خمیر سیلیکون چیست + انواع، کاربرد و نحوه استفاده از خمیر حرارتی

سیستم خنک کننده بادی یا آبی با دفع حرارت پردازنده به عملکرد پایدار و افزایش طول عمر کامپیوتر کمک می‌کند، اما مجموعه خنک کننده بدون استفاده از خمیر سیلیکون حرارتی، کارایی لازم را ندارد. شاید بپرسید خمیر حرارتی سیلیکون چیست؟ یا خمیر سیلیکون چه کاری انجام می‌دهد؟ برای آشنایی با یکی از مهم‌ترین اجزاء سیستم‌های خنک‌کننده کامپیوتر در این مقاله با شهر سخت‌افزار همراه شوید.

فهرست مطالب این مقاله:

- خمیر حرارتی چیست؟
- کاربرد خمیر سیلیکون چیست؟
- ویژگی‌های خمیر حرارتی چیست؟
- انواع خمیر حرارتی
- تشخیص خمیر حرارتی (Thermal paste) فاسد
- روش کار با خمیر حرارتی
- بهترین برند خمیرهای حرارتی
- جمع‌بندی و پاسخ به سوالات پرتکرار

دفع گرمای پردازنده در کامپیوترهای قدرتمند امروزی اهمیت بیشتری نسبت به گذشته دارد. در صورتی که دمای پردازنده یک کامپیوتر به طور موثری کاهش نیابد، توان پردازنده برای جلوگیری از آسیب دیدن آن کاهش یافته و در بلند مدت نیز کاهش طول عمر کامپیوتر را شاهد خواهیم بود.

خمیر حرارتی سیلیکون که بین پردازنده و هیت‌سینک قرار می‌گیرد نقش مهمی در دفع گرمای پردازنده دارد. انتخاب خمیر حرارتی نامناسب، قرار دادن مقدار ناکافی از خمیر حرارتی روی پردازنده یا بالعکس و خرابی خمیر حرارتی می‌توانند به افزایش دمای پردازنده و افت عملکرد کامپیوتر منجر شوند.

در این مقاله ضمن تعریف خمیر سیلیکون، کاربرد خمیر حرارتی را بیان کرده و سپس با ویژگی‌ها و اهمیت خمیر سیلیکون در عملکرد لپ تاپ و کامپیوتر دسکتاپ و همچنین چگونگی استفاده از خمیر سیلیکون آشنا می‌شوید.

خمیر حرارتی چیست؟

خمیر سیلیکون حرارتی یا گریس گرمایی که با عناوین خمیر سیلیکون یا خمیر حرارتی نیز شناخته می‌شود، ماده‌ای خمیری است که بین سطح پخش‌کننده یکپارچه حرارت پردازنده (IHS) و هیت‌سینک قرار می‌گیرد و به دفع گرمای پردازنده کمک می‌کند.

کاربرد خمیر سیلیکون چیست؟

پردازنده مرکزی و پردازنده گرافیکی کامپیوتر در زمان پردازش گرمای زیادی را تولید می‌کنند که باید به طور موثری دفع شود تا افت عملکرد پردازنده برای جلوگیری از آسیب رسیدن به آن را شاهد نباشیم.

اگرچه سطح IHS و هیت‌سینک تا حد امکان صاف و صیقلی ساخته می‌شود تا پردازنده بیشترین تماس را با هیت‌سینک داشته باشد اما در واقعیت فرورفتگی و برجستگی‌های میکروسکوپی روی هر دو سطح وجود دارد که موجب ایجاد فاصله کوچکی بین سطح پردازنده و هیت‌سینک می‌شود. بدون استفاده از خمیر حرارتی، این فاصله با هوا پر می‌شود.

از آنجایی که هوا عملکرد خوبی در انتقال حرارت ندارد، دفع حرارت نیز به خوبی انجام نمی‌شود و افزایش دمای پردازنده را شاهد خواهیم بود.

به همین دلیل از خمیر حرارتی استفاده می‌کنیم تا فاصله بین پردازنده و IHS را بپوشاند. خمیر حرارتی سیلیکون، هوا را از فاصله بین پردازنده و هیت‌سینک خارج می‌کند و از آنجایی که گرما را به خوبی منتقل می‌کند، دمای پردازنده به طور موثری کاهش می‌یابد.

به طور خلاصه، وظیفه خمیر سیلیکون کمک به انتقال حرارت از پردازنده به سیستم خنک‌کننده است.

