آشنایی با خمیر سیلیکون و انواع آن
خمیر سیلیکون چیست؟
خمیر سیلیکون یا گریس گرمایی در واقع نوعی خمیر و چسب رسانای گرمایی است. جنس این چسب از نوع پلیمر بوده و بین قطعاتی که دارای گرمای زیاد بوده و قطعات انتقال دهنده گرما قرار می گیرند. عمده ترین محل استفاده از خمیر سیلیکون در رایانه های رومیزی است که بین پردازنده و هیت سینک (فن) روی پردازنده قرار می گیرد.
خمیر سیلیکون در واقع نوعی ماده خمیری شکل است که جهت انتقال حرارت از قطعه تولید کننده گرما، به قطعه گرما بر استفاده می شود. این نوع ماده که به گریس گرمایی یا Thermal grease معروف است نوعی ماده پلیمری خمیری شکل است. این ماده انتقال گرما را آسان تر می کند.
محصول جدید: فلاشر 12 ولت افکت دار
امروزه از دو نوع ماده خمیری برای انتقال گرما استفاده می شود. یکی از این موارد خمیر سیلیکون است و ماده دیگری که برای انتقال گرما استفاده می شود پد های خمیری هستند که به صورت برچسب پد بر روی پردازنده ها قرار می گیرند.
کار خمیر سیلیکون
گریس گرمای یا همان خمیر سیلیکون برای انتقال حرارت از منبع تولید حرارت به قطعه انتقال حرارت استفاده می شود. روش کار این خمیر‌ها به این صورت است که آن را بین تولید کننده حرارت و قطعه انتقال قرار می دهند. حالت خمیری این ماده باعث می شود که هوای بین دو قطعه از بین رفته و هیچ گونه مانعی برای انتقال حرارت وجود نداشته باشد.
کار خمیر سیلیکون از بین بردن هوا و موانع انتقال حرارت از قطعه تولید کننده حرارت به سمت قطعه گرما بر است. بیشترین استفاده از کار خمیر سیلیکون این است که بین پردازنده و هیت سینک روی آن قرار گیرد تا انتقال حرارت از پردازنده به سمت هیت سینک را راحت تر کند. این پردازنده ها می‌توانند CPU های رایانه و یا GPU های کارت گرافیک باشند.
در لپ تاپ های گران قیمت که دارای پردازنده های قوی و کارت های گرافیک قوی هستند خمیر سیلیکون مناسب قرار گرفته است با این حال بعد از چند سال این خمیر‌ها کارایی خود را از دست می دهد و به حالت جامد و خشک شده در می آیند. اگر این لپ تاپ ها به موقع سرویس نشوند و خمیر سیلیکون آن ها تعویض نشود ممکن است پردازنده ها بیش از حد داغ کرده و باعث آسیب دیدن قطعات لپ تاپ شوند.
کار خمیر سیلیکون انتقال حرارت از پردازنده های به سمت هیت سینک است. با استفاده از خمیر سیلیکون می توان بین 10 الی 20 درجه سانتی گراد حرارت را از سمت CPU به سمت قطعه گرما بر منتقل کند. پردازنده های رایانه هر چه در دمای پایین تری باشند عملکرد بهتری دارند و هر چه دمای آن ها پایین تر باشد بهتر می توانند از پس پردازش های سنگین بر بیایند. به همین خاطر باید روش های خاص انتقال گرمایی از سمت پردازنده ها به سمت قطعه های گرما بر استفاده شود.
کار خمیر سیلیکون به صورت است که بر سطح صاف پردازنده قرار می گیرد. با توجه به اینکه سطح بالایی و صاف پردازنده ها از جنس فلز است دارای شیار‌ها و برش های ریز میکروسکوپی می باشند. این شیار‌ها محل قرارگیری هوا است و هوا رسانای انتقال گرما نیست و اگر هوا بین پردازنده و هیت سینک قرار گیرند باعث داغ شدن پردازنده می شود.
کار خمیر سیلیکون این است که این شیار‌ها را پر کرده و مانع تجمع هوا بین پردازنده و هیت سینک شوند. با این کار گرما به راحتی از پردازنده به هیت سینک منتقل می شود و باعث خنک شدن پردازنده می شود.
مقاله آموزشی: ال ای دی (LED) چیست؟
بهترین خمیر سیلیکون
معمولا مدل های سرامیکی و سفید رنگ آن ها در بازار بیشتر پیدا می شود. در این بین در این مدل ها نمونه های تقلبی دیده می شود ولی مدل های دیگری وجود دارد که به نقره ای یا فلزی هستند. این مدل از خمیر سیلیکون ها رسانایی بیشتری دارند.
بهترین خمیر سیلیکون موجود در بازار را فعلا می توان خمیرهای نقره ای دانست که به دلیل وجود فلز در آن‌ها رسانایی قابل قبولی دارند و می توانند به خوبی گرما ایجاد شده را به سطح هیت سینک ها منتقل کنند. بهترین خمیر سیلیکون موجود در بازار مدل هایی هستند که فلز مناسب تر و رساناتری در آن ها به کار رفته باشد.
