neurevt

  • 157
  • 3
  • 0
  • 0
  • 2 hafta önce

termal macun

termal macunlar, sıvı metaller, soğutma sistemleri ve bunun gibi bilgisayar donanımına ait termal bileşenler hakkında çok fazla doğru bilinen yanlışlar var. bu entry'de hem bunlara değineceğim, hem teknik terimleri anlaşılır şekilde açıklayacağım hem de bilinmesi gerekenleri derleyeceğim. uzun bir yazı olacak fakat elimden geldiğince kısa ve öz tutmaya gayret göstereceğim. "aman gereksiz teknik detaya gireyim marjinal görüneyim" gibi yapınmalardan uzak yazı olacak.

öncelikle en meşhur yanlış bilgiyi ele alalım. "termal macun kuruduğu zaman termal macun kesinlikle değiştirilmelidir ve en iyi termal macun en geç sürede kuruyan termal macundur." şimdi bunun yanlış olduğunu açıklayabilmek için termal macunun yüzeylere uygulandıktan sonraki baştan sona tüm süreçlerini bilmek gerekiyor. öncelikle bunu açıklayayım;

termal macundan beklenen 3 temel görev vardır.

1- yüzeye uygulandıktan sonra iyi bir yayılma performansı göstermesi.
2- yayıldıktan sonra ısı transfer partiküllerinin mikro boşluklara iyi bir şekilde dolması. yukarıdaki görselde pürüzsüz gördüğümüz ve zannettiğimiz nikel, bakır ve alüminyum soğutucu tabanları. işlemcinin ihs case'si de aynı bu şekilde mikronluk pürüzlüdür. (ısı iletim partikülleri ne kadar küçük olursa o kadar iyi boşluklara dolar ve o kadar iyi ısı transferi gerçekleşir.)
3- yayılma ve boşluklara dolma işlemini gerçekleştirmiş termal macunun kürleşmesi.

kürleşme aynı zamanda katılaşma, sertleşme ve kuruma anlamına gelmektedir. bu demek oluyor ki kürleşme işlemi gerçekleşene kadar iletken parçacıkların boşluklara dolma işlemi halen devam ediyor demektir. termal macunun kuruma (kürleşme) aşaması iletkenliğini en iyi sağlayabiliği aşamadır. mesela en popüler termal macun olan arctic mx-4'den bahsedelim. mx-4 yüzeye uygulandıktan 5 ay sonra net bir şekilde kuruyor. arctic bu macuna yüzeye uygulandıktan itibaren tam 8 yıl ısı transferi katsayısında (w/m-k) düşüş olmayacağını garanti ediyor. bu doğru bilinen yanlış konusunu özetleyecek olursak bir termal macun sürüldükten sonra ne zaman kürleşme (kuruma) işlemine geçerse o zaman maximum performansını sergileyebilir. yani bu termal macun kurumuştur bir açayım bakayım aaa hakkaten kurumuş hemen değiştireyim derseniz büyük yanlışa düşersiniz. bu konuda kafanızda herhangi bir soru işareti bırakmadığımı varsayıyorum.

bir diğer doğru bilinen yanlış termal macunlar arasındaki performans farkının çok az zannedilmesidir. kaliteli bir termal macun ve kalitesiz bir termal macun arasında ortalama bir laptop veya masaüstü (stok fansız) sistemlerde 20 dereceye kadar fark elde edilebilir. extreme cooling sistemlerde ise bu fark 30 dereceye kadar sıçrayabilir. ortalama kalitedeki bir termal macun ile en iyi termal macun arasında bile defalarca 10 ila 15 derecelik bir fark elde ettim. karşılaştırma yaptığım iki termal macun ise thermal grizzly kryonaut ile evercool s-300. şimdi diyeceksiniz evercool ortalama macun mu evet gayet ortalama kalitede bir macun 3.17 w/m-k iletkenlik katsayısına ve 0.067 c-in2/w termal empedans değerine sahip. yani gayet ortalama bir ürün.

