Pad termici vs pasta termica: qual è la migliore scelta per montare i dissipatori di calore?

In passato ho lavorato come perito edile. Mi occupavo principalmente di livellare i terreni prima che gli imponenti camion betoniera venissero a gettare le fondamenta. Era un lavoro monotono e faticoso, ma un passaggio cruciale per costruire edifici capaci di durare nel tempo. Correvo su e giù per i lotti con nient'altro che la mia 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 margine d'errore nel mio lavoro.

Ma per quanto ritenessi impeccabile il mio operato, rimanevano comunque gli inevitabili cumuli e avvallamenti qua e là. Seppur su una scala completamente diversa, anche la tua CPU presenterà sempre minuscole imperfezioni e avvallamenti. È nell'ordine naturale delle cose che una CPU fatichi a preservare una planarità perfetta. Con un’adeguata comprensione del montaggio dei dissipatori di calore, tuttavia, è possibile avvicinarsi ulteriormente alla forma e alla struttura ideali di una CPU.

Pad termico vs. Pasta termica

Realisticamente, non vi sarà mai una base perfettamente livellata. Sono troppi i fattori esterni interamente al di fuori del nostro (attuabile) controllo. Ma dovevo fare del mio meglio nel creare una base su cui altri potessero gettare il calcestruzzo e creare fondamenta destinate a durare nel tempo. Ora, immagina che quel cemento (capace di colmare perfettamente le minime imperfezioni) sia una pasta termica o un grasso termico versato sulla CPU. Questa pasta riempirà perfettamente tutte le micro-imperfezioni. Questo è uno dei vantaggi dell'utilizzo della pasta termica rispetto ai pad termici (thermal pads PCB).

La pasta termica durerà a lungo e sarà un'opzione decisamente superiore in termini di trasferimento di calore o conduttività termica al dissipatore. Uno strato di pasta termica o grasso termico formerà un rivestimento integrale sulla parte superiore del componente. Essendo un liquido denso, riempirà gli spazi vuoti sul componente così come sul fondo del dissipatore di calore. Questo fornisce un trasferimento di calore al dissipatore di gran lunga superiore.

Pasta termica Laird

I pad termici, d'altro canto, si adatteranno bene a questa superficie quasi piatta (un po' come appoggiare un'enorme tavola di compensato sul mio terreno quasi perfettamente livellato). Tuttavia, rimarranno dei minuscoli spazi tra la CPU e il pad termico. Queste piccole cavità forniranno un coefficiente di conducibilità termica leggermente inferiore, poiché l'aria non è così efficace nel trasferire il calore.

Se si è ancora incerti se utilizzare un pad termico o la pasta termica, entrambe le soluzioni assicurano una superficie molto ben livellata su cui montare il proprio dissipatore di calore. Se l'aumento della temperatura è la preoccupazione principale e si desidera una maggiore riduzione della temperatura, allora la pasta termica è la scelta vincente. Nei componenti ad alto consumo di energia, come un circuito integrato FPGA o una CPU ad alte prestazioni, la situazione è un po' più complessa. Sarà probabilmente necessario aggiungere una ventola di raffreddamento a questi componenti per garantire una riduzione della temperatura adeguata.

I pad termici sono una soluzione molto più semplice rispetto alla pasta termica.

Difficoltà nell'applicare la pasta termica su una CPU

Continuando la nostra analogia, la garanzia di un terreno livellato su cui montare la nostra casa (o il nostro dissipatore di calore) non è l'unico elemento da prendere in considerazione. Gettare cemento è sicuramente un ottimo modo per colmare le imperfezioni, ma è anche un'operazione pasticciata, appiccicosa e complicata. Allo stesso modo, quando si applica la pasta termica sulla CPU, la situazione potrebbe complicarsi se non si è (o non lo è l'assemblatore di fiducia) ferrati in quest'arte. La pasta termica è, proprio come suggerisce il nome, una pasta liquida. Pensa che disastro sarebbe provare a gettare cemento senza nessuna esperienza!

Semplicità dell'applicazione dei pad termici

Al contrario, sistemare un pad termico (o una grossa tavola di compensato per continuare l'analogia) è un'operazione molto più semplice che richiede molte meno competenze. I pad termici hanno solitamente una pellicola adesiva su entrambi i lati e non richiedono la mano ferma necessaria per applicare la pasta termica. Sarà sufficiente rimuovere la pellicola posteriore e posizionare il pad sulla CPU. Anche se imparare a utilizzare la pasta termica può rivelarsi una competenza utile, applicare un pad termico è facile come mettere un cerotto.

Pad Termico vs. Pasta Termica: durabilità

Se si dovesse considerare la longevità di un prodotto dopo la sua produzione, ci si porrebbero sicuramente domande riguardo al suo ciclo di vita. Dovrà durare per 1000 anni senza alcuna manutenzione, o sarà sufficiente garantire dieci anni di utilizzo? Ragionando in termini di durata di un PCB, a volte, i nostri progetti sono chiamati a durare per decenni, in una moltitudine di condizioni complesse. In termini di durabilità e resistenza all'usura, l'utilizzo di pasta termica per il montaggio dei dissipatori sui CPU è la scelta di gran lunga migliore.

Questo dipende semplicemente dal materiale usato in ciascun prodotto. La pasta termica, il composto termico per CPU o il grasso termico, aderiscono e si solidificano dopo l'applicazione, mentre il pad termico resterà sempre un materiale spugnoso. La pasta termica è quindi una scelta più duratura e meno costosa, soprattutto in presenza di ripetuti cicli termici.

Composto termico epossidico vs. pad termico

Al contrario, un pad termico per dissipatore di calore si sfalderà con il tempo per via dei ripetuti cicli termici, al punto da causare il distacco del dissipatore dal componente. Un altro materiale di interfaccia termica con un ciclo di vita altrettanto breve è la resina epossidica termica, che si essicca diventando un materiale plastico morbido. Questa ha la stessa capacità di riempimento degli spazi della pasta termica, ma la durabilità di un pad termico. Anch'essa tenderà a sfaldarsi nel tempo in presenza di ripetuti cicli termici.

Composto termico epossidico vs pad termico: questo circuito integrato presenta della resina epossidica termica residua.

Se si sta cercando una procedura di montaggio del dissipatore di calore poco impegnativa, per un prodotto con un ciclo di vita piuttosto breve, allora l'utilizzo di un pad termico potrebbe essere la scelta più adatta per il proprio progetto. I thermal pads PCB più costosi, i pad termoconduttivi o i pad di interfaccia termica, sono generalmente costituiti da un materiale in gomma e meno resistenti all'usura rispetto al loro competitor liquido.

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