Охлаждение ноутбука - Обсуждение способов охлаждения ноутбука - 244 страница

Применимость металлов по убывающей: серебро, медь, золото, алюминий.
Любая примесь ухудшает теплопроводность. Ювелирное серебро хуже технического, медь только электротехническая отожжённая. Серебро либо аффинируется, либо выплавляется из слаботочных реле. Большие мощные контакты, ювелирные изделия и столовые принадлежности сделаны из сплавов. Медь отжигается нагревом до темно-вишнёвого цвета (около 550°С) с последующим охлаждением в воде. Все алюминиевые сплавы по теплопроводности на 20-60% хуже чистого алюминия.
Применимость наполнителей по убывающей: алмазная пыль, коллоидное серебро, карбид кремния, оксид бериллия, кристаллический графит, нитрид алюминия, нитрид бора, оксид цинка.
Пыль добывают в ювелирных мастерских, занимающихся огранкой, либо из шлифовальных материалов (шкурка, пасты) путем измельчения, выжигания, растворения, промывки - способ зависит от материала. Очищать и обезжиривать следует очень тщательно. Серебро надо делать самому, непосредственно перед применением, нитриды имеют несколько форм, подходят не все. С графитом тоже не всё гладко, теплопроводность зависит от его разновидности и наличия примесей, не говоря уже об ориентации.
Учитывая требуемые количества, серебро и алмазная пыль – это совсем не круто и вполне бюджетно. Круто – это когда корпус целиком из алмаза или серебра и бериллия.
Наполнитель растирается в шаровой мельнице стальными шарами, чтобы можно было убрать опилки магнитом. Затем засыпать его в бутыль с ацетоном, взболтать, отставить на 30 и более секунд и слить с осадка. Бутыль со взвесью оставить на сутки, после чего осторожно слить ацетон с помощью трубки от капельницы и выпарить осадок. Первый осадок можно высушить и снова перемолоть.
Кто не понял, после взбалтывания, частицы разного размера распределены по объёму примерно одинаково. Когда бутыль оставлена в покое, первыми на дно выпадают самые крупные частицы, которые нам не нужны. Чем больше пройдёт времени, тем более мелкие частицы останутся в виде взвеси, но и будет их меньше. Так что время подбирается экспериментально, в зависимости от количества материала и требуемого размера зёрен. Чем мельче, тем лучше.
Связующее. Все обладают хреновой теплопроводностью. Для самодельных композиций подходят полупрозрачные разновидности автомобильных герметиков, смола ЭД-20 и ещё целая куча кремнийорганических и эпоксидных материалов, подбираемых по рабочей температуре, вязкости, времени живучести и прозрачности. Последний фактор косвенно свидетельствует об отсутствии наполнителей. Впрочем, если со временем композиция расслаивается, то можно слить верхний слой и использовать его в своих целях. Если наличие заводского, не всегда качественного, наполнителя не смущает, то можно брать любые компаунды, в описании которых упоминается теплопроводность (Дельта ЭЗК-4, КЭН-9т, Силотерм ЭП-140 и т.п.). Для “невысыхающих” композиций подойдёт жидкость (по идее - полидиметилсилоксан) из КПТ-8. Можно попробовать развести пасту в бензине и декантировать (это как с наполнителем и ацетоном, только нужен уже не осадок). Аналогично можно поступить с дешёвыми китайскими пастами непонятного состава. В некоторых случаях возможно использование густого моторного масла, но нужно учитывать наличие присадок.
В целом, материалы тем лучше, чем меньше: тангенс угла диэлектрических потерь, удельная электрическая проводимость, коррозионная активность, твердость, влагопроницаемость, вязкость, и больше: теплопроводность, удельное объемное электрическое сопротивление, дисперсность, электрическая прочность, адгезия, относительное удлинение при разрыве, жизнеспособность, время желатинизации, диапазон рабочих температур.
Чем больше количество наполнителя, тем больше теплопроводность, но и больше вязкость. Более вязкие смеси можно использовать, если есть возможность сильно прижать радиатор, не повредив деталь. С двухкомпонентными смесями надо экспериментировать. Иногда они плохо застывают, если сначала добавляется наполнитель, а потом второй компонент, поэтому приходится сыпать наполнитель в уже готовый компаунд.
