خمیر سیلیکون یا خمیر حرارتی نقش حیاتی در خنک سازی ایفا می کند. از این ماده در ساخت تراشه های رایانه ای و دیگر عناصر ضروری دستگاه های سیلیکون الکترونیکی نیز استفاده می شود. برای آشنایی بیشتر با کاربرد خمیر سیلیکون در رایانه با ادامه مطلب همراه ما باشید.
آشنایی با کاربرد خمیر سیلیکون در رایانه
یکی از مواد مهمی که در صنعت لوازم جانبی رایانه شدیدا مورد استفاده واقع می شود خمیر سیلیکونی می باشد. این ماده در ساخت تراشه های رایانه ای و دیگر عناصر ضروری دستگاه های سیلیکون الکترونیکی به کار گرفته می شود.
خمیر سیلیکون برای خنک سازی قطعات سخت افزاری، ایجاد فاصله بین بردهای رایانه روی مادربرد کاربرد دارد. اگر هر چند وقت یک بار برای سرویس و شارژ خمیر سیلیکون لپ تاپ خود اقدام نمی کنید این مطلب مناسب شما خواهد بود. چرا که در ادامه قصد داریم شما را بیشتر با کاربرد خمیر سیلیکون آشنا نماییم.
خمیر سیلیکون
سیلیکونی یکی از عناصر شیمیایی می باشد که در جدول مندلیف با نماد si مشخص می شود. سیلیکون ماده ای جامد و از جنس کریستال بوده و درخشش فلزی آبی مایل به خاکستری دارد. حجم سیلیکون در دنیا زیاد بوده به این حد که دانشمندان عقیده دارند سیلیکون دومین ماده پس از اکسیژن است.
از ترکیب سیلیکون با دیگر مواد، محصولات مختلفی به دست می آید. محصولاتی که می توان از آن در صنایع متعدد نظیر قطعات رایانه ای، ساختمان، صنایع ریخته گری شیشه و … استفاده نمود. به خمیر سیلیکون، خمیر حرارتی نیز گفته می شود.
این ماده خمیری شکل و رسانای گرما نقش مهمی در خنک نگه داشتن CPU ایفا می کند. این ماده بین CPU و هیت که وظیفه دفع گرما را انجام می دهد قرار گرفته و فواصل میکروسکوپی بین این دو سطح را پر می کند. در حالت ایده آل بین CPU و هیت سینک هیچ فضایی وجود ندارد. ولی در دنیای واقعی ناهمواری های سطحی همواره وجود دارد.
خمیر سیلیکون این ناهمواری ها را پر کرده و مسیر صاف و مستقیمی برای انتقال گرما از CPU به هیست سینک به وجود می آورد. به این ترتیب خمیر سیلیکون یا همان ماده رابط حرارتی؛ ماده ای با هدایت حرارتی بالا بوده که برای اتصال یک منبع گرما به یک وسیله پخش حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد.
به علت عملکرد قوی و تطبیق پذیری این خمیر می توان آن را در تنظیمات حرارتی متعدد از جمله سینک های حرارتی پیدا کرد. خمیر سیلیکون تاثیر بخشی کلی هدایت حرارتی یک سیستم را بهبود می دهد. این ترکیب غیر سخت در برابر آب هم مقاوم است.
از این رو از خمیر سیلیکون جهت روانکاری و محافظت از سطوح در مقابل اکسیداسیون استفاده می شود. این خمیر به عنوان یک ترکیب دی الکتریک طراحی شده و اصطلاحا ویسکوزیته بالایی هم دارد از این رو برای مدت طولانی ماندگاری دارد.
خمیر سیلیکون ماده نیمه رسانا بوده و برای استفاده در بین قطعات رایانه ای کاربرد مناسبی دارد. همانطور که اشاره شد این خمیر جهت بهبود جریان حرارت بین سینک های حرارتی و اجزای تولید کننده گرما مثل پردازنده اصلی، پردازنده گرافیکی، سینک فن رایانه و دیگر اجزای برقی به کار گرفته می شود.
