Molto spesso, gli assemblatori e i riparatori di computer sono sprovvisti di pasta termica. Essa è un componente fondamentale perché contribuisce a raffreddare la temperatura della CPU, abbassando la resistenza termica presente tra il microprocessore e il dissipatore. Nell’articolo vedremo come sostituire utilmente la pasta termica con materiale reperibile ed economico.

Introduzione

La pasta termica ha una importanza vitale, anche se molti non conoscono la sua utilità. Spesso, chi assembla i computer dimentica di usarla e applica il dissipatore direttamente sulla CPU. La funzione principale della pasta termica è quella di aiutare la CPU (o altri chip) a trasferire il calore verso il dissipatore. Senza la pasta termica si formerebbero delle sacche d’aria che limiterebbero il passaggio del calore, anche se le due parti sono a stretto contatto. Se non si ha la pasta termica a disposizione, non bisogna disperarsi. Esistono tante alternative valide ed economiche, da trovare in casa, per risolvere temporaneamente la situazione. La pasta termica ha la funzione di riempire le microscopiche imperfezioni delle superfici a contatto, che inevitabilmente trattengono le particelle d’aria (vedi figura 1). Dal momento che l’aria è un cattivo conduttore di calore, la CPU non si raffredda correttamente.

Figura 1: le particelle d’aria presenti nelle imperfezioni delle superfici di contatto impediscono il raffreddamento corretto della CPU

La figura 1a mostra una adesione perfetta e ideale delle due superfici di contatto (CPU e dissipatore). La figura 1b mostra una reale adesione. Le due superfici non sono perfettamente lisce e le microscopiche imperfezioni contengono aria (bolle di colore celeste) che impediscono il passaggio del calore verso l’esterno. Le imperfezioni sono state volutamente disegnati più grandi per rendere l’idea.

La pasta termica

La pasta termica è un composto denso per migliorare il contatto termico tra i componenti elettronici e i dissipatori. Il loro utilizzo è necessario sulle CPU, poiché essi sono componenti poco efficienti e dissipano tanta energia in calore inutilizzato. Solitamente la pasta è composta da ossido di zinco e silicone e sono caratterizzati da un’alta conducibilità termica. Esistono anche prodotti con metallo liquido che hanno una conducibilità termica superiore.

Figura 2: la pasta riduce la resistenza termica e riempie le micro imperfezioni

La necessità maggiore è quella di dissipare il calore della CPU e trasferirlo all’ambiente circostante tramite il dissipatore di metallo. Per questo scopo è necessario che tra la CPU e il dissipatore vi sia una minima resistenza termica. La figura 3 mostra una simulazione di raffreddamento convettivo e non convettivo.

Figura 3: Alcune simulazioni termiche

In caso di emergenza

La pasta termica ha il compito fondamentale di costituire un ponte termico tra la CPU (o altro circuito integrato e di potenza) e il dissipatore di calore. Inevitabilmente tra le due facce si formano dei piccolissimi spazi vuoti. Essi non sono vuoti ma pieni d’aria, che è un un pessimo conduttore di calore. Con la presenza di olle d’aria il lavoro del dissipatore diventa inutile. Le micro imperfezioni sono riempite dalla pasta termica in modo da eliminare le bolle d’aria. In caso di necessità è possibile sostituirla con altre sostanze oleose che si possono trovare facilmente a casa. E’ importante sottolineare che le soluzioni proposte hanno una validità di pochi giorni. Occorre, quindi, applicare la pasta termica commerciale prima possibile. Il tempo di decadimento dei prodotti alternativi, infatti, è estremamente breve e dopo alcune ore di funzionamento essi potrebbero volatilizzarsi e non fornire più il risultato sperato. Esaminiamo alcuni casi più interessanti. Per chi volesse approfondire gli esperimenti può costruire un dispositivo termico che simuli la temperatura della CPU, utilizzando una piastra riscaldante e un adeguato dissipatore di calore. Le temperature potrebbero essere rilevate usando dei sensori oppure una telecamera termica.

La crema di cacao e nocciole

La crema di cacao e nocciole, grazie alla sua consistenza morbida, si presta ottimamente per realizzare una valida pasta termica (vedi in figura 4). Si ricorda che il suo utilizzo non deve essere prolungato per più di 2-3 giorni. Alcune prove di “carico” di circa 15 minuti hanno dimostrato un buon funzionamento di questa pasta. Il processore ha mantenuto bassa la sua temperatura per tutto il tempo di esercizio (in modalità Idle circa 31° C e in modalità “sotto carico” circa 40° C).

Figura 4: la crema di cacao e nocciole è un buon sostituto temporaneo della pasta termica

Dentifricio

Anche il dentifricio è un ottimo sostituto della pasta termica. La sua struttura decade dopo qualche giorno, specialmente se le temperature di esercizio sono alte. E’ possibile aggiungere anche un po’ di vaselina, in queste proporzioni:

• dentifricio: 80%;
• vaselina: 20%.