ویژگی‌های خمیر حرارتی چیست؟

ضریب انتقال حرارت که بر حسب وات بر متر کلوین (W/mK) بیان می‌شود، مهم‌ترین مشخصه خمیر حرارتی است. هرچه خمیر حرارتی سیلیکون ضریب انتقال حرارت بالاتری داشته باشد، حرارت را به طور بهتری به هیت‌سینک منتقل می‌کند.

ویسکوزیته که مقاومت سیال در برابر جاری شدن را نشان می‌دهد، مشخصه دیگری است که برای پخش شدن بهتر خمیر سیلیکون حرارتی روی سطح پردازنده اهمیت دارد.

رسانایی خمیر حرارتی مشخصه دیگری است که در زمان انتخاب خمیر باید به آن دقت داشته باشیم. مالیده شدن یا نشت خمیرهای رسانا یا فلز مایع می‌تواند به اتصال کوتاه و خرابی قطعات الکترونیکی منجر شود.

خمیر حرارتی باید با توجه به شرایط انتخاب شود، مثلا خمیر سیلیکون ماینرASIC خاصیت چسبندگی دارد و علاوه بر انتقال حرارت، هیت‌سینک را نیز روی تراشه‌های ماینر نگه‌ می‌دارد. اما خمیر سیلیکون مخصوص CPU یا خمیر سیلیکون کارت گرافیک تحت فشار بین پردازنده و هیت‌سینک قرار می‌گیرند و در نتیجه نیازی به این ویژگی نخواهد بود.

انواع خمیر حرارتی

صدها نوع از خمیرهای حرارتی مختلف در بازار وجود دارند که از نظر میزان انتقال حرارت، هدایت الکتریکی، چگالی و قیمت با یکدیگر متفاوت هستند. به طور کلی خمیرهای حرارتی را می‌توانیم در شش دسته‌بندی مختلف تقسیم کنیم:

خمیر حرارتی بر پایه فلز

خمیر حرارتی فلزی یکی از رایج‌ترین و قدیمی‌ترین انواع خمیرهای حرارتی است که معمولاً از مقداری نقره و آلومینیوم تشکیل می‌شود. این دسته از خمیرهای حرارتی به خوبی گرما را از پردازنده به هیت‌سینک منتقل می‌کنند اما از آنجایی که فلزات رسانای الکتریسیته هستند، باید در زمان استفاده از خمیر سیلیکون فلزی کاملاً دقت داشته باشیم تا به سایر قسمت‌های مادربرد مالیده نشود.

فلز مایع

فلزات مایع ضریب انتقال حرارت بالایی دارند و یکی از بهترین راه‌کارها برای انتقال گرما از پردازنده به هیت‌سینک محسوب می‌شوند. خمیر حرارتی فلز مایع عمدتاً از فلز گالیم تشکیل می‌شود که در دمای اتاق به شکل مایع است.

از آنجایی که گالیم می‌تواند با فلز آلومینیوم واکنش شیمیایی نشان دهد، امکان استفاده از هیت‌سینک آلومینیومی در زمان استفاده از فلز مایع وجود ندارد. به علاوه نشت فلز مایع به سایر قسمت‌های مادربرد یا کارت گرافیک می‌تواند به اتصال کوتاه و آسیب دیدن این قطعات منجر شود.

خمیر حرارتی بر پایه سرامیک

خمیر حرارتی سرامیکی رایج‌ترین نوع از خمیرهای حرارتی موجود در بازار است که برق را هدایت نمی‌کند و به طور امن و آسان می‌توانیم از این خمیر استفاده کنیم. خمیر حرارتی سرامیکی مقرون به صرفه است اما ضریب انتقال حرارت بالایی ندارد و اگر می‌خواهید دمای پردازنده به طور قابل توجهی کاهش یابد، خمیر حرارتی سرامیکی گزینه مناسبی برای این کار نیست.

خمیر حرارتی بر پایه کربن

خمیر حرارتی کربنی از الیاف بسیار کوچک کربن تشکیل می‌شود و مانند خمیر حرارتی سرامیکی رسانای برق نیست. سهولت در استفاده و طول عمر بالا از جمله مزایا و ضریب انتقال حرارت کم از جمله معایب خمیر حرارتی کربنی را تشکیل می‌دهند.

خمیر حرارتی بر پایه الماس-کربن

الماس 5 برابر انتقال حرارت بهتری در مقایسه با نقره دارد؛ بنابراین خمیر حرارتی کربن-الماس یکی از بهترین گزینه‌های موجود برای کاهش دمای پردازنده است. این خمیر رسانای برق نیست، ویسکوزیته پایین و پایداری بالایی دارد و از آنجایی که الماس موجود در این خمیر به شکل پودری است، سطوحی که روی آن قرار می‌گیرد را خراش نمی‌دهد.

