Guía completa sobre la pasta térmica

La refrigeración es algo vital en los sistemas electrónicos, más aún en algunos dispositivos de alta potencia, o en chips con altos TDPs, ya que afectará al rendimiento y fiabilidad. Pese a eso, algunas personas simplemente se preocupan por los sistemas de refrigeración usados (activos o pasivos, por aire o líquidos), pero hay otro elemento que es muy importante. El gran olvidado es la pasta térmica.

Por eso me he decidido a crear esta guía completa sobre la pata térmica, para que los makers y montadores aficionados de equipos no tengan más dudas cuando tengan que comprar la pasta térmica adecuada o en el momento de aplicarla…

¿Qué es la pasta térmica?

pasta térmica

Se puede llamar de muchas maneras: pasta térmica, compuesto térmico, TIM (Thermal Interface Material), gel térmico, silicona térmica, grasa térmica, etc. Y es una sustancia que permite mejorar la conducción de calor entre dos superficies, como pueden ser la superficie de un chip y el disipador, transistores y sus disipadores, LED COBs, placas de efecto Peltier y disipadores, etc.

Dicho de otro modo, el objetivo de la pasta térmica es rellenar esos huecos que pueden quedar entre ambas superficies en contacto y que reducirían la capacidad de disipación entre interfaces. Esos huecos no solo son debidos a una falta de presión entre elementos, sino también a pequeñas microrugosidades o imperfecciones de las superficies.

Intel
Fuente: Intel

Ten en cuenta que las superficies del IHS, o del die, y el bloque de disipación no son del todo lisas (aunque a simple vista lo parezca). Si no se emplease una capa TIM, el resultado sería temperaturas superiores, y poner tu equipo en peligro en caso de hacer overclocking. En definitiva, no hay un escenario donde no aplicarla tenga demasiado sentido…

Composición

siliciona térmica

Se compone de una matriz líquida polimerizable y partículas de grasa aislante eléctrica y conductora de calor. Las matrices que se usan suelen ser en base de resinas epoxi, siliconas, uretanos, acrilatos; y también con solventes como los adhesivos termofusibles, cinta adhesiva sensible a presión, etc.

Por otro la están los materiales de relleno (suelen ser entre el 70-80% de la composición de la masa), como los óxidos de aluminio, nitruro de boro, óxido de zinc, plata, etc. Para más información puedes ver el apartado de tipos de pasta térmica…

Seguridad: ¿Es tóxica? ¿Se puede tocar?

tóxico

La respuesta rápida a estas preguntas sería que la pasta térmica es tóxica por ingestión, siendo su grado de toxicidad variable en función de la base y material de relleno empleado.

También podría irritar la piel, ojos, mucosas, etc. Así que, siempre que vayas a aplicar este tipo de compuestos químicos, mejor usa guantes y evita tocarla con las manos. Si la tocas, no presenta mayor problema, pero evita tocarte zonas sensibles o tocar alimentos sin haberte lavado las manos previamente.

Introducción: algunos términos interesantes

Algunos sistemas con IHS usan otra capa TIM adicional bajo el IHS para la interfaz die-IHS interna. Otros modelos tienen un IHS en forma de T como se aprecia en la imagen y suelen soldarse directamente al troquel.

Además del término TIM (Thermal Interface Material), también habrás podido observar otros términos como IHS (Integrated Heat Spreader). Éste no es más que una pletina metálica que cubre el die o troquel del dispositivo que se pretende refrigerar.

No todos los chips cuentan con uno, algunos mantienen el empaquetado desnudo. Por lo general, las CPUs y GPUs son las que suelen implementar este tipo de elementos para mejorar la refrigeración y servir también como un medio protector.

Existen multitud de formas y materiales para el IHS, aunque generalmente suelen ser lisos y de cobre o aluminio. Otros diseños también incluyen formas abruptas, como los que tienen aletas como los disipadores, ya que suelen estar destinados a sistemas que no incluyen refrigeración activa.

También existen modelos de IHS algo más exóticos, especialmente en algunos sistemas HPC. Por ejemplo, IBM empleó en sus mainframes algunas soluciones TCM (Thermal Conduction Module) muy interesantes con pistones de cobre sobre cada die en los empaquetados MCM.

