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Achtung Wärmeleitpasten-Workaround (Update 18.04.2012) Reply to this Post Post Reply with Quote Edit/Delete Posts Report Post to a Moderator       Go to the top of this page

Wärmeleitpasten-Workaround

- Update 18.04.2012 -






Einleitung

Es wird häufig die Frage gestellt, was ist Wärmeleitpaste (WLP) und wofür benötigen wir sie? Wie das Wort schon sagt, handelt es sich um eine Paste, welche das Ableiten der im Betrieb entstehenden Verlustwärme bei einem Prozessor oder eines Grafikkarten-Prozessors an den Kühlkörper gewährleistet. Der Einsatz der WLP ist sehr bedeutsam, da Prozessoren eine große thermische Verlustleistung (Wärmeabgabe) pro Fläche haben. Die verwendete WLP schließt Unebenheiten zwischen Prozessor-Oberfläche und der Kühlfläche des Kühlers, sodass sich hier keine Luftpolster bilden können und die gesamte Auflagefläche zur optimalen Wärmeableitung genutzt wird. Hierbei kommen verschiedene Materialien zur Anwendung.
Neben der WLP kommen auch Wärmeleitpads zum Einsatz. Das sind kleine Klebestreifen aus ebenfalls verschiedenen Materialien, welche zwischen die zu verbindenden Flächen geklebt werden. Durch ihre Elastizität verhindern Pads so das Entstehen von Luftpolstern.

In diesem Workaround möchten wir euch den richtigen Umgang mit der WLP näher bringen. Ferner erfahrt ihr, welche der genannten Methoden die effektivere ist. Und nun viel Spass beim Lesen....




Übersicht empfehlenswerter Wärmeleitpasten

Zum Vergrößern bitte die Bilder anklicken !
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  • Arctic Cooling MX-2 Material: Keine metallischen Inhaltsstoffe, nicht elektrisch leitend. Wärmeleitfähigkeit: 9,0 W/mK Spezifische Dichte: 3,69g/cm³
    Link zu Caseking

  • Arctic Céramique Thermal Material: Gemisch aus wärmeleitfähigem Aluminiumoxid, Bornitrid und Zinkoxid, basierend auf Keramik-Basis.Wärmeleitfähigkeit: 9,0 W/mK Spezifische Dichte: 2,5g/cm³
    Link zu Caseking

  • Arctic Silver V Material: Gemisch aus Silber-, Aluminium- und Zinkoxide.Wärmeleitfähigkeit: 9,0 W/mK Spezifische Dichte: 2,49g/cm³
    Link zu Caseking

  • Alpenföhn Schneekanone Material: Wärmeleitpaste auf Silikonbasis. Wärmeleitfähigkeit: 1.134 W/(m*K) Spezifische Dichte: 2,49g/cm³
    Link zu Caseking

  • Coolink CHILLARAMIC Material: Keramische Nano-Partikel, nicht elektrisch leitend Wärmeleitfähigkeit: keine Herstellerangaben vorhanden Spezifische Dichte: 3,2g/cm³
    Link zu Coolink

  • Noctua NT-H1 Material: Hybrid-Kombination unterschiedlicher Mikro-Partikel, nicht elektrisch leitend Wärmeleitfähigkeit: keine Herstellerangaben vorhanden Spezifische Dichte: 2,49g/cm³
    Link zu Caseking

  • Thermalright CHILLFACTOR Material: Frei von gesundheitsschädlichen Inhalten, elektrisch nicht leitend. Wärmeleitfähigkeit: 9,1W/m*K Spezifische Dichte: keine Herstellerangaben vorhanden
    Link zu Caseking

  • Xigmatek PTI-G4512 Material: Silikon basierend Wärmeleitfähigkeit: 2.5 W/m-K Spezifische Dichte: keine Herstellerangaben vorhanden
    Link zu Xigmatek


Erwähnen wollen wir an dieser Stelle auch das Coollaboratory Liquid MetalPad. Hierbei handelt es sich um ein Wärmeleitpad aus einer speziellen Metall-Legierung. Dieses Pad erreicht seine Wärmeleitfähigkeit nach dem ersten Erhitzen des Prozessors, indem es sich zum Teil verflüssigt und dadurch die Komponenten verbindet. Da sich die Anwendung im Home-User-Bereich für ungeübte Anwender doch als kompliziert gestaltet, können wir dieses Produkt nicht rückhaltlos empfehlen.




