Was ist Wärmeleitpaste?

In Computern können viele Teile viel Wärme erzeugen und müssen gekühlt werden. CPU und GPU sind die beiden primären Wärmequellen. Generell benötigen beide eine aktive Kühlung, auch in einem Gehäuse mit gutem Airflow. RAM, SSDs, VRAM, VRMs und der Chipsatz erzeugen ziemlich viel Wärme. Diese können in einem Gehäuse mit guter Luftzirkulation oft mit passiver Kühlung davonkommen, solange sie einen angemessen großen Kühlkörper haben.

Alle diese Wärmequellen werden gekühlt, indem Wärme auf einen aktiven oder passiven Kühlkörper übertragen wird und der Kühlkörper die Wärme dann an die Luft überträgt, die dann aus dem Gehäuse entfernt wird. Der Prozess ist ziemlich grundlegende Physik. Es erfordert jedoch einen guten Kontakt, um die Wärme effizient zu übertragen. Den Kühlkörper in guten Luftkontakt zu bringen, ist eher einfach als trivial. Als Gas passt sich die Luft rein an die Form des Kühlkörpers an. Die einzige Überlegung ist die Maximierung der Oberfläche des Kühlkörpers.

Es ist jedoch komplizierter, einen guten Kontakt zwischen dem eigentlichen wärmeerzeugenden Teil und dem Kühlkörper herzustellen. Im Allgemeinen sind beide Teile aus Metall, und selbst wenn sie beide flach bearbeitet und fest zusammengehalten werden, ist das Ergebnis nicht perfekt. Der Abflachungsprozess kann mikroskopisch kleine Rillen hinterlassen, wodurch etwas Luft eindringt, die die Wärmeübertragung tatsächlich isoliert. In einigen Fällen kann die Montagekraft auch dazu führen, dass sich ein oder beide Teile wieder leicht biegen, was zu schlechtem Kontakt und schlechter Wärmeübertragung führt.

Um diese Probleme zu minimieren, wird im Allgemeinen eine Wärmeleitpaste verwendet. Diese gibt es typischerweise in vier Formaten mit unterschiedlichen Anwendungsfällen, Vor- und Nachteilen. Im Allgemeinen müssen sich Endbenutzer nur mit einer Art von Wärmeleitpaste, Wärmeleitpaste, auseinandersetzen, sodass die beiden normalerweise synonym sind.

Wärmeleitpaste

Wärmeleitpaste ist die am häufigsten verwendete Art von Wärmeleitpaste. Es kann auch als Wärmeleitpaste und TIM bezeichnet werden, kurz für Thermal Interface Material. Die genauen Mischungen variieren, aber im Allgemeinen handelt es sich um eine Polymerpaste mit winzigen Metallpartikeln. Die Absicht ist, dass eine kleine Menge auf die zu kühlende Oberfläche gegeben wird.

Der Kühler wird dann flach darauf gelegt, wodurch die Wärmeleitpaste auf natürliche Weise gleichmäßig verteilt wird und alle noch so kleinen Lücken gefüllt werden. Bei einer CPU in Standardgröße reicht normalerweise ein erbsengroßer Klecks Wärmeleitpaste aus, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten.

Wärmeleitpaste wird im Allgemeinen in einer kleinen Spritze geliefert, sodass Sie leicht eine kleine Menge auf den gewünschten Bereich auftragen können. Einige werden jedoch in Beuteln geliefert, die schwieriger anzuwenden sein können und im Allgemeinen ziemlich unordentlich sind. Die Wärmeleitfähigkeit wird in W/mK oder Watt pro Meter Kelvin gemessen. Höhere Zahlen sind besser, da mehr Wärme übertragen werden kann. Wärmeleitpasten bieten typischerweise etwa 8 W/mK.

Kritisch ist, dass Wärmeleitpasten – fast immer – nicht elektrisch leitfähig sind, dh es macht nichts, wenn eine winzige Menge herausquillt. Es kann keinen Kurzschluss verursachen. Wärmeleitpaste wird normalerweise zwischen CPUs und ihren Kühlern und GPUs und ihren Kühlern verwendet. Wärmeleitpaste trocknet im Allgemeinen mit der Zeit aus und zeigt oft nach etwa zwei Jahren eine verminderte Leistung. An dieser Stelle sollte es gereinigt und erneut aufgetragen werden. Typischerweise hat Wärmeleitpaste keine Klebefähigkeit.

Thermische Pads

Wärmeleitpads sind im Grunde winzige dünne Schwämme, die Wärme gut leiten. Sie leiten die Wärme im Allgemeinen nicht so gut wie Wärmeleitpaste, teilweise weil sie dicker sind als die Paste letztendlich ist. Diese Wärmeleitpads sind einfach anzubringen, da Sie genau sehen können, welche Abdeckung Sie erhalten. Das Pad neigt dazu, leicht haftend zu sein, was das Entfernen schwierig macht, insbesondere wenn das Pad auseinanderbricht.

Wärmeleitpads bieten eine Schutzschicht für druckempfindliche Komponenten. Der Montagedruck kann manchmal dazu führen, dass Komponenten reißen, insbesondere wenn nicht alle Komponenten perfekt eben sind. Der kleine Schwamm eines Wärmeleitpads ermöglicht es ihm, diesen Druck zu absorbieren und hilft, Komponenten zu nivellieren. Wärmeleitpads werden normalerweise nicht zum Kühlen von CPUs oder GPUs verwendet.

Sie sind jedoch häufig auf VRAM, VRMs, RAM und SSDs enthalten. Diese Geräte geben im Allgemeinen nicht so viel Wärme ab. Die gegenüber Paste reduzierte Wärmeleitfähigkeit ist also kein Thema. Die Kosteneinsparungen werden jedoch geschätzt.

Löten Sie TIM

Eine CPU hat tatsächlich zwei Schichten des Kühlkörpers. Der CPU-Die wird von einem Integrated Heat Spreader oder IHS abgedeckt. Das IHS wird dann durch den Kühlkörper mit einer Standard-Wärmeleitpastenschicht dazwischen gekühlt. Damit der IHS einen guten Kontakt zum CPU-Die hat, wird für eine optimale Wärmeleitfähigkeit eine weitere Schicht Wärmeleitpaste verwendet. In einigen Szenarien wird standardmäßige Wärmeleitpaste verwendet. Die Oberfläche ist jedoch klein, was die Wärmeübertragung erschwert.

In modernen Prozessoren überträgt Lötmittel Wärme zwischen dem CPU-Die und dem IHS. Dies wird typischerweise als Miniaturblatt aufgebracht, das während des Auftragens des IHS zusammengedrückt wird, um eine gute Verbindung zu bilden. Als Metall ist die Wärmeleitfähigkeit von Lot viel höher und liegt bei etwa 50 W/mK. Es ist auch elektrisch leitfähig, daher muss darauf geachtet werden, benachbarte Komponenten zu isolieren.

Flüssiges Metall

Einige Enthusiasten und extreme Übertakter entscheiden sich für die Verwendung einer Flüssigmetall-Wärmeleitpaste. Diese basieren auf Gallium, einem bei Raumtemperatur flüssigen Metall. Es wird jedoch im Allgemeinen mit anderen Metallen legiert. Dadurch lässt sie sich ähnlich wie die Standard-Wärmeleitpaste auftragen.

Es bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von 60 W/mK. Bei der Verwendung kann es zu einem Temperaturabfall von mehreren Grad kommen, da die Wärme effizienter abgeführt wird. So großartig das klingt, gibt es mehrere Schwierigkeiten.

Bei der Verwendung von Flüssigmetallen ist große Vorsicht geboten. Zunächst einmal sollte Gallium nicht direkt gehandhabt werden. Flüssigmetall ist viel weniger dicht als Wärmeleitpaste, daher muss viel weniger verwendet werden. Es ist elektrisch leitfähig und kann daher Kurzschlüsse verursachen, wenn es auf Bauteile gelangt.

Gallium ist auch spektakulär korrosiv gegenüber Aluminium, das mit Kühlkörpern auf Aluminiumbasis nicht kompatibel ist. Flüssige Metalle sind schwer zu entfernen, wenn Sie sie erneut auftragen möchten. Flüssigmetall-Wärmeleitpasten sollten nur verwendet werden, wenn Sie sehr erfahren sind und alle damit verbundenen Risiken kennen.

Abschluss

Wärmeleitpaste bezieht sich auf jede Form von Wärmeleitmaterial. Diese Materialien sind so konzipiert, dass sie einen guten physischen Kontakt und eine hohe Wärmeleitfähigkeit bieten, um sicherzustellen, dass Wärme effizient abgeführt werden kann. In den meisten Fällen bedeutet Wärmeleitpaste Wärmeleitpaste, da dies normalerweise die einzige Form ist, mit der Endbenutzer zu tun haben.

Es sind jedoch auch andere Typen mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen erhältlich. Die Leistung wird in Wärmeleitfähigkeit mit der Einheit W/mK gemessen. Höhere Werte sind besser, aber auch andere Faktoren wie Benutzerfreundlichkeit und elektrische Leitfähigkeit sollten berücksichtigt werden.