Для лучшей адгезии, поверхность металлов обрабатывается хромовой смесью или немного подтравливается, промывается водой и протирается ацетоном.
Хорошо препятствует приклеиванию тонкий слой оружейной нейтралки или веретёнки. Ну, или любая другая смазка.
Участок “плата – клавиатура”.
На некоторых машинах основание клавиатуры слишком плотно прижато к приёмному отверстию вентилятора. Решается приклеиванием дистанционных прокладок вокруг отверстия и по периметру клавиатурной ниши. Толщина прокладок от 0,5мм и выше, лишь бы клава не вспучивалась. В некоторых конструкциях возможно вырезание 1-2 каналов в самой нише (если она из пластика), чтобы обеспечить лучший подсос воздуха. Способ осложнён, если на клаву и так отводится тепло, например, от моста. Да и, не надо фанатично затягивать винты, крепящие только клавиатуру, если кулер засасывает из-под неё воздух. Снизить увеличившееся при этом количество пыли, попадающей под клаву, и риск заливания, можно приклейкой тонких (~1мм) и узких (~2-3мм) полос поролона по периметру нижней стороны клавы. Поролон со временем высыхает, так что прокладки всё равно нужны.
Вариант 1. Пластиковая клавиатурная ниша.
Вырезаем в нише дыру над тепловыделяющим элементом (далее - ТВЭЛ). Либо снимаем верх корпуса и изнутри ниши, над ТВЭЛ, приклеиваем медную фольгу максимально возможной площади толщиной 0,1-0,3мм. Металлизация с корпуса убирается растворителем. Хорошо клеится китайской эпоксидкой (это которая твердеет за 4-5мин). Кстати, экран клавиатуры можно заменить медным.
Вариант 2. Ниша из алюминия или её нет (клавиатура закреплена изнутри и несъёмная). Здесь проще. Если между металлом ниши/клавы и ТВЭЛ есть пластик конструкции или электроизоляционная наклейка, в последних вырезается дыра. Аккуратно! Смотрите, как расположен шлейф клавы.
Теперь между горячим участком платы и холодным “радиатором” только воздух. Исправим это. На участок платы, под ТВЭЛ, прямо на детали кладётся кусок тонкой плёнки для упаковки продуктов и простукивается торцом мягкой кисти. Ею же защищается участок ниши/клавы напротив ТВЭЛ.
Всё зависит от конструкции корпуса. Нужно нанести на плату компаунд так, чтобы он обволакивал все детали на нужном участке и собрать корпус так, чтобы компаунд приклеился к нише/клаве. После застывания, корпус разбирается, удаляются плёнки, полученная “термопрокладка” кладётся на плату в исходное положение, обратная её сторона мажется небольшим количеством пасты, и машина окончательно собирается.
Наполнителя сыпать до консистенции “жевательная резинка”. Связующее должно быть эластичным, наполнитель максимально диэлектрическим. Во время застывания компаунда “бутерброд” сильно не сжимать, а в точках крепления платы можно положить шайбы толщиной около 0,2мм, убираемые при окончательной сборке.
На более примитивном уровне такой теплоотвод делается с применением готовых термопрокладок. Излишне большой зазор между платой и “клавиатурным радиатором” убирается приклеиванием пластины из металла. Возле наиболее высоких деталей (обычно это кондёры питальника) на плату приклеиваются пластиковые ограничители, чтобы “радиатор” ничего не замкнул при сильном нажатии на клаву.
Участок “ТВЭЛ – теплоприёмная пластина”.
Руки и все сопрягаемые поверхности должны быть идеально чисты и обезжирены. Не допускать попадания в слой пасты комков, волос, ворсинок и других посторонних включений. Несколько малозаметных песчинок могут добавить 5-7°С.
