써멀 그리스(Thermal grease) ('CPU grease, heat paste, heat sink compound, heat sink paste, thermal compound, thermal gel, thermal interface material, 또는 thermal paste라고 불림)는 열 전도성 (그러나 보통 전기적으로 절연하는) 화합물(compound)이며, 그것은 공통적으로 방열판(heat sink)과 고전력 반도체(semiconductor) 장치와 같은 열원 사이의 인터페이스로 사용됩니다. 써멀 그리스의 주요 역할은 열 전달 및 낭비를 극대화하기 위해 인터페이스 영역에서 (단열재 역할을 하는) 공기 틈 또는 공간을 제거하기 위한 것입니다. 써멀 그리스는 써멀 인터페이스 재료(thermal interface material)의 한 예제입니다.
열 접착제(thermal adhesive)와 달리, 써멀 그리스는 열원과 방열판 사이의 결합에 기계적 강도를 추가하지 않습니다. 그것은 열원 위에 써멀 그리스를 흩뿌리고, 나사와 같은 기계식 고정 메커니즘으로 둘 사이에 압력을 가해서 결합되어야 합니다.
Composition
써멀 페이스트는 중합-가능한 액체 매트릭스와 전기적으로 절연되지만, 열 전도성 필러의 큰 부피 분율로 구성됩니다. 전형적인 매트릭스 재료는 에폭시, 실리콘 (실리콘 그리스), 우레탄, 및 아크릴레이트입니다; 용제-기반 시스템, 핫-멜트 접착제, 및 감압 접착 테이프도 사용할 수 있습니다. 산화 알루미늄, 질화 붕소, 산화 아연, 및 점점 더 많은 질화 알루미늄이 이들 유형의 접착제에 대한 충전제로 사용됩니다. 충전재 부하는 70–80% 질량만큼 높을 수 있고, 2008년 논문에 따라, 기본 매트릭스의 열전도율을 0.17–0.3 W/(m·K)(미터 켈빈 당 와트)에서 최대 약 4 W/(m·K)까지 높입니다.
은 열 화합물은 3에서 8 W/(m·K) 이상의 전도도를 가질 수 있고, 실리콘/세라믹 매체에 현탁된 미세화된 은 입자로 구성됩니다. 어쨌든, 금속-기반 열 페이스트는 전기 전도성 및 용량성일 수 있습니다; 만약 일부가 회로에 흐르면, 오작동 및 파손의 원인으로 이어집니다.
가장 효과적인 (및 가장 비싼) 페이스트는 거의 대부분이 액체 금속으로 구성되며, 보통 합금 갈린스탄의 변형이고, 13 W/(m·K)를 초과하는 열전도율을 가집니다. 이것들은 균일하게 도포하기 어렵고 유출로 인한 오작동의 위험이 가장 큽니다. 이들 페이스트는 알루미늄 부식성이 높고 알루미늄 방열판에 사용할 수 없는 갈륨을 포함합니다.
열 페이스트의 수명은 제조업체에 따라 다르며 전형적으로 3년에서 5년 사이입니다.
Uses
써멀 페이스트는 서로 다른 성분 사이의 열 결합을 개선하기 위해 사용됩니다. 공통적인 응용은 전력 트랜지스터, CPU, GPU, 및 LED COB를 포함한 반도체 장치에서 전기 저항으로 인해 발생하는 폐열을 배출하는 것입니다. 과도한 열은 성능을 급격히 저하시키고 반도체의 음의 온도 계수 특성으로 인해 장치의 치명적인 고장을 일으킬 수 있으므로 이들 장치의 냉각은 필수적입니다.
공장용 PC와 랩탑 (태블릿이나 스마트폰은 드물지만)은 전형적으로 CPU 케이스 상단과 냉각을 위한 방열판 사이에 열 페이스트를 사용합니다. 비록 땜납이 때때로 대신 사용되지만, 써멀 페이스트는 때때로 역시 CPU 다이와 통합된 방열판 사이에 사용됩니다.
CPU 히트 스프레더가 열 페이스트를 통해 다이에 결합될 때, 오버클럭커와 같은 성능 매니아는 "딜리딩(delidding)"이라고 알려져 있는 프로세스에서 다이에서 히트 스프레더 (CPU "뚜껑")를 들어내고, 보통 낮은-품질의 써멀 페이스트를 더 높은 열전도율을 가지는 써멀 페이스트로 교체할 수 있습니다. 일반적으로, 액체 금속 써멀 페이스트는 그러한 경우에 사용됩니다.
