Lüge oder Grauzone? Wie man sich eine hohe Wärmeleitfähigkeit konstruiert und weshalb die Angaben der Verkäufer fast nie stimmen

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Wir haben das ja schon oft thematisiert: Die Angaben der Wärmeleitfähigkeit von Wärmeleitpasten auf den Verpackungen und Datenblättern ist fast immer viel zu hoch. Das liegt natürlich auch daran, dass man entweder ungeeignete Messverfahren nutzt oder die Bedingungen so abändert, dass viel zu hohe Werte ermittelt werden. Genau das möchte ich heute noch einmal aufgreifen, […] (read full article...)
 
Ja für 8000 km Seeweg bemerkenswert preiswert.
 
Den Transport der Pasten kann man kaum nennenswert beziffern. 🤣
 
Die TF8:ist auch beim besten Willen keine schlechte Paste, sogar definitiv eine der besseren Pasten im Gamer Segment, wenig Matrix, viel Befüllung, das macht eine hohe thermische Leistung und entsprechend geringere Degradierung, aber eben auch ein Tendenz Richtung grenzwertig Viskos.
Die chinesischen Mumpen-Alchemisten sind halt auch nicht doof, die Kunden wollen es halt so günstig wie möglich, und da ist die Matrix ist der Hauptsparfaktor, da werden mitunter ganz schön billige Silikone verwendet, die auch nicht selten hohe Wasseranteile enthalten.
Auch bei den Füllstoffen werden eher die günstigen Zinkoxide, Alu und co benutzt, je ungleichmäßigere Körnungen und geringer die Reinheit desto billiger.

1 Tonne billiges Zinkoxid mit Körnungen bis 15micron bekommst schon ab 400€, Aluminiumoxid bekommst mit 70% Reinheit als kalziniertes Bauxit und gemischter Körnung bekommst für 400€ pro Tonne, haste 92% Reinheit und Körnung bis maximal 10 Micron zahlste 700€ pro Tonne, haste 99,9 % Reinheit mit gemischter Körnung zahlste 1200€ pro Tonne, und gleiche Reinheit aber gleichmäßige Körnung von 2-4 Micron kostet es bereits 3000€ pro Tonne. Edelkorund bis 45 Micron bekommst zwischen 700-1000€ pro Tonne.
Siloxan oder andere Silikone die in Matrixen verwendet werden, kosten zwischen 400 und 2500€ /1000Liter.
Die durchschnittlichen guten Pasten enthalten ca bis zu 40-50% Aluoxid, 20-30% Zinkoxid, 20-25% Sauerstoff, 5-10% Silikonmatrix und etwas Wasserstoff

Je weniger Viskos die günstigen Mumpen sind, desto günstigeres Silikon wird verwendet, weil mehr Silikon muss irgendwo preislich ausgeglichen werden, da erhöht man dann den Sauerstoffanteil, und bringt wenig Füllstoff rein.
Schon hat man wunderschön schmierige Zahnpasta, die leider kaum wirksame Anteile enthält und zudem diese nicht gut halten kann.

Die Unterschiedlichen Körnungen sind ebenfalls Gift, je grober die Körnung und je gemischter die Körnung desto schneller degradiert das Zeug.
Große Körnungen bleiben oben, sorgen für hohe Schichtdicken, und die feinen besseren Bestandteile sinken in der Matrix ab und haben kaum Wirkung.

Die Matrix ist deshalb so wichtig, weil sie darüber entscheidet, wie gut die Füllstoffe auch bei Temperatur in der Matrix gehalten werden können und "schwimmen".
Die gleichmäßige, möglichst feine Körnung mit um 2-3 Micron der Füllstoffe ist ebenfalls wichtig, dann das Maschungsverhältnis, die Art der Mischung, kalt, warm, Vakuum etc.
Sauerstoff kostet nix, bringt aber Masse und bessere Viskosität, degradiert aber unter Temperatur schnell weil er ausgast.
Eine billige Paste wie die TF4 kann man ohne weiteres für 500€ pro Tonne Materialkosten herstellen.
Das Zeug setzt sich dann schon im Fass nach der Produktion ab, ganz unten das fein gemahlene Zeug, darüber die groben Körnungen etc.
Eine TF8 kostet schon 900€ pro Tonne, enthält etwa 45% Alu, 25% Sauerstoff, 20% Zinkoid, 7% Silikonmatrix und etwas Wasserstoff aber immer noch sehr unterschiedliche Körnungen bis 3 oder 4 Micron,
Im Verhältnis aber viel besser als manche andere Pasten die schon bis zu 13 Micron Partikelgrößen haben.