Идеальный вариант – порошкообразный термоинтерфейс, состоящий из настолько мелких и плотноупакованных частиц, что будучи сжатыми между плоскостями, они не оставляли бы зазоров для молекул воздуха. На практике приходится использовать пасты, суспензии и т.п. Более густые обладают большей теплопроводностью и дольше не сохнут, но сложнее в нанесении. По возможности, при установке радиатора, его нужно подвигать относительно ТВЭЛ, с целью притирки и удаления излишков пасты.
Если вентилятор можно снять отдельно от радиатора, имеет смысл использовать эластичный компаунд. На практике иногда используется эпоксидка (ЭДП) с наполнителем. Немного сложнее снимать, если понадобится, зато ничего не сохнет.
Установка.
Вариант с одним ТВЭЛ. (для простоты). После нанесения тонкого слоя густой пасты, кладём охлаждающую систему (далее - ОС) и штатно (крест-накрест) затягиваем винты, после чего откручиваем и аккуратно снимаем СО. Смотрим на отпечаток и делаем выводы о плотности прилегания. Заново готовим поверхности с новым слоем пасты и ставим окончательно. Если на отпечатке был просвет, но исправлять это лень, первым закручивается винт со стороны, противоположной просвету. Закручиваем полностью, придерживая СО так, чтобы не допустить слишком большого перекоса и скола кристалла. Вторым закручивается винт, находящийся ближе всех к первому. Потом поочерёдно оставшиеся два. Независимо от наличия просвета, при такой затяжке достигается чуть лучшее выдавливание излишков пасты, но увеличивается риск скола, если руки совсем кривые.
Вариант с наличием прокладок. ОС и ТВЭЛ с прокладкой тщательно очищаются от остатков термоинтерфейсов и закрываются кусками пищевой плёнки. Берётся кусочек холодной сварки, эпоксидки в состоянии желатинизации или “жидких гвоздей”, и зажимается вместо прокладки. После полимеризации, толщина полученной шайбы (вместе с плёнками) измеряется штангенциркулем или микрометром. Пластилин и воск дают не очень точные результаты. Толщина дополнительной пластины должна быть меньше примерно на 0,05мм, если имеются крепёжные винты, и на 0,05-0,07мм больше, если винтов нет. Площадь – сколько влезет, но без фанатизма. Внимательно следить, чтобы не ложилась на детали и ничего не замыкала. Уменьшать толщину напильником или набирать её пакетом – очень плохие идеи. В крайнем случае, берётся чуть более толстая и ищутся вальцы, например, у ювелиров. В самом крайнем случае пакет из тонких листов спаивается по всей плоскости в тисках, зажатый между двумя деревянными рейками. В процессе расплавления припоя тиски как можно сильнее затягиваются. Рихтовать пластину можно, например, на подошве рубанка. Шлифовать тонкой шкуркой, положенной на ровную поверхность (кусок толстого стекла или тот же самый рубанок). Полируется на листе бумаге с небольшим количеством пасты ГОИ или КПТ-8. Финишная обработка на куске тонкого фетра или фланели.
К теплоприёмнику пластина приклеивается эпоксидкой с наполнителем или термоклеем. Разумеется, склеиваемые поверхности должны быть тщательно обработаны и плотно прилегать друг к другу. Для прижима используются тиски и деревянные бруски, в одном из которых сделан паз под тепловую трубку (далее - ТТ). Отверждать желательно при 50-60°С, причём в первые 3-5 мин нагрева, тиски следует подтягивать, по мере выдавливания излишков клея. ТТ имеют очень тонкие стенки, давить на них и гнуть крайне не рекомендуется.
Продвинутый вариант. Теплоприёмник с ТТ закрепляется таким образом, чтобы не допустить смещения в процессе припаивания дополнительной пластины. Пайка ведётся воздухом или ИК, с применением активного флюса, легкоплавким (100-140°С) припоем. Поверхности тщательно очищаются, пластина лудится. Теплоприёмник лудится в процессе пайки. Сжимать надо сильно, но без деформаций. Некоторые ТТ боятся перегрева, другим наплевать и на 180-200°С. Зависит от свойств хладагента и фитиля. Идеально, если клеить или паять под вакуумом. При наличии фрезерного станка, желания и чуть более прямых рук, теплоприёмник просто меняется целиком.
