбук аварийно выключился.
ИТОГ: ХУДШИЙ РЕЗУЛЬТАТ (
98 градусов в нагрузке)
Задавайте свои вопросы к комментарии под этой статьёй.
Тест термопрокладок Laird TFlex 740, Arctic Thermal Pad, Gelid GP-EXTREME THERMAL PAD
Думаю, бесспорным будет утверждение, что термопасты Arctic MX-2 и MX-4 самые лучшие. Остальные производители подобных продуктов, в лучшем случае, повторят результат теплопроводности либо будут отставать. За хорошее качество нужно платить и часто приходится искать компромисс между ценой и производительностью. Поэтому и существует большое разнообразие производителей термоинтерфейсов. Надеюсь, что места на рынке хватает всем.
Давным-давно я сделал для себя выбор в сторону термопасты Laird T-grease 980. Она и дешевле и почти повторяет результаты Arctic MX-2. Не забываем, что при частом применении термопасты (особенно для ремонтных мастерских) цена имеет значение. Зато по другой причине я пользуюсь терморезинкой Laird TFlex 740, она лучшая среди всех, хотя и дороже. В нынешнем финансовом кризисе актуальным является поиск недорогих, но качественных материалов.
Терморезинка по теплопроводности всегда хуже термопасты. Там,где использовалась термопаста, ее нельзя заменить термопрокладкой, даже самой тонкой. И наоборот, нельзя заменить терморезинку термопастой.
Совсем недавно я обнаружил в магазине DNS в продаже Термопрокладка Thermal Pad от Arctic. Зная, какие хорошие у них термопасты, я естественно ожидаю того же результата от их терморезинок. Сайт производителя здесь.
Для сравнения результатов тестирования будут использованы 3 терморезинки: Arctic Thermal Pad (ACTPD00002A), Gelid TP-GP01-B, Laird TFlex 740.
Внешний вид и упаковка.
Arctic Thermal Pad
Arctic Thermal Pad поставляется в прозрачном пакетике. На нем наклейка с характеристиками продукта. Терморезинка светло-голубого цвета, толщина 1мм. На ощупь суховатая, мягкая, похожа на пластилин. Легко скатывается в шарик и не распрямляется. Структура термопрокладки однородная, без вкраплений, без марлевой «арматуры» и если присмотреться, то видна пористая структура материала.
С обоих сторон прокладка защищена прозрачной пленкой.
Gelid TP-GP01-B
Gelid TP-GP01-B поставляется в картонной упаковке. На ней указаны характеристики продукта. Терморезинка серого цвета, толщина 1мм.
На ощупь термопрокладка похожа на пластилин. В шарик скатывается легко и не распрямляется. Структура однородная, без вкраплений и без марлевой решетки. В упаковке прокладка защищена с одной стороны прозрачной пленкой, с другой стороны голубой пленкой.
Laird TFlex 740
Laird TFlex поставляется только большими пластами в OEM упаковке, без указания каких-либо характеристик. Терморезинка серого цвета, толщина 1мм. На ощупь термопрокладка похожа на пластилин. По всем ощущениям она похожа на Gelid TP-GP01. Так же легко скатывается в шарик и не распрямляется. Структура однородная, без вкраплений и без марлевой «арматуры».
Технические характеристики, заявленные производителем.
Arctic Thermal Pad:
— Теплопроводность (W/mK): 6
— Твёрдость по Шору: 25
Gelid GP-EXTREME THERMAL PAD (TP-GP01-B)
— Теплопроводность (W/mK): 12
— Твёрдость по Шору: 35
Laird TFlex 740
— Теплопроводность (W/mK): 5
— Размер: 100 x 100мм
— Твёрдость по Шору: 50
При выборе терморезинки всегда стоит обращать внимание на теплопроводность. Этот показатель определяет на сколько хорошо материал проводит тепло и чем выше показатель- тем лучше. Для сравнения трех терморезинок я вывел заводские характеристики в диаграмму. Gelid- бесспорный лидер в теплопроводности, но мне почему-то кажется, что это не правда.
