Размазывание термопасты

В прошлом материале собирался первый этап системы с элементами Пельтье, где мы в принципе знакомились с тем как это всё работает и что из этого можно сделать, и одна из вещей которую я купил для этих работ был большой тюбик термопасты на 30 грамм.

А это значит, что настало время сделать довольно простое тестирование, которое я давно планировал. А именно — протестировать зависимость температур процессора от метода нанесения термопасты.

В целом — данные исследования уже проводились моими коллегами неоднократно, но во всех тестах есть ряд проблем которые не могут дать понять, что происходит в действительности.

Особенности тестирования

Главный вопрос в погрешности тестирования. Её необходимо измерить перед тестами, иначе любое отхождение на пол градуса будут казаться различиями, а различия это или нет — загадка. Есть и ещё определённые проблемы в тестах. Например невозможность контроля с высокой точностью температуры помещения в процессе тестирования. Ещё проблема может быть в том, что используется кулер с неконтролируемым прижимом. И именно различия в прижиме будут определять эффективность теплоотвода, а не метод нанесения термопасты. Ещё проблема — плоскостность основания кулера. И это те проблемы которые я мог учесть. Есть проблемы которые не были учтены.

Главная неучтенная проблема — различия вязкости разных термопаст. То есть если жидкая паста может размазаться от любого нанесения, то густая будет более привередлива к методу нанесения.

Я использовал не самую жидкую пасту из тех что мне доводилось мазать, но при этом паста далеко и не самая густая, что, конечно, минус для данного теста.

Ещё одна проблема — это то, что хорошо контролируемый прижим бывает только на кулерах с хорошим прижимом. То есть для теста использовать кулер со слабым прижимом не получится, а именно такие кулера будут более привередливыми к методу нанесения пасты.

Поэтому тесты предлагаю разделить на две части — первая часть с цифрами и замерами, а вторая — теоретически возможные ситуации с визуализацией размазывания где судить будем по отпечаткам термопасты.

Визуализация «раздавливания» термопасты

Ну и чтобы познакомить вас с теми формами размазывания которые будут в тестах начнём мы с той части где не будет цифр. И тут я рекомендую ознакомиться с видео версией данного материала, так как там все процессы показаны более наглядно.

В этой части я на процессор наношу термопасту и давлю на неё через прозрачный кусок акрила руками с тем усилием, что кажется довольно большим, но в сравнении с хорошими креплениями, усилия, конечно в разы меньше. Крепления развивают десятки килограмм сил, именно поэтому и нужны бэкплейты. Материал про то как порой производители обходятся без них и к чему это приводит на сайте, кстати, тоже есть.

Ну и дальше начинается творческое разнообразие методик намазывания. Есть два основных вида — это нанести шарик на центр и второй метод ровно размазать. Но есть и менее популярные способы.

Среди которых:

• Квадрат по периметру и маленький шарик в центре
• Две линии
• 4 точки по углам и 1 в центре
• Диагональные линии

Бонусом я ещё сделал вариант который условно назовём «щедрым». Это когда человек считает, что тюбики с термопастой одноразовые и выдавить надо непременно сразу всё содержимое.

(Аналогичные формы будут и в части с теми тестами где будут замеры температур)

Ну и теперь посмотрим на красивые картинки размазывания термопасты, напомню, что так мы симулируем гипотетические ситуации с плохим прижимом.

Один шарик по центру — довольно неплохо растекается, не покрытыми остались только углы, весь центр покрыт хорошо и равномерно. Отпечаток полностью заполненный без пробелов.

Далее предлагаю посмотреть на щедрый случай.

Слой пасты на процессоре остался довольно толстым, так что его пришлось счищать с процессора лопаткой.

Далее рассмотрим случай с размазанной ровным слоём пастой.

И тут не всё так хорошо. Отпечаток имеет пробел в центральной части. Во многом это связано с тем, что я давил по краям, а как мы смотрели в одном из прошлых видео крышки у AMD выпирают по контуру, а в центральной части они несколько вогнутые.

Ну и сам акрил хоть был куплен толстый всё равно немного прогибался под нажимом, давая дугу над центром процессора. Что в итоге и вылилось в имеющийся отпечаток. В реальной жизни такие отпечатки тоже бывают, но как правило они возникают либо от кривизны основания кулера, либо от перекоса кулера при установки его на процессор. То есть в данном случае — полученный результат это следствия конструктивных отличий кулеров и прозрачной акриловой пластины, в любом случае далее будут ещё и практические тесты.