خمیر سیلیکون در چه مواردی استفاده می شود؟
در رایانه هر قطعه ای که تراکنش کارایی زیادی دارد، بیشتر حرارت تولید می کند. رایانه های معمولا به یک فن مخصوص نیز مجهز هستند. دور محفظه فن مانند فن کیس یا فن CPU از خمیر سیلیکون به عنوان نوعی خنک کننده مایع استفاده می شود.
خمیر سیلیکون موجب شده بین محفظه فن و دیگر قطعات فاصله ایجاد شده و حرارت جذب شده به آن ها منتقل نشود. از سویی خمیر حرارتی به صورت یک ضربه گیر نیز عمل کرده یعنی قطعات لپ تاپ در اثر جابجایی دچار شوک و ضربه ناگهانی نمی شوند.
هوا عایق حرارتی عالی محسوب می شود و انتقال گرما از منبع حرارت به دستگاه مدیریت گرما را مختل می نماید. ویژگی مایع بودن خمیر سیلیکون موجب شده تا به ریزترین حفره های موجود در سطح منبع حرارت و سطح پخش کننده گرما نفوذ یابد.
بدون استفاده از خمیر سیلیکون ، منبع حرارت در تماس مستقیم با پخش کننده گرما، حباب های هوا را بین دو قطعه ایجاد می کند. این حباب ها مستقیما سبب کاهش هدایت حرارت سیستم مدیریت گرما می شوند. استفاده از این خمیر حباب های هوا را از بین برده در نتیجه اثربخشی تجهیزات جانبی مدیریت گرما بهبود می یابد.
هدف تنها بهبود کارایی نبوده بلکه بدون خمیر سیلیکون، کارکرد منبع گرما با خطر آسیب دیدن مدار مجتمع داخلی همراه است. به طور خاص خمیر سیلیکون در واحد پردازش مرکزی رایانه استفاده می شود زیرا این قطعات الکترونیکی حرارت زیادی تولید می کنند و برای عملکرد درست باید حرارت دفع شود.
خمیر سیلیکون طوری طراحی شده که از لحاظ الکتریکی رسانا نباشد و به شکل مستقیم روی درپوش بسته بندی CPU قرار می گیرد. این درپوش ها که نخستین حالت انتقال حرارت از هسته نیمه رسانا هستند از لحاظ حرارتی رسانا می باشند.
با این وجود درپوش از مواد نیمه رسانا و مدار مجتمع در مقابل خمیر سیلیکون و دیگر عوامل خارجی محافظت می کند. در مرحله بعدی هیت سینک یا خنک کننده، پخش کننده گرما، لوله حرارتی یا محفظه بار و یا یک پیکربندی سفارشی شامل هر چهار دستگاه به خمیر سیلیکون اتصال می یابند.
هدف خمیر سیلیکون کاهش حفره های هوا بین پخش کننده حرارت تراشه نیمه رسانا و ماده رسانای گرمایی است که انرژی گرما را از منبع حرارت دور می نماید.
علت استفاده از خمیر سیلیکون در قطعات رایانه ای
تقریبا تمام اجزای یک رایانه، بخصوص لپ تاپ ها که در آن قطعه ها در یک پک کوچک جای دارند با خمیر سیلیکون پر شده است. از جمله علل استفاده از خمیر سیلیکون در قطعات رایانه ای کاربرد آن برای موارد زیر می باشد:
خنک سازی قطعات رایانه
تمام قطعات رایانه ای بخصوص پردازنده اصلی به گرما خیلی حساس هستند. حرارت بیش از حد می تواند به پردازنده اصلی، پردازنده گرافیکی، منبع تغذیه، سینک فن و دیگر قطعات صدمه زده و سبب ناپایداری سیستم گردد. از این رو خمیر سیلیکون در اینجا به عنوان یک خنک کننده مایع کاربرد دارد.