Antes de la aparición de los IHS, se usaba el propio empaquetado del chip como superficie sobre la que aplicar la TIM y poner el disipador. Eso solía terminar con algunos daños en el die o en los componentes de montaje superficial si el técnico no sera suficientemente habilidoso. Además, las resistencias/condensadores SMT podían entrar en contacto entre sí si se empleaban pastas térmicas con relleno metálico, lo que terminaba dañando al dispositivo…

AMD sería el primero en el ámbito doméstico en incluir un IHS en el K6, aunque no lo continuó en algunos de los diseños que vinieron después, como el K7, o el Athlon XP, recuperándolo nuevamente a partir de los Athlon64 hasta la actualidad. Con Intel pasó algo similar, siendo el Pentium 4 desde el que se comenzó a incluir de forma habitual.

Por último, para conocer todos los detalles térmicos de un equipo o dispositivo semiconductor, siempre deberías echarle un vistazo a los datasheets o documentación del fabricante. Suelen ofrecer información bastante relevante, con las temperaturas soportadas, conductividad del IHS, necesidades de refrigeración, etc. Por ejemplo, los valores como el junction-case (θJC), el junction-air (θJA), etc.

Propiedades de la pasta térmica

disipador

Las pasta térmica, o TIM, tiene varias propiedades interesantes que deberías observar para hacer una buena elección:

  • Propiedad térmica: es la propiedad más importante, ya que esta pasta tiene como objetivo mejorar la disipación de calor entre superficies. La conductividad térmica mide la capacidad de un material para transmitir energía cinética de sus moléculas a otras adyacente. Dicho con otras palabras, la capacidad de conducir calor. Evidentemente, mientras mejor sea esta conductividad térmica, mejor será la pasta térmica que has adquirido. Para medirlo, se usan unidades del SI como la W/(m·K), es decir, vatios por metro-Kelvin. Esta conductividad variará mucho en función del tipo de relleno empleado. Por ejemplo, de peor a mejor, podrías encontrar compuestos como el óxido de cinc, nitruro de boro, el nitruro de aluminio, el aluminio, el cobre, la plata, y otras con una conductividad térmica bastante elevada, como las basadas en diamante. [mayor es mejor]
  • Resistencia eléctrica: es otro factor secundario que tampoco hay que olvidar. Al ser dispositivos electrónicos, es importante que la resistencia eléctrica sea lo más elevada posible para que no genere problemas si existe una conductividad eléctrica elevada del material de relleno. En este caso se miden en Ω·cm, es decir, ohmios por centímetro. Mientras más elevado sea (más aislante), mejor. Por eso, las basadas en diamante suelen tener una resistencia elevada y son bastante atractivas.
  • Coeficiente de dilatación térmica: no es demasiado relevante para la mayoría de los casos, pero es otra propiedad a tener en cuenta. Siempre se suele preferir que el coeficiente sea lo menor posible, para evitar que se dilate con el calor y pueda generar estrés en los componentes por tensión. El cobre, la plata, o el diamante suelen ser bastante buenos.

Pasta térmica y almohadilla térmica: diferencias

almohadilla térmica

Deberías diferenciar entre pasta térmica y almohadilla térmica, ya que en la actualidad se está popularizando ésta última solución para los disipadores de los sistemas de refrigeración on-box que incluyen algunos productos. En esos casos, para evitar que el técnico tenga que comprar la pasta aparte y facilitar la vida, se suelen incluir estas capas TIM.

  • Pasta térmica: se venden por separado y suelen venir en formato bote con brochas para su aplicación, tubos, o en jeringuillas. Su textura es pastosa.
  • Almohadilla térmica: es un tipo de interfaz térmoconductora cuyo objetivo es el mismo que la pasta térmica, pero que ya vienen aplicadas en un rectángulo sobre la superficie de contacto de un disipador. De ese modo, durante el montaje, solo tendrás que posicionar el disipador sobre el procesador y anclarlo en su posición. Para que se mantenga esta figura peformada, se suelen usar materiales sólidos a base de cera de parafina o silicona. Son más consistentes que la pasta térmica a temperatura ambiente (se vuelven más suaves y fluidos a temperaturas altas). Además, la conductividad térmica de estas almohadillas térmicas también suele ser inferior si se compara con la pasta térmica.

