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Flüssigmetall-Pad im Praxis-Test – Segen oder Fluch? Wie der magische Burn-In sicher gelingt! | Tutorial

Nach vielen Versuchen mit diversen Pads habe ich mich noch einmal dem Thema Flüssig-Metall-Pad angenommen. Denn wenn man es richtig verwendet, ist es eine wirklich smarte Geschichte. Nur liegen die (vermeintlichen) Hürden so hoch, dass bereits mindestens eine Generation an PC-Schraubern daran verzweifelt sein dürfte. Also zumindest ohne eine echte Anleitung, wie man das Pad nun wirklich zum „Schmelzen“ bringt. Firmen wie Coollaboratory sind mit solchen Produkten beim Kunden in der Masse grandios gescheitert, was aber nicht am Pad selbst, sondern an der etwas zickigen Einbrenn-Phase und mangelndem Verständnis des Problems liegt

Ich erinnere mich noch sehr genau an meinen ersten Intel Q6600 und versetze mich mental bis in das Jahr 2007 zurück. Ihr wisst schon, das war der erste, damals noch zusammengeklebte Quad-Core mit einer für damalige Verhältnisse auch brachialen TDP von 130 Watt (B3 Stepping). Als Kühler hatte ich den Asus Silent Knight in Benutzung und – logischerweise – jede Menge Temperatur-Probleme. Was lag dann näher, als das gehypte Liquid Metal Pad von Coollaboratory zu erwerben und auf Abhilfe zu hoffen? Und nein, es hat, wie bei vielen anderen auch, leider nicht optimal funktioniert.

Da mir hier noch diverse Prototypen an Pads vorlagen, die ich im eigenen Labor für diverse Anbieter und Kunden teste, kam mir beim Durchstöbern der ganzen Samples die Idee, es doch noch einmal zu testen. Sicher, es ist ein anderer Hersteller (OEM), aber das Grundprinzip ist gleich. Ich habe hier ein auf 0,1 mm Stärke plattgewalztes Niedrigtemperatur-Lot (ca. 60 °C Schmelzpunkt), das zudem Gallium-frei ist und damit auch keine unedlen Metalle wie z.B. Aluminium angreift. Und so habe ich mich mit meinen Samples auf die Reise begeben, um das mit dem Burn-In auch wirklich idiotensicher zu realisieren und dabei gleich noch all die fiesen Fallstricke zu dokumentieren, die es nämlich auch gibt, leider.

Wenn alles schiefläuft

Man könnte meinen, etwas Überhang stört im Allgemeinen nicht. Nun ja. genau das mit dem „viel hilft viel“ ist aber ein fataler Trugschluss. Ich habe das Ganze ebenfalls mit Absicht getestet, da ich aus einem Erstversuch mit austretenden Resten am Rand bereits gewarnt war. Legen wir also erst einmal ein zu großen Pad auf. Apropos auflegen: Pinzette oder Saugnapf, nur bloß keine fettigen Finger! Hat man sich dann vielleicht doch aus Versehen daktyloskopisch verewigt: Isopropanol, Mikrofasertuch und danach abtrocknen lassen.

Das Pad ist 0,1 mm dick und ich habe mir mit Absicht einen Intel Core i9-11900K geschnappt, dessen IHS ich schon einmal 3D vermessen hatte. Es gibt eine Wölbung in der Mitte über dem länglichen Die, hochstehende Ecken und an den Längsseiten etwas niedrigere Kanten. Wenn etwas Lot austreten sollte, den nicht an den Ecken sondern eher an den Längsseiten. Wer glaubt, so ein Intel-IHS wäre jetzt eindeutig konvex oder konkav der irrt, denn es gibt  ja noch die hochstehenden Ecken, die auf dem Niveau des Die-Buckels in der Mitte liegen.

Genau das sehen wir nach dem Burn-In und dem später wieder abgenommenen Wasserblocks sehr deutlich. Warum das Ganze noch aussieht wie ein Plättchen, das erkläre ich gleich noch. Dass es geschmolzen war, sehen wir am ausgetretenen Lot (linke Kante, oben) und den plattgedrückten Ecken, zu denen ich ja schon etwas geschrieben habe. Das mit dem Lot ist allerdings schon etwas fies.