termal macunun rengi şöyle şöyle, akışkanlığı veya yoğunluğu da böyle böyle olursa daha iyi olur. bu yanlış bilgilendirmenin detaylarını aşağıda yazdığım teknik terminolojilerin w/m-k, viscosity ve colour kısmında bulabilirsiniz.

doğru bilinen yanlışlar aklıma geldikçe entry'i güncelleyeceğim. şimdi biraz termal macunlarda yazan teknik detaylardan bahsedelim.

w/m-k: en sık gördüğümüz ve öne çıkarılan kavram yani termal iletkenlik katsayısı değeri. pazarlamanın olmazsa olmazıdır. aynı ssd'lerin sıralı okuma ve yazma hızlarının (rastgele okuma ile karıştırılmasın) şişirilip öne çıkarıldığı aslında ssd'yi hızlı yapan o değerlerin olmadığı gibi. bu değer tek başına bir termal macunu asla performanslı yapmaz. w/m-k gücünü tamamen nano iletken parçacıklardan alır. eğer iletken parçacıklar mikro boşluklara dolacak kadar küçük yapıda değilse w/m-k katsayısı zurnanın son deliklerinden biri olacaktır. bu konuda yazacak daha detaylı şeyler var ama çok uzatmak istemiyorum sadece temelini kafa karıştırmadan açıklamaya çalışıyorum.

c-in2/w: en önemlilerinden. termal empedansı yani termal direnç ama termal empedansı anlamak için önce termal direnci ve termal temas direncini anlamalıyız. buna da kısaca değinelim. termal direnç, bir malzemenin doğal bir termal özelliğidir ve belirli bir kalınlıkta bir malzemenin ısı akışına nasıl direnç gösterdiğinin ölçüsüdür. termal arayüz malzemeleri kalınlığı doğrudan dirençle ilişkili olduğundan, daha ince termal arayüz malzemeleri ısıyı daha kalın olanlardan daha verimli aktarır. temas direnci, bir termal arayüz malzemeleri ısı üreten bileşen ve ısı emicisiyle buluştuğu arabirimlere özgüdür. gerçekte bu bileşenlerin hiçbiri mükemmel bir şekilde düz veya pürüzsüz değildir aynı yukarıda belirttiğim gibi. bu nedenle bu yüzey düzensizlikleri arayüz malzemesi ile temas ettiğinde mikro hava boşlukları oluşturur ve ısıyı transfer etme etkinliğini azaltır. havanında çok zayıf bir termal iletken olduğu belirtelim.

viscosity: yani viskozite. termal macunun ne kadar kalın/ince yapıda olduğunu ifade eder. daha yüksek viskoziteye sahip olanlar daha kalındır ve daha çok gerçek macun yoğunluğunda gibidir. genellikle soğutma fan tabanını veya bakır bloğu işlemciye daha yoğun yapıştıracaktır. hani amd işlemcili sistemlerde işlemci fanını çıkarmak istersiniz de işlemci fanını söktükten sonra işlemci fanı tabanına yapışmış bir işlemci görürsünüz. işte yüksek viskoziteli macunlar bunu yapmayı çok sever.

düşük viskoziteye sahip olanlar ise daha sıvıdır ve uygulandıktan sonra birkaç hafta içinde kuruma (kürleşme) eğilimlidirler. düşük viskoziteli bir termal macun çok fazla kullanıldığında potansiyel olarak anakartınıza kolayca sızabileceğini mutlaka belirtmek gerekir. bu sebeple iletkenliği 0 ps/m olan bir termal macun tercih etmelisiniz.