Я хочу сравнить другой параметр, который определяет выбор в покупке товара- это цена. К сожалению, все испытуемые мною терморезинки не возможно купить в одном месте, поэтому сравнение будет очень неточным, но все-таки буду исходить из данной ситуации. Как правило, для установки прокладки на кристалл вырезается квадратик 1см*1см, поэтому постараюсь высчитать стоимость этого квадратика. Формула простая: стоимость в магазине разделить на площадь (длина*ширина) = стоимость 1см*1см.
Laird TFlex 1500/(10*10)=15
Arctic Thermal Pad 750/(5*5)=30
Gelid GP-EXTREME THERMAL PAD 750/(8*4)=23
А теперь тестирование.
Для тестирования я выбрал старенькую, простенькую видеокарту от Palit Geforce GT240.
Видеокарта обладает небольшим тепловыделением, но она еще не успела обзавестись новомодными энергосберегающими режимами. На мой взгляд, этот вариант максимально подходит для тестового инструмента. Тестирование будет проводится программой Furmark. В «зачет» пойдут максимальные результаты показания программы после 10 минут работы. Все показания будут занесены на диаграмму. Для сравнения будет зафиксирована температура работы видеокарты в Furmark на родной (заводской) термопасте.
Еще одно тестирование.
Тестовым стендом у меня выступит материнская плата от ноутбука DELL Inspiron N5110. Этот ноутбук хорош тем, что он есть у меня в наличии и у него присутствует дискретная видеокарта на чипе nVidia Geforce N12.
Недостатком этого стенда является то, что термотрубка является общей для видеокарты и процессора, поэтому я принял решение устанавливать термопрокладки и на кристалл видеокарты и на кристалл процессора. Тестовые программы будут Furmark для видеокарты и AIDA 64 для процессора. Программы будут запущены одновременно. Энергосберегающие режимы по возможности отключены. Температурные показания будут фиксироваться под нагрузкой, результаты будут выведены на диаграмму. В ноутбуке DELL Inspiron N5110 термопрокладки есть только на чипах памяти видеокарты, поэтому в результаты тестирования будут внесены температурные показания работы ноутбука с термопастой Arctic Cooling MX-2.
Заключение.
Хочу отметить хорошее качество термопрокладки Arctic Thermal Pad. Много лет назад я искал качественные терморезинки для замены их в ноутбуке при чистки от грязи. За долгий период времени, я перепробовал огромную кучу китайского «дерьма» в надежде найти то самое, что не уступит по качеству «заводским» прокладкам. Если пошариться в интернете, то будет много вопросов где найти качественные термопрокладки, т.к. он будет полн дешевых термоинтерфейсов с псевдо-большими показателями. Я же в итоге для себя нашел- это Laird TFlex 740. Да, недешево, но зато она очень эффективно работает в ноутбуках и видеокартах. И наконец-то появилась возможность приобрести термопрокладку в розничных магазинах DNS, которые присутствуют во всех городах Приморского края и России. Теперь нет проблемы, где ее купить.
На тестах, проведенные мною, Arctic Thermal Pad показала себя с лучшей сторон. Терморезинка справляется со своей задачей отлично. Производитель честно указал теплопроводность, в отличии от Gelid со своими 12 вт. Термопрокладки размером 5см*5см хватит примерно на 10 ноутбуков или на одну мощную десктопную видеокарту. Для тех, кто занимается ремонтом, нужно рассмотреть большой объем пластинки Thermal Pad.
Arctic выпускает самую лучшую термопасту и не менее замечательные термопрокладки.
Цель этой статьи:»пощупать» и сравнить с другими термопрокладку Arctic Thermal Pad. Кто-то будет утверждать, что медные пластины лучше или «бутерброд» из фольги дешевле, но речь в этой статье шла не об этом. Зато у вас есть возможность написать и расписать полезность меди или алюминия в охлаждении компьютерного железа. Тема про термоинтерфейсы, по-моему, бесконечная и у каждого из нас есть свой уникальный опыт.