Il grasso alla vaselina ha il compito di evitare che il dentifricio si secchi. Si deve mescolare il composto per almeno 5 minuti (vedi in figura 5). Si riempia una siringa con la miscela ottenuta e si applichi uno strato sottile sulla CPU (o anche sul dissipatore sul lato del contatto). Il suo funzionerà è assicurato, in teoria, per 3-4 mesi ma è meglio tenere sotto controllo la situazione e sostituirla ogni 15-30 giorni. Al momento della sua rimozione potranno vedersi delle piccole macchie sul metallo. Tuttavia con un po’ di alcool al 90% e del cotone idrofilo tali macchie potranno essere eliminate. Si può, quindi, applicare di nuovo la pasta. Ovviamente non tutti i dentifrici sono adatti allo scopo. Alcuni tipi di pasta per i denti hanno una conduttività termica maggiori di altri. Questa categoria di prodotto è troppo vasta per generalizzare. Si dovrebbe provare caso per caso. L’uso del dentifricio è decisamente una buona soluzione. Lasciare i micro fori pieni d’aria, infatti, non è consigliabile. Le caratteristiche principali del dentifricio da osservare potrebbero essere le seguenti:

• forza di adesione alle superfici metalliche;
• consistenza alle varie temperature;
• tempo utile di funzionamento, prima che decada del tutto;
• capacità di riempire le micro imperfezioni delle superfici;
• isolamento elettrico.

E’ possibile stendere la nuova pasta usando una vecchia carta di credito come pennello, al fine di stendere uniformemente il composto.

Figura 5: la pasta termica realizzata con dentifricio e grasso al silicone

Polvere di alluminio

Un’altra soluzione di pasta termica è quella ottenuta dalla mescolanza di polvere d’alluminio finissima con olio di vaselina. La miscela deve essere lavorata per almeno 10 minuti, al fine di evitare la presenza di bollicine d’aria. La polvere può essere ricavata in casa per abrasione di un pezzo di alluminio oppure può essere acquistata nei negozi specializzati. L’olio di vaselina possiede un punto di ebollizione elevato (maggiore di 280° C) ed è poco volatile. L’alluminio non ossida perché è immerso in olio.

Crema per eruzioni cutanee da pannolino

Questo tipo di crema contiene molto ossido di zinco, il componente principale della pasta termica commerciale. È possibile applicare uno strato sottile sul dissipatore di calore e funziona molto bene per 5-6 mesi senza problemi. Prima di applicare la nuova pasta, la superficie della CPU deve essere accuratamente pulita con alcool.

Altre soluzioni

Le soluzioni di sperimentazioni sono infinite e un appassionato di Chimica potrebbe trovare un buon sistema per realizzare una pasta termica di emergenza. Ecco le altre possibili idee che possono essere provate, magari su una vecchia CPU. Occorre ricordare che alcune sostanze, benché termicamente ed elettronicamente valide, alle alte temperature hanno un tempo di durata molto breve, per cui il loro decadimento avviene abbastanza in fretta. Ecco alcuni prodotti che possono essere testati, da soli o tramite un miscuglio:

• formaggio americano;
• formaggio giallo;
• cera per capelli;
• crema idratante;
• burro;
• banana;
• carta;
• adesivo per protesi dentarie;
• formaggio Philadelphia.

Anche il ketchup e la mostarda posseggono un coefficiente termico molto interessante, purtroppo decadono in circa 24-48 ore. Anche il burro e la crema idratante sono ottime soluzioni a breve termine, ma essi si liquefanno dopo pochi minuti. La possibile colatura dell’olio sui circuiti potrebbe costituire anche un rischio per la scheda madre e i circuiti elettronici posti nelle immediate vicinanze.

Conclusioni

In rete si possono trovare centinaia di alternative alla pasta termica. L’utilizzo di metodi artigianali annulla la garanzia della CPU. Non c’è, pertanto, alcun motivo di bruciare il microprocessore, dal momento che il costo di un tubetto di pasta termica commerciale è inferiore a 10 dollari ed risulta sufficiente per diverse applicazioni. A ogni modo, il fattore principale di successo è sempre costituito da un raffreddamento adeguato e sufficiente del sistema. In caso contrario è necessario aggiungere un dissipatore di calore migliore e più efficiente. Anche la ventilazione dei componenti deve essere adeguata e assicurata da un forte flusso d’aria costante. Se vi è una situazione di estrema emergenza si può usare, temporaneamente, la soluzione del dentifricio o della cera per capelli. Quando arriva il momento di applicare la vera pasta termica, occorre rimuovere il vecchio composto essiccato con un cutter e strofinare le due superfici di contatto con alcool e cotone, al fine di rimuovere eventuali particelle in eccesso. Anche la vera pasta termica commerciale per computer si asciuga e deve essere periodicamente applicata. Queste tecniche possono essere utilizzate sperimentalmente su un vecchio computer, non molto importante. Per qualche giorno l’autonomia e la buona dissipazione sono garantite. A ogni modo, le nuove piastre madri e CPU dispongono di adeguate protezioni da sovra temperatura, per cui una situazione anomala è subito bloccata dal sistema, tramite lo spegnimento dei circuiti. Infine, per chi ama l’overclocking delle CPU, i metodi sopra proposti non sono consigliabili.