Gute teure Pasten mit ausschließlich hochwertigen Füllstoffen und einheitlichen Körnungen, sowie hoher Reinheit, wenig Sauerstoff und Wasserstoff, und einer sehr hochwertigen Matrix haben eben genau dieses Degradationsproblem nicht, weil wenig flüchtige Stoffe, dazu eine Matrix die alle Füllstoffe gleichmäßig festhalten und deren Verteilung aufrecht erhalten kann, auch weil sie alle extrem gleichmäßige Mahlgrade haben.
Ich habe ja bei DOW in die Töpfe gucken können, während in den China Mischen gerne mit überdimensionalen "Küchenmaschinen" an der Frischen Luft bei hohen Drehzahlen gerne viel Sauerstoff untergehoben wird, findet da temperierte Vakuummischanlagen die mit exakten Dosierungen etc arbeiten.
Dazu werden eigens entwickelte Matrixen verwendet, die z.T. bis zu 7 Jahren Entwicklungszeit haben, aber dafür jeden Inhaltsstoff über Jahre an der gleichen Stellen und in perfekter Verteilung halten können, kein Absinken etc.
Da steckt dann in einer Tonne fertiger Paste eben nicht 1000-5000€ Material, sondern 80.000 -150.000€ Materialaufwand.

Und daher kommen dann auch absolut andere Qualitäten die eben um einbzigfaches stabiler sind.
Und während man 1kg Paste aus der China Mische schon für 40-50€ einkaufen kann, liegen die guten Industriepasten beim 10-20 fachen pro Kg.

Und ja, frisch aufgetragen merkt man kaum einen Unterschied in Temperaturen, aber wenn man eine Paste in der Viskosität einer TF7 haben will, aber mit hoher Stabilität und Wirksamkeit weit oberhalb der China Pasten, dann geht nur sehr gute Industriepasten, weil man nur so ein hohes Matrix zu Füllstoff Verhältnis und trotzdem Stabilität und Wirksamkeit hinbekommt.

Die TF8 ist nur deswegen so gut, weil sie wenig Matrix enthält, ein gute Körnung, aber leider viel zu viel Sauerstoff um wirklich Langzeitstabil zu bleiben.
Die MUSS direkt bei der ersten hohen Temps anfangen auszugasen, denn der sich ausdehnende Sauerstoff, ein Oxidanz, will raus und nimmt auf dem Weg Masse mit, was man auch als PumpOut bezeichnet.
Das heißt alleine die Zusammensetzung verrät schon eine Menge über das zu erwartende Langezeitergebnis.
Und wenn gewisse Salze, Sauerstoff und Matalloxide einen gewissen Zeitraum miteinander "Spielen" werden sogar die wirksamen Füllstoffe mit der Zeit unwirksam.
Das ist auch der Grund warum man kein Kupfer in den Pasten findet, das würde nämlich mit Zink und Alu zusammen und dem Sauerstoff sehr unschöne Reaktionen verursachen.

Und auch wenn 95% der Paste keine große Aufmerksamkeit schenken, ohne das Zeug wird's in der IT sehr unschön, man denke an Asus oder Manli Grafikkarten, oder andere Probleme.
Paste ist gleich Kühlung, ist gleich Leistung, ist gleich Sicherheit und Lebensdauer, ist gleich Investitionsschutz.
So mancher hat einen gebrauchten Kleinwagen an Hardware da rumstehen, macht sich aber null Gedanken um die langfristige Güte der Paste, nur den ersten Temperaturwert, frisch.
Eine gute Paste schützt teure Hardware und erhöht dauerhaft die Leistung, bzw. verhindert Leistungseinbrüche.
Beim Board Kauf wird auf hochwertige Kondensatoren, gute VRMs usw geachtet, aber gute Wärmeleitmittel beachtet keiner, dabei sind sie mindestens genauso wichtig.
Wenn die Spannungsversorgung eines Boards mit der Zeit zu heiß wird, weil das TIM abbaut, bringt auch die Güte der Hardwarekomponenten nix, denn Hitze ist der Feind jeder Hardware.
 