Tipos de pasta térmica

tipos de pasta térmica

Existen varios tipos de pasta térmica en función del material de relleno que usen como base. Las tres familias importantes son:

  • Basada en metal: aquellas que emplean partículas metálicas como material de relleno, y suelen tener un color grisáceo. Son bastante populares, y emplean metales como el zinc, cobre, aluminio, plata, oro, etc. Suelen tener una alta conductividad térmica, mejorando entre 4-6ºC la temperatura frente a la media pastas térmicas que usan cerámicas. Además, no es tan viscosas y se aplican fácilmente. Sin embargo, no todo son ventajas, este tipo de pasta tiene una conductividad eléctrica mayor, debido al metal presente en ellas. Eso puede producir cortocircuitos entre pines o contactos si hay fugas.
  • Basada en cerámica: emplean relleno de partículas cerámicas, con colores grises claros o blanquecinos. Los polvos cerámicos más usuales son el óxido de aluminio, óxido de zinc, dióxido de silicio, etc. Lo positivo de ellas es que suelen ser más baratas, tienen una baja conductividad eléctrica, y no generan problemas de cortocircuitos si hay fugas. En contra tienen su efectividad (conductividad térmica baja), que puede ser algo inferior 1-3ºC menos que algunas metálicas.
  • Basada en carbón: se usan para sistemas de alto rendimiento, entusiastas, gamers, y sistemas a los que se les practica OC. Emplean materiales exóticos como partículas de carbono, óxido de grafeno, polvo de diamante, etc. Son más las más caras, pero tienen lo mejor de los dos mundos (metal y cerámica). Por un lado, tienen una buena conductividad térmica, sin los problemas de conductividad eléctrica.
  • LM o metal líquido: es otra opción que se está poniendo de moda entre algunos entusiastas frente a la pasta térmica convencional. Y aunque tiene sus ventajas, no es válida en todos los casos. Por ejemplo, para bloques disipadores de aluminio no se debe usar LM, ya que el galio reacciona con el aluminio. Es válida solo en superficies de cobre, y también debes tener cuidado dada su alta conductividad eléctrica. Además, es un producto algo más caro como para merecer la pena para la mayoría de usuarios. También deberías saber que este tipo de pastas suele usar un metal líquido como el galio aleado con otros metales como el indio (su punto de fusión cae a los -19ºC). En esos casos, hay poca o ninguna evaporación debido a que el punto de ebullición es alto, de unos 1300ºC.

También existen algunos nuevos compuestos híbridos que están apareciendo actualmente para mejorar las propiedades de los convencionales.

Mejores marcas de pasta térmica

mejores pastas térmicas, comprar

Existen multitud de marcas y modelos de pasta térmica. Y, aunque lo más importante es su composición y propiedades, si quieres ir a lo seguro, puedes apostar por marcas algo más conocidas. Entre las más populares están: ARTIC, Noctua, Thermal Grizzly, Artic Silver, Cooler Master, Coolaboratory, Corsair, Thermaltake, etc.

Recomendación: evita las pastas térmicas que usan pinceles para su aplicación. Ese tipo de pastas suelen bajar su viscosidad para mejorar la aplicación a costa de aumentar su contenido en siliconas. Eso tiene un impacto negativo en la conductividad térmica. Además, estas pastas semilíquidas suelen aplicarse en exceso, lo que tampoco es óptimo.