با وجود تمامی مزایای عنوان شده، خمیر حرارتی مبتنی بر الماس قیمت بسیار بالاتری نسبت به سایر خمیرها دارد.

خمیر حرارتی بر پایه سیلیکون

خمیر حرارتی سیلیکونی از سیلیکون تشکیل می‌شود و طیف دمایی گسترده‌تری نسبت به سایر خمیرهای حرارتی دارد به همین دلیل کاربرد گسترده‌تری برای کمک به دفع حرارت انواع پردازنده‌ها و کارت‌های گرافیکی دارد.

خمیر سیلیکون حرارتی رسانای برق نیست و به همین دلیل حساسیت خمیرهای رسانای برق را ندارد. خمیرهای حرارتی سیلیکونی به خوبی گرما را از پردازنده به هیت‌سینک منتقل می‌کنند اما چندان ارزان نیستند.

تشخیص خمیر حرارتی (Thermal paste) فاسد

در طول زمان خمیر سیلیکون حرارتی فرسوده و خشک می‌شود؛ در نتیجه نمی‌تواند به خوبی گرما را از پردازنده به هیت‌سینک منتقل کند. به همین دلیل توصیه می‌کنیم تا برای جلوگیری از افزایش گرمای پردازنده، خمیر حرارتی خشک شده را تعویض کنید.

در همین رابطه بخوانید:

- چگونه خمیر حرارتی (Thermal Compound) فاسد را تشخیص دهیم؟

همچنین باید در زمان خرید از فاسد نبودن خمیر سیلیکون اطمینان حاصل کنید. سفت شدن خمیر سیلیکون و از دست دادن خاصیت ویسکوزیته یا گرانروی یا ته نشین شدن مایع روغنی نشانه‌های فاسد شدن خمیر سیلیکون هستند.

روش کار با خمیر حرارتی؛ چگونه خمیر سیلیکون را عوض کنیم؟

خمیر سیلیکونی را می‌توانید طی چند گام تعویض کنید. در ابتدا خمیر حرارتی قبلی را با استفاده از یک پارچه میکروفایبر و مقداری ایزوپروپیل الکل از سطح پردازنده پاک کنید. پیش از اعمال خمیر جدید، اجازه دهید تا سطح پردازنده کاملاً خشک شود. همچنین اطمینان حاصل کنید که پردازنده به درستی روی سوکت مادربرد نصب شده باشد.

استفاده مجدد از خمیر حرارتی می‌تواند موجب شود تا حباب‌های هوا بین خمیر و هیت سینک قرار بگیرند و دفع حرارت کاهش یابد؛ بنابراین توصیه می‌کنیم تا هر بار که هیت‌سینک را از پردازنده جدا می‌کنید، خمیر پردازنده را نیز تعویض کنید.

مضاف بر تمامی موارد عنوان شده، پیش از شروع تعویض خمیر دستورالعمل مربوط به نصب هیت‌سینک و سیستم خنک‌کننده به همراه راهنمای ارائه شده توسط شرکت تولید کننده خمیر حرارتی را مطالعه کنید. آشنایی با مراحل نصب خنک‌کننده و خمیر حرارتی به ما کمک می‌کند تا خمیر را به سادگی تعویض کنیم.

روش کار با خمیر حرارتی عبارت است از:

• خمیر حرارتی CPU را به آرامی روی سطح IHS قرار دهید. تکنیک‌های مختلفی برای قرار دادن خمیر روی سطح پردازنده وجود دارد که تفاوت چندانی ایجاد نمی‌کنند. اینتل توصیه می‌کند تا خمیر سیلیکون حرارتی را به اندازه یک نخود در مرکز پردازنده قرار دهیم، در حالی که برخی خمیر را به صورت یک خط یا دو خط مورب روی پردازنده قرار می‌دهند.

• باید دقت کنید تا خمیر به اندازه کافی روی پردازنده قرار داده شود و کم یا زیاد نباشد. اگر خمیر ناکافی باشد، به خوبی سطح پردازنده را نمی‌پوشاند و در نتیجه انتقال حرارت به خوبی صورت نمی‌پذیرد. قرار دادن خمیر اضافی نیز موجب می‌شود تا بخشی از آن به اطراف پردازنده نشت کند.