Ich habe das Lot mal ganz vorsichtig abgezogen, wobei der Großteil auch willig folgte. Nur ein paar kleine Stellen klebten noch an der CPU, am vernickelten Kühler war gar nichts, der ließ sich im heißen Zustand nach etwas Widerstand klaglos abnehmen, ohne das ganze Lot mitzureißen. Was wir hier jetzt sehen, ist der Tropfen, der sich an der niedrigsten Stelle des IHS, also der Kante, gebildet hat. Viel mehr hätte es nicht sein dürfen, um durch den Sockel zu gelangen. Das ist hochgradig gefährlich und wir werden gleich noch sehen, wie man das vermeidet. Nagellack scheidet hier ja aus.

Auch ein viel zu schnell angegangener Burn-In hilft nicht weiter und so ist es im Normalbetrieb kaum möglich, das Pad vollständig zu schmelzen. Fettfinger und sonstige Verunreinigungen sorgen für weitere Stolpersteine. Am Ende muss eine wirklich narrensichere Handlungsweise dafür garantieren, dass man eine sehr gute handelsübliche Wärmeleitpaste überhaupt schlagen kann. Wie das geht, seht Ihr auf der nächsten Seite.

Zusammenfassung möglicher Fehler

  • Falsche Pad-Größe
  • Verschmutztes Pad oder unsauberer IHS
  • Zu wenig oder ungleicher Anpressdruck
  • Zu schneller Burn-In oder zu zeitiger Abbruch

 

 

Kommentar

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Case39

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2,049 Kommentare 634 Likes

Danke für die Anleitung. Finde ich immer wieder interessant, eine ausführliche Anleitung zum Thema Wärmeleitpads zu lesen. Besonders Flüssigmetall ist ein sehr delikates Thema.
Lohnt sich das eigentlich bei Lukü?

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RX480

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1,320 Kommentare 635 Likes

Muss nach dem Einbrennen nochmal leicht nachgezogen werden?

btw.
Das "Lohnen" sollte vor Allem bei APU´s deutlich werden. (da gabs ja mal früher schon nen guten Test von Igor)

Edit:

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Igor Wallossek

Format©

7,946 Kommentare 13,663 Likes

Nachziehen muss man nicht, wenn der Druck schon groß genug ist bzw. die Stopper greifen. Habe ich nie gemacht.
Ja, es lohnt sich immer und wenn es die längere Haltbarkeit ist, weil nichts ausblutet oder spröde wird und reißt.

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RX480

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1,320 Kommentare 635 Likes

Interessant war damals im Forum die Idee, das durch das LM beim Hotspot des GPU-Parts von der APU eine gewisse Querverteilung
sich positv auf die Temp.spitzen auswirkt.
Das ist dann auch bei richtigen diskreten Grakas so zu beobachten, ... und wenn man halt nur den Sensor austrickst damit, reicht das schon um mehr Takt stabil durchzubekommen.

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Wie jetzt?

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Also ich würde das durchaus mal antesten wollen. LM habe ich bisher nur bei GPUs und geköpften APUs zum HS hin benutzt, da man den Rand relativ einfach gegen etwas zuviel LM schützen kann. Mit einem LM-Pad habe ich keine Erfahrungen, halte es aber für eine gute Alternative zu WLP.

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Gurdi

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Der Aufwand steht in keinem Verhältnis zur Verwendung normalen Flüssigmetalls.

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Alphacool

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Ja, rein theoretisch lohnt es sich immer, sofern der Kühler selbst nicht zum Flaschenhals wird. Einer der größten Knackpunkte bei sehr potenten Kühlern, egal ob Luft oder Wasser ist, dass die Wärmeübertragung von dem CPU DIE über die Wärmeleitpaste/Verlötung -> Heatspreader -> Wärmeleitpaste -> Kühlerboden einfach nicht wirklich gut funktioniert. Daher sieht man auch mittlerweile kaum noch unterschiede bei den High End Wasserkühlern. Da liegt vieles eher im Bereich der Meßtoleranzen.
Wenn man hier so ein Pad verwendet und zumindest an einer Stelle die Wärmeübertragung verbessert, dann bringt das durchaus auch bei Luftkühlern eine etwas bessere Kühlleistung. Allgemein wird die aber immer unterhalb einer Wasserkühlung liegen (aktuelle Kühler im Vergleich vorrausgesetzt).

