Vergleich
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Herstellerangaben
Anmerkungen und Empfehlungen
Messungen
Minimal mögliche Schichtdicke
Genau deshalb wollte ich wissen, wie weit man mit etwas Druck gehen kann und wie sehr sich ein Putty auch unterhalb von 250 µm noch zusammenpressen lässt. Ich nutze hier die üblichen 9N pro cm², was völlig ausreicht und mehr ist als das, was z.B. ein GPU-Kühler erreicht.
Die Wärmewiderstände Rth
Beginnen wir mit dem wichtigsten Aspekt, dem Wärmewiderstand Rth. Die wichtigste Eigenschaft von Rth ist, dass dieser schön linear mit der Schichtdicke korreliert, während die Wärmeleitfähigkeit eine ganz andere Kurve beschreibt und alles andere als linear bleibt. Uns interessieren beim Speicher Schichtstärken (BLT) von 1000 µm und darunter, bei den Spannungswandlern (VRM) sind es meist zwischen 1500 µm und 3000 µm, je nach Kühleraufbau.
Ich habe nun noch einmal die relevanten Schichtstärken von 250 bis 3000 µm als Balkendiagramm für Rth im Vergleich.
Effektive Wärmeleitfähigkeit und Kühlungssimulation
Wenn man Rth bereits hat, bräuchte man λeff, also die effektive Wärmeleitfähigkeit eigentlich gar nicht. Wir sehen auch, wie sich die Werte über die BLT ändern, wobei man hier wegen der inkludierten Fläche und BLT keine lineare Kurve mehr erwarten kann.
Ich habe nun noch einmal die relevanten Schichtstärken von 250 bis 3000 µm als Balkendiagramm für λeff im Vergleich.
Speicher-Simulation (VRAM)
Nehmen wir zunächst die beiden Temperaturen an den zwei Kontaktflächen, zwischen denen sich die Paste befindet, und betrachten die Diifferenz (Delta). Diese Kurven sind nicht mehr ganz linear, denn auch der Interface-Widerstand ändert sich. Wir rechnen nur noch mit 2 absoluten Werten für die Temperaturdifferenz statt eines Gradienten wie bei TTim, wobei die Sample-Temperatur stets konstant bei 60 °Cbleibt. Und wozu nun das Ganze? Das Verhalten ist so ähnlich wie beim Speicher einer Grafikkarte, die ja ohne einen IHS auskommen muss und wo man das Delta zwischen dem Substrat und der Wasser- bzw. Kühlertemperatur oder Luft misst. Das kann man recht gut projizieren, denn ich teste den Temperaturunterschied an den beiden Flächen, zwischen denen sich die Paste befindet.
Spannungswandler-Simulation (VRM)
Jetzt vergleiche ich jeweils die Oberflächentemperatur der getesteten Produkte. Wenn man die Werte für den Heater des TIMA5 normalisiert, haben wir hier bereits einen ausreichenden Wärmewiderstand im Referenzblock aus Kupfer, um das Package eines Spannungswandler-Chips (VRM) zu simulieren. Je nach Wärmewiderstand des Putties wird die Temperatur dann höhe oder niedriger ausfallen, also genau so, wie auf den VRM einer Grafikkarte oder eines Mainboards.
