Wärmeleitpaste (auch Thermalpaste, Kühlpaste oder CPU-Paste genannt) ist die am häufigsten genutzte Möglichkeit zur Wärmeübertragung zwischen CPU und CPU-Kühler. Die beste Leistung wird hierbei von qualitativ hochwertigen Pasten mit einem geringen Wärmewiderstand erzielt.
Die Oberfläche von Kühlkörpern und Prozessoren ist nie komplett eben. Fertigungsbedingt ist sie geprägt von mikroskopisch kleinen Abrasionen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Wärmeübertragung aus. Hinzu kommt, dass der Heatspreader (IHS) der CPU oder die Kühlplatte des CPU-Kühlers nicht geometrisch flach, sondern in eine Richtung gewölbt – also konkav oder konvex – sind. Bei direktem Kontakt von IHS und Kühlkörper entstehen daher Lufträume, welche eine isolierende Wirkung auf die Wärmeübertragung haben. Die Wärmeleitpaste wird als Füllmaterial benötigt, um die Unebenheiten zwischen Kühler und IHS auszugleichen und die Wärmeübertragung signifikant zu erhöhen.
Wärmeleitwerte: Luft: 0,0262 W/mK Wasser: 0,597 W/mK Wärmeleitpaste: 1-5 W/mK Kupfer: 240-380 W/mK Aluminium: 236 W/mK
Der Wärmeleitwert einer handelsüblichen Paste liegt bei 1-5 W/mK. Oft werden viel höhere Werte beworben, welche aber jeglicher Grundlage entbehren.
Wärmeleitpaste bietet damit einen deutlich höheren Wärmeleitwert als Luft aber auch einen deutlich geringeren Wärmeleitwert, als die Metalle der CPU oder des Kühlkörpers. Um keine zusätzliche Distanz zwischen den beiden Komponenten zu schaffen ist es wichtig, dass die Wärmeleitpaste besonders dünn aufgetragen werden kann.
Aus der minimalen Bondline Dicke (= Schichtdicke) und der Wärmeleitfähigkeit ergibt sich der Wärmewiderstand.
Wärmewiderstand = Bondline Dicke / Wärmeleitfähigkeit
Delta T (Temperaturdifferenz zwischen CPU und Kühler) = Wärmewiderstand x Energie (zu übertragende Energie von CPU zu Kühler)
Um einen geringen Wärmewiderstand zu erzielen muss also eine geringe Bondline erreicht werden. Dies ist mit Wärmeleitpasten möglich, die eine
besonders geringe Viskosität aufweisen. Die ARCTIC MX-5, mit Kohlenstoff-Mikropartikel, lässt sich aufgrund der geringen Dichte zu dieser dünnen Bondline auspressen, was zu einem geringen Wärmewiderstand führt und damit zu einer äußerst effizienten Abführung der Abwärme.
Ergänzend gibt es risikobehaftete aber auch leistungsstarke Flüssigmetall-Wärmeleitpasten. Alle Flüssigmetall-Wärmeleitpasten sind elektrisch leitfähig und begünstigen Korrosion in Verbindung mit einigen Metallen. Flüssigmetallpasten müssen daher mit äußerster Vorsicht eingesetzt werden, da es hier bei einem unachtsamen Gebrauch zu Kurzschlüssen kommen kann. Auch Schäden am Kühlkörper, durch Diffusion der in der Paste enthaltenen Galliumbestandteile und der daraus resultierenden Strukturveränderungen der Metalle, treten nicht selten auf.
Eine Alternative zu den Wärmeleitpasten sind Wärmeleitpads, die speziell zur Überbrückung größerer Abstände verwendet werden. Zwar leiten diese Pads Wärme typischerweise besser als Wärmeleitpaste, jedoch ist eine sehr dünne Bondline mit ihnen nicht möglich.
Daher ist die Verwendung von Wärmeleitpaste immer vorzuziehen und der Einsatz von Wärmeleitpads ausschließlich dann ratsam, wenn unebene Flächen oder sichtbare Luftspalten überbrückt werden müssen.
Neben dem Einsatzgebiet in der Consumer-Hardware, wie für CPU- und GPU-Kühler in Computern und Konsolen, wird Wärmeleitpaste nahezu überall dort eingesetzt, wo die Abwärme einer Wärmequelle effizient abgeführt werden soll. Das Einsatzgebiet von Wärmeleitpaste ist breit gefächert: In der Elektronik und Elektrotechnik sorgt sie für effiziente Wärmeableitung von Prozessoren und Mikrochips sowie beispielweise von LEDs, Peltier-Elementen und Leistungshalbleitern.
Zunächst sollten beide Oberflächen gründlich gereinigt werden. Zur Auftragung der Wärmeleitpaste empfehlen wir die Klecks-Methode – bei welcher das Wärmeleitmittel mittig auf der CPU aufgetragen wird. Wichtig ist, dass der Kühler gleichmäßig auf die Kontaktfläche aufgesetzt wird und die Fixierung abwechslungsweise über Kreuz durchgeführt wird, damit sich die Paste gleichmäßig und ohne Lufteinschlüsse verteilt.
Im Anwendungsvideo zeigen wir die empfohlene Applikationsmöglichkeit:
Allgemeine Aussagen zur Haltbarkeit aufgetragener Wärmeleitpaste können nicht getroffen werden. Je nach thermischer Belastung und Anwendungsbereich kann diese extrem variieren. Typischerweise verliert Wärmeleitpaste nach einigen Monaten etwas an Leistung und performt anschließend Jahre lang mit gleichbleibendem Widerstand. Premium-Wärmeleitpasten, wie die von ARCTIC, werden in wiederverschließbaren Spritzen geliefert um ein vorzeitiges Austrocknen zu verhindern. Auch im aufgetragenen Zustand überzeugen die Pasten mit ihrer Haltbarkeit. Sobald sich Veränderungen in den Temperaturen, der Geräuschkulisse oder der Leistung bemerkbar machen, sollte der PC gereinigt und anschließend Wärmeleitpaste erneuert werden.
Wärmeleitpasten von ARCTIC zählen zu den Top Produkten auf dem Markt. Die ARCTIC MX-4 wurde dank ihrer herausragenden Performance in Tests vielfach ausgezeichnet und von führenden Hardwareexperten empfohlen. Mit der neuen ARCTIC MX-5 wurde ARCTICs Portfolio nach oben erweitert. Diese senkte gegenüber der MX-4 den Wärmewiderstand bei perfekt planen und feingeschliffenen Oberflächen nochmals deutlich.
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