Wenn der Sauerstoffanteil beim Auftragen, Verteilen und Verdrängen der Paste während der Montage hilft, macht es wahrscheinlich wenig Sinn den Sauerstoffanteil schon vor dem Auftragen durch Erwärmen und Vakuumieren in der Paste zu reduzieren.
 
Ja für 8000 km Seeweg bemerkenswert preiswert.
ein 40FT Container aus China kostet 3.500€ , da passen 67m³ rein, das sind in fertig verpackten Pasten 30.000/m³ also fast 2 Mio Stück Pasten in Retail Tüten. Zoll lächerlich, das hat ja keinen Materialwert, sind ja gerade mal 6 Tonnen Material oder Gegenwert 250.000€.
Macht inklusive Transport und Zoll / Einfuhrsteuer gerundet 3Cent pro Tube
 
Wenn der Sauerstoffanteil beim Auftragen, Verteilen und Verdrängen der Paste während der Montage hilft, macht es wahrscheinlich wenig Sinn den Sauerstoffanteil schon vor dem Auftragen durch Erwärmen und Vakuumieren in der Paste zu reduzieren.
Schwierig machbar, mit Hausmitteln schon gar nicht, bräuchtest hohen Druck, Wärme und Vakuumabsaugung, das Zeug ist ja in der Matrix gebunden, 20-30% feinste Luft aus China kaufst halt mit
 
Naja, ihr müsst aber bei meinen Messungen bitte auch berücksichtigen, dass ich chemische Elemente und keine Verbindungen ermittle. Zink bindet als ZnO und Al als Al2O3 ja auch noch jede Menge des ermittelten Sauerstoffanteils und die Siloxane enthalten Wasserstoff und Sauerstoff. Man muss dann das Mengengewicht zurückrechnen und zusehen, was dann noch als O2 oder sogar Wasser drin ist. Normalerweise wird das im Vakuum ausgegast. Normalerweise... Aber was ist schon normal? :D
 
In meiner jugendlichen Naivität hätte ich jetzt einfach die Tülle meiner WärmeleitPastenSpritze verschlossen, und den Stempel der Spritze runter gezogen. Wenn sich dann irgendwelche Bläschen in der Wärmeleitpaste bilden, kann das ja nur irgendwas ausgassendes aus der Wärmeleitpaste sein. Bleibt halt nur die Frage, ob das Vakuum in so einer "Einwegspritze" hoch genug ist.
 
Aber zumindest sehe ich es als guten Hinweis, auch die untenstehende Grafik (noch etwas aufgehübscht) in die Erklärung zur Messmethodik mit einzufügen, weil ich dann doch nicht alles voraussetzen kann, was ich dachte.

Sowas kann eben nicht voraussetzen da deine Messgrafiken abgeschnitten waren und niemals die Nullstelle ersichtlich war. Kaum einer hat Zeit deine Messgrafik als Bild zu speichern und dann per Bearbeitungsprogramm die Nullstelle einzuzeichnen, das ist vollkommen utopisch.

Dann kommt leider hinzu das Du sehr unpräzise geantwortet hast. Deine Behautpung war immer man kann über die Anzahl der Messungen den Kontaktwiderstand herausmessen.
Und diese Aussage ist nachweislich falsch, denn bei einer lineare Regression, genau genommen ist das bis zur Nullstelle keine lineare Regression mehr sondern eine lineare Extrapolation, handelt es sich nun mal um keine Messung mehr. Sondern nur noch um eine theoretische Annahme. Bedeutet nicht das diese falsch ist. Dann kannst Du aber bei den jenigen die genauer nachfragen und darauf hinweisen das man dies so nicht messen kann, nicht einfach Unwissen und Ahnungslosigkeit unterstellen.

