Pasta térmica Vs. Metal líquido - rendimiento, ventajas e incovenientes

Rubén Castro, 16 diciembre 2020

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Ya sabrás, tanto si eres un experto en ordenadores como si vas a montar tu primer ordenador desde cero, que es importante mantener baja la temperatura de los componentes del PC. La gestión del calor juega un papel crucial en el rendimiento del PC y si no se cuida adecuadamente puede provocar thermal throttling que empeora el rendimiento.

Solemos prestarle mucha atención a los disipadores, y con razón, sin embargo, tampoco hay que descuidar el material que pone en contacto la CPU con el propio disipador: la pasta térmica.

En este artículo, vamos a ver las diferencias entre las pastas térmicas tradicionales y los metales líquidos conductores.

Pasta térmica

La pasta térmica es básicamente una pasta superconductora que se utiliza para rellenar los micro huecos en la superficie entre dos objetos, principalmente el encapsulado de la CPU y GPU, con el disipador de calor que se coloca encima.

Como ya sabemos, el aire es un mal conductor del calor. La pasta térmica funciona llenando esos espacios microscópicos para impedir que quede aire atrapado entre el procesador y el disipador. Y de esta manera permite una transferencia eficiente de calor entre los dos componentes, aumentando así la eficiencia y disminuyendo la temperatura global del componente.

¿Qué significa TIM? Leyendo sobre pasta térmica encontrarás muchas veces la referencia al término TIM. TIM es el acrónimo en inglés de Thermal Interface Material o Material de Intercambio Térmico. Vamos, que la pasta térmica es un TIM.

Diferentes tipos de compuestos

Hay docenas de marcas de pasta térmica en el mercado y cada una tiene una composición ligeramente diferente. En general hay 3 tipos de pasta térmica:

  • Con base metálica, es la más popular y eficaz
  • Con base de diamante/carbono
  • Con base de cerámica

Los compuestos de base metálica, como el compuesto de plata, utilizan pequeñas escamas de metal para ayudar a conducir el calor. Los compuestos de diamante suelen ser más viscosos y requiere un poco más de trabajo extenderlos, lo bueno es que se deterioran menos con el paso del tiempo.

En general, el precio de las pastas térmica de fija en función de la conductividad térmica y de la cantidad de compuesto en el tubo:

  • La conductividad térmica suele rondar entre los 5,5 W/mK y los 12,5 W/mK, aunque algunas pastas térmicas de mala calidad tienen 1,5 W/mK
  • En cuanto a tamaño, los tubos de pasta suelen tener entre 2 y 4 gramos, aunque los hay más grandes y más pequeños

Aun así, las diferentes pastas térmicas no presentan demasiada diferencia en cuanto a rendimiento térmico, 2 o 3 grados entre una buena y una normalita. A mí me gusta la Arctic Silver MX4 porque es fácil de aplicar, tiene buen tamaño y la relación calidad-precio está bastante bien (ver precio en Amazon).

Ya de paso, hay que recordar que la pasta térmica también tiene un proceso de curaje, envejecimiento y agrietamiento.

El periodo de curado de un compuesto térmico es el período de tiempo necesario para que la pasta térmica alcance su máxima eficiencia. Cuando se aplica recientemente, la pasta térmica aún no se ha curado y todavía está algo líquida. No es hasta que el compuesto tiene un período de envejecimiento cuando se alcanza la máxima eficiencia térmica. Esto puede tomar unas pocas horas o unos pocos días, dependiendo del nivel de carga y el tipo de compuesto. Esto significa que, si probamos una CPU inmediatamente después de la aplicación de la pasta térmica y al pasar unas semanas volvemos a probar, los resultados deberían ser ligeramente diferentes.

También hay mucho mito sobre el curado. En realidad, su importancia es muy limitada. Desde el primer momento en el que se aplica la pasta térmica, el rendimiento es prácticamente del 100%. No deberías ser capaz de medir la diferencia. Son diferencias mínimas menores a un grado centígrado.