Por ejemplo, algunos productos recomendados son:

  • Noctua NT-H1 (híbrida, una de las más premiadas)
  • Thermal Grizzly Kryonaut (cerámica)
  • Artic MX-4 (carbón)
  • Artic Silver 5 (metal)
  • Thermal Grizzly Conductonaut (metal líquido o LM)
  • Cooler Master MasterGel Maker (carbón)
  • Thermal Grizzly Hydronaut (especial para bloques de refrigeración líquida)

¿Caduca la pasta térmica?

caduca pasta térmica
Mobile calendar (Business and Finance) calendar,icons,months,colourful,symbol

Algunas personas ignoran que la pasta térmica tiene «fecha de caducidad», es decir, suele tener una vita útil limitada y tras ese periodo se debería retirar y renovar. ¿Cuántos hacen eso en sus equipos? Pocas personas…

La vida útil es muy variable según la composición de la pasta térmica y el fabricante. Pero la media suele estar entre los 3 y 5 años. Para estar seguro, deberías consultar las indicaciones del fabricante de pasta térmica que has comprado. Aunque, en muchas ocasiones, si no has montado tu el equipo, no sabrás el tipo que se empleó. En esos casos, podrías decidir renovarla pasados 3 años para prevenir.

Para ver cómo sustituir la pasta térmica por otra nueva, ver el apartado ¿Con qué frecuencia se reemplaza la pasta térmica?

Cuando no se sabe el tiempo y la temperatura del sistema es correcta, en teoría DEBERÍA estar bien. En caso de que no sea así, puede ser un buen momento para renovarla. Y aquí es donde entra el otro factor a tener en cuenta: ¿la pasta térmica que tengo almacenada está en buen estado?

No solo se deteriora la que ya está aplicada, también la que has conservado almacenada en su envase, aunque no tan rápido. Para comprobar si está bien, deberías extender un poco sobre una superficie metálica y observar su consistencia y tersura. Deberías desecharla y compra una nueva si aprecias estos síntomas:

  • La pasta térmica parece desligada, seca o su textura se ha modificado desde la primera vez que la usé.
  • Aparecen grupos o parece aguada.

La consistencia de la pasta térmica es vital para una buena disipación. De lo contrario, no disipará de forma regular sobre toda la superficie.

¿Cómo conservar la pasta térmica?

Grasa térmica, silicona térmica
An open bottle of Zalman Super Thermal Grease, with applicator brush.

Para conservar de forma correcta tu pasta térmica, si has comprado en cantidad y te ha sobrado, puedes seguir algunas recomendaciones:

  • Cierra bien el bote, jeringuilla o tubo de pasta térmica. Si no es posible, introduce el recipiente dentro de una bolsa hermética de plástico para evitar que se reseque.
  • Si es un formato jeringuilla, no tires del émbolo hacia atrás, ya que quedará un hueco en el interior que se llenará de aire y puede oxidar la pasta más rápidamente.
  • Almacena el recipiente de pasta térmica a temperatura ambiente y en condiciones de humedad relativa normales. No es bueno exponerla ni a temperaturas bajas ni altas, tampoco a una alta humedad. Por eso, debes evitar sótanos y áticos.
  • Introduce el recipiente en alguna caja para evitar la exposición a la luz solar. Mejor si está en un lugar oscuro, como un cajón.

¿Con qué frecuencia se reemplaza la pasta térmica?

pasta térmica

Como he comentado anteriormente, la vida útil de una pasta térmica suele estar entre los 3 y 5 años, eso también incluye las almohadillas térmicas. Pero hay otros casos en los que se debe reemplazar la pasta térmica incluso si no ha pasado ese tiempo. Esos casos implican cuando se retira el disipador de la CPU para sustituirla o realizar cualquier tipo de mantenimiento.

Si has retirado el disipador, deberías eliminar la pasta térmica existente y aplicar una nueva. Muchos vuelven a poner el disipador como si nada, usando la misma pasta existente para aprovecharla, pero es algo que puede reducir la capacidad de disipación. Por eso, no es una práctica recomendable.

TRUCO: cuando se compra un equipo nuevo, especialmente los de marca, suelen tener una pasta térmica de poca calidad para abaratar costes de montaje. Por eso, si eres un entusiasta y quieres sacarle el máximo rendimiento a tu equipo, es recomendable retirar la pasta que trae y poner una de buena calidad.

