Pad Termici vs Pasta Termica: La Scelta Ideale per Montare i Dissipatori di Calore

Created: January 23, 2018
Updated: November 25, 2020
Pad Termici vs Pasta Termica: La Scelta Ideale per Montare i Dissipatori di Calore

Lavoravo come perito edile, per cui la mia mansione principale concerneva il livellamento dei terreni prima che gli imponenti camion betoniera eseguissero la posa delle fondazioni. 

Era un lavoro tedioso e impegnativo, ma è un qualcosa di cruciale affinché un edificio possa sopravvivere ad anni di usi e abusi. 

Attraversavo lingue di terra con nient'altro che una pala, per assicurarmi che il suolo fosse piatto e livellato entro una soglia di tolleranza di un paio di centimetri. 

Un paio di centimetri lasciano pochissimo spazio per errori nel mio lavoro. 

A fine giornata, c’era da giurarci che riuscissi a domare la bestia e far sì che il sito sembrasse idoneo anche per costruirci le grandi piramidi.

Ma per quanto ritenessi perfetto e impeccabile il mio lavoro, persistevano comunque inevitabili asperità e avvallamenti di un paio di centimetri qua e là. 

Seppur ad una micro-frazione di quelle dimensioni, la CPU presenterà inevitabilmente minuscole imperfezioni di qui e minuscoli avvallamenti di là. 

È nell'ordine naturale delle cose che una CPU faccia fatica a preservare una planarità incontaminata. 

Con un’adeguata comprensione del montaggio dei dissipatori di calore, tuttavia, si può fare di più per tenere la propria CPU nella forma e assetto che le compete.

Pad Termico vs. Pasta Termica: Quale Offre Migliore Copertura?

Realisticamente, non vi sarà mai una base perfettamente livellata—ci sono troppe influenze e fattori esterni che sono interamente sotto il nostro (praticabile) controllo. 

Ma dovevo pur arrivare a un punto in cui altri potessero far colare il calcestruzzo in ogni angolo ed erigere una fantastica fondazione che durasse per anni a venire. 

Si immagini dunque che quel calcestruzzo (che riempirà perfettamente le minime incongruenze) sia una pasta termica o grasso termico che si versi sulla propria CPU. Questa pasta colmerà tutte quelle micro-imperfezioni a regola d’arte. Questo è uno dei vantaggi di utilizzare un pad termico piuttosto che la pasta termica.

L'adesivo termico resisterà a lungo e sarà un'opzione decisamente migliore in termini di scambio di calore o termoconduttività del dissipatore

Uno strato di pasta termica o grasso termico costituirà un rivestimento integrale sulla parte superiore del componente. 

Essendo un liquido denso, riempirà tutti gli spazi vuoti all’interno del componente e sul fondo del dissipatore di calore. Ciò garantisce al dissipatore uno scambio termico di gran lunga migliore.

Thermal pad vs. thermal paste for heatsinks

Pad termico vs. pasta termica per dissipatori

I pad termici, d’altro canto, si adageranno bene su questa superficie simil-piatta (analogamente alla posa di un grosso pannello di compensato sul proprio terreno simil-livellato). 

Tuttavia, permarranno piccolissimi gap tra la CPU e il pad termico. 

Queste piccole cavità d'aria daranno luogo a un coefficiente di conducibilità termica alquanto inferiore, poiché l'aria non ha pari efficacia in fatto di trasmissione del calore.

Se si è ancora incerti se utilizzare un pad termico o la pasta termica, entrambe le soluzioni assicurano una superficie simil-livellata su cui montare il proprio dissipatore di calore. 

Se gli aumenti di temperatura sono il cruccio principale e si necessita di un ulteriore mezzo grado di riduzione della temperatura, allora si opti per la pasta termica. 

Nei componenti che consumano molta più energia, come un FPGA o una CPU ad alte prestazioni, l'uso di un pad termico o della pasta termica non è laddove il dibattito si spegne. Si dovrà verosimilmente aggiungere una ventola di raffreddamento a questi componenti per assicurarsi che la temperatura venga ridotta a un livello adeguato.

Heatsink thermal pad vs paste

Pad termico vs pasta termica dissipatori

Evitare una Situazione Vischiosa Grazie alle Proprie Competenze

Proseguendo con l'analogia del calcestruzzo, la nostra disamina si spinge ben oltre il mero assicurarsi di avere un suolo livellato su cui poggiare la nostra casa (o il dissipatore di calore). 

La posa in opera del calcestruzzo è indubbiamente un eccellente sistema per colmare i vuoti d'aria, ma è ciononostante un'operazione altrettanto incasinata, vischiosa e complicata. 

Allo stesso modo, quando si applica la pasta termica sulla CPU, le cose potrebbero incasinarsi un pochino se non si è (o lo è l'assemblatore di fiducia) ferrati in quest'arte. La composizione della pasta termica è esattamente come appare: una pasta liquida. Si immagini di provare a versare il calcestruzzo senza alcuna esperienza pregressa, che disastro!