컴퓨터에서 열을 많이 발생하는 CPU와 GPU에 사용할 수 있지만, 대체로 미리 제조 시에 발라져 나오는 GPU보다는 조립 시에 써멀 페이스트를 바를 수 있는 CPU에 주로 사용합니다.
물론, CPU의 쿨러도 미리 도포된 써멀 그리스를 가지는 것들이 있지만, 높은 클럭을 위해, 좀 더 성능 좋은 써멀 그리스를 바르길 원하는 것은 당연할 것입니다.
또한, 제품들은 가격 차이가 꽤 있음에도 불구하고, 오버 클럭을 하지 않는 일반 사용자는 성능에 큰 차이를 느낄 수 없을 것이므로, 별도의 써멀 그리스를 구매할 필요는 없습니다.
어쨌든, 높은 클럭을 위해, 좀 더 좋은 써멀 그리스를 바를 때, 공기 틈을 가능한 제거하는 것이 좋기 때문에, 과하지 않게 적당히 바르는 것이 좋습니다.
대체로 CPU 위에 당구장 모양으로 바르는 것을 추천을 많이 하고 있으며, 어쨌든, CPU 위를 전부 도포하는 것이 더욱 중요해 보입니다. 보통 CPU 중앙에 지름 5mm 정도 바르면 충분한 것으로 알려져 있습니다.
보통, 써멀 그리스를 많이 발라서 마더 보드로 흘러 내리면, 보드에 이상이 생길 것으로 염려하지만, 실제로, 흘러내릴 정도로 발라서 2년 넘게 사용하고 있지만, 아무런 이상이 없습니다. 왜냐하면 절연재로써 전기가 통하지 않기 때문입니다.
기존에 발려져 있던 그리스는 휴지로 닦아내면 되는데, 필요하다면, 알콜 또는 아세톤 등을 사용할 수 있는데, 완전히 딱딱해진 그리스에 물기를 보충하기 위함입니다. 어쨌든, 가능하면 물기가 있는 물티슈 등은 사용하지 않는 것이 좋겠고, 사용했다면, 물기를 충분히 말려서 다시-조립하시기 바랍니다.
일반 두루마리 휴지로 닦으면, 그리스의 양에 따라, 손에도 묻고 옷에도 묻을 수 있습니다. 그렇지만, 어려운 작업은 아니기 때문에, 천천히 구석구석 닦으면 되며, 이때, CPU 다리가 휘지 않도록 조심해야 합니다.
CPU와 공냉 쿨러 제거
너무 싼 그리스는 몇 년 사용하면 완전히 딱딱해진다고 알려져 있습니다. 인텔 CPU와 다르게 AMD CPU는 가이드가 별도로 없기 때문에, 잘못하면 CPU와 쿨러가 붙어서 한꺼번에 제거되는 경우가 생기며, 절대 바람직하지 않습니다. 이 때, CPU와 연결선을 전부 제거하고, CPU를 너무 강하지 않게 지긋이 누르면서, 좌우로 까딱거리면, "딱" 소리와 함께 CPU로부터 분리된다고 합니다. 이런 경우는 완전히 오랫동안 사용해서 그리스가 딱딱하게 굳은 경우에 해당되는 것으로 판단됩니다.
반면에 조금 더 좋은 그리스를 사용했다면, 전혀 힘들이지 않고 "미거덩"하는 느낌으로 분리가 될 수 있습니다. 2년 동안 24시간 사용한 시스템에서도 경화가 발생하지 않았으니, 준비된 그리스를 가진 분들은 크게 걱정할 필요는 없습니다. 어쨌든, 위로 쑥 빼는 행위는 좋지 않기 때문에 서서히 좌우로 흔들어서 분리되는 느낌이 올 때, 들어올리는 것이 바람직해 보입니다.
만약 이런 상황이 염려스러우면, 그리스를 조금 녹이기 위해, CPU에 열이 많이 나도록 풀로드를 걸어서 수십 분 정도 수행한 후에 CPU 제거 작업을 할 수 있습니다.
Challenges
써멀 페이스트의 일관성은 다른 써멀 인터페이스 재료와 구별되는 고장 메커니즘에 취약합니다. 공통적인 것은 열 팽창 및 수축 속도가 다르기 때문에 다이와 방열판 사이에서 써멀 페이스트가 손실되는 펌프-아웃(pump-out)입니다. 많은 전력 주기 동안 써멀 페이스트는 다이와 방열판 사이에서 펌핑되어 결국 열 성능을 저하시킵니다.
일부 화합물의 또 다른 문제는 폴리머와 필러 매트릭스 성분의 분리가 고온에서 발생한다는 것입니다. 고분자 재료의 손실은 습윤성을 저하시켜 열 저항 증가로 이어집니다.
External links
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