ps/m: elektriksel iletkenlik katsayısı anlamına gelir ve termal macunlarda çoğunlukla hayati önem taşır. termal macuna para veriyorsanız mutlaka ama mutlaka 0 ps/m olmalıdır. düşük viskoziteli bir termal macun kullanıyorsanız ve elektriksel iletkenlik katsayısı 0 ps/m'nin üstündeyse mutlaka dikkatli olmak gerekir. en iyisi kullanmamak fakat illa kullanacağım derseniz mutlaka çok ince zar şeklinde sürmelisiniz. tozdan iyi arınmış macun kaşığından veya kartvizitten yardım alabilirsiniz. elektriksel iletkenliğe sahip bir termal macunu kullanırsam başıma ne gibi sıkıntılar gelebilir sorusunu duyar gibiyim. laptop işlemci/grafik işlemcisinde kullanıyorsanız veya delid yaparken kullanıyorsanız mikro işlemci board kısmındaki smd kapasitörlere o termal macun bulaşırsa işlemcinizin belirli ünitelerini yakma ve kullanılamaz hale getirme riskiniz var.

g/cm3 (specific gravity): spesifik yer çekimi yani macunun özgül ağırlığı. termal macunun ne kadar yoğun ve ağır olduğudur. genellikle çoğu termal macun teknik detayında belirtilmez. pek dikkate alınması gerekmez ama biz yine de teknik detayda karanlık yer bırakmayalım. ne işe yarar diye soracak olursanız özgül ağırlığı yüksek termal macun daha derin boşluklara inebilir ve daha iyi iletkenlik sağlayabilir.

temperature: belirtilen aralıklarda macunun direnç gösterebileceği maximum ve minimum değer eşikleridir. örnek verecek olursak -250 °c / +350 °c olarak gördüğümüz değer anlaşılacağı üzere minimum -250 derecede, maximum 350 derece eşiklerinde aktivitesini sürdürebilir. son kullanıcının bakması gereken değer değildir. sıvı azot, sıvı hidrojen vb. fantaziye dayalı extreme overclock işleriyle uğraşan kullanıcıları ilgilendiren değerdir.

volume resistivity: elektriksel ve hacimsel özdirenç. belirli bir elektrik direnci ya da hacim rezistivitesi olarak da tanımlanabilir. belirli bir malzemenin elektrik akımının akışına karşı nicelleştiren bir özelliktir. çok teknik detayına girip kafanızı karıştırmanızı istemediğim için kısaca yüksek değer iyidir diyebiliriz.

colour: hepimizin bildiği gibi renk. hiçbir önemi yoktur. tamamen kullanılan materyallerden ve alaşımlardan kaynaklı renklerini alır. genellikle açık gri ve koyu gri arası bir renkte olurlar. mesela thermal grizzly kryonaut extreme güzel bir istisnadır. piyasaya yeni sürülen bu ürün dünyanın en kaliteli termal macunu olup rengi pembedir. extreme olmayan sürümü ise gri renklidir. bazı kişiler termal macunları şu renk olursa veya şu akışkanlıkta olursa daha iyidir diye genellerler. son derece yanlıştır.

şu bilgiyi vermeden geçmemekte fayda var. kürleşmeyen termal macunlar vardır. mesela thermal grizzly kryonaut extreme. bu termal macun uygulandıktan 1-2 gün gibi çok kısa bir süre sonra tüm ısı transfer hünerlerini gösterebilir. kürleşme özelliği olan termal macunlarda kürleşme süresine göre 1 ila 6 ay arasında değişebilir. peki kürleşen ve kürleşmeyen termal macun arasında ne kadar ısı farkı olur derseniz emin olun bu 3 dereceyi geçmez. zaten sabredip 6 ay sonra aynı performansı alacaksınız. bu sebeple kürleşmeyen termal macun tercihi için thermal grizzly'nin fiyatına bakmak bu konuda epey fikir verecektir.