افزایش عملکرد قطعات
افزایش عملکرد پردازنده اصلی و دیگر قطعات از رایج ترین علت استفاده خمیر سیلیکونی می باشد. این خمیر می تواند حتی کوچکترین ایرادات را هم بپوشاند و سبب افزایش عملکرد قطعات نسبت به قبل هم می شود.
بهبود عملکرد اورکلاک
کاربرد دیگر خمیر سیلیکون افزایش سرعت کلاک پردازنده اصلی می باشد. استفاده از این خمیر به عملکرد بهتر اورکلاک پردازنده اصلی نیز منجر می شود.
افزایش پایداری سیستم
خمیر سیلیکون با انتقال گرما از پردازنده اصلی به هیت سینک، سبب کاهش دمای سیستم می شود. این مسئله بخصوص برای اورکلاک پردازنده یا استفاده از سیستم در موارد سخت مثل بازی های سنگین یا ویرایش ویدیو اهمیت زیادی دارد.
در ضمن خمیر سیلیکون خاموش شدن ناگهانی سیستم را کاهش می دهد. همانطور که می دانید گرمای بیش از حد می تواند سبب خاموش شدن ناگهانی رایانه گردد. این خمیر با خنک نگه داشتن پردازنده از این مسئله جلوگیری نموده و منجر به افزایش پایداری سیستم می شود.
کاهش نویز فن های سیستم
همانطور که می دانید فن ها به منظور خنک سازی پردازنده اصلی و دیگر اجزای رایانه استفاده می شوند. با کاهش دمای سیستم از طریق وجود خمیر سیلیکون نیاز به کارکرد فن ها هم کاسته می شود و این موضوع منجر به ایجاد نویز کمتر و محیط آرام تری خواهد شد.
افزایش طول عمر قطعات سیستم
پیشتر هم اشاره شد که گرمای بیش از حد می تواند به تدریج به پردازنده و دیگر اجزای رایانه صدمه بزند. خمیر سیلیکون با خنک نگه داشتن این قطعات موجب افزایش طول عمر آن ها می شود. در ضمن از آنجا که گرما موجب خوردگی اتصالات و مدارها می شود خمیر سیلیکون با خنک نگه داشتن رایانه از این موضوع جلوگیری و موجب حفظ سلامت اجزای داخلی سیستم می شود.
افزایش سرعت کلی سیستم
از دیگر کاربرد های خمیر سیلیکون این است که با حضور آن پردازنده اصلی خنک تر و کارآمدتر عمل می کند در نتیجه سرعت کلی سیستم افزایش می یابد. همچنین برنامه ها و بازی ها سریع تر بارگذاری شده و بوت شدن سیستم هم در زمان کمتری صورت می گیرد.
در ضمن حضور خمیر سیلیکون برای گیمرها می تواند مفید باشد چرا که از افت فریم و کند شدن بازی هنگام اجرای بازی های سنگین جلوگیری می کند.
صرفه جویی هزینه ها
با حضور خمیر سیلیکون عملکرد سیستم بهبود می یابد. سیستم خنک تر به برق کمتری نیاز خواهد داشت. خنک نگه داشتن پردازنده اصلی و دیگر اجزای سیستم از فرسودگی زودهنگام آن ها جلوگیری نموده از این رو نیاز به تعویض قطعات در آینده هم کاهش پیدا می کند. به این ترتیب در هزینه ها صرفه جویی خواهد شد.
انواع خمیر سیلیکون
استفاده از خمیر سیلیکون تقریبا ساده بوده و نسبت به دیگر روش های خنک سازی پردازنده، همچون سیستم های خنک کننده قیمت کمتری دارد. در ضمن عایق بودن در مقابل جریان برق و هدایت حرارتی زیاد، به تولید کنندگان و سازندگان این امکان را ایجاد نموده که از خمیر سیلیکون بیشتر کاربرد های الکترونیکی که به اتصال بیه اجزای مدیریت حرارت نیاز دارد استفاده نمایند.