Per contro, applicare un pad termico (ripeto, facente funzione di un grosso pannello di compensato) è un'attività decisamente più lineare che richiede minori abilità operative. 

I pad termici hanno tipicamente una pellicola adesiva su entrambi i lati e non necessitano della mano ferma richiesta dalla pasta per la dissipazione del calore. 

Non serve altro se non rimuovere banalmente la pellicola posteriore e posizionarlo sulla CPU. Anche se potrebbe tornare utile esercitarsi usando la pasta termica, applicare un pad termico sarà semplice come fissare un adesivo.

Pad Termico vs. Pasta Termica: Durata

Se si dovesse valutare la longevità di un prodotto in post-produzione, le proprie valutazioni includerebbero indubbiamente cose tipo se debba resistere per 1.000 anni senza necessità alcuna di manutenzione alle fondazioni, oppure se garantirà solo 10 anni di vita commerciale? 

Ragionando in termini di durata di un PCB, a volte, i nostri progetti saranno chiamati a durare per decenni a venire, a fronte di una molteplicità di condizioni complesse. 

L'applicazione di pasta termica come strumento per montare il dissipatore di calore dei core CPU durerà senz’altro di più rispetto all’utilizzo di qualsivoglia pad, e rappresenterà un'opzione di gran lunga più consistente in fatto di usura.

Ciò è semplicemente dovuto al materiale utilizzato in ciascun prodotto. 

La pasta termica, il composto termico per CPU o un grasso termico, rispetto al pad termico, aderiranno e si solidificheranno dopo l'applicazione, mentre un pad termico resterà un materiale spugnoso. 

Questa sarà una soluzione più duratura e un'opzione meno onerosa. 

Ciò è vero soprattutto in presenza di ripetuti cicli termici.

Composto Termico Epossidico vs. Pad Termico

Di contro, un pad termico per dissipatore di calore si sfalderà con il tempo, per via dei ripetuti cicli termici, a tal punto che il dissipatore potrebbe staccarsi dal componente. 

Un altro materiale di interfaccia termica che ha un ciclo vitale altrettanto breve è una resina epossidica termica, che si essicca fino a diventare una molle sostanza plastica. 

Ha la stessa capacità di riempimento delle cavità della pasta termica, ma ha tutta la durata di un pad termico. Si sfalderà ugualmente con il tempo, a fronte di ripetuti cicli termici.

Epoxy thermal compound vs thermal pad

Composto termico epossidico vs pad termico

Se si è alla ricerca di una procedura di montaggio del dissipatore di calore meno impegnativa, per un prodotto che avrà un ciclo di vita assai più breve, allora l'utilizzo di un pad termico per dissipatore potrebbe essere una scelta logica per il proprio design. 

I pad termici più costosi, i pad termoconduttivi o i pad di interfaccia termica, sono solitamente realizzati in gomma ed è poco probabile che siano in grado di reggere alla distanza, in termini di fattore di usura, rispetto al competitor liquido.

Pasta Termica Residua

Concludendo la costruzione della nostra casa, e per terminare il montaggio del nostro dissipatore di calore, abbiamo appurato una manciata di utili osservazioni. 

La pasta termica è un prodotto di gran lunga superiore quando si tratta di colmare piccole imperfezioni di vuoti d'aria, e vanterà performance migliori in fatto di dissipazione del calore; tuttavia, la fase di assemblaggio sarà inevitabilmente subordinata alla manualità ed è a rischio pasticciamento. 

Il fatto che la pasta termica sia più durevole dei pad termici significa che se il dissipatore di calore necessitasse di essere sostituito. 

Sarebbe molto difficile da estrarre. Parte della pasta termica rimarrà attaccata al componente (si veda l'immagine in basso) e la rimozione potrebbe essere assai complicata.

Thermal pad vs. paste durability

Durata pad termico vs. pasta termica

I pad termici saranno comunque meno impasticciati, ma avranno anche prestazioni leggermente inferiori in termini di conduttività termica a livello dell'anello del dissipatore. 

La pasta termica si guadagna la cintura anche in fatto di longevità del ciclo di vita del prodotto, rispetto all'applicazione del pad termico, semplicemente in ragione del materiale di cui è composta.

Sia che si scelga di imboccare il percorso dei pad termici che quello della pasta termica, si può star certi che entrambi garantiranno ampio supporto al proprio design. L'utilizzo di un software di progettazione PCB appropriato consentirà di eseguire ulteriori riflessioni circa la fase di progettazione e assemblaggio del proprio prodotto, e CircuitStudio® di Altium Designer sarà in grado di fornire elementi sufficienti per prendere decisioni ponderate in merito alle scelte di design.

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