О выборе термопрокладок для видеокарт и других мощных радиоэлектронных устройств
Известно, что время эксплуатации полупроводниковых микросхем (ресурс) уменьшается в два раза с каждым повышением температуры на 10 градусов. Для максимального увеличения продолжительности работы, а также увеличения разгонного потенциала желательно максимально снижать температуру, при которой работают производительные видеокарты, FPGA и ASIC-и. Для этого используются производительные системы охлаждения, обычно состоящие из радиаторов, вентиляторов и термоинтерфейса (прокладок и пасты) между ними и охлаждаемым устройством.
Очень частой причиной проблем с теплоотводом является поломка вентиляторов, которая устраняется их заменой или ремонтом (подробнее в статье Ремонт и профилактика механической части вентиляторов видеокарт, а также Ремонт вентиляторов с оторванной обмоткой статора).
Иногда, несмотря на использование массивных, хорошо обдуваемых радиаторов, не удается снизить до приемлемых значений температуру (видео)процессора, чипов памяти и электронных элементов, отвечающих за формирование рабочих напряжений. Часто это связано с выработкой ресурса или применением некачественной термопасты и/или термопрокладок (Thermal Pads). Кроме того, свое влияние оказывает и погрешность при изготовлении самих радиаторов, которые могут иметь небольшие перекосы/перепады толщины в разных местах.
Силиконовые термопрокладки, широко использующиеся в вычислительной технике:
Негативное влияние на температурный режим оказывает и неправильно подобранная толщина термопрокладок, которая не позволяет радиатору выполнять свои функции. Это может быть связано с чрезмерной толщиной прокладок в каком-то месте, из-за чего радиатор не прижимается к другим деталям, либо из-за малой толщины, которая недостаточна для передачи тепла от горячей микросхемы к радиатору. В этом случае нужно либо использовать термопрокладки разной толщины, либо использовать в одном из мест очень мягкие (легко деформирующиеся) прокладки (иллюстрация с igorslab):
В любом случае, для увеличения эффективности работы теплоотвода следует точно подбирать материал и толщину термопрокладок, а также термопасту. При этом следует учитывать, что чем тоньше слой термоинтерфейса, тем выше его эффективность.
Как выбрать точную толщину термопрокладки?
При выборе толщины прокладок нужно точно измерить величину зазора между охлаждаемой и отводящей тепло поверхностями. Толщина прокладки (Thermal Pad) обычно подбирается равной ширине измеренного зазора плюс 0.1-0.5 мм для обеспечения прижима с учетом деформации материала прокладки. При отсутствии подходящей толщины в имеющемся ассортименте прокладок, следует подбирать ближайшую по размеру, округляя найденный размер в большую сторону. Установка немного большей прокладки увеличивает ее прижим, что снижает тепловое сопротивление и увеличивает эффективность.
График зависимости теплового сопротивления термопрокладок Keratherm от их толщины и прижимного усилия (чем меньше тепловое сопротивление, тем лучше):
Не следует проявлять фанатизм, используя слишком толстые прокладки, особенно, если они очень жесткие. Из-за сильного прижима может произойти повреждение BGA-шариков охлаждаемых микросхем, которое неизбежно приведет к отвалу чипа. В связи с этим, при установке термопрокладок на микросхемы VRAM, не стоит использовать длинные «термоковрики» с поверхностью, закрывающей сразу несколько микросхем. Лучше вырезать индивидуальную прокладку для каждого чипа. Это обеспечит хороший прижим и освободит место для избыточной массы деформирующейся прокладки в стороне от чипа, что уменьшит вероятность повреждения BGA-контактов.
При выборе прокладок следует учитывать, насколько сильно они могут деформироваться при сжатии. Поправка на прижим может варьироваться в зависимости от мягкости использующегося термоинтерфейса. Различные материалы имеют свою способность к деформации, которая может достигать 1 мм при использовании мягкой прокладки толщиной в несколько миллиметров.
Пример, иллюстрирующий установку термопрокладки средней твердости между радиатором и печатной платой (иллюстрация с igorslab):
Для точного измерения размера зазора (промежутка) между плоскостью радиатора и охлаждаемой поверхностью удобно использовать калиброванные металлические пластины (толщиномер). При его покупке следует ориентироваться на модели, в которых шаг между соседними толщинами составляет 0.05-0.1 мм.