El motivo es que al separar ambas partes, la pasta se deforma, y puede redistribuirse de una forma poco homogénea. Para solucionarlo, sigue estos pasos:

  1. Retira el disipador.
  2. Limpia la superficie del procesador y del disipador con alcohol isopropílico y con ayuda de un hisopo de microfibra, o compresa de algodón (que no suelte pelusa).
  3. Es importante que no queden restos adheridos a las superficies, y tampoco deberías tocar las superficies. La grasa de la piel es un mal aliado y podría reducir la capacidad de disipación.
  4. Una vez las superficies están limpias y secas, aplica la pasta térmica nueva (para más información véase apartado de Cómo aplicar la pasta térmica).
  5. Monta nuevamente el sistema de refrigeración.

Cuando se renueva la pasta térmica, se pueden apreciar diferencias mínimas en algunos casos, mientras que en otros pueden ser algo más elevados. Dependerá del envejecimiento y el estado de la pasta.

Curiosidades: ¿se pueden usar grasas caseras como sustituto de la pasta térmica?

mantequilla de cacahuete

Aunque esto no se debe de hacer, sí que existen algunos análisis curiosos de cómo se podría usar una pasta térmica casera o usar algún otro material alternativo como sustituto de estas pastas en caso de emergencia. En estos casos se podrían usar algunas sustancias aceitosas que se pueden encontrar en casa de forma cotidiana.

Estas soluciones pueden mejorar la disipación y corregir esas micro-imperfecciones de las caras del IHS y disipador para rellenar las burbujas de aire que puedan quedar (recuerda, el aire es un buen aislante térmico, por lo que dificulta mucho la disipación). Pero, en cualquier caso, solo servirían durante unas horas o días, porque con el uso se degenerarían rápidamente.

Las soluciones caseras a las que me refiero son de lo más variadas. Por ejemplo:

  • Crema de cacao y avellanas: sí, la típica Nutella o Nocilla. Este tipo de pasta tiene una textura bastante buena como para servir de TIM, y no puede usarse más allá de los 2 o 3 días. Algunas pruebas realizadas en lapsos de 15 min han demostrado un buen funcionamiento en las que se ha podido mantener la CPU a unos 30ºC en modo idle y a unos 40ºC con bajas cargas de trabajo.
  • Dentífrico: la pasta de dientes también ha sido probada como sustituto de la pasta térmica. En este caso, no solo su textura es buena, también suelen incluir algunas partículas sólidas, lo que las asemeja aún más a las pastas térmicas comerciales. Además, se adhiere bien a superficies metálicas, mantiene su consistencia con el incremento de la temperatura, y es un buen aislante eléctrico. Puede aguantar unos días manteniendo su estructura, y si se mezcla un 80% de pasta de dientes con un 20% de vaselina, se evita que la pasta se seque tan rápido y mejora la mezcla. Según algunos análisis, en teoría, debería durar 3-4 meses así, aunque solo durante 15-30 días estará en condiciones ideales.
  • Otros: también se han probado otras sustancias…
    • Como algunas cremas para el olor a pies como la Pinrelina que contiene óxido de zinc, así como otras cremas contra erupciones que también tienen ese mismo componente que comparten con algunas pastas térmicas comerciales. Estos productos podrían disipar el caler de forma adecuada durante 5 o 6 meses, aunque no es lo ideal.
    • Otras sustancias probadas van desde el queso, hasta mantequilla, cremas hidratantes y otros cosméticos, adhesivos para prótesis dentales, salsas como el ketchup o la mostaza, etc. No obstante, estos productos no han demostrado una buena eficacia y algunas se deterioran en cuestión de minutos, y las que más duran no llegan más allá de las 24-48h. Y lo peor, pueden derretirse y generar otros problemas en los circuitos…

¿Se puede fabricar pasta térmica casera?

En principio se puede aunque, como ocurre con las soluciones caseras anteriores, no es lo recomendable y tampoco vas a obtener resultados demasiado buenos. Por ejemplo, podrías crear tu propia pasta usando sustancias de base como la vaselina (tiene un alto punto de ebullición, superior a los 280ºC) y algún tipo de polvo metálico que actúe como material de relleno. Por ejemplo, se puede emplear el polvo de aluminio.

