Das große Wärmeleitpasten-Tutorial mit 85 getesteten Pasten (2017)

Wärmeleitpaste: Funktion und richtiges Auftragen

Uneben und mit Gefälle

Als wäre das Elend als solches noch nicht groß genug, setzen die CPU-Hersteller noch einen drauf. Nach der gerade erwähnten Unebenheit der Oberfläche sind die jeweiligen Heatspreader beider Hersteller auch in der äußeren Form alles andere als plan und eben. Dies ist konstruktionsbedingt und äußert sich (zugegeben für die Übersichtlichkeit hier stark übertrieben) dann so, wie im Schema dargestellt:

Während der Bereich des Hotspots bei den AMD CPUs eher nach außen, also in Richtung Kühlerboden gewölbt ist, ist bei Intel-CPUs der Rand mehr oder weniger etwas höher. So treffen sich konvexe (AMD) und konkave Heatspreader (Intel) mit einem fast ebenen Kühlerboden. Oftmals ist die Handhabung der AMD-CPUs somit einfacher, weil durch den Anpressdruck des Kühlers die dünnste Stelle (der zusammen- und weggedrückten) Wärmeleistpaste automatisch genau dort ergibt, wo man sie auch in dieser Form so benötigt. Bei Intel-CPUs sollte man ein klein wenig mehr Paste nutzen und vor allem darauf abzielen, dass die Bereiche des Hotspots genügend Paste abbekommen und der Kühlerboden kein "Hohlkreuz" samt daraus resultierendem Lufteinschluss macht.

Verteilung der Paste unter Druck

Die nachfolgende Animation zeigt deutlich, wie sich die Wärmeleitpaste unter Druck zu den Seiten hin weg bewegt. Auf den Zusammenhang der Fluidität einer Paste (also deren Fließeigenschaften, das Gegenteil von Viskosität) und dem maximal möglichen Anpressdruck der verwendeten Kühlerkonstruktion werde ich später noch einmal ausführlicher eingehen. Generell jedoch gilt, dass eine Paste mit niedrigerer Viskosität auch bei niedrigeren Drücken, so wie man sie zum Beispiel bei Intels Push-Pin-Befestigungen findet, noch wesentlich besser zu handhaben ist, als eine sogenannte "zähe" Paste.

Die recht theoretischen Angaben der Hersteller zur Wärmeleitfähigkeit sind also noch lange kein Gradmesser für die in der Praxis erreichbare, maximale Leistung in einer bestimmten Kombination aus CPU, Paste und Kühler! Der beste Kühler taugt nämlich nichts, wenn nicht die dazu passende Wärmeleitpaste ausgewählt wird. Auch hier kann durch eine ungünstige Wahl mehr verschlimmert werden, als man durch das vermeintliche Spitzenprodukt im Idealfall vielleicht dazu gewinnen könnte!

Streit der Philosophen - die Methode

Im Prinzip ist es fast Wurst, was man wie falsch macht, denn wirklich optimal ist jede Methode auch nur dann, wenn der Anwender die Vorgaben an Menge und optimale Konsistenz der Paste unter den konkreten Bedingungen genau einhält und trifft, wenn überhaupt. Das Einschmieren der ganzen CPU mit Paste ist jedoch, das zeigen uns die Betrachtungen zum Hotspot sehr deutlich, bei den aktuellen CPUs generell eher sinnlos und überholt. Wichtiger ist es vielmehr, die Besonderheiten der jeweiligen CPU und des Kühlerbodens, sowie der Befestigungsmethode (möglicher Anpressdruck) genau im Auge zu behalten.

Pinsel und streichfähige Pasten

Streichfähige Pasten, wie z.B. die Revoltec Thermal Grease Nano lassen sich sogar mit einem Pinsel verstreichen und sind mit Abstand am einfachsten in der Handhabung.

Allerdings ist der zur Erlangung der niedrigen Viskosität nötige Silikonanteil meist so hoch, dass diese Produkte bei Messungen in der Praxis dann am schlechtesten abschneiden.