• هیت‌سینک خنک کننده را روی پردازنده قرار داده و به آرامی مراحل نصب هیت‌سینک روی پردازنده را انجام دهید. اگر هیت‌سینک با پیچ روی سوکت پردازنده نصب می‌شود، پیچ‌های هر طرف را مرحله به مرحله سفت کنید. در پایان اطمینان حاصل کنید که هیت‌سینک به خوبی روی پردازنده نصب شده باشد و فشار کافی نیز برای نگه‌داشتن هیت‌سینک روی پردازنده وجود داشته باشد.

بهترین برند خمیرهای حرارتی

همه ما می‌خواهیم بهترین خمیر حرارتی را با ضریب انتقال حرارت بالا و قیمت پایین خریداری کنیم. شرکت‌های متعددی در حوزه تولید خمیر حرارتی سیلیکون فعالیت دارند که محصولات متنوعی را نیز به بازار عرضه کرده‌اند.

تعدای از بهترین برندهای تولید کننده خمیرهای حرارتی عبارتند از: ProlimaTech، Thermal Grizzly، Cooler Master، Arctic، NAB Cooling، Noctua، Gelid، Corsair، SYY و گرین.

جمع‌بندی

خمیر حرارتی یکی از اصلی‌ترین اجزاء سیستم خنک‌کننده هر کامپیوتری محسوب می‌شود که به دفع موثر گرما از پردازنده کمک می‌کند.

برای افزایش طول عمر کامپیوتر و جلوگیری از افت عملکرد پردازنده در زمان پردازش بهتر است تا از خمیر حرارتی مناسب و با کیفیت استفاده کنیم.

پاسخ به سوالات پرتکرار

آیا زدن خمیر سیلیکون ضروری است؟

استفاده از خمیر حرارتی سیلیکون برای اطمینان از عملکرد پایدار پردازنده و افزایش طول عمر کامپیوتر ضروری است.

آیا خمیر سیلیکون سرطان زا است؟

شاید بپرسید که آیا خمیر سیلیکون سمی است؟ برای پاسخ به این پرسش باید بگویم که برخی از انواع خمیرهای حرارتی مقدار کمی فلزات سمی دارند، اما مقدار آن به قدری اندک است که تاثیر نامطلوبی بر سلامت انسان نمی‌گذارد. به علاوه هیچ مدرکی در رابطه با تاثیر خمیر حرارتی بر ابتلاء به سرطان وجود ندارد.

با این وجود بهتر است تا در زمان کار با خمیر حرارتی دستکش بپوشید و از دست زدن به چشمانتان پرهیز کنید.

خمیر سیلیکون کی باید عوض شود؟

به طور کلی طول عمر خمیر حرارتی به 2 تا 4 سال می‌رسد. اگر دمای پردازنده مرکزی یا پردازنده گرافیکی کامپیوتر شما به طور محسوسی افزایش یافته یا به هردلیلی مجبور به جدا کردن هیت‌سینک از پردازنده شدید، بهتر است تا خمیر حرارتی را عوض کنید.

چگونه خمیر سیلیکون را نرم کنیم؟

اگر خمیر سیلیکون حرارتی خشک شود، توانایی خود را در انتقال حرارت از دست می‌دهد و باید با خمیر حرارتی جدید جایگزین شود؛ بنابراین توصیه می‌کنیم تا خمیر حرارتی خشک را کاملاً از سطح پردازنده پاک کنید و آن را با خمیر حرارتی تازه جایگزین کنید.

جایگزین خمیر سیلیکون چیست؟

فلز مایع، جایگزینی برای خمیر سیلیکون حرارتی محسوب می‌شود که ضریب انتقال حرارت بالایی دارد. باید توجه داشته باشید که فلز مایع یک ماده رسانای برق است و نشت آن به سایر قسمت‌های مادربرد یا برد کارت گرافیک می‌تواند به یک فاجعه تبدیل شود.

در اینترنت راه‌کارهای عجیب و متفاوتی برای استفاده از مواد جایگزین یا حتی ساخت خمیر سیلیکون حرارتی با استفاده از ترکیب‌های مختلف معرفی می‌شوند که غالباً کارایی لازم را ندارند. اگر به دنبال جایگزین خمیر سیلیکون برای سی پی یو می‌گردید، توصیه می‌کنیم تا از خمیر حرارتی سیلیکون استاندارد به جای راه‌کارهای عجیب و ناکارآمد استفاده کنید.

خمیر سیلیکون طلایی چیست؟

خمیر حرارتی سیلیکون طلایی از ذرات بسیار ریز طلا تشکیل می‌شود که عملکرد خوبی در انتقال حرارت دارد. این خمیر حرارتی گران قیمت غالباً توسط اورکلاکرها یا در کامپیوترهای حرفه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.