Este tipo de mezclas se debe batir muy bien durante al menos 10 min para evitar la presencia de burbujas de aire. Y no suele merecer la pena dados los resultados…

Cómo aplicar la pasta térmica

pasta térmica, cómo aplicar

Aplicar la pasta térmica parece algo muy sencillo, pero no todos saben cómo hacerlo. De hecho, seguramente te vas a encontrar multitud de tutoriales o manuales en la red que te muestra una forma bastante cuestionable de hacerlo.

Pasos previos

Para poder aplicar correctamente la pasta térmica, se deben seguir los siguientes pasos:

  1. El IHS y la base del bloque de refrigeración deben estar limpios. Si hay residuos de una pasta térmica anterior, se deben eliminar antes. Para eliminarlos, bastará con usar alcohol isopropílico y un paño de microfibra o compresa que no deje pelusas o restos. Si es un sistema nuevo, te puedes ahorrar este paso, pero evita tocar las superficies con los dedos o depositarlas sobre lugares sucios…
  2. El aplicado de la pasta se debe hacer en el momento de unir el bloque del disipador con el chip o IHS. No se puede preaplicar  pasta térmica y hacer la instalación en otro momento, ya que se podría resecar y perder su efectividad.
  3. Ahora, bastaría con aplicar la pasta térmica sobre la superficie del chip o IHS. (más información: ver puntos siguientes)

Situaciones a evitar

Existen algunas recomendaciones o situaciones que deberías evitar para aplicarla de forma correcta:

  • Evita mezclar pastas térmicas de diferentes modelos o fabricantes.
  • Ni te pases ni te quedes corto de cantidad (véase punto ¿Cuánta cantidad?)
  • No manches otros elementos que no sean la superficie del chip o IHS con pasta. Si tiene base metálica y tiene cierta conductividad eléctrica, podría generar problemas.
  • No deberías extender tú mismo la pasta térmica como se muestra en algunos tutoriales que lo hacen con una tarjeta de crédito o similares. Lo mejor es que al instalar el propio bloque del disipador y al hacer presión se extienda ella misma. De esa forma se evita que queden burbujas de aire. (ver apartado ¿Cuál es la mejor forma?)
  • Nunca reutilices una pasta térmica, como ya comenté antes, debes reemplazarla si has retirado el disipador por algún motivo.

Aplicar la pasta térmica paso a paso

Para aplicar correctamente la pasta térmica en el chip que quieras refrigerar, los pasos son:

  1. Lee todas las instrucciones del fabricante, tanto del sistema de refrigeración, de la CPU, y de la pasta térmica. Podría haber ligeras diferencias en algunos casos, aunque este procedimiento es válido para la mayoría de los casos.
  2. La dosis de pasta térmica debe aplicarse en el centro del IHS o die. Y la cantidad debería ser similar a un guisante (o un grano de arroz si se trata de un chip sin IHS que tiene una superficie menor). No debes aplicarlo sobre el bloque de refrigeración, puesto que al colocarlo puede no coincidir bien…
  3. Instala al refrigerador sobre el chip y haz una ligera presión en vertical, no moverlo hacia los lados o girar como hacen algunos. Eso hará que la pasta aplicada en el paso previo se expanda por la superficie de contacto.
  4. Ahora ancla el bloque de refrigeración en X. Es decir, si es de los que tienen cuatro puntos de anclaje, haz los extremos en diagonal (gira unas cuantas vueltas los tornillos en cada turno para que se vayan apretando de forma uniforme y la presión de un lado no haga que la pasta se acumule más en un lugar que en otro). Si son de los que solo tienen uno a cada lado, entonces no es necesario eso.
  5. Comprueba que todo está OK. Especialmente si usas un bloque de refrigeración líquida, ya que los racores podrían estar sueltos y se podría derramar líquido refrigerante. Además, no deberías ver pasta térmica sobresaliendo por los laterales, si es así, aplicaste demasiada. Puedes limpiar con alcohol y volver a comenzar el proceso desde el punto 2, pero esta vez aplicando menos.

Todos estos pasos también serían válidos para una GPU.

Si has seguido estos pasos, ya tendrías la pasta térmica aplicada correctamente.

¿Dónde aplicarla? Hotpots, termografías y más…

La pasta térmica se puede aplicar en diversos dispositivos de un sistema, aunque no en todos. Lo más frecuente es que esté presente en la GPU, CPU y también en algunos chipsets u otros chips con altos TDPs o cargas de trabajo elevadas que hacen que se calienten más de lo normal.

