Termopad czy pasta termoprzewodząca? Rozwiązania dla elektroniki przemysłowej i użytkowej

W świecie nowoczesnej elektroniki skuteczne odprowadzanie ciepła stanowi jeden z kluczowych czynników decydujących o wydajności, stabilności oraz żywotności urządzeń. Wraz ze wzrostem gęstości mocy w układach scalonych właściwy wybór interfejsu termicznego staje się podstawowym wyzwaniem inżynieryjnym i serwisowym.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
Posłuchaj
00:00

Pytanie, czy zastosować pastę termoprzewodzącą, czy termopady (pady termoprzewodzące), nie posiada jednej uniwersalnej odpowiedzi – wybór zależy bezpośrednio od specyfiki konkretnego zastosowania, geometrii połączenia oraz warunków pracy komponentów. Prawidłowo dobrany materiał termoprzewodzący pozwala uzyskać niższe temperatury pracy, większą stabilność systemu, mniejsze ryzyko przegrzewania oraz dłuższą żywotność podzespołów.

Pasta termoprzewodząca – mechanizm działania i rodzaje

Pasta termoprzewodząca to półpłynny materiał o wysokiej przewodności cieplnej, wyznaczony do stosowania pomiędzy dwoma powierzchniami o bardzo wysokim stopniu dopasowania geometrycznego – najczęściej między procesorem (CPU) lub układem graficznym (GPU) a radiatorem. Zasadniczym zadaniem pasty jest wypełnienie mikronierówności powierzchni niewidocznych dla oka oraz eliminacja pęcherzyków powietrza, które tworzą naturalną barierę izolacyjną dla przepływu ciepła. Dzięki minimalnej grubości uzyskanej spoiny pasta zapewnia najniższy opór cieplny i najwyższą efektywność chłodzenia.

W zależności od wymagań danej aplikacji na rynku stosuje się następujące warianty past termoprzewodzących:

  • Pasty ceramiczne – zawierające tlenek glinu lub tlenek cynku; nie przewodzą prądu elektrycznego, są bezpieczne w użytkowaniu i łatwe w aplikacji.
  • Pasty z ciekłym metalem – oparte na płynnych stopach galu, indu i cyny; charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością chłodzenia, lecz przewodzą prąd i mogą reagować z aluminium.
  • Pasty diamentowe oraz metalowe – wykorzystujące syntezowane cząsteczki diamentu lub drobinki srebra, miedzi i aluminium, przeznaczone do stacji roboczych i urządzeń dużej mocy.
  • Pasty silikonowe i z nanomateriałami – w tym rozwiązania wzbogacone o grafen lub nanorurki węglowe, cechujące się wysoką stabilnością parametrów w czasie i równomiernym transportem ciepła.
  • Pasty specjalistyczne – przeznaczone do tranzystorów mocy, falowników, zasilaczy oraz dysków SSD M.2 NVMe (zapobiegające zjawisku thermal throttlingu) i pamięci VRAM.

Wartości przewodności cieplnej past wahają się od 0,88 W/mK w uniwersalnych seriach silikonowych (np. H, H2, H3), poprzez 2,8 W/mK (HPX), 3,1 W/mK (Copper), 3,57 W/mK (Gold), >3,8 W/mK (Silver), >6 W/mK (eXtreme), aż do 15,2 W/mK w zaawansowanych pastach z nanocząsteczkami węgla (Carbon).

Termopady – charakterystyka i elastyczna kompensacja szczelin

Termopad (pad termoprzewodzący) to elastyczna podkładka wykonana z materiałów przewodzących ciepło, która łączy funkcję przekazywania energii cieplnej z kompensacją przestrzeni montażowej pomiędzy elementami. W przeciwieństwie do pasty termoprzewodzącej termopad potrafi wypełniać większe szczeliny i nierówności, sięgające od ułamków milimetra do kilku milimetrów. Pady charakteryzują się ściśliwością, łatwością montażu oraz długotrwałym zachowaniem właściwości bez ryzyka szybkiego wysychania. Powszechnie stosuje się je na pamięciach VRAM, sekcjach zasilania (VRM), modułach LED, sterownikach i układach mocy.