خمیر سیلیکون بر پایه فلز یا Metal Based
این نوع TIM ها بیشترین محبوبیت را در بازار دارند ، با توجه به این که از جنس فلز ساخته می شوند بیشتری انتقال گرما را دارد. 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 هستند. ولی همیشه هم استفاده از این نوع از خمیر حرارتی توصیه نمی شود، 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 هست. می تواند برای سیستم های الکترونیکی مشکلاتی را ایجاد کند.
خمیر سرامیک بر پایه سرامیک یا Ceramic Based
این گونه TIM ها مثل TIM های فلزی از محبوبیت خوبی برخوردارند ولی نمی توانند به خوبی فلز کارایی داشته باشند، معمولا تفاوت درجه ای بین 1 تا 3 درجه سانتی گراد در بین این محصول و محصول فلزی وجود دارد. این نوع از TIM ها مثل 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 شما مشکلات ناشی از رسانای الکتریکی را نخواهید داشت.
خمیر سیلیکون بر پایه سیلیکون یا Silicon Based
این گونه TIM ها معمولا در صفحات حرارتی یا Thermal Pad ها استفاده می شوند و بر خلاف تصوری که می شود کاربرد زیادی در دنیا ندارند، ولی نام آشنایی دارند. این نوع از TIM ها که ما به عنوان خمیر سیلیکون می شناسیم کار خود را به خوبی انجام می دهند ولی به هر حال کیفیت دو مورد قبلی را در خود ندارند و معمولا با یک سیستم خنک کننده یا Cooling Kit ارائه می شوند.
یک نوع اپوکسی ( چسب حرارتی) حرارتی 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 اسمش پیداست برای چسباندن دائمی CPU به Heat Sink مورد استفاده قرار می گیرند. در بیشتر اوقات استفاده از چنین چسب هایی پیشنهاد نمی شود ولی بعضی اوقات باید حتما از چسب استفاده شود.
یکی از موارد استفاده از چسب های اپوکسی حرارتی متصل کردن Heat Sink به کارت گرافیک است. در بیشتر اوقات شما برای کارت گرافیک خود از صفحات حرارتی یا Thermal Pad ها استفاده می کنید که نمی توانند به خوبی سرویس دهی کنند و در اینجاست که می توانید از اپوکسی حرارتی استفاده کنید. ولی عیب استفاده از این روش این است که به محض اینکه صفحه Heat Sink خود را با چسب بچسبانید دیگر قادر نخواهید بود آن را جدا کنید و اینجاست که خیلی باید دقت کنید.
یکی از روش هایی که برای برداشتن و جدا کردن Heat Sink از چسب اپوکسی حرارتی استفاده می شود این است که کارت گرافیک خود را در فریزر یخچال بگذارید و بعد Heat Sink را از آن جدا کنید، با این کار چسب خیلی شکننده می شود و به راحتی می توانید آن را از کارت گرافیک جدا کنید.
مقاله آموزشی: انواع منبع تغذیه سوئیچینگ
کاربردهای خمیر سیلیکونی
استفاده صنعتی:
گریس سیلیکون معمولا برای روانکاری و حفظ بسیاری از انواع قطعات لاستیکی مثل حلقه های اورینگ، بدون تورم یا نرم شدن لاستیک استفاده می شود، ولی به خاطر این عوامل برای لاستیک سیلیکونی منع مصرف دارد. به عنوان یک مهار کننده خوردگی و روان کننده در مناطق تماس غیر فلز- فلز عمل می کند.
گریس سیلیکون در حلال های آلی مثل تولوئن، زایلن، ارواح معدنی و هیدروکربن های کلر محلول است. در متانول، اتانول و آب نامحلول است.
گریس حرارتی اغلب از یک پایه گریس سیلیکونی به همراه پرکننده های رسانای گرمایی تشکیل شده است. به جای کاهش اصطکاک، برای توانایی های انتقال حرارت استفاده می شود.
گریس سیلیکونی خالص به طور گسترده ای در صنعت لوله کشی در شیرآلات و آب بندی ها و در تجهیزات دندان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. این به دلیل عدم خطر بلع است. دستگاه های برقی از گریس سیلیکون برای روانکاری آرنج های جدا شونده، در خطوطی که باید دمای بالا را تحمل کنند، استفاده می شوند. گریس های سیلیکونی عموما دارای محدوده دمای عملیاتی از -40 تا 200 درجه سانتی گراد (-40 تا 392 درجه فارنهایت) هستند و بعضی از نسخه های درجه حرارت بالا این محدوده را کمی افزایش می دهند.
برق:
گریس های سیلیکونی عایق الکتریکی هستند و بیشتر روی اتصالات الکتریکی، به ویژه اتصالات لاستیکی، به عنوان ابزاری برای آب بندی و محافظت از کانکتور استفاده می شود. در این زمینه آن ها اغلب به عنوان گریس دی الکتریک نامیده می شوند.