soracaksınız en iyi termal macun hangisi diye. thermal grizzly kryonaut extreme'dir. entry girdiğim tarihten itibaren herhangi bir rakibi yoktur. zaten bu işi en iyi thermal grizzly yapmakta. türkiye şartlarında ise en iyi fiyat performans ürünü arctic mx-4'dür. bakın türkiye şartlarından bahsediyorum. türkiye'de yaşamıyorsanız euro veya dolar bazında alacaksanız çok daha iyi ürünler var. mx-4'ün pump out effect yaptığına dair bilgiler var fakat ben kesinlikle böyle bir şey yaşamadım. yaşayanların da yanlış uygulamadan kaynaklı problem yaşadığını düşünüyorum. şimdi diyeceksiniz pump out effect nedir diye kısaca bunu belirteyim çünkü pump out effect için çok çok ayrı bir makale hazırlayacağım. öyle kestirilip atılacak mesele değil işin hem fizik hem kimya tarafını derinlemesine ele almak lazım. ayrıca pump out effect konusunda çoooook yanlış teşhisler var. forumlarda redditte sağda solda birçok macunu kendi hatalarından ve sistemsel yüksek sıcaklıklardan dolayı kaliteli markalara çamur atıldı. neyse, bilirsiniz ısınan bir madde genleşir, soğuyan madde ise büzüşür. şimdi grafik işlemcinin die çekirdeği yani termal macunun sürülen yüzeyi ısındığında o die kısmı gözle görülmeyecek şekilde büyüyor, soğuduğunda ise gözle görülemeyecek şekilde küçülüyor. bu soğuma ve ısınma değişimlerinde die çekirdeği termal macunu kenarlara doğru itiyor. bu 2 ile 9 ay arasında bir sürede gözle görülebilecek kadar gerçekleşebilecek bir hadise. bu sebeple pump out effect'e dayanıklı bir termal macun tercih etmekte fayda var ! f a k a t ! pump out effect'in en büyük sebeplerinden birisi yanlış termal macun uygulamasıdır. merak etmeyin pump out effect konusunu en ayrıntılı şekilde kafalarda soru işareti bırakmayacak şekilde açıklayacağım. hatta bu dertten muzdarip olmamanız için termal macunlarda hangi teknik detaya dikkat etmeniz gerektiğini belirteceğim. hatta emin olmak için fizikçi ve kimyacı bir müşterim ile 2. ayını doldurmuş bir test gerçekleştiriyoruz. tüm detayları paylaşacağım. ha şunu da söyleyeyim pump out effect'ten en az etkilenen termal macun kesinlikle en iyi macun değildir. pump out effect'ten en az etkilenen macun kesinlikle ama kesinlikle üst düzey performans serigileyemez. çünkü pump out effect'ten az etkilenmek için çok yüksek bir yüzey tutunması ve yüksek viskozite gerekiyor. bu iki değer termal macunlarda olmaması gereken değerler. çünkü yüksek viskoziteli termal macunlar mikro partiküllere dolma konusunda problem yaşarlar. yüksek performanslı termal macun üreticileri ısı transter aktivitesini maximum tutmak için ellerinden gelen her şeyi yaparlar çünkü ısıyı ne kadar düşürürlerse macun o kadar az pump out effect'ten etkilenecek. umarım bir an önce şu testler biter de iştahlı bir şekilde pump out effect'in lezzetli bir yazısını dökerim sözlük.

peki en iyi termal macun uygulama (sürme) yöntemi nedir?

öncelikle üstte bir arkadaş macunu sürüp dağıtmak kritik bir hata demiş. macunu yayarak sürdüğünüzde mikro boşluk içerisine kabarcık hapsedileceğini belirtmiş. son cümlesi teoride tam olarak doğru değil ama pratikte ise kesinlikle yanlış. macunu yüzeye göz kararı direk sıkıp soğutucuyu koymaktan daha iyi bir yöntem varsa o da "thin spread" yani benim biraz sonra aşağıda adım adım tavsiye edeceğim yöntemdir. thin spread yönteminin en iyi yöntem olduğunun kanıtlarından sadece bir kesit. ayrıca termal macun üreticilerinin çoğu "spread" yöntemini kolaylaştırmak için paketin içerisine macun kaşığı koymaktadırlar. yazacaklarımı baştan sona okuyup işleyişe hakim olabilenler zaten nasıl uygulanması gerektiğini anlayacaktır. neyse kusursuz işlem şeklini sırasıyla aktarıyorum;