Eventualmente, el compuesto térmico alcanza su máxima eficiencia, pero con el tiempo envejece y empeora su rendimiento. Los compuestos de diamante y de plata aguantan muy bien el envejecimiento y aguantan con un rendimiento decente varios años (hasta 8 años según la mayoría de fabricantes). Las pastas térmicas de silicona se descompondrán con el tiempo y habrá que reaplicarlas.

Bajo un calor suficientemente intenso, la pasta comienza a agrietarse y pierde su capacidad de transferir eficientemente el calor de una superficie a otra.

Los ordenadores portátiles son un excelente ejemplo de este proceso. Los portátiles sufren mucho abuso, están expuestos a altas temperaturas tanto internas como externas (el sol, el coche en verano…) y sus sistemas de refrigeración son limitados. En este caso, la pasta térmica (incluso con base de plata) puede deteriorarse y debe ser modificada de vez en cuando para conservar un buen rendimiento.

Metal líquido

El metal líquido, también conocido como LM, funciona igual que la pasta térmica, rellenando los espacios microscópicos que hay entre las superficies del componente y del disipador de calor. La diferencia radica en su composición y propiedades.

El principal componente del metal líquido es el galio. El galio es un metal blando con un punto de fusión bajo y un punto de ebullición alto. Cuando se combina con otros componentes y metales, el punto de fusión cae incluso más.

Existen diferentes productos de LM, aunque todos tienen composiciones relativamente similares de 68 % de galio, 22 % de indio y 10 % de estaño. Ese compuesto tiene el nombre de Galinstan y tiene un punto de fusión bajo de -19 °C lo que explica por el compuesto sigue siendo un líquido a temperatura ambiente. Además, tiene poca o ninguna evaporación debido a que tiene un punto de ebullición es relativamente alto, cercano a los 1300 °C.

Conductividad térmica de diferentes materiales

MaterialConductividad térmica
Aire0.024 W/(mK)
Agua0.058 W/(mK)
Galio29 W/(mK)
Indio82 W/(mK)
Estaño67 W/(mK)
Aluminio205 W/(mK)
Cobre401 W/(mK)
Seguro que te viene a la mente otro metal con un punto de fusión muy bajo, el mercurio. Sin embargo, el galio tiene la ventaja de no ser tóxico. Por eso ahora los termómetros tradicionales son de galio.

Por supuesto, cada fabricante tiene su “receta mágica” en el que modifica un poco la proporción de estos componentes o agrega otros. Por eso los diferentes productos tienen diferentes viscosidades y texturas.

Pasta térmica Vs. Metal Líquido

No se trata solo de marketing, el metal líquido es mucho mejor conductor térmico que las pastas térmicas tradicionales. Como hemos visto, las pastas térmicas tradicionales tienen una conductividad térmica entre 5,5 y 12,5 W/mK; mientras que la pasta térmica líquida puede alcanzar conductividades térmicas de hasta 73 W/mK.

Por tanto, el metal líquido es mucho más eficiente que la pasta térmica convencional, sin embargo, tampoco vamos a notar mejoras de temperaturas extraordinarias en la mayoría de los casos. Por ejemplo, si ponemos metal líquido en vez de pasta térmica entre el IHS de un procesador y un disipador, podemos espera mejoras de temperaturas de entre 3 y 5 grados centígrados. Algo no demasiado impresionante si tenemos en cuenta todas las desventajas del metal líquido.

El IHS es el encapsulado grande que vemos en los procesadores de sobremesa donde va escrito el número del modelo de procesador, etc.

Donde sí brilla el metal líquido es:

  • Haciendo delid en el procesador y aplicando el metal líquido entre el procesador y el IHS. Podemos bajar más de 10 grados la temperatura fácilmente
  • En portátiles y en consolas, ya que el procesador suele ir sin IHS por lo que aplicamos el metal líquido directamente en el procesador

Por eso, en determinadas circunstancias con el uso del metal líquido podemos bajar la temperatura de nuestra CPU más de 10 grados, consiguiendo más rendimiento (no tendremos thermal throttling), reduciendo el ruido de nuestro ordenador y aumentando la vida útil de sus componentes.