Wärmeleitpaste vs. Wärmeleitpad


Die Paste

Sie wird in der Regel in kleinen Tuben oder Spritzen geliefert. Hierbei handelt es sich um eine Masse, welche je nach verwendetem Material als flüssig bis zäh anzusehen ist. Die Spannbreite der Konsistenz ist hier sehr groß. Die Zusammensetzung ist von Hersteller zu Hersteller sehr unterschiedlich und wird manchmal auch verschwiegen. Klassische Wärmeleitpasten enthalten hauptsächlich Silikonöl und Zinkoxid, hochpreisige Varianten enthalten zum Teil Aluminium-, Kupfer- und Silberbestandteile. Zudem gibt es auch silikonfreie Pasten. Neuere Pasten basieren auf thermoplastischen Kunststoffen und konnten sich in unseren Tests bisher bestens bewähren.
Wärmeleitpasten aus Flüssigmetall leiten die Wärme erheblich besser als konventionelle Pasten. Jedoch ist deren Anwendung kompliziert. Diese Pasten sind elektrisch leitend, ergo muss hier besondere Vorsicht geboten sein. Denn wenn von dieser WLP etwas auf umliegende Kontakte gerät, kann es zu einem Kurzschluss kommen, was die Investition in ein neues Mainboard nach sich ziehen würde. Eine Verwendung auf Aluminiumkühlkörpern ist derzeit nicht möglich, da diese Pasten die schützende Oxidschicht des Aluminiums angreifen würde.

Das Pad

Ein Wärmeleitpad dient ähnlich wie Wärmeleitpaste der besseren Ableitung der Verlustwärme elektronischer Bauteile. Wenn eine elektrisch isolierte Montage auf einem Kühlkörper erforderlich ist, weil andere Anschlusskomponenten in der Nähe sind oder ein bestimmter Höhenabstand zum Sockel gewährleistet sein muss, kommt ein Wärmeleitpad zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um einen "Klebestreifen", der aus Silikongummi, teilweise mit Glasfasergewebe-Einlage oder Kunststofffolien, teilweise mit Paraffin-Beschichtung besteht. Während des Betriebs und der dabei entstehenden Wärme verschmelzen die Beschichtungen mit den Komponenten und schließen so die Lufträume.

Kommen wir nun zur Kernfrage: Was ist besser, die Paste oder das Pad?
Unsere eindeutige Empfehlung gebürt der Wärmeleitpaste. Sie ist zwar in der Anwendung nicht ganz so komfortabel wie ein Pad, hat aber in der weiteren Verarbeitung und Nutzung wesentliche Vorteile. Ein Pad wird auf die Oberfläche der CPU geklebt und darauf dann der Kühler. Ein einmal aufgesetzter Kühler läßt sich dann nicht mehr in der Position verschieben, was ein deutlicher Nachteil ist, zumal das Pad so auch oft beschädigt wird. Eine Paste ist da wesentlich flexibler in der Handhabung. Hier läßt sich der Kühler noch in die optimale Position bringen, bevor er arretiert wird.
Sollte es einmal erforderlich sein, dass der Kühler demomtiert werden muss, so sind die Rückstände des Pads nur sehr schwer zu entfernen. Außerdem lassen sich CPU und Kühler nur mühsam voneinander trennen, da sie ja mehr oder weniger verklebt sind. Dann müssen auch die Reste des Pad von den Bauteilen entfernt werden. Meistens geht das nicht ohne leichte Beschädigungen der CPU-Oberfläche (Kratzer). Bei der anschliessenden Montage eines anderen Kühlers müssen dann diese Beschädigungen durch geeignetes Material, nämlich Wärmeleitpaste, ausgeglichen werden, sofern das noch möglich ist. Im schlimmsten Fall muß die Kühlfläche geschliffen werden.
Ein weiterer Vorteil der WLP ist die bis zu 10mal höhere Wärmeleitfähigkeit gegenüber einem Pad (0,8-1,1 W/mK). Auch die Rückstände dieser Paste lassen sich mit einem geigneten Mittel problemlos und vor allem rückstandslos entfernen. Wie und womit wir dabei vorgehen, erfahrt ihr im nächsten Kapitel.




