Metalul lichid este un aliaj pe bază de galiu care transferă căldura de 5–10 ori mai bine decât o pastă termică obișnuită, dar care conduce curentul electric și atacă anumite metale. Folosit corect, scade temperaturile unui laptop gaming sau ale unui PS5 cu câteva grade până la peste 10 °C. Folosit greșit, poate scurtcircuita placa de bază. Ghidul de mai jos explică din ce este făcut, ce valori are, unde sunt riscurile și cum se pun barierele antiscurgere.
Din ce este făcut metalul lichid
Metalul lichid pentru electronice nu este mercur și nu este toxic în sensul mercurului. Este un aliaj pe bază de galiu, de obicei amestecat cu indiu și staniu. Cele mai cunoscute produse (Thermal Grizzly Conductonaut, Coollaboratory Liquid Pro) folosesc aliaje de acest tip.
- Galiu (Ga): se topește la 29,8 °C. Singur ar fi solid la temperatura camerei, de aceea este aliat.
- Indiu (In) și staniu (Sn): coboară punctul de topire și îmbunătățesc comportamentul aliajului. În aliajul clasic numit galinstan, proporțiile sunt aproximativ 68,5% galiu, 21,5% indiu și 10% staniu, cu punct de topire în jur de −19 °C.
- Rezultat: un lichid argintiu, foarte dens (în jur de 6 g/cm³, mult mai greu decât apa), cu tensiune superficială mare. Se strânge în picături ca mercurul și nu se întinde singur pe suprafețe.
Produse diferite au rețete diferite. Conductonaut, de exemplu, se topește în jur de −10 °C, deci rămâne lichid în condiții normale de utilizare și de depozitare. Păstrați seringa la temperatura camerei, nu în frig sever.
Valori de transfer termic
Conductivitatea termică se măsoară în W/mK (cât de bine trece căldura printr-un material). Valorile de mai jos sunt orientative; producătorii declară cifre măsurate în condiții proprii, iar măsurătorile independente ies adesea diferit.
| Material | Conductivitate termică (W/mK) | Observații |
|---|---|---|
| Pastă termică obișnuită | aprox. 3–8 | Nu conduce curentul electric |
| Pastă termică premium | aprox. 10–14 (declarat) | Cifre de catalog, greu de atins în practică |
| Pad cu schimbare de fază (tip PTM) | aprox. 8,5 | Se înmoaie la temperatura de lucru |
| Metal lichid (Conductonaut) | aprox. 73 (declarat) | Conduce curentul electric |
| Metal lichid (Liquid Pro) | aprox. 82 (declarat) | Conduce curentul electric |
| Galinstan (aliaj generic) | aprox. 16 (valoare măsurată pe aliaj generic) | Cifrele diferă mult între surse |
| Siliciu (cipul propriu-zis) | aprox. 130–150 | Pentru comparație |
| Aluminiu | aprox. 235 | Pentru comparație |
| Cupru | aprox. 400 | Pentru comparație |
Cifra mare din catalog nu spune toată povestea. În practică contează la fel de mult cât de subțire și cât de uniform este stratul dintre cip și radiator, adică ce se numește grosimea liniei de contact.
De ce câștigul real nu este proporțional cu cifra din catalog
Rezistența termică a stratului dintre cip și radiator se calculează simplu: R = t / (k · A), unde t este grosimea stratului, k conductivitatea și A suprafața de contact. Exemplu orientativ pentru un cip de 1,5 cm² la 100 W:
- Pastă: strat de 30 µm, k = 8 W/mK, rezultă aproximativ 0,025 K/W, deci circa 2,5 °C căderea de temperatură pe strat.
- Metal lichid: strat de 20 µm, k = 73 W/mK, rezultă aproximativ 0,002 K/W, deci circa 0,2 °C.
Pe hârtie, diferența este de câteva grade. În practică, câștigul măsurat este de regulă mai mare (de la câteva grade la peste 10 °C), pentru că pasta reală are rezistență de contact, se usucă, se scurge din mijloc la ciclurile de încălzire și nu umple perfect micile denivelări. Metalul lichid udă ambele suprafețe și elimină aceste pierderi. Concluzia utilă: cifra de catalog (73 W/mK) este mai puțin importantă decât faptul că interfața devine foarte subțire, continuă și stabilă.
Riscurile aplicării necorespunzătoare
Metalul lichid iartă mult mai puțin greșelile decât pasta termică. Cele mai frecvente probleme sunt următoarele.