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Jean Luc Bizarre

Veteran

177 Kommentare 103 Likes

Vielen Dank für die Anleitung zur Vermeidung der großen Fallstricke.
Aber wenn ich mir so die ganzen Fehlerquellen und das aufwendige Prozedere so anschaue, dann frage ich mich schon wo nun der Vorteil der Pads zu "normalen" Flüssigmetall-Lösungen wie 'Conductonaut' sein soll?
Als ich meine Graka damit behandelt habe, hat das 10 Min gedauert. Dünne Schicht raufgepinselt - fertig! Beim Notebook wars genauso. Also entweder habe ich das damals auf die leichte Schulter genommen und nach dem YOLO-Prinzip gehandelt (so würde ich mich aber eher nicht einschätzen), oder aber in den Anleitungen/Tutorials wird unverhältnismäßig viel Panik geschoben, oder die Pads sind weder komfortabler noch sicherer in der Anwendung als Flüssigmetall.

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I
Indy2410

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28 Kommentare 10 Likes

Danke für den Test und für die Anleitung, das Ganze ist sehr interessant. Für mich gilt aber wohl Schuster bleib bei deinen Leisten, weil ich schon vor meinem geistigen Auge sehe, wie ich mit Schweißperlen auf der Stirn versuche so ein Pad auf die richtige Größe zuzuschneiden (ich habe da Einach kein ruhiges Händchen). Zumal mir der Effekt zwar messbar aber für mich persönlich vernachlässigbar erscheint.

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D
DavyB

Mitglied

51 Kommentare 34 Likes

Naja zum einen Langlebigkeit, was Igor eh schon herausgehoben hat.
Zum Komfort Aspekt würd ich doch dazu zählen dass es sich leichter anbringen und entfernen lässt (zumindest nach dem was ich jetzt aus dem Artikel mitnehme)
Der Aufwand vom Burn In und zur tatsächlichen Nutzbarkeit ist wirklich enorm im Vergleich zu traditionelleren Lösungen und ist halt nicht mal gleich gemacht.

Was mich halt noch interessieren würde (vielleicht habe ichs überlesen): Flüssigmetall "kann" mit der Zeit zwischen Kühlkörper und Chip austreten vor allem beim vertikalen Einbau was ja beim Prozessor fast immer gegeben und bei Grafikkarten bei dementsprechenden Einbau auch vorkommen kann.
Wird diese "Gefahr" durch erfolgreiche und sachgemäßer Nutzung diese Pads reduziert oder gar ausgeschlossen?
Dieses "kann" austreten hat mich eigentlich bisher immer abgeschreckt.

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Igor Wallossek

Format©

7,946 Kommentare 13,663 Likes

Das Pad kann nicht austreten, deshalb nehme ich auch keine Tinktur. Der Aufwand ist auch kaum größer als mit der Tinktur, wenn man das Abmachen mal mit einbezieht. Man verlagert nur den zeitaufwändigsten Teil nach hinten. Bei der Tinktur zerstärt man auch die ganzen Oberflächen und verliert die garantie. Das Pad ist komplett entfernbar :)

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Igor Wallossek

Format©

7,946 Kommentare 13,663 Likes

Hier ist noch den Film zum Pad. Und nein, es ist kein Schmierfilm (Werbung) :D

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G
Guest

Da gibt es schon noch Unterschiede rein von der Funktionsweise und dem Wärmetransport. Eine zu niedrige Temperatur kann dazu führen das es zu Hitzestaus kommt weil eine Heatpipe (in einem CPU Kühler meist verwendet), nun mal Heatpipe heißt.:)

Bei einer Wasserkühlung wird für den Wärmetransport viel mehr Aufwand betrieben, eine Heatpipe braucht Wärme um zu funktionieren, wobei es auch immer eine bestimmte Temperatur braucht damit sie optimal funktioniert oder innerhalb der gewünschten Parameter. Der Aufwand bei Wärmeleitpad ist bei einem bestimmten Koeffizienten erreicht und Absicht. Fließen können Wärmeströme nur wenn sie angetrieben werden und das kostet Energie. Bei einer Wasserkühlung übernimmt den Abtransport die Pumpe.