Далее квадрат с точкой по центру. Отпечаток хороший, термопаста покрыла почти всю крышку процессора. 

Далее — две полосы.

Отпечаток тоже хороший, немного недодавилась с одной стороны паста, но надо понимать, что усилие нажимом руками — сильно меньше, чем от крепелений кулеров.

Теперь посмотрим на 4 точки по краям и одну по центру.

Вышел не лучший отпечаток, хотя опять же — в реальных условиях усилий бы хватило на то чтобы раздавить пасту по всей крышки.

И последняя фигура — это диагональные линии.

Так же немного не подавилась паста до некоторых углов. Но тоже не критично, и в реальных условиях было бы всё нормально.

Вывод

В целом — видно, что проблемы могут возникать только если есть какие-то всем кривые кулера в случае намазывания тонким слоем. В остальном — естественное раздавливание пасты имеет схожие эффективности.

Тесты в реальных условиях

Теперь надо проверить это всё в реальных условиях. Очевидно, что используя кулер не будет возможности увидеть как развазывается паста в процессе установки, а наблюдать мы сможем только фактический отпечаток.

Условия тестирования

В качестве кулера я выбрал боксовый AMD кулер (тонкий блин для AM4).

И выбрал его не спроста. Дело в том, что в боксовых кулерах последняя формообразующая операция самого радиатора даёт ровную плоскость поверхность установки кулера. Если говорить про башенные с трубками, то с прямым контактом трубки все лежат на чуть разных глубинах, а кулера с медным основанием имеют выпуклости или вогнутости из-за напаяки на трубки, то есть происходят термические деформации которые не полностью уходят после остывания из-за того что конструкция имеет множество деталей. Некоторые производители говорят что всякие бугры — не баг, а фича, но на самом деле — это просто особенности технологии производства, которые нам для теста будут мешать. Поэтому используется боксовый кулер. Во вторых этот кулер имеет довольно хороший прижим благодаря жёстким пружинам и тому что в AMD не беспокоились за состояние платы, так как имеется жёсткий бекплейт. И при этом затяжка происходит до упора винтов в беэкплейт и поэтому от раза к разу если заворачивать винты до упора — будет получаться всегда одинаковый прижим, что важно для теста.

Так же есть и дополнительные тонкости, в частности необходимо было как можно меньше тепла отдавать в помещение при тестировании, так как помещение нельзя проветривать чтобы разные потоки воздуха не вносили дополнительные погрешности в измерения и при этом и процессор не должен был сильно нагревать помещение, чтобы рост температуры воздуха в помещении в процессе тестов изменился минимально. И в этом плане есть и минусы бокосвого кулера. Он состоит из массива алюминия и имеет довольно большую теплоёмкость, в отличие от башенных кулеров с трубками. То есть при нагреве он обладает некоторой инерцией в наборе температуры. Если башни прогреваются за несколько десятков секунд и через минуту уже почти устанавливается финальная температура, то с бокосвыми процесс нагрева идёт дольше. И это проблема, опять же из-за времени тестирования и изменений температуры в помещении. Чтобы уменьшить время тестирования я нагрев производил по 5 минут в линпаке (используя OCCT) для каждого случая. И в итоге тесты уложились в два часа. Если точнее между началом первого и концом последнего прошло порядка 110 минут, а между первым и последним замером порядка 105 минут. Но это не значит, что мы не будем учитывать изменение температуры в помещении.

В качестве процессора я использовал довольно холодный Ryzen 2400G. Для него была установлена частота 3,7 ГГц, и вручную установлено напрежение на ядра.

Кроме того кулер был выведен в принудительный режим максимальных оборотов.

И в самом начале я ещё сказал, что прежде всего необходимо определить погрешности тестирования для оценки полученных результатов.

Для того чтобы увидеть погрешности тестирования было проведено три тестирования с каплей которая раздавливлась кулером.

Стоит отметить, что при мониторинге температуры постоянно скачут, так что я при достижении пяти минут тестирования смотрел наиболее типичные значения температур процессора среди текущих полученных значений используя мониторинг в OCCT.