öncelikle toz ve kalıntılar termal iletkenliğin en büyük düşmanlarından birisidir. fan bakımı için termal macun süreceksek mutlaka etrafın ve çalışma ortamının tozdan arınması gerekiyor. kapı, pencere, vantilatör, klima ve bunun gibi ne kadar hava akışı sağlayacak şeyler varsa hepsini kapatın. bu işlemi durağan bir ortamda toz kaldırmadan yapmanız gerekli. soğutucu tabanı, mikro işlemci zarı veya ihs case'de hiçbir şekilde toz kalmaması için yapıyoruz bunları. şimdi diyeceksiniz "altı üstü bir termal macun süreceğiz sen ne anlatıyorsun uzun uzun kardeşim iki cümleyle anlat işte." sen nasıl uygulanacağını ibretlik türk forumlarından öğrenebilirsin, boşver burayı. titizlik ve detay önemlidir. özellikle mobilitede 1-2 derece bile önemli. youtube'deki videolarda termal macun uygularken taban ve zemin yüzeyleri parmakla elleyenler var. termal pedleri tozlu parmaklarıyla elleyenler var.

devamında peçete ve %99 izopropil alkol yardımıyla eski termal macun kalıntılarını özenle kabasını alıyoruz. eğer termal macun kalıntısı izopropil alkolle çıkmıyorsa kesinlikle çizici bir materyal ile bakır, alüminyum veya nikel tabanı çizmiyoruz. atacağınız her çizik daha düşük ısı transferi olacaktır. mikronluk bile çiziğin olmaması önemli. eski termal macun kalıntılarının kabasını aldıktan sonra detaylı yüzey temizliğini paketinden yeni açılmış mikrofiber bez ile yine %99 izopropil alkol yardımıyla yapmanızı tavsiye ederim. iki yüzeyi de kalıntı toz toprak bırakmadan iyice temizlediğinden ve kuruduğundan emin olduktan sonra vakit kaybetmeden paketi hali hazırda açılmış termal macunumuzu işlemci, grafik işlemci veya çipsete çok az bir şekilde uyguluyoruz. sonrasında macun kaşığı ile yüzeye yaydıracağız ama unutmayın, ince bir zar kalınlığında süreceğiz. fazla sürmeniz performansa hiçbir katkı sağlamayacaktır. tüm mesele az sürüp macun kaşığıyla tüm yüzeye fazla oyalanmadan iyice yaydırmak. (3 gramlık arctic mx-4'ü tam 24 laptoba uyguladım. nereden biliyorum çünkü her uyguladığımda şırıngaya ispirtolu kalemle çizik attım.) termal macunun her yere ince bir şekilde yayıldığından emin olduktan sonra macun kaşığında kalan az termal macunu bakır heatsink'e sürebilirsiniz. soğutucuyu vidalayıp kullanmaya başlayabilirisiniz. termal macunu da ağzını sıkıca kapatıp serin, hava ve ışık görmeyen yerde muhafaza etmenizde raf ömrü açısından önemlidir.

!!!! hayati önem arz eden not !!!

macunu sürdükten ve heatsink'i monte edip vidaları sıkmadan önce veya sıktıktan sonra sakın ola ki macun yayılsın diye heatsink'in üzerinde bastırmaya çalışmayın. vidaları da gereksiz fazla sıkmayın. pump out effect'ten hiçbir farkı kalmıyor bu iki hatanın.

!!!!!!!!!!!! hayati önem arz eden not 2 !!!!!!!!!!!!!!