Es ist also Absicht das CPU Kühler wärmer werden, bessere Leitpads wären da reine Verschwendung und bewirken nichts, wenn sie nicht zum Kühler und seiner Effizienz passen. Das austretende Lot in dem geschilderten Fall ist gefährlich, was auch damit zusammenhängt das die beschrieben Unebenheiten oft mit den Anpressdrücken zusammenhängen oder ausgeglichen werden. Also auch etwas wie Absicht, um dabei noch eine ausreichende Verteilung von WLP zu ermöglichen (eben auch für Otto Normalo der sich bei der Montage darüber kaum Gedanken macht).

Die Verwendung von Lot anstatt TIM (bspw. bei Intel) zeigt viel zu oft auf, das es kaum Vorteile mitbringt Lot zu verwenden, zumal die Hardware mittlerweile leistungslimitiert gelauncht wird (TDP Targets). Das ist wenn nur wichtig für Extrem OC, aber auch das wird immer schwieriger. Hersteller lasten mittlerweile ihre Hardware fast zu 100% aus (Boost usw.). Die Äera des Extrem OC ist irgendwann vorbei. Silizium ist kein guter Wärmeleiter, da hilft weder ein besseres Pad noch TIM noch eine Heatpipe, oder eben der Wasserkühler.

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RedF

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3,258 Kommentare 1,560 Likes

Jetzt will ich so ein Pad haben. Du hast es geschafft.

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G
Guest

Wenn die CPU den ganzen Tag am Anschlag rendert wärs wömöglich brauchbar und dann auch der Aufwand zuzüglich burn in, bei einem Spiele PC völlig nutzlos. Einfach eine gute Paste drauf und kaum ein Unterschied bemerkbar.

Auch das Problem mit dem AM4 Sockel ist keins, wenn man sich an die Montage/-Demontage Vorgaben der Hersteller hält, denn die schreiben alle man soll den Kühler nicht vom AM4 ziehen, sondern seitlich drehen. Dann bleibt auch die CPU im Sockel.

Niemand weiß was aus dem Pad auf Dauer austritt und dir Probleme bin zu einem Systemdefekt hin verursachen kann. Denke mal der Hersteller übernimmt keinerlei Garantie dafür und man ist nicht mehr als ein Versuchsobjekt.

*vor allem müsste man erstmal testen und analysieren, dass das thermische Bootleneck auch durch die WLP verursacht wird. Da kann man innerhalb seiner Konfig viel Aufwand für nichts betreiben.

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Alphacool

Hersteller-Account

320 Kommentare 367 Likes

@quantaro
Bezüglich Heatpies kann ich dir nur bedingt zustimmen. Man kann Heatpies für diverse Einsaztgebiete in Bezug auf Temperaturklassifizierungen einkaufen. Die bei normalen CPU Kühlern funktionieren in der Regel ab ca. 20°. Ich war lange für einen bekannten Luftkühlerhersteller tätig der von Mid-End bis High-End alles angeboten hat. Genauso wie es unterschiedliche Leistungsklassen bei Heatpipes gibt. Heatpipe ist nicht gleich Heatpipe. Da gibt es ziemlich große Unterschiede.
Wenn deine Aussage stimmen würde, würde es ja egal sein welche WLP man nimmt, tut es aber nicht. Man kann von der schlechtesten bis zur besten WLP durchaus einige Grad an Verbesserungen erwirken.
Die Verlötung der Heatspreader hat auch positive Auswirkungen auf die allgemeine Kühlleistung, nur spart man sich gerne die paar Cent, weil es am Ende für den CPU Hersteller nicht relevant ist ob die CPU mit 50, 60 oder 90° läuft solange sie eben läuft. Und auf die Masse gesehen sind die Ausgaben eben eine Hausnummer die man sich gerne einspart. Man macht es nur, wenn es notwendig ist. Es geht hier rein um Kosteneffizienz.

Natürlich hast du recht wenn du sagst, dass die beste WLP nichts bringt wenn der Kühler unterdimensioniert ist. Das ist logisch. Denn wenn der Kühler die Wärme nicht schnell genug über die Finnen an die Umgebungsluft abgeben kann, ist das der Flaschenhals nicht die WLP. Darum sind bei Boxed Kühlern oder generell kleinen Kühlern auch nur sehr günstige WLPs beiliegend. Teure würde hier oft keinen Sinn machen.

