¿De qué está hecha una pasta térmica basada en metal líquido?

¿De qué está hecha una pasta térmica basada en metal líquido?

Javier López

De un tiempo a esta parte las pastas térmicas, como el hardware en general, han sufrido una evolución en su rendimiento, donde hemos pasado de compuestos térmicos basados en plata a otros materiales más avanzados. Sin duda, las llamadas pastas térmicas de metal líquido se llevan la palma en estos términos, pero, aunque cada una es distinta, todas comparten una base y unos materiales comunes. Hoy conoceremos de que está hecha una pasta térmica de metal líquido, sus materiales y propiedades.

Lo primero que debemos saber de este tipo de pastas térmicas, correctamente llamadas TIM (Thermal Interface Material, o material de interfaz térmica), es que su conductividad térmica es sobresaliente, donde hasta el modelo más básico triplica la capacidad de transmitir calor frente a una pasta térmica grasa corriente, esencialmente porque su estructura «líquida» permite hacer una mejor unión entre el disipador propiamente dicho y el IHS del procesador.

En los mejores casos, de hecho, tendremos que multiplicar por siete la capacidad de transferir el calor de una pasta a otra. Por lo tanto, es interesante conocer los materiales de lo que se forman para comprender mejor sus beneficios.

Pastas térmicas de metal líquido: ¿de qué están hechas?

pastas térmicas metal líquido

Partimos de la base de que cada marca y modelo tienen unos materiales distintos o bien en distinta proporción, de ahí los diferentes rendimientos que consiguen, las diferentes tensiones superficiales o simplemente su viscosidad.

Pero hay ciertos materiales que están presentes en todas y cada una de ellas. Hablamos del ya famoso EGaIn, también conocido como una aleación eutéctica (mezcla de varios materiales con punto de fusión mínimo) de los materiales Galio e Indio. EGaIn es una aleación metálica que tiene la particularidad de que es líquida a temperatura ambiente, donde además posee una alta tensión superficial y una baja viscosidad.

Pero el EGaIn no es suficiente para lograr una TIM de metal líquido que sea consistente y sobre todo, fácil de aplicar, barata de comercializar y con alta conductividad térmica. Para ello se necesita, al menos, un compuesto más: el estaño.

A esta aleación de Galio (40,6 W/mK), Indio (82 W/mK) y estaño (67 W/mK) se la conoce como Galinstan, siendo igualmente una aleación eutéctica y conservando las propiedades de los dos primeros materiales. La mezcla más típica de estos tres componentes para ofrecer el tan buscado Calinstan es de 68% de Galio, 22% de Indium y 10% de estaño, donde cada marca hace variar dichas proporciones según el tipo de compuesto y calidad que busque.

Características del Galinstan

pastas térmicas metal líquido Galinstan

Es un compuesto muy curioso, ya que, por ejemplo, tiene un punto de ebullición de más de 1300 ºC, un punto de fusión de -19ºC, una densidad de 6,44 g/cm3 (lo cual nos ayuda a identificar los mejores compuestos térmicos con solo mirar este parámetro), una viscosidad de 0,0024 PA y curiosamente una conductividad térmica de solo 16,5 W/mk.

Como podemos ver, los compuestos térmicos más avanzados superan dicha conductividad térmica por mucho, donde en casos como la Thermalright Silver King obtenemos 79 W/mK. Entonces ¿de dónde proviene la mejora tan radical? Es simple, del resto de compuestos que incluye la aleación. Hablamos por ejemplo de la introducción de Zinc, plata u oro, los cuales ayudan a este tipo de TIM en dos aspectos clave: mejor conductividad térmica y una aleación más fuerte entre compuestos.

Hay que tener en cuenta que el Galio puro tiene una conductividad térmica de 40,6 W/mK, por lo que el Galinstan puro reduce mucho esa brecha térmica y los fabricantes buscan todo lo contrario. Además, los fabricantes no pueden abusar del Galio, ya que éste cambia mucho sus propiedades físicas dependiendo de la temperatura, algo que en hardware es muy normal, ya que podemos pasar de 30 grados a 80 en cuestión de segundos.

Esto viene dado por su expansión térmica, ligada como no a la temperatura, lo que podría producir que la TIM se extendiese demasiado por los bordes y acabe en el socket o la placa base, o bien se ejerza menos presión de la deseada entre el IHS y el bloque o disipador.

Consideraciones a tener en cuenta

pastas térmicas metal líquido

Aunque por pura lógica no podemos ser específicos a la hora de catalogar las pastas térmicas de metal líquido como un conjunto homogéneo y con mismos componentes, sí podemos afirmar que su base es sino la misma, muy similar. Por lo tanto, tenemos que saber que el mejor rendimiento térmico se va a realizar en conjunto con IHS o disipadores/bloques niquelados, es decir, con un recubrimiento de níquel.

Siempre que una TIM use Galio, Indium y estaño estará predispuesta de mejor manera al contacto con el níquel, ya que por pura composición térmica y por las microimperfecciones propias que deja el recubrimiento de dicho metal, nuestra TIM se adherirá mejor a este que al cobre puro electrolítico.

Cabe mencionar que al mismo tiempo que ocurre esto y tras varios ciclos térmicos en el PC, se producirá una pequeña soldadura debido a otra reacción química eutéctica entre ambos compuestos, lo que da como resultado que, una vez retirado el disipador o bloque, este quede manchado sin posibilidad de evitarlo.

Dicha mancha corresponde a las partículas de Galinstan adheridas al níquel hasta fusionarse con él, por lo que no se pueden retirar a no ser que lijemos y pulamos dicha superficie.