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Wärmeleitpasten: Flüssigmetall und Nano-Aluminium

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Seite 4: Skalierung der Temperaturverschiebung durch HDT-Technologie

Für unseren Test stand uns neben dem Coolermaster Z600 auch ein Xigmatek Thor’s Hammer zur Verfügung. Mit diesem wiederholten wir jeden Testlauf, um die Ergebnisse besser einordnen zu können. Lediglich die Liquid Pro konnten wir mit dem Thor’s Hammer nicht testen, da sie das Aluminium der Kühlerunterseite angreifen würde. Der Thor's Hammer ist ein HDT-Kühler, bei dem die Heatpipes die Bodenplatte bilden:

hdt

Durch die unebene Auflagefläche ergeben sich unterschiedliche Resultate:

Temperaturen  IDLE  Temperaturen LAST  Temperaturen     OC 
Arctic Cooling MX-2 29,5°C 50°C 61°C
Coollaboratory Liquid MetalPad 30,5°C 53°C 64°C
Noctua NT-H1 30,5°C 52°C 60°C
Prolimatech PK-1 Nano Aluminium 29°C 49°C 58°C

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Auswertung:

Das Liquid MetalPad kann sich, bedingt durch seine Formgebung, nicht gerade mit HDT-Kühlern anfreunden. Es kann die kleinen Lücken zwischen der Unterseite und den direkt aufliegenden Heatpipes nicht ausfüllen, folglich sind die Ergebnisse im Vergleich zu Kühlern mit ebener Kühlerunterseite nicht gerade berauschend.

Lagen alle konventionellen Wärmeleitpasten (MX-2, NT-H1 und PK-1) vorher auf annähernd gleichem Level, kann sich die Prolimatech PK-1 nun sehr deutlich von der Konkurrenz absetzen und wird neuer Spitzenreiter.  

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Ein weiterer Aspekt ist die Verschiebung der Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Pasten. Waren es vorher bestenfalls 0,5-1 Kelvin, so sind es jetzt im Extremfall 6 Kelvin, das Feld ist wesentlich weiter auseinander gerückt. Besonders anschaulich wird dies bei der obenstehenden grafischen Darstellung, die Temperaturkurven sind deutlich „schräger“.

Gründe für die unterschiedlichen Temperaturverschiebungen

Die Frage, die auch wir uns gestellt haben, lautet natürlich „warum ist das so“? Zuerst einmal muss man in seine Überlegungen mit einfließen lassen, dass bei HDT-Kühlern die Rillen zwischen  der Unterseite und den Heatpipes relativ groß sind, diese Problematik ist bei Kühlern mit einer ebenen Unterseite nicht vorhanden. Wärmeleitpasten mit einer hohen Viskosität und besseren Eigenschaften zum Füllen von kleineren Unebenheiten haben also einen wesentlichen Vorteil, das ist vor allem der Grund warum das Coollaboratory MetalPad hier nicht überzeugen konnte. Das starre Pad kann nur kleinere Lücken füllen, größere wir bei einigen HDT-Kühlern werden nicht immer ausgefüllt. Es bildet sich ein Luftpolster, das wie eine Isolationsschicht die Wärme nicht oder nur sehr schlecht an den Kühler abgeben kann.

Der zweite und wahrscheinlich entscheidende Punkt ist die Menge der Paste, die auf die CPU aufgetragen werden muss. Gilt bei Kühlern mit einer ebenen Unterseite die Regel, die Paste so dünn zu verteilen, dass die Beschriftung des Prozessors noch minimal durchschimmert, gilt dies bei HDT-Kühlern nicht. Es muss mehr Material aufgetragen werden, um die Rillen zu füllen und die konstruktionsbedingt größeren Unebenheiten der Unterseite auszugleichen. Jeder weiß, dass durch eine dickere Schicht der Paste aber auch ein höherer thermischer Widerstand die Folge ist und sich die Temperatur verschlechtert. An dieser Stelle ist die sogenannte thermische Leitfähigkeit von zentraler Bedeutung, je größer sie ist umso geringer die Verschlechterung der Temperatur durch eine dickere Schicht sowie der Wärmewiderstand der Paste selbst.

Da leider nur Prolimatech diese Angaben vollständig angibt, müssen wir davon ausgehen, dass die Werte der Arctic Cooling MX-2 und der der Noctua NT-H1 dementsprechend schlechter sein müssen:

  • Wärmewiederstand: 0,017°C in²/Watt
  • Wärmeleitfähigkeit: 10,2 W/m°C

Ob dies in der Realität auch der Fall ist, konnten wir bis jetzt leider nicht mit den Herstellern klären. Es scheint aber zumindest sehr wahrscheinlich und wir werden weiterhin am Ball bleiben.

Ergänzend ist natürlich die Zusammensetzung der Wärmeleitpasten besonders wichtig (dies spiegelt sich natürlich auch in der thermischen Leitfähigkeit bzw. Widerstand wider). Je mehr Paste aufgetragen wird, umso wichtiger werden die einzelnen Faktoren. Prolimatech scheint hier schlicht den besten Weg gewählt zu haben, der aber erst bei einer größeren Menge sichtbar zu Buche schlägt bzw. besonders mit HDT-Kühlern zu guten Ergebnissen führt.

Uns ist bewusst, dass noch viele weitere Faktoren hier eine Rolle spielen (andere Art der Wärmeaufnahme von HDT-Kühlern durch die direkt aufliegenden Heatpipes etc. …). Allerdings sind diese Merkmale bei unseren Messungen als sekundär zu betrachten.