¿Y los chips de memoria?

memoria RAM

En cambio, algunas partes como los módulos de memoria RAM carecen de este tipo de capa TIM cuando se usan disipadores de calor para estos elementos. Tampoco los verás en otros chips de memoria onboard como los chips flash, VRAM o HBM. Y lo cierto es que tiene su explicación, y es bastante lógico.

El motivo para no usar TIM en componentes con varios chips de memoria es que la superficie de éstos suele ser bastante irregular debido a las tolerancias de fabricación. Eso hace que las alturas de los packages de los chips no sean del todo iguales, aunque a simple vista lo parezcan. Por eso no se aplica, ya que para una TIM se necesita cierto grado de «perfección».

Por ese motivo, en sustitución de la pasta térmica en esos elementos, se suele usar pads térmicos o almohadillas. Éstas pueden rellenar bien el GAP entre el chip y el disipador para mejorar la refrigeración.

Hotspots

Los puntos tórridos o hotspots, son puntos donde la superficie del chip o IHS está más caliente. Como no todos tienen dispositivos para realizar termografías, deberías conocer el tipo de procesador con el que estás trabajando. Por ejemplo, en los microprocesadores monolíticos, el IHS se va a calentar especialmente por su centro. En los MCM o chiplets, se calentará de forma más dispar.

Ni siquiera en un chip monolítico se reparte el calor por igual por toda la superficie.

Por ejemplo, en un AMD EPYC, los puntos más calientes estarán en los troqueles CCD (Core Computer Die) que se encuentran en los laterales, mientras que en el centro tienen el chip de E/S que también será un punto tórrido, aunque menor. Por otro lado, las monolíticas de Intel se encontrará en el centro…

Esto no te debe importar a la hora de aplicar la pasta, debes seguir el mismo paso. No tienes que aplicar más pasta en esos puntos, pero sí que es interesante conocerlo para elegir un buen bloque disipador.

¿Cuánta cantidad?

La cantidad es importante como he citado anteriormente. No se debe aplicar de forma escasa ni tampoco en exceso. Poca cantidad podría no cubrir toda la superficie, lo que generaría una disipación desigual.

La pasta mal aplicada en los pines de la CPU o aplicada en exceso se ha transformado en meme. Y no precisamente por ser una buena idea…

Mucha cantidad puede derramarse por los laterales y también general algunos problemas, especialmente si es una pasta térmica conductiva eléctricamente. Además, si hay demasiada se puede transformar en un enemigo, más que un aliado, ya que puede reducir su conductividad térmica debido al grosor de la capa aplicada.

En función de la conductividad térmica de la pasta (W/mK), el área (m2), y el grosor de la capa de la pasta térmica (m), y conforme a la fórmula siguiente, se podrá determinar cómo afectaría un mayor grosor a la disipación:

Rpaste = ( E / A ) · ( 1 / C )

Siendo E el espesor de la capa de pasta aplicada, A el área de la superficie sobre la que se ha aplicado la pasta, y C la conductividad térmica de la pasta térmica. Con esos valores se podría calcular la diferencia entre la transferencia térmica con diferentes grosores.

Ten en cuenta que el espacio entre ambas superficies es casi siempre la misma, debido al poco margen que deja el soporte del disipador.

La solución, tanto si has usado demasiada o poca es retirarla y volver a aplicar. Por lo general, se suele poner la pasta, posicionar el disipador, realizar una ligera presión, y se comprueba la huella dejada, si se ha podido derramar por los laterales.

¿Cuál es la mejor forma?

Gracias a Alejandro de Slimbook por este vídeo.

Existen muchas formas de aplicar la pasta térmica sobre el IHS. Algunos proponen un punto en el centro, otros una X, otros una línea central, otros puntos en las esquinas, etc. Pero no todos ellos son igual de efectivos como puedes apreciar en este vídeo.