Wśród podstawowych typów termopadów wyróżnia się:

  • Pady silikonowe – elastyczne podkładki stosowane w elektronice użytkowej, kartach graficznych i zasilaczach.
  • Pady bezsilikonowe – wykorzystywane głównie w przemyśle i urządzeniach medycznych ze względu na brak zjawiska „bleeding” (wydzielania olejów silikonowych).
  • Pady grafitowe, zmiennofazowe i ceramiczne – cechujące się m.in. bardzo wysoką przewodnością w płaszczyźnie, zmienną plastycznością w temperaturze pracy lub wysokonapięciową izolacją elektryczną.

Istotnym kryterium podziału jest również obecność warstwy klejącej. Termopady z dwustronną warstwą klejącą zapewniają równocześnie transfer ciepła i mocowanie elementu, pracując w zakresie temperatur od -60°C do 200°C przy gęstości 2–3 g/cm³ i grubościach 1 mm, 2 mm, 3 mm. Z kolei termopady bez kleju, dostarczane m.in. w grubościach 0,3 mm i 0,5 mm, umożliwiają bezproblemowy demontaż, co predysponuje je do prac prototypowych, działów R&D oraz zastosowań serwisowych.

Częstym błędem popełnianym przy doborze termopadów jest sugerowanie się wyłącznie wysoką przewodnością cieplną. W praktyce różnica pomiędzy termopadem o przewodności 8 W/mK a 15 W/mK często ma mniejsze znaczenie niż precyzyjny dobór prawidłowej grubości, która decyduje o właściwym kontakcie termicznym między podzespołami.

Porównanie i wytyczne aplikacyjne

Pasta termoprzewodząca jest najlepszym rozwiązaniem w sytuacjach, gdy powierzchnie stykają się niemal idealnie, a szczelina montażowa jest minimalna – przy montażu procesorów CPU, układów GPU, w serwerach oraz w komputerach przeznaczonych do overclockingu.

Termopady stanowią wybór optymalny, gdy konieczne jest wypełnienie większej przestrzeni, zapewnienie izolacji elektrycznej, szybki montaż lub gdy urządzenia często zmieniają położenie (np. laptopy, tablety, smartfony), gdzie zachowanie stałej pozycji materiału jest kluczowe dla stabilności chłodzenia.

W nowoczesnych konstrukcjach elektronicznych oba rozwiązania bardzo często współpracują ze sobą w układzie hybrydowym – pasta odpowiada za chłodzenie procesora i układu graficznego, natomiast termopady odprowadzają ciepło z pamięci VRAM oraz sekcji zasilania VRM.

Wybór pomiędzy pastą termoprzewodzącą a termopadem zależy od konstrukcji urządzenia, wielkości szczeliny oraz oczekiwanej wydajności układu chłodzenia. Właściwe dopasowanie materiału termoprzewodzącego gwarantuje zachowanie stabilnych warunków pracy oraz wydłużenie bezawaryjnej eksploatacji podzespołów elektronicznych.

Źródło: AG TermoPasty Grzegorz Gąsowski

Więcej na termopasty.com
Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Czyszczenie i konserwacja elektroniki w przemyśle oraz serwisie IT – jak właściwie dobrać sprężony gaz
Zalewa epoksydowa 149 – niezawodna hermetyzacja i ochrona elektroniki w przemyśle
AG TermoPasty – dla nas nie ma rzeczy niemożliwych
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Zasilanie
Zasilacze impulsowe i przetwornice DC/DC oraz DC/AC o mocy od 10 W do 1 kW – parametry, zastosowania i kryteria doboru
Komunikacja
Qualcomm Technologies rozszerza ofertę układów SoC Wi-Fi do zastosowań w IoT
Projektowanie i badania
Badania EMC: dlaczego urządzenia zawodzą i jak przygotować się do certyfikacji?
Komponenty
Zarządzanie alternatywami w prototypowym BOM – klucz do niezawodnego montażu elektroniki
Elektromechanika
Kolej przyszłości napędzana elektroniką. Jak EMC, zarządzanie temperaturą i zasilanie decydują o niezawodności transportu szynowego
PCB
HDI pool Eurocircuits - mikroprzelotki w prototypach i małych seriach PCB
Zobacz więcej z tagiem: Produkcja elektroniki
Informacje z firm
Pasta lutownicza do montażu małych elementów
Gospodarka
Infineon i Wolfspeed zawierają umowę na dostawy 200-milimetrowych podłoży z węglika krzemu
Informacje z firm
Essemtec nagrodzony za innowacyjny system dozowania Tarantula Dual Lane

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów