Hlavní stránka Hardware Procesory, paměti Je pájený rozvaděč tepla na CPU lepší než pasta?
Je pájený rozvaděč tepla na CPU lepší než pasta?
autor: Z. Obermaier , publikováno 5.6.2017
Je pájený rozvaděč tepla na CPU lepší než pasta?

Když se objevily fotky rozlousknutého procesoru Skylake-X, začalo se debatovat o tom, že nemá pájený heatspreader, což v mnohých očích tento procesor deklasuje. Pojďme si říci, jak se to má s pájením CPU k heatspreaderu a proč je pasta někdy lepším (a často i jediným) řešením. S pastou totiž v zásadě není problém. 


Pájení CPU v reálu

Už víme, že Indium dobře přilne k mědi i křemíku, ale to samo o sobě nestačí. Indium je totiž kov, který na vzduchu rychle na povrchu oxiduje a tím pádem není spoj absolutně perfektní, aby se tato skutečnost eliminovala, je nutné rozvaděč tepla i křemík před pájením připravit. Měď je velmi měkký kov, který emituje své atomy do okolí, měděný rozvaděč tepla je tedy vybaven vrstvou Niklu (difúzní bariéra). Ta zabrání pronikání atomů mědi do India a křemíku. Problém je ale ten, že na Nikl Indium moc nepřilne, je tedy dodat další vrstvu extrémně vodivého kovu. V úvahu přichází Zlato, Stříbro a Paladium. Nakonec vyhrálo Zlato.

 

Delid AMD Ryzen, v čase 5:45 je dobře vidět zlatá podložka na heatspreaderu

Na IHS je tedy tenká vrstva (1–3 µm) zlata. Před samotným pájením je nutné kyselinou odstranit zoxidovanou vrstvu na povrchu India. Pro bezpečné spojení s křemíkem stačí asi 1 mm tlustý plíšek o rozměrech čipu CPU. Tím by měl být IHS připraven. Nyní je na řadě křemíkový čip.

Už jsme si říkali, že křemík je jako sklo, a pájka, byť Indiová, na něj sice přilne, ale vzhledem k vlastnostem India (jako měď emituje atomy) je nutné udělat také difúzní bariéru. Atomy India by totiž pronikali do samotného čipu a měnily by jeho vlastnosti nebo by ho poškodily. Tato vrstva na křemíkovém čipu je tvořena sloučeninou tří prvků: Titanem, Niklem a Vanadem. A aby toho nebylo málo, poslední vrstva je opět Zlato. Následující obrázek vám ukáže všechny vrstvy najednou...

Je pájený rozvaděč tepla na CPU lepší než pasta?

Rozvaděč tepla je z mědi, je ale z obou stran chráněn vrstvou Niklu, poslední vrstva je Zlato. Následuje vrstva Indiové pájky a opět Zlata, další je sloučenina Niklu, Vanadu a poté vrstva Titanu. Pak už je samotný křemíkový čip. Už v tuto chvíli je jasné, že připravit IHS i samotný křemík na pájení je náročná operace, jelikož navrstvit tolik materiálů v mikrometrových tloušťkách na titěrné čipy není jistě snadné a levné. Samotné spojení všech vrstev probíhá při teplotě 170 stupňů, nesmí být nižší ani vyšší. Při nižších nebude pájení dobré, při vyšších dojde k poškození čipu. Z principu věcí je jasné, že spájením se jednotlivé vrstvy slijí a výsledek je tedy nakonec rozdílný než byl na počátku, před pájením. Pro úplnost se podívejme, jaké vrstvy kterého kovu v procesoru nakonec (po pájení) najdeme:

Je pájený rozvaděč tepla na CPU lepší než pasta?

Vrstva zlata na IHS se spojila s Niklem a Indiem v různých tloušťkách. Indiová pájka zůstala víceméně stejně široká, tedy 1mm. Následuje opět sloučené Zlato s Indiem a Niklem. Poslední difúzní bariéry zůstaly beze změn, samotný čip je tedy atomy ostatních kovů nedotčen. Tím je celý proces hotový a IHS by měl pevně držet na křemíkovém čipu. Stav vrstev se ale používáním mění, vrstva Zlata a India se neustále ztenčuje a prvky se spolu více a více slučují.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
150 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 19.8Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.