Пример толщиномера (Blade Thickness Metric Filler) с подходящим шагом в диапазоне 0.05-1mm, который можно использовать для измерения величины зазора при подборе прокладок:
Измерения нужно производить с присоединенным к плате устройства радиатором. При этом между кристаллом GPU и пластиной охлаждения необходимо вставить прокладку толщиной примерно 0.1 мм, которая будет имитировать термопасту (это может быть кусочек обычной бумаги для принтера).
Как выбрать материал для термопрокладки?
В настоящее время производится достаточно большой ассортимент термопрокладок, имеющих различные технические характеристики. Основной является thermal conductivity — величина термопроводности прокладки (измеряется в W/mK):
Чем больше величина теплопроводности (число W/mK), тем выше эффективность отвода тепла от горячих микросхем.
При выборе термопрокладок, кроме толщины и термопроводности, следует обращать внимание на такие параметры, как:
Как правило, чем выше плотность и твердость прокладки, тем лучше ее теплопроводность (Thermal Conductivity).
Рейтинг теплопроводности различных термопрокладок и материалов, W/mK (Вт/мK):
Термопрокладки GAP PAD HC 3.0 фирмы Bergquist:
При покупке термопрокладок нужно ориентироваться на данные об их характеристиках от производителя. В случае если их нет, то ориентиром может стать их цвет. Обычно, чем темнее прокладка, тем лучше у нее должна быть теплопроводность (это справедливо не во всех случаях).
Ориентировочная информация о связи цвета термопрокладок с их теплопроводностью:
При выборе термопрокладок, кроме теплопроводности, нужно обращать внимание на их твердость.
Очень мягкие прокладки из терморезины обычно содержат гель (силиконовое масло), который при высоких температурах может вытечь, что ухудшит теплопередачу, приведет к затвердеванию прокладки, потере ею эластичности, увеличит накопление грязи на плате и т. д. В то же время, мягкие прокладки очень эластичны, благодаря чему эффективнее заполняют пространство между микросхемами и радиатором:
Очень твердые прокладки должны быть идеально подогнаны по толщине, в противном случае неизбежно появление перекосов и отсутствие охлаждения в самых неподходящих местах. При установке термопрокладок из меди, алюминия и других твердых материалов необходимо промазывать качественной термопастой место их соединения с охлаждаемыми электронными элементами и радиатором, а также учитывать электропроводимость. Это ухудшает коэффициент теплопроводности. Чем тоньше слой нанесенной пасты и отполированнее поверхность твердой термопрокладки/радиатора, тем меньше теплопотерь и выше эффективность такого термоинтерфейса.
Изображение с информацией о твердости прокладок по Шору из различных материалов (по материалам сайта igorslab):
По мнению авторов сайта igorslab, лучше всего выбирать термопрокладки с твердостью класса A по Шору, которые имеют диапазон твердости от 0 (желатиновая консистенция) до 100 (твердый пластик).
Условная градация термопрокладок и других материалов по степени их твердости/эластичности:
Термопрокладки с нитридом алюминия (Aluminum Nitride Plate), имеющие очень хорошую теплопроводность:
Заключение
Какие бы качественные прокладки не использовались, со временем они теряют свои полезные свойства, утрачивают эластичность и теплопроводность. В связи с этим, при чистке видеокарт и других устройств, использующихся для майнинга, следует проверять качество прокладок и, при необходимости, производить их замену.
В случае, если нет термопрокладок необходимой толщины, можно делать слоеный пирог из нескольких прокладок, набирая нужный размер итогового термоинтерфейса. При установке новых термопрокладок нужно не забывать снимать с них защитную пленку.
Так как термопрокладки со временем достаточно сильно прилипают к охлаждаемой поверхности, при демонтаже систем охлаждения следует проявлять аккуратность и не спешить отделять радиатор от печатной платы. Это часто приводит к повреждению термопрокладок, их разрыву или расслоению.
При установке новой термопрокладки ее нужно раскатывать по поверхности чипа, удаляя воздух между ними.