- Scurtcircuit. Aliajul conduce curentul electric. Cipurile de laptop și APU-ul din PS5 au în jur condensatoare și rezistențe SMD minuscule. O picătură care ajunge pe ele poate opri placa de bază instantaneu sau poate distruge componente la prima pornire.
- Coroziune pe aluminiu. Galiul pătrunde în aluminiu, îl fragilizează și îl transformă într-o masă cenușie casantă. Pe radiator sau plăcuță de aluminiu nu se aplică niciodată.
- Alierea cu cuprul neprotejat. Pe cupru gol, galiul difuzează în timp și formează un strat intermetalic. Suprafața se închide la culoare, iar stratul se întărește și își pierde luciul. Pe suprafețe placate cu nichel (cele mai multe radiatoare moderne) fenomenul este mult mai lent.
- Cantitate greșită. Prea mult metal se întinde în lateral la presarea radiatorului. Prea puțin lasă zone neacoperite și cipul se încălzește local.
- Picături și migrare. Aliajul este dens și se mișcă la transport, la vibrații și după ani de cicluri termice. Fiecare scurgere mică este un risc dacă barierele antiscurgere sunt deteriorate.
- Unelte metalice. Penseta și șurubelnițele metalice se pot păta sau pot fi atacate. Se lucrează cu betigașe, pensete din plastic și hârtie absorbantă.
- Amestec cu pastă termică. Resturile de pastă împiedică udarea suprafeței. Ambele suprafețe se curăță complet și se degresează înainte.
Contactul cu pielea este de regulă inofensiv, dar pătează. Evitați ochii, purtați mănuși și nu aruncați resturile în canalizare.
Barierele antiscurgere
Barierele sunt partea care separă o intervenție profesionistă de una improvizată. Scopul lor este să țină aliajul exact pe suprafața cipului, chiar dacă laptopul sau consola sunt mutate, înclinate sau transportate.
- Garnitură din spumă sau elastomer în jurul cipului. PS5 vine din fabrică cu o astfel de barieră în jurul APU-ului. La remontare, garnitura trebuie păstrată sau înlocuită cu una echivalentă, nu scoasă.
- Protecție pe componentele SMD din jur. Condensatoarele de lângă cip se izolează cu lac de protecție (conformal coating), bandă electroizolantă lichidă sau bandă Kapton rezistentă la temperatură. Stratul trebuie să fie complet, fără bule și fără întreruperi.
- Pad termic sau cadru izolant. La unele modele, un cadru subțire din material neconductiv înconjoară cipul și limitează întinderea aliajului.
- Cantitate mică, aplicată pe ambele fețe. O picătură mică pe cip și un strat subțire pe radiator, întinse cu un betigaș special. Aliajul adera cu suprafeță numai dacă este frecat ușor.
- Verificare după montaj. Înainte de prima pornire se verifică vizual că nu există bile în afara zonei cipului.
Ojele obișnuite, folosite uneori în tutoriale amatoare, nu sunt soluția corectă: rezistența la temperatură și la atacul galiului este incertă. Se folosesc produse destinate electronicii.
Compatibilitatea cu materialele
| Material de contact | Metal lichid | De reținut |
|---|---|---|
| Cupru placat cu nichel | Compatibil | Cel mai sigur, aproape fără reacție |
| Cupru gol | Compatibil cu rezerve | Se închide la culoare și se poate întări în timp |
| Aluminiu | Incompatibil | Fragilizare și coroziune |
| Argint | Incompatibil | Se aliază cu galiul |
| Cip de siliciu (die) | Compatibil | Suprafața cipului este cea pentru care este gândit |
| Cip cu capac metalic (IHS) | Depinde de material | Se verifică înainte de aplicare |
PS5: de ce metalul lichid face parte din mentenanță
PS5 folosește metal lichid din fabrică între procesorul APU și radiator, protejat de o garnitură în jurul cipului. După ani de utilizare, aliajul se poate usca, se poate muta sau poate lăsa zone neacoperite, iar consola începe să facă zgomot, să își ridice ventilatoarele la turație mare sau să se oprească în jocuri.
De aceea, o mentenanță PS5 în București corectă nu se oprește la desprăfuirea ventilatoarelor. Se verifică starea metalului lichid, a garniturii și a suprafeței cipului. Dacă aliajul este uscat sau împărțit în zone, se înlocuiește. Pasta termică obișnuită nu este un înlocuitor potrivit pe APU-ul unei console proiectate pentru metal lichid.