Die Pumpe ist nicht wirklich für den Abtransport der Wärme zuständig. So würde ich das zumindest nicht ausdrücken da es nicht ganz korrekt ist. Wasser nimmt Wärme auf und leitet diese auch eigentlich selbstständig durch den ganzen Kreislauf. Das Problem ist eher das Wasservolumen und die Menge an Wärmeenergie die aufgenommen werden muss. Daher bewegt man das Wasser damit die Wärme schneller zum Radiator kommt um die Wärme wieder abzugeben. Aber würdest du genug Wasservolutmen auf z.B. der CPU direkt sitzen haben, bräuchte man unter Umständen gar keine Pumpe. Aber das ist mehr Theorie und könnte praktisch nicht umgesetzt werden. Zumindest nicht wenn man nicht einen CPU Kühler mit einem mehrere Liter großem Aufsatz verwenden möchte.

Grundlegend ist es bei einem entsprechenden Kühler immer hilfreich auch eine gute WLP (oder etwas Vergleichbares) zu haben denn es bringt Vorteile. Ob die für einen persönlich wichtig oder entscheident sind, ist natürlich ein anderes Thema. Das muss jeder selbst wissen.

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G
Guest

Es geht um Materialdurchdringung und Wärmeleiteigenschaften und ja eine Heatpipe hat den höchsten Wirkungsgrad (es kommt aber darauf an wo und wie, für was man sie verwendet), nur macht es keinen Sinn wenn etwas anderes der Auslöser dafür ist das die Temperaturen hoch bleiben, da hilft weder ein Wärmeleitpad noch der teuerste Wasserkühler.

Der Wärmeleitkoeffizient hängt vom verwendeten Material ab und damit vom Wärmestrom durch ein bestimmtes Material, und da kann schon das Silizium limitieren. Beim Lot geht es vor allem auch um dünnere Siliziumschichten (über dem Die) und damit um Stabilität, nicht unbedingt nur um höhere Wärmeleitfähigkeit, damit die Anpressdrücke das Die nicht beschädigen, aber so ausreichender Kontakt hergestellt kann (eben auch für den Wärmeabtransport).

Lot/Heatspreader-Konfigs haben den Nachteil das es seltene Erden braucht (bspw. Gold usw.). Die Rückgewinnung ist schwierig.

*da sie im Development tätig waren, wissen sie ganz sicher das der Festkörperwärmestrom abhängig vom proportionalen Temperaturunterschied ist. Das heißt, niedrige Temperaturen sind nicht immer sinnvoll bei bestimmten Materialmixen, wenn die Wärme nur in eine Richtung fließen soll. Spezifische Wärmeleitfähigkeit variiert dabei und hängt von der absoluten Temperatur ab.

Beispiele:
Silizium=148
Gold=310
Kupfer=401

Sehen sie was ich damit meine? Limitiert Silizium schon an der Basis für eine Übertragung?

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D
DavyB

Mitglied

51 Kommentare 34 Likes

Als absoluter Laie wäre es für mein begrenztes Verständnis dann aber erst recht logisch dass man die Wärme aufgrund der schlechteren Wärmeleiteigenschaften von Silizium so schnell wie möglich abtransportiert oder? Also schnell weg vom Silizium und schnell weg vom Kupfer wobei hier ja dann die Zwischenschichten unter anderem die Wärmeleitpaste nicht limitieren sollten. Wenn alles im Grünen Bereich ist, sollte ja an sich Silizium niemals limitieren sondern am Ende erst der Wärmetausch an die Umgebung oder? Ich meine wenn das Silizium bereits limitieren würde wäre es doch am Ende fast egal wie gut man den Prozessor kühlt, die Temperaturen wären unabhängig vom Kühlverfahren nach einem gewissen Zeitraum immer unterirdisch weil ja nicht aufgehöhrt wird Wärme zu produzieren außer man senkt die Leistung während der Kühler "kühl" bleibt (Ich denk jetzt vielleicht voll falsch)

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e
eastcoast_pete

Veteran

456 Kommentare 178 Likes

Danke Igor! Der theoretische Hauptvorteil solcher Pads ist mE daß sie nicht altern und zerbröseln. Bei "Set it and forget it" Systemen, die man jahrelang mit nur minimaler Arbeit dazwischen betreiben will, (im wesentlichen Saubermachen, Staub entfernen), kann sowas schon ein Plus sein. Wär interessant zu wissen, ob solche Pads auch bei GraKas Einsatz finden.

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About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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