В итоге для трёх тестовых измерений получились вот такие отпечатки.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

На одном из отпечатков можно увидеть, что два угла остались без термопасты. Центральные же части покрыты равномерно и довольно тонким слоем. Отпечатки не идеальны и имеют в одной из половин более тонкий слой пасты, а в другой — более толстый. И это будет характерно для всех отпечатков, в целом — такое возможно из-за перекосов креплений, то есть непараллельности поверхностей на которые устанавливаются крепежные элементы или расхождений положения самих крепёжных элементов, допустим глубины запрессованных втулок с резьбой в бэксплейте, возможных мест в данном креплении можно найти с десяток. Такое так же может произойти из-за неравномерной затяжки кулера. Я затягивал кулер диагонально в несколько проходов, что исключает перекосы от неравномерной затяжки, да и 10 раз перетянуть в одну и ту же сторону я вряд ли бы смог.

Результаты тестирования

Получены были значения температур 74,5, 74 и 74,75 градуса для трёх тестов.

Предположив, что мы не получили крайние значения и из этого можно сделать вывод о том, что погрешности тестирования могут доходить практически до одного градуса. Далее необходимо было учесть изменение температуры помещения. Для чего был сделан 4-ый тест с шариком термопасты. Но сделан он был в самом конце. И была получена температура выше, чем максимальная первых трёх контрольных тестов, что говорит о том, что температура воздуха немного увеличилась в процессе тестирования. Таким образом можно построить график на котором отмечены контрольные результаты во времени.

Именно относительные результаты вокруг этого графика и будут говорить о том — увеличились или уменьшились температуры при изменении метода нанесения термопасты.

Четвёртый тест с большим шариком термопасты.

• 

• 

Тут из-за большого слоя пасты более отчётливо видно место наиболее плотного соприкосновения. Паста не выдавилась до тонкого слоя, что видно было даже невооружённым глазом. То есть слой пасты был очень приличный.

Температура составила 75 градусов. То есть несмотря на толстый слой пасты полученные изменения относительно эталона не отличимые от погрешностей. Возможно если бы я сделал по 10 тестов каждого метода, то найдя мат ожидания обоих методов можно было бы увидеть разницу в десятые доли градуса, или даже пол градуса, но не более того.

Далее размазанная термопаста. Отпечатки ничем не примечательные. Температура около 75 с четвертью градусов. Тоже в рамках погрешностей измерения.

• 

• 

Квадрат с точкой по центру имеет ничем не примечательный отпечаток. Температуры ещё чуть выше — 75,5 граудса. Это уже на грани превышения погрешностей, но чётко сказать, что температура выше — не получается.

• 

• 

Далее — две линии. К сожалению при снятии кулера я чуть смазал отпечатки, но видно, что паста растеклась по всей крышке процессора.

• 

• 

Температура — 75 градусов. Всё точно в рамках погрешностей.

Пять точек. Ничем не примечательный отпечаток.

• 

• 

А вот по температуре — 76,5 градусов.

Явно выше погрешностей. При этом если смотреть на отпечаток, то ничего криминального нет. Тем не менее я старался свести погрешности к минимуму и данный результат явно выше погрешностей. так что несмотря на то что этот результат в повторных тестах скорее всего не повторился бы будем считать, что метод с пятью точками плохой. 

И последний тест — диагональные линии.

• 

• 

Отпечаток самый обыкновенный. Температуры тоже самые обыкновенные. 75 градусов.

Выводы

Во первых — если у вас хороший кулер, с нормальными креплениями, и термопаста у вас не в виде засохшего порошка и вы сами с ровными руками — то применяйте пасту как хотите. Тонким слоём, толстым, размазывая или каплей, рисуя птичек, или жиравчиков, разрешаю термопастой на процессоре даже натюрморты рисовать. Абсолютно неважно — на отвод тепла это никак не повлияет.

Если же у вас плохое крепление кулера, то чтобы вы не мазали и как не старались — у вас будет эффективность теплопроводности всё равно ниже, потому что может быть не полное соприкоснование как было у меня при размазывании пасты с акрилом, или перекосы даже если у вас довольно прямые руки. А плохой прижим не обеспечит полного растекания пасты, а в местах где она была сгустком она так и останется толстым слоем. То есть если размажете — то будет плохо и если не размажете то будет плохо. В остальном вывод, к счастью, хороший — не забивайте себе голову и мажьте так, как больше нравиться.