La PS5 se mai respectă trei reguli: nu se scoate garnitura de protecție, nu se lasă cipul dezvelit în timpul manipulării consolei, iar după montaj se verifică dacă aliajul a ajuns pe componentele din jur. Dacă doriți doar înlocuirea aliajului, există și serviciul dedicat de înlocuire metal lichid pentru PS5 și laptop gaming.
Laptop gaming: când apare metalul lichid în curățare
Unele laptopuri gaming de top vin cu metal lichid din fabrică pe procesor și, uneori, pe placa video. Altele sunt modificate ulterior pentru temperaturi mai mici. În ambele cazuri, o curățare laptop făcută corect trebuie să țină cont de aliaj: se desface radiatorul fără mișcări laterale, se verifică barierele și se decide dacă aliajul se păstrează, se reface sau se înlocuiește cu pastă.
Semne că laptopul gaming are nevoie de revizie a interfeței cip–radiator: temperaturi care au crescut față de acum un an, scăderea frecvenței sub sarcină (throttling), ventilatoare la turație maximă imediat după pornirea unui joc sau diferențe mari între nucleele procesorului. Dacă laptopul are doar praf, curățarea simplă rezolvă problema. Dacă temperaturile rămân mari după curățare, interfața termică este următoarea verificare. Pentru laptopurile obișnuite de birou, pasta termică rămâne soluția potrivită, iar metalul lichid nu se justifică.
Cum se aplică corect, pas cu pas
- Verificați compatibilitatea. Radiatorul trebuie să fie din cupru placat cu nichel sau cupru, nu din aluminiu.
- Demontați și curățați complet. Se îndepărtează pasta veche sau aliajul vechi de pe cip și de pe radiator, apoi se degresează suprafețele cu alcool izopropilic.
- Protejați componentele din jur. Se izolează condensatoarele SMD și se verifică starea garniturii.
- Aplicați puțin aliaj. O picătură mică pe cip și un strat subțire pe radiator, întinse cu un betigaș până când suprafața devine uniformă și lucioasă.
- Montați radiatorul pe verticală. Se coboară drept, fără alunecare, se strâng șuruburile în cruce, treptat, conform ordinii producătorului.
- Verificați și testați. Se pornește aparatul sub supraveghere și se monitorizează temperaturile în primele sarcini.
Informații utile și mai rar întâlnite
- Aliajul se solidifică la rece sever. Produsele cu punct de topire în jur de −10 °C pot îngheța în transport iarna în frig puternic. După revenirea la temperatura camerei își recapătă forma lichidă.
- La solidificare, galiul se dilată cu circa 3%. Este motiv în plus să nu se depoziteze seringa în frigider sau la exterior.
- Aspectul se schimbă în timp. Un strat mat sau cenușiu pe cip nu înseamnă automat defect; la cupru gol este o reacție lentă normală. Contează dacă mai acoperă complet suprafața.
- Oxidul de galiu face aliajul să se prindă greu. De aceea aplicarea pe ambele suprafețe, cu frecare ușoară, este mai importantă decât cantitatea.
- Rezultatul nu este permanent. La utilizare intensă, o revizie la 2–3 ani este rezonabilă, mai ales dacă dispozitivul este mutat des.
- Nu se amestecă produse. Pasta și aliajul nu se aplică unul peste celălalt.
- Rezultatele diferă de la model la model. Câștigul depinde de designul radiatorului și de cât de plată este suprafața cipului. Promisiunile de tip „X grade mai puțin garantat” trebuie luate cu rezervă.
- Nu este o soluție pentru dispozitive neîntreținute. Dacă radiatorul este înfundat de praf, temperaturile nu coboară cu niciun metal.
Când nu merită metalul lichid
Metalul lichid nu se aplică pe radiatoare de aluminiu, pe dispozitive fără protecții în jurul cipului, în laptopuri obișnuite de birou, unde pasta este suficientă, și în cazurile în care utilizatorul mută frecvent aparatul în poziții neobișnuite și nu acceptă riscul. Pe calculatoarele desktop folosim pastă termică de calitate, nu metal lichid.
Metal lichid la laptop gaming și PS5: ce trebuie să rețineți?
Metalul lichid este o soluție excelentă pentru laptopuri gaming și PS5, cu condiția să fie aplicat pe materiale compatibile, în cantitate mică și cu barierele corecte. Dacă laptopul sau consola se încălzesc și vreți ca lucrarea să fie făcută în siguranță, aflați mai multe despre curățarea laptopului sau despre mentenanța PS5 și programați-vă la DORADO SYSTEMS®.