Außerdem führst Du den wissenden Leser mit solcher Grafiken ebenfalls in die Irre:

Unbenannt.jpg


Da Du immer nur diesen Graphen als Wärmeleitung ausgibst. Dieser Graph beinhalte aber immer den "Interface - Widerstand". Steht zwar im Satz drüber, aber sehr klein und wird somit schnell übersehen. Richtigerweise gehört der Hinweis bezüglich des mit einbezogenen "Interface - Widerstand" direkt in der Graphen-Überschift zu "Effective Conductivity" rein.

Denn bei "Effective Conductivity" denkt jeder gleich an die Wärmeleitung, wundert sich aber bei Anschauung des Graphen warum die Wärmeleitung nun von der Schichtdicke abhängen soll. Ich würde das auch nicht mehr effektive Wärmeleitfähigkeit nennen sondern:

Conductivity with interface resistance over BLT


Denke daran Du hast auch einige Leser mit Hintergrundwissen, die sich dann Fragen stellen.
 
Zuletzt bearbeitet :
Zwischen Denken und Ist-So: Es heißt nun einmal effektive Wärmeleitfähigkeit, also λeff und die beinhaltet IMMER die Interface-Widerstände. Sonst hieße es Bulk-Wärmeleitfähigkeit. Ich suche mir die Begrifflichkeiten ja nicht aus, die sind nun mal so wie sie sind, da habe auch ich mich dran zu halten. Je größer die BLT, umso geringer Einfluss von Rinterface. Deshalb klappt das ja auch mit dem Eimer so schön. 10 Liter Pampe gegen einen 0.1 mm Draht...

Die lineare Regression ist ein statistisches Modell, das den Zusammenhang zwischen einer abhängigen und einer oder mehreren unabhängigen Variablen beschreibt. Ich muss also erst einmal eine gerade Linie (sogenannte Regressionsgerade) finden, die den Datentrend bestmöglich darstellt. Das erledige ich mit den 16 bis 17 Einzelmessungen und lasse dann ggf. statistische Ausreißer manuell raus. Die lineare Regression dient mir dazu, eine mathematische Beziehung zwischen den ganzen Variablen zu erstellen, während die anschließende Extrapolation auf dieser Beziehung basiert, um Vorhersagen über Werte zu machen, die außerhalb des messbaren Bereichs liegen, wie eben der benötigte Nullpunkt. Ohne Regression keine Extrapolation. Da der so ermittelte Interface-Widerstand als verallgemeinerter Korrekturwert vom eigentlichen Messwert abgezogen wird, bleibt der Messwert aber immer noch ein Messwert. Und über den Determinations-Koeffizienten kann ich sogar die Genauigkeit (bzw. möglichen Fehlerbereiche) ausweisen, was ich ja auch mache.

Für alles Weitere verweise ich auf den heutigen Artikel zum Thema. Da gibts auch die Formelsätze und den Mess- bzw. Rechenweg.
 
Für alles Weitere verweise ich auf den heutigen Artikel zum Thema. Da gibts auch die Formelsätze und den Mess- bzw. Rechenweg.


OK dein Artikel finde ich gut und auch gut geschrieben, warum nicht gleich so, sowas nenne ich seriös.
 
Danke :)

War ja eh geplant, weil die Datenbank bald online geht und das da mit reingehört. Nur muss man es ja erst einmal schreiben, denn Wordpress ist einfach nur bescheuert. Ich muss jede Formel mühsam im Formel-Editor zusammenpusseln, weil ich das nicht mit dem gegebenen CSS hinbekomme. Ich habe übers WE ja sogar 2 Artikel dazu geschrieben, das mit dem VHX ist ja auch noch so ein Thema. Die Befüllung und Matrix sind so komplex, dass man seine Masterarbeit drüber schreiben könnte. Das kann man echt nur noch auf ein paar Krümel runterbrechen, damit man sich nicht in der Unendlichkeit verliert.
:D
 
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