Die richtige Anwendung der Wärmeleitpaste



Bevor wir nun das Gehäuse öffnen, um die Wärmeleitpaste unserer CPU zu erneuern, zunächst einmal unsere Grundregel:
Die wichtigste Grundregel bei Bauarbeiten am eigenen Rechner ist, daß ihr alle Komponenten spannungsfrei stellt. Dazu müßt ihr als erstes das Netzteil ausschalten oder noch besser das Netzkabel abziehen. Doch jetzt ist der Rechner noch nicht völlig spannungsfrei, da sich auf dem Mainboard und dem Netzteil noch geladene Kondensatoren befinden. Diese Kondensatoren sollen im Betrieb Stromschwankungen ausgleichen. Normalerweise entladen sich die Bauteile von selbst, dies kann aber bis zu 10 Minuten dauern. Wer hat aber schon so viel Zeit und möchte dies abwarten ? Mit einem kleinen Trick könnt ihr die Restelektrizität loswerden: Ihr müßt einfach noch einmal den Einschaltknopf drücken, nachdem ihr das Netzkabel entfernt habt. Ihr werdet merken, daß die Lüfter nochmals kurz anlaufen und sofort wieder stillstehen. Jetzt ist der Rechner garantiert spannungsfrei. Vergeßt nicht, euch vor der Berührung von elektronischen Bauteilen zu erden (z.B. am Heizköper usw.) und tragt möglichst keine Schuhe mit Gummisohlen.
Nachdem wir das Gehäuse geöffnet haben, lösen wir gemäß Handbuch die Halteklammern vom CPU-Kühler. Mit einer sanften Drehung lockern wir den Kühler von der CPU. Auf keinen Fall verwenden wir dazu irgendwelche Werkzeuge. Der Computer sollte sich im abgekühlten Zustand befinden. Ausnahme: Wenn der Kühler scheinbar unlösbar auf der CPU festklebt, "heizen" wir das System zuvor auf und entfernen den Kühler dann von der warmen CPU. Nun sehen wir die Oberfläche der CPU mit der alten Wärmeleitpaste. Diese alte WLP muss unbedingt entfernt werden. Hierzu verwenden wir entsprechend geeignete Substanzen. Zu empfehlen ist das ArctiClean Reinigungskit.

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Wärmeleitpaste darf nur allein, nie gemischt mit anderen Wärmeleitmedien eingesetzt werden, da sich ihre Wirkungen dann gegenseitig aushebeln würden.

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Wir benutzen keinesfalls Reiniger auf öl- oder Petroleumbasis (WD-40, Zitrus basierende Reiniger oder Autoreiniger) am Boden des Kühlers. Das nicht trocknende Öl dieser Reinigungsmittel füllt die mikroskopischen Unebenheiten des Kühlerbodens aus und behindert die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste. Ist die Kontaktfläche korrekt gereinigt, berühren wir die Kontaktfläche nicht mehr mit den bloßen Finger (Hautfett), ansonsten dürfen wir das Reinigungs Prozedere wiederholen.