با این وجود دستیابی به این خواص به ترکیبات شیمیایی خاصی نیاز دارد. دو ترکیب اصلی تشکیل دهنده خمیر سیلیکون شامل پایه پلیمری که به عنوان ماتریس شناخته می شود و پر کننده فلزی مایع می باشد. این دو دسته مواد خواص هدایت حرارتی و الکتریکی خمیر را مشخص می کنند.
با توجه به تنوع برندها و مدل های موجود در بازار، انتخاب خمیر سیلیکون ممکن است دشوار باشد. از این رو در ادامه به انواع خمیر سیلیکون و مزایا و معایب هر یک اشاره می شود.
خمیر سیلیکون بر پایه فلز
در ساخت این نوع خمیر از آلیاژ نقره استفاده شده از این رو نقره ای رنگ می باشد. البته بعضی از این خمیرها از مواد جایگزین نقره درست می شوند و با قیمت های هم سطح خمیر سیلیکون نقره فروخته می شوند. از این رو هنگام خرید خمیر سیلیکون نقره ای به این نکته دقت کنید.
برخی عقیده دارند حضور فلز در این نوع خمیر سیلیکون، سبب شده رسانایی گرمایی بالایی داشته باشد و انتقال گرمای حداکثری انجام دهد. با این وجود به علت حضور فلز در خمیر سیلیکون نقره ای رسانایی الکتریکی آن بیشتر شده و ممکن است برای سیستم مشکلاتی را سبب شود.
خمیر سیلیکون بر پایه سرامیک
خمیر سیلیکون سرامیکی رایج ترین نوع خمیر است و دارای رنگ سفید شفافی می باشد. در ساخت این خمیر از پودر سرامیک استفاده شده است. کیفیت این خمیر از خمیر نقره ای اصل کمتر است. اختلاف یک تا سه درجه سانتی گراد در خمیر سیلیکون سرامیکی با خمیر سیلیکون فلزی موجب تمایز بین آن ها شده است.
با این وجود از آنجا که خمیرهای سرامیکی رسانای الکتریکی نیستند مشکلات خمیرهای فلزی و نقره ای را ندارند.
خمیر سیلیکون اورجینال
خمیر سیلیکون اورجینال و خالص بهترین نوع خمیر حرارتی می باشد. از این رو نسبت به دو خمیر قبلی دارای قیمت بیشتر و کیفیت بالاتری می باشد.
شارژ خمیر سیلیکون
خمیر سیلیکون طول عمر مشخصی ندارد. با توجه به میزان استفاده از رایانه و لپ تاپ این ماده نیز به شارژ نیاز پیدا می کند. خمیر سیلیکون دائما در معرض حرارت بوده و هر چه تایم بیشتری حرارت پیدا کند این خمیر سریعتر خراب می شود.
تخریب خمیر سیلیکون منجر به گرم ماندن و عدم تخلیه دمای سیستم شده و عمر مفید آن ها کاهش می یابد. از این رو اگر از سیستم استفاده زیادی دارید هر سال یک مرتبه و اگر استفاده کمتری دارید هر دو سال یک بار برای بررسی و شارژ خمیر سیلیکون اقدام کنید.
در صورت عدم شارژ به موقع خمیر سیلیکون، قطعاتی مانند پردازنده با افزایش دما روبرو شده و سلامت سیستم به خطر می افتد. دقت کنید که خمیر سیلیکون برای خنک سازی و بهبود عملکرد سیستم رایانه ای لازم بوده از این رو در مورد شارژ منظم آن تردید نداشته باشید.
در پایان از همراهی شما سپاسگزاریم و امیدواریم از مطلب ارائه شده نهایت استفاده را برده باشید. همچنین پیشنهاد می شود در صورت تمایل برای آشنایی با کاربرد بازر در کامپیوتر و پینگ روی لینک ها کلیک و از این مقالات نیز بازدید نمایید.
منبع : آرگا