Aunque generalmente se recomienda poner un punto en el centro del IHS, las pruebas realizadas han demostrado que poner la pasta en una X puede ser una buena solución para que se expanda de forma más regular por toda la superficie. ¡Ojo! Pero no por ello tienes que implicar mayor cantidad para dibujar la X…

¿Se debe aplicar igual a todos los microprocesadores?

AMD vs Intel: IHS convexo vs cóncavo

Un error muy frecuente es pensar que todas las CPUs o GPUs son iguales. No es así, ya que el IHS que montan suele tener ligeros cambios que pueden cambiar la forma en la que se disipa el calor por la superficie. Por tanto, no es igual en un AMD que en un Intel, ni en otros, aunque aquí me centraré en las dos firmas más comerciales:

  • AMD: usa un IHS convexo. Es decir, sobresalen más en su zona central, lo que va a facilitar que al aplicar pata térmica y al hacer presión con el disipador la pasta salga hacia los bordes.
  • Intel: usa un IHS cónvaco. Es decir, tienen una especie de depresión en el centro, por lo que se formará una especie de «charco» de pasta en el centro, donde se acumula mayor cantidad.

Eso es visto desde el lado de la presión ejercida y la expansión de la pasta térmica, pero si se ve desde el punto de vista del grosor de la TIM:

  • AMD: se debería aplicar más pasta térmica en los laterales, quizás la forma de X es la más adecuada, ya que así se podrá rellenar la mayor distancia que hay entre el IHS y el disipador por el perímetro de éste.
  • Intel: el punto en el centro puede ser una buena opción, ya que debe haber más pasta en la zona centro al tener que rellenar esa mayor distancia entre IHS y disipador en esa zona media o valle.

No deberías aplicar una fina capa por toda la superficie del IHS, ya que puede ocurrir lo que se puede apreciar en la imagen de la termografía anterior (un AMD Ryzen a la izquierda, y un Intel Core a la derecha).

Si se observa con detalle el caso de Intel, y dado que es un chip monolítico situado en su zona central, y dado que un mal aplicado de pasta térmica puede acabar con un mal contacto en la zona central del IHS, el resultado es una combinación que puede ser fatal.

IHS vs Bare die vs lapping vs delidding

Por último, no me gustaría terminar esta guía sin dar algunas claves sobre lo que ocurre con un chip «bare-die», es decir, sin IHS, así como los que deciden hacer técnicas lapping o delidding.

Básicamente el lapping es lijar la superficie del IHS para mejorar el contacto, concretamente «mejorando» esa concavidad y convexidad para dejar la superficie más plana. Mientras que la práctica del delid es la práctica de retirar el IHS y sustituir el TIM que hay bajo él por otro material que mejore la disipación, como puede ser el metal líquido. Ambas prácticas anularían la garantía y no son recomendables para inexpertos. Además, en el caso del delidding, si el IHS está bien adherido, se puede dejar la CPU inservible.

En mi opinión, en la mayoría de los casos, no hay motivo para realizar estas prácticas de lapping o delidding. Con un buen sistema de refrigeración y una buena pasta térmica debería ser suficiente. Además, como indicaré en otro artículo sobre refrigeración, puede que estas prácticas no sean tan buenas como algunos piensan…

En cualquier caso, si decides hacerlo, debes saber que no cambiaría demasiado la forma en la que se aplica la pasta térmica, y todo lo dicho anteriormente valdría para estos casos.

En cuanto a los procesadores sin IHS, sí que tienes que tener muy presente si tienen elementos superficiales como condensadores. En caso afirmativo, siempre deberías optar por una pasta térmica con conductividad eléctrica baja, como las cerámicas o las basadas en carbono.

Algunos también recomiendan usar pastas de alta viscosidad para los bare-die, aunque tampoco debes obsesionarte demasiado con esto.

Isaac

Apasionado de la computación y la tecnología en general. Siempre intentando desaprender para apreHender.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

A %d blogueros les gusta esto:

Si continuas utilizando este sitio aceptas el uso de cookies. más información

Los ajustes de cookies de esta web están configurados para "permitir cookies" y así ofrecerte la mejor experiencia de navegación posible. Si sigues utilizando esta web sin cambiar tus ajustes de cookies o haces clic en "Aceptar" estarás dando tu consentimiento a esto.

Cerrar