استفاده معمول از این نوع در اتصال با ولتاژ بالا مربوط به شمع موتورهای بنزینی است، جایی که گریس روی صندلی لاستیکی سیم پلاگین زده می شود تا به لغزش روی عایق سرامیکی دوشاخه، برای بستن چکمه لاستیکی کمک کند. و برای جلوگیری از چسبندگی لاستیک به سرامیک استفاده می شود.
چنین گریس هایی برای مقاومت در برابر درجه حرارت بالا که عموما مربوط به مناطقی است که شمع در آن قرار دارد، فرموله شده اند و می توانند به قطعه اعمال شوند (زیرا فشار تماس برای نفوذ به لایه چربی کافی است). انجام این کار در سطوح تماسی با فشار بالا بین فلزات مختلف، مزیت بیشتری برای آب بندی منطقه تماس با الکترولیت ها دارد که ممکن است باعث خوردگی سریع فلزات در اثر خوردگی گالوانیکی شود.
گریس سیلیکونی می تواند تجزیه شود و یک لایه عایق در کنار یا کناره های کنترلی ایجاد کند تا قطعه با قوس مواجه شوند و آلودگی می تواند باعث خرابی زودرس قطعه شود.
مقاله آموزشی: آشنایی با ال ای دی 10 وات
آیا خمیر سیلیکون نقره ای واقعا دارای نقره است؟
خمیر نقره ای که در درونش از نقره استفاده شده است. این مدل از خمیر‌ها به اصطلاح در داخل آن ها نقره استفاده نشده است و در واقع تنها به خاطر رنگ نقره ای آن ها به این مدل معروف شده اند. در داخل این مدل از گریس های گرمایی نوعی پودر آلومینیوم ریخته می شود تا رسانایی خمیر افزایش پیدا کند. البته باید در هنگام استفاده از این مدل خمیر‌ها استفاده کنید چون به خاطر فلز استفاده شده در آن ها ممکن است رسانای الکتریکی بسیار خفیفی باشند و اگر مقدار زیادی از آن روی بخش های مادربورد ریخته شود ممکن است باعث اتصالی قطعات رایانه شوند.
آیا خمیر سرامیکی سفید رنگ بهترین مدل هستند؟
این مدل خمیر سیلیکون ها در واقع معروف ترین آن ها هستند که در سطح بازار به وفور پیدا می شوند. این مدل از خمیر‌ها دارای مدل های تقلبی بسیار زیادی در بازار هستند که تقریبا هیچ تاثیر رسانایی خاصی ندارند و عملکرد ضعیفی از خود نشان می دهند. این مدل خمیر‌ها به اصطلاح در آن ها از مواد سرامیک استفاده شده است ولی جنس مواد به کار رفته دارای کیفیت بسیار پایین می باشد که باعث می شود فرآیند انتقال دما در این خمیر‌ها به شدت ضعیف بوده کیفیت پایینی را شامل شوند.
آیا خمیر سیلیکونی با جنس سیلیکون بهتر از بقیه است؟
این نوع خمیر‌ها که در داخل آن ها از نوعی ماده سیلیکونی استفاده شده است و دلیل نام گذاری آن ها این مدل خمیر‌ها می باشند. این مدل خمیر‌ها کاربرد چندان بالایی در دنیای دیجیتال و الکترونیک امروزی ندارند و دلیل آن هم این است که خمیرهای نقره ای توانایی و رسانایی گرمایی بهتری نسبت به این مدل خمیر‌ها دارند. امروزه عموما خمیر سیلیکونی ها به همراه یک قطعه خنک کننده یا Cooling Kit ها به بازار عرضه می شوند.
آیا خمیرهای نقره ای رسانای الکتریکی هستند؟
در هنگام خرید خمیر سیلیکون نقره ای باید به مقدار رسانای الکتریکی آن ها نیز دقت شود. این مقدار در برچسب ها به صورت اهم بر سانتی متر یا Ω·cm مشخص می شود که مقدارهای بسیار ناچیز و کم را نشان می دهد و عموما دارای رسانایی الکتریکی بسیار کمی هستند.
مقاله آموزشی: بررسی ال ای دی نواری آر جی بی
جایگزین خمیر سیلیکون
• وازلین یا petroleum jelly
• خمیر دندان
• روغن سیلیکون: قبل از خمیر سیلیکون از Silicon Grease استفاده می‌شد.
• پودر آلومینیوم
• سس مایونز
• سس خردل
• پماد اکسید زینک
ساخت خمیر سیلیکون cpu در خانه
• ترکیب مقداری نمک و مقداری مربا
• ترکیب چند قطره روغن خوراکی و مقداری خمیر دندان
• ترکیب مقداری خمیر دندان و وازلین
• ترکیب پودر الماس و گریس