laptoplarda ve bazı masaüstü ekran kartlarında heatsink'lerinin vidalama bacakları kısmında 1-2-3-4 diye numaralandırma bulunur. bu 8'e kadar bile gidebilir. burada dikkat etmemiz gereken şey sökerken 1'den başlayıp sırasıyla rakamların yanındaki vidaları söküp bakım bittikten sonra tekrar 1'den başlayıp heatsink montajını bitiriyoruz. bu rakamlandırma fan vidalarında bulunmaz sadece heatsink yani cpu ve gpu'ya temas eden bileşenlerde bulunur. peki bu numaralandırmaya dikkat etmeden açarsanız ne olur? öncelikle makineniz hp ise çok yüksek ihtimalle açılmayacaktır ve fan turboya geçecektir. hp cihazların büyük bir kısmı bunu otomatik olarak tespit edebiliyor. diğer markalarda pek sıkıntı olmuyor ama numaraya uygun şekilde açmazsanız gpu ve cpu'nun altında bulunan lehim toplarının balling yapısına hasar verebilirsiniz. peki buna uymadınız ve görüntü gelmedi fan turboya geçti. hemen cpu soketine ve chipsetinize uygun bir işlemci buluyorsunuz takıyorsunuz görüntüyü alıyorsunuz ve eski işlemcinizi kullanmaya devam edebilirsiniz. eğer işlemci anakart pcb'sine bga şeklinde lehimliyse bios sıfırlamayı deneyeceksiniz. yöntem işe yaramazsa bios eepromundaki yazılım silinip tekrar flashlanacak. eğer yine görüntü gelmezse gpu veya cpu'ya kalıcı hasar vermiş olabilirsiniz.

şimdi gelelim sıvı metallere. sıvı metaller (liquid metal) hakkında bir entry girmiştim. genel olarak tüm bilgileri aktardım. aşağıdaki linkten bu bilgilere ulaşabilirsiniz.

(bkz: #103787947)

son durağımız fiziksel ısı emilim materyalleri. yani heatsinkler. desktopta kule tipi soğutucular ve mobilde bakır heatsink olarak geçmektedir. güçlü mühendislik altında tasarlanan heatsinkler soğutucu fan mühendisliğinden çok daha önemlidir. ardından kullanılan bakır, nikel ve alüminyum materyallerinin kalitesi gelmektedir. yoğunluğu ve saflığı yüksek materyal her zaman daha iyi sonuçlar verir. ayrıca cpu/gpu'ya temas edecek heatsink yüzeyinin neredeyse kusursuz şekilde pürüzsüzleştirme işlemi ısı transferi açısından çok büyük önem arz etmektedir. mesela bu görsel güzel bir örnek.

bakır heatsink'in nikel ile kaplanmasının en büyük sebebi bakırın zaman geçtikçe dış yapısının çevre şartlarından dolayı ısı iletkenliğini yitirmeye başlaması ve nikelin daha pürüzsüz şekle sokulabilmesidir. nikelin toz ve kir tutması bakırdan daha zordur. nikelin temizlenmesi de bakırdan daha kolaydır. tabi nikel kaplama işlemi extradan maliyet ve makine işi gerektireceği için bunu her soğutucuda göremezsiniz.

bakır ısı borularının içerisi gaz ile kaplıdır. bu gaz ısı transferinde çok büyük bir rol oynamaktadır. laptop bakır ısı borusunun içi. ve bakır ısı borusu ısı transfer aşamaları. bu gaz ısı borusu içerisinde delinme veya bükülme yoluyla açığa çıktığında ise heatsink hemen hemen tüm fonksiyonlarını kaybedecektir. meslek hayatımda dizüstü bilgisayarlarının bakır ısı borusunun içerisindeki gazın aktivitesini yitirmesi sebebiyle çok değiştirdiğim oldu. bir laptop kusursuz fan bakımına karşın eskisi gibi soğutmuyorsa çok yüksek ihtimalle bakır ısı borusu içerisindeki gaz sebebiyle soğutma işlemini gerçekleştiremiyordur. tabi yine de elektronik komponent (özellikle vrm ünitesi) ölçümleri yapılıp öyle karar verilmeli. bu sebeple heatsink'e her türlü kibar davranmakta büyük fayda var. uzun vadede çok yüksek sıcaklık altında çalıştıklarında bile bakır ısı borusu eskisi gibi aktivitesini randımanlı şekilde gerçekleştiremeyebiliyor.

makale altında fanları ve sıvı soğutmaları da komple ele almak isterdim fakat fazlasıyla uzun bir yazı oldu. onu da muhtemelen farklı bir başlık altında yazarım. karanlık yer kaldığını farkettikçe entry'i sık sık güncelleyeceğim. alıntı değildir.

devamını okuyayım »