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Nachdem die Reinigung erfolgt ist, bringen wir eine kleine Menge (etwa die Menge der Größe eines bzw. zweier Reiskörner, je nach Flächengröße) WLP in der Mitte der CPU-Oberfläche (DIE) auf. Im mittleren Bild erkennt ihr, das die Menge für den kleinen Prozessor zu üppig bemessen wurde, im rechten Bild stimmen die Proportionen.
Mittels eines kleinen Spatels oder anderer geeigneter Gegenstände (leere Telefonkarte, Pappstreifen....) wird die Paste gleichmäßig verteilt. Keinesfalls darf die Paste mit dem bloßen Finger verstrichen werden. Das auf der Haut befindliche Fett beeinträchtigt die Wärmeleitfähigkeit in hohem Maße. Außerdem kann die Haut hierbei allergisch reagieren und Entzündungen sind im Extremfall möglich.
Es sollte eine hauchdünne Schicht dabei entstehen. Wir vermeiden es wie bereits erwähnt, übermäßig viel WLP aufzutragen. Sie würde darüber hinaus nach dem Aufsetzen des Kühlers an den Rändern hervortreten und so den unerwünschten Effekt begünstigen, dass nebenstehende Bauteile oder Leiterbahnen davon bedeckt werden und somit im ungünstigsten Fall durch Kriechströme (Kurzschluss) beschädigt werden könnten.
Normale Oberflächen von CPU und Kühlerboden benötigen eine Schichtstärke von 0,003 bis 0,005mm, um die physikalisch relevanten Luftspalten zu füllen. Aufwendig polierte Kühlerböden benötigen auch nicht weniger, da die microskopisch feinen Rillen und Riffen unseren Augen verborgen bleiben.

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In allen Fällen achten wir darauf, dass keine WLP auf oder an die angrenzenden Bauteile gerät. Die meisten Pasten sind zwar nicht elektrisch leitend, jedoch können sich durch Gehäuselüfter ins Innere transportierte Staub- und Metallpartikel im ungünstigsten Fall mit der nicht trocknenden Wärmeleitpaste vermischen, wodurch diese durch die Kontaminierung mit diesen Partikeln elektrisch leitfähig werden kann.
Kühler mit Direct Touch Kühlfläche (Heatpipes haben direkten Kontakt mit dem CPU Heatspreader) stellen einen Sonderfall dar. Hier sollte die Paste nicht auf dem Heatspreader der CPU aufgetragen werden, sondern auf der Kühlfläche und den Heatpipes der Kühler mit Direct Touch Technik (z.B. Xigmatek, Alpenföhn, Silenx usw.), da hier die Spalten und Kanten von der Paste besser egalisiert werden. Darum sollte auch grundsätzlich etwas mehr Wärmeleitpaste verwendet werden !

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Nun setzen wir den Kühler möglichst schon in seiner korrekten Position auf die CPU. Wir drehen ihn nach dem Aufsetzen abwechselnd nach Links und Rechts, um die letzten Luftpolster zu entfernen. Wir prüfen den richtigen Sitz des Kühlers. Er muß absolut plan auf der CPU aufsitzen, damit die gesamte Fläche des Kühlerbodens als Kühlfläche genutzt wird. Das kontrollieren wir von allen Seiten, bevor wir zum Finale kommen. Wenn der Kühler korrekt sitzt, arretieren wir ihn mit den Halteklammern bzw. den entsprechenden Befestigungen, schließen das Lüfterkabel an und starten den Rechner.
Um sicher zu sein, dass bei unserer Aktion alles gut gelaufen ist und die CPU nicht überhitzt, prüfen wir nach dem Start des Rechners die Temperatur mit einem Tool wie z.B. HWMonitor und vergleichen diese mit unseren früheren Resultaten. Wenn nun die Temperatur in Ordnung ist, können wir wieder beruhigt mit unserem Rechner arbeiten. Dazu behalten wir ständig die Temperatur der CPU im Auge. Unter Volllast darf sie keinesfalls über 70° ansteigen. Ansonsten war unsere Arbeit nicht erfolgreich, oder der Kühler/Lüfter auf der CPU weist einen Defekt auf. Wobei es natürlich auch sein kann, das die Senoren der Tools falsche Werte auslesen, darum ist es nie falsch, die Temperaturen mit den Angaben im Bios zu vergleichen. Oftmals hilft auch ein Bios Update, damit Fehler innerhalb der Mainboard Sensorik korrigiert werden.