При отсутствии крепёжных винтов и невозможности прижатия теплоприёмника к ТВЭЛ, лучше использовать эластичный компаунд или термоклей, потому как после нескольких термических деформаций платы, паста просто перестаёт работать из-за большого зазора. Собственно, термопрокладки потому и используются, что пружинят при деформациях, сохраняя контакт, в отличие от пасты. Другое дело, что толщиной часто увлекаются, до 0,2мм они ещё иногда приемлемы. При необходимости, для уменьшения адгезии, поверхность ТВЭЛ смазывается.
Участок “ОС – нижняя крышка”
Для начала, как и с клавиатурой, избавляемся от лишнего пластика и обклеиваем крышку теплоотводными элементами в виде фольги. Приклеивать нужно по всей плоскости элементов, тонким слоем теплопроводящего компаунда. Теплоотдача такого “радиатора” очень мала, большая часть тепла останется внутри корпуса, но основная задача у него другая – ценой повышения температуры остальных компонентов, снизить температуру наиболее горячих участков. Эффективность теплоотвода растёт с повышением площади и разницы температур, а самая горячая точка – это, по-прежнему, конец ТТ, припаянный к теплоприёмнику ТВЭЛ. Способом, который использовался для измерения толщины прокладки, выясняем расстояние между верхней частью теплоприёмника и нижней крышкой, а также толщину трубки. Обычно здесь всё намного хуже, чем в случае с клавой, но метод фасонной термопрокладки всё равно подходит, только при заливке компаунда придётся городить бортик вокруг конца ТТ, чтобы не затекло куда не надо. В толщу компаунда можно накидать обрезки медных пластин или проволоки. Опилки эффективнее, но лишь до тех пор, пока не отвалился кусок компаунда и ничего не замкнул.
Продвинутый вариант. Собственно, процесс аналогичен описанному для дополнительной пластины, только размеры другие и при фрезеровании нужно очень точно сделать паз для трубки, не забыв отверстия под винты. Теплоотвод осуществляется как от трубки, так и от верхней плоскости теплоприёмника. Это если не менять его целиком.
В общей сложности, скинуть 10-15°С при полной нагрузке, это совсем не проблема. Без особого фанатизма и фрезерного станка скидывается 23-26°С. При особом упорстве и прямых руках температуру можно снизить на 30-35°С. Дальше только кардинальные изменения, включая замену/переделку ОС и корпуса или его частей. Самое простое – металлические вставки в нижней крышке. При хорошем фрезере и прямых руках, отлично и работают, и выглядят.
P.S. Для “энтузазистов”(с). ТТ оборачивается теплоизолятором так, чтобы свободными были только концы с радиатором и теплоприёмником. Малоинерционный термодатчик крепится на конце ТТ с радиатором. Другой конец ТТ, с теплоприёмником, быстро опускается в нагретое до известной температуры масло. Измеряется время, в течение которого температура концов примерно уравняется. Перед каждым подходом, ТТ охлаждается до температуры окружающей среды. Меняя температуру масла в диапазоне 40-80°С, выясняется значение, при котором временной скачок наименьший. Эта температура и будет началом работы ТТ. При более низкой температуре отвод тепла осуществляется обычной теплопроводностью. Продолжив эксперименты, повышая температуру масла, по аналогии можно найти точку, при которой вся жидкость внутри ТТ находится в состоянии пара, и ТТ перестаёт работать по своему принципу “испарение - конденсация”.
P.P.S. Всегда надо чётко представлять себе расположение и мощность ТВЭЛ, имеющиеся и проектируемые пути отвода тепла, и иметь ясное представление о температурах и направлениях воздушных потоков. Например, сверление дырок в нижней крышке напротив вентилятора, снижает температуру ТВЭЛ, охлаждаемых ТТ, но повышает её у остальных элементов, включая винт и память, которые охлаждаются прокачиваемым воздухом. А при расположении двух ТВЭЛ на одной ТТ, возможно возникновение паровой пробки в районе крайнего элемента.