Das ultimative Wärmeleitpasten- und Pad-Kompendium: Anwendung, Bestandteile, Herstellung, Optimierung, Alterung, Gewinnmargen und Marketing

1 - Die drei großen P - Einführung zu Pasten, Pads und Putty 2 - Sinn und Zweck von Wärmeleitpasten 3 - Die große Abrechnung zwischen billig und teuer 4 - Die Matrix als Basis aller Pasten und Pads 5 - Silikonbasierte Pasten: Optimierung, Haltbarkeit, Zersetzung 6 - Wärmeleitende Füllstoffe sind wichtig 7 - Wie der Mahlgrad die Performance beeinflusst 8 - Silikon-Modifikation für Niedrigtemperaturen und LN2-Overclocking 9 - Der Herstellungsprozess von Pasten samt möglicher Hürden 10 - Sonderfall Flüssigmetall (LM) 11 - Sonderfall Graphitpads und Phase Changer 12 - Temperaturfenster, Ausdehnungsverhalten, Applikation 13 - Alterung und Zersetzung von Pasten und Pads 14 - Hersteller vs. Abfüller, irreführendes Marketing und Fazit

Ich möchte heute einmal mit einigen Mythen aufräumen und vor allem auch erklären, warum es bei der Wärmeleitpaste nicht nur auf die Füllstoffe ankommt und weshalb in diesem Goldgräber-Business viel Marketing und noch viel mehr Ungereimtheiten und auch Unwahrheiten stecken. Der Artikel soll zudem auch etwas sensibilisieren und helfen, ehrliche und bemühte Anbieter von extrem gewinnorientierten Weiterverkäufern zu trennen. Denn eines gilt ja immer: Die Bewertung und Auswahl von Wärmeleitpasten ist ein entscheidender Schritt, um eine effiziente Wärmeabfuhr von Komponenten wie Halbleitern, CPUs und GPUs zu gewährleisten.

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Inhaltsübersicht

Der heutige Artikel ist eine Sammlung an technischen Informationen und sehr viel Hintergrundwissen, wobei ich mich wirklich bemüht habe, es nicht allzu trocken zu beschreiben. Trotzdem ist es sicher für viele eine Menge Neuland und dazu geeignet, auch so manche falsche Illusion und den guten Glauben ans Marketing diverser Anbieter zu zerstören. Die Insider aus der Branche mögen mir verzeihen, dass ich trotzdem noch vieles herunterbrechen musste. In diesem Zusammenhang geht mein Dank auch an diejenigen, die mich seit vielen Jahren mit genau diesen Informationen, technischen Details und natürlich auch Testmustern und Proben versorgen, ohne die man gar nicht so intensiv testen und auswerten könnte. Ihr werdet heute auch ein paar Exoten aus meiner Praxis sehen, die es so im Einzelhandel gar nicht gibt.

Denn es ist wirklich die Summe aller Eigenschaften und genutzten Rohstoffe, die am Schluss zu einer für den Endanwender optimal nutzbaren Paste führen. Da sind die Marketing-Blasen auf den meisten Verpackungen sowieso nur irreführende Lyrik. Und genau darum geht es heute: Die Sensibilisierung, die Kenntnis der genauen Prozesse und die nötigen Schlussfolgerungen für den Endanwender.

• Übersicht über die verschiedenen Wärmeleitmedien, von der Paste bis hin zu den Pads
• Einsatzgebiete für die Wärmeleitpaste und Berechnungsgrundlagen zum Wärmewiderstand
• Die Basis (Matrix) als Zusammenhalt und Grundlage einer Paste bzw. eines Pads
• Die Zusammensetzung Silikon-basierter Pasten und die nötigen Füllstoffe
• Die Bedeutung der Mahlgrade und Mischungen
• Sonderanwendungen wie Niedrigtemperaturpasten (z.B. LN2 Overclocking)
• Graphit-Pads und Phasenwechsel-Pad in verschiedenen Ausführungen
• Der eigentliche Herstellungs- und Abfüllprozess
• Temperaturfenster von Pasten und Ausdehnungsverhalten verschiedener Heatsinks
• Anwendung und Applikation auf verschiedenen Oberflächen
• Alterung, Zersetzung und Haltbarkeit
• Wo liegt der Unterschied zwischen Hersteller, Abfüller und Anbieter?
• Gewinnmargen, Marketingtricks und Fazit

Einführung zu Pasten, Pads und Putty

Wärmeleitpasten, auch als thermische Pasten, Wärmeleitfette oder Kühlpasten bekannt, dienen  bekannterweise ja dazu, die thermische Verbindung zwischen der Wärmequelle und dem Kühlkörper zu verbessern. Sie kompensieren die Unregelmäßigkeiten der Oberflächen, die ansonsten zu Lufttaschen oder -bläschen führen würden, welche ein schlechter Wärmeleiter sind. Soweit die allgemeine Beschreibung, die ja eigentlich jeder Leser kennt.

Neben den Pasten gibt es auch noch Wärmeleitpads in fester Form. Sie bieten durch ihre einzigartige Materialzusammensetzung und Struktur spezifische Vorteile im Bereich des thermischen Managements. Ihre geringere thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu Wärmeleitpasten wird oft durch ihre Benutzerfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und das geringere Risiko von Anwendungsfehlern ausgeglichen. Die Entscheidung zwischen der Verwendung von Pads oder Pasten hängt letztendlich von den spezifischen Anforderungen der Anwendung, einschließlich der erforderlichen thermischen Leistung, der Montageeigenschaften und der Wartungsfreundlichkeit, ab.

Sie können vorgeschnitten und auf die erforderliche Größe und Form gebracht werden, was sie ideal für die Massenproduktion und Anwendungen macht, bei denen eine schnelle und einfache Montage erforderlich ist. Im Gegensatz dazu erfordern Wärmeleitpasten eine sorgfältigere Anwendung, um eine gleichmäßige Schichtdicke zu gewährleisten, und können bei der Wartung und Demontage von Komponenten unordentlich sein. Pads bieten eine saubere und wiederholbare Lösung, insbesondere in Situationen, in denen Geräte häufiger gewartet oder Komponenten ausgetauscht werden müssen.

Die thermische Leitfähigkeit von Pads liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 8 W/mK (Watt pro Meter Kelvin), während spezielle Pasten sogar Werte von über 10 W/mK erreichen können. Die rigide Struktur der Pads macht sie weniger anpassungsfähig an feine Oberflächenstrukturen, was zu einem höheren thermischen Interface-Widerstand führen kann. Eine Art Mittelweg beschreitet das sogenannte Thermal Putty, bei dem der Übergang zwischen Paste und Pad mehr oder weniger fließend verläuft. Thermal Putty liegt bei der Wärmeleitfähigkeit dann irgendwo in der Mitte, je nach Ausführung (und Preis).