Nutzt man hingegen normale, einigermaßen flüssige Pasten (wie z.B. die bereits erwähnte Arctic MX-2) mit einem Pinsel, dann wird der Belag bereits viel zu dick und ergibt im Ergebnis ebenfalls keine optimale Lösung.

Klecks, Wurst  oder kompletter Fassadenanstrich?

Naja, lassen wir den Spezialfall der Flüssigmetall-Produkte und fertigen Pads einmal beiseite und widmen wir uns der Wärmeleitpaste als wohl dem am häufigsten verwendeten Medium.

Das komplette Einspachteln der CPU mit Paste ist aus unserer Sicht viel zu aufwändig, sowie fehleranfällig für Überdosierung und Lufteinschlüsse. Außerdem lässt sich nicht jede Paste gleich gut verstreichen, was im schlimmsten Falle immer wieder zum Aufreißen des entstandenen Films führt.

Wer sich wie hier auf der Grafik mit zu zäher Paste und einem Spachtel (oder der gern zitierten Kreditkarte) abmüht, der hat eigentlich bereits im Vorfeld verloren. Man kann natürlich ein dünnes Tütchen über den Zeigefinger ziehen und eine Wärmeleitpaste mit sehr niedriger Viskosität vorsichtig und dünn verreiben.

Aber auch hier ist die Gefahr einer Fehldimensionierung für Ungeübte viel zu hoch. Wer zudem auf leistungsfähige Pasten setzt, deren Viskosität oft genug sehr hoch ausfällt ("zähe" Pasten), wird keine Chance haben, diese Pampe sinnvoll und ohne spätere Lufteinschlüsse dünn genug zu verteilen.

Streifenmethode: es geht um die Wurst

Wer sich die Lage des Die unter dem Heatspreader vor Augen führt, kommt sicher auch von selbst auf den Gedanken, die Wärmeleitpaste genau in dieser Form aufzutragen. Allerdings sollte man schon die richtige Menge dosieren, sonst quillt die Paste schnell an den am nächsten gelegenen Seiten wieder heraus. Nutzt man dann noch elektrisch leitfähige Paste, sind Hardwareschäden fast vorprogrammiert. Allerdings sollte man sie schon etwas sorgfältiger auftragen, als auf unserem Beispiel:

Lässt man es mit der Paste hingegen etwas sparsamer angehen, dann ist das Ergebnis durchaus brauchbar. Man muss auch keine Angst haben, weil ein kleiner Teil des Heatspreaders weniger oder vielleicht auch gar keine Paste abbekommt, denn der absolute Rand spielt bei der Kühlung nur eine Nebenrolle. Würde man bei der eigentlich optimalen Menge einen Kühler mit eigener Backplate und einem höheren Anpressdruck verwenden, dann wäre auch die Verteilung großflächiger. Als Empfehlung gilt hier: flüssigere Pasten mit hoher Fluidität / niedriger Viskosität und eine gute Kühlerbefestigung.

Wir klecksen uns zum Optimum

Im Prinzip ist die Klecks- bzw. Blob-Methode für den Einsteiger und Profi gleichermaßen gut geeignet. Außerdem können, solange man gute Kühler mit hohem Anpressdruck verwendet, auch die zäheren Pasten problemlos eingesetzt werden. Jedoch entscheiden auch hier Anpressdruck und Viskosität über die Menge der einzusetzenden Paste. Natürlich darf man so einen Klecks aus lauter Angst auch nicht zu klein setzen, denn dann quillt zwar nichts über, aber man erreicht auch nicht die benötigte Ausbreitung und Verteilung. In diesem Fall wird der Chip unterm Heatspreader schlichtweg zu heiß. 

Man kann die Menge ungefähr abschätzen, wenn man berücksichtigt, dass ein hoher Anpressdruck eines verschraubaren Kühlers weniger Paste erfordert, als z.B. ein eingehängter und arretierter Kühlkörper (AMD-Boxed) oder einer mit simplen Clips (Intel Boxed mit Push-Pins). Je zäher eine Paste ist, desto höher sollte der erreichbare Anpressdruck des Kühlers sein und umso mehr Paste muss man auch verwenden. Wobei das "Mehr" in jedem Falle sehr gering ausfallen sollte.  

Hier kommen wir dem