No hace falta hacer overclock para necesitar pasta térmica líquida, simplemente con cambiar la pasta térmica tradicional por un metal liquido conseguiremos reducir el ruido del portátil una barbaridad, a la vez que mejoramos su rendimiento. Yo ya lo he hecho con 3 portátiles “viejos” que se recalentaban, hacían mucho ruido e iban lentos. Eso sí, antes de lanzarnos a echarle metal líquido a todo debemos conocer sus inconvenientes y peligros.

Riesgos de la pasta térmica de metal líquido

A continuación, vamos a ver los tres principales riesgos de la pasta térmica de metal líquido.

Aluminio

El galio corroe el aluminio y lo hace frágil y fácil de romper, por lo que hay que asegurarse de que nuestro disipador tiene la base (la zona de contacto) de un material que no sea aluminio. Los disipadores con base de cobre, níquel o plata son totalmente seguros.

A continuación, puedes ver un vídeo de los efectos del galio sobre un candado de aluminio.

Un disipador muy famoso con base de aluminio es el Hiper 212 Evo (ver en Amazon), lógicamente, es incompatible con la pasta térmica de metal líquido.

También hay que tener en cuenta que, aunque un vendedor diga que el bloque del disipador está hecho de cobre, a veces se trata de una aleación que puede reaccionar con los metales líquidos.

El metal líquido es conductor de la electricidad

El LM es un metal. Y como tal, conduce muy bien la electricidad por lo que si se filtra entre los circuitos de la placa base provocará un cortocircuito.

Por tanto, la aplicación del metal líquido debe ser muy cuidadosa para (y moderada en cantidad) para que no se nos caiga nada en la placa base.

Como puedes ver en la foto, una cantidad realmente pequeña te servirá. También puedes proteger el circuito alrededor de él pintando los contactos que puedan tener fugas con esmalte de uñas transparente o utilizando cinta adhesiva eléctrica

El cobre y el galio también reaccionan a largo tiempo

El galio se filtra con el tiempo dentro del cobre. La velocidad de filtrado depende del producto y del uso (temperatura). Lo bueno es que el cobre no se destruirá y se volverá quebradizo como el aluminio. Lo malo es que el galio se abrirá camino en el cobre y dejará una marca plateada permanente en el disipador (haciendo una aleación de cobre y galio). Esto hará que el LM parezca con el paso del tiempo.

Por supuesto, podemos aplicar más LM antes de que se seque por completo, pero notaremos que el rendimiento empeorará con el tiempo. Recordemos que el LM tiene una conductividad térmica cercana a los 73 W/mK, mientras que el cobre tiene 401 W/mK. Por tanto, queremos tener la menor cantidad posible de pasta térmica entre la CPU y el disipador… Si aplicas LM a un disipador de cobre, asegúrate de medir las temperaturas de forma regular.

Aun así, no suele ser un problema muy importante. Y te hablo desde mi experiencia. Llevo un año con Thermal Grizzly Conductonaut (ver en Amazon) aplicada a la CPU y las temperaturas no han empeorado nada. Por lo que he leído en Internet, la gente aguanta 2 o 3 años sin necesidad de reaplicar LM a su sistema sin ningún problema.

Níquel al rescate - delidding

Un buen lugar para poner el LM es entre el chip de la CPU y el esparcidor de calor integrado (IHS), lo que se conoce como “Delidding”. Esto es así porque el IHS suele ser de cobre con un recubrimiento de níquel. Lo malo es que el delidding es un proceso agresivo que anulará la garantía de la CPU.

Resumen

La pasta térmica tradicional tiene las características de ser:

  • Más fácil de aplicar: es más viscosa que el metal líquido
  • Tiene menor conductividad térmica
  • Compatible con disipadores de aluminio

Por otro lado, el metal líquido:

  • Conduce mejor el calor
  • Conduce mejor la electricidad, por lo que puede causar cortocircuitos
  • Es más difícil de aplicar, se requiere más cuidado y paciencia
  • Destruye los disipadores de aluminio
  • Reacciona con disipadores de cobre (en un grado mucho menor que el aluminio), por lo que debes controlar las temperaturas con el paso del tiempo y reaplicar el LM cada 2 o 3 años
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