Tipps und Tricks



In welchem zeitlichen Abstand sollte die WLP erneuert werden?
Einmal im Jahr sollte die Paste überprüft/erneuert werden. Nur so kann die optimale Kühlung der CPU/GPU auf Dauer gewährleistet werden. Spätestens aber dann, wenn sich die Temperatur urplötzlich erhöht oder der Rechner unkontrolliert abstürzt, sollten die Alarmglocken bei euch klingeln.


Muss beim Übertakten eine größere Menge WLP verwendet werden?
Nein, das darf keinesfalls sein. Wenn sich eine zu dicke Schicht WLP zwischen den Komponenten befindet, kann es beim Aufsetzen des Kühlers zu Lufteinschlüssen kommen. Das würde den Effekt umkehren, da Luft die schlechteste Wärmeleitfähigkeit hat und somit würde die CPU überhitzen.


Ist die Beipack-Paste bei einem Kühler brauchbar?
Hierbei handelt es sich in den meisten Fällen um sogenannte No-Name-Paste aus dem unteren Preissegment. Erfahrungsgemäß ist die Wärmeleitfähigkeit dieser Pasten nicht optimal, was dann natürlich zu höheren Temperaturen führen kann. Grundsätzlich bewirkt sie aber immer noch mehr, als überhaupt keine WLP.


Worauf muss bei der Verwendung von Spacern geachtet werden?
Ein Spacer ist eine dünne Kupferplatte, die zwischen CPU und Kühler angebracht wird. Es sind immer beide Seiten des Spacers mit WLP zu versehen, um eine optimale Verbindung der Komponenten zu gewährleisten.


Wie lange ist WLP haltbar?
Die meisten Wärmeleitpasten sind zwei Jahre im geschlossenen Gebinde haltbar. Es gibt wenige Ausnahmen, die genauen Angaben sind der Verpackung oder der Homepage des Herstellers zu entnehmen.


Gibt es Tools, mit denen die Temperaturen ausgelesen werden können?
Ja, die gibt es. Wir weisen darauf hin, dass diese Tools die Werte aus dem BIOS beziehen. Sie kommen von den Sensoren auf dem Mainboard oder der Grafikkarte. Die angezeigten Temperaturen sind lediglich ein grober Anhaltspunkt, aber nie die realen Werte. Diese können nur mit speziellen Meßgeräten festgestellt werden. Hier nun die von uns empfohlenen Tools:
  • HWMonitor Zeigt die Temperatur der CPU sowie weitere Informationen über die Hardware. (Freeware)

  • GPU-Z Zeigt die Temperatur der Grafikkarte sowie weitere Informationen. (Freeware)

  • Core Temp Zeigt die Temperatur und weitere Informationen der CPU an. (Freeware)

  • AIDA64 Zeigt umfangreiche Informationen über die Hardware und Software an. (Shareware)



Gibt es Empfehlungen für gute Wärmeleitpasten?

Dazu studiert bitte unser Wärmeleitpasten Roundup 2009 , das diese Frage ausführlich beantwortet.



Fazit


Die Verwendung von Wärmeleitpaste ist keinesfalls als notwendiges Übel oder zu vernachlässigendes Extra zu betrachten. Bei den aktuellen Prozessoren und Grafikkarten ist die Wärmeentwicklung extrem hoch, so dass eine optimale Ableitung der Verlustwärme nur unter Verwendung von hochwertiger Wärmeleitpaste sowie leistungsstarken Kühlern/Lüftern erreicht werden kann. Aus diesem Grund sollte man das Thema Wärmelitpaste keinesfalls unterschätzen, auch wenn es wegen des relativ aufwendigen Prozederes sicherlich lästig ist, aber Geduld und Sorgfalt zahlen sich im Endeffekt immer aus.

Wir wünschen viel Erfolg bei der Umsetzung der Empfehlungen.




Euer PC-Experience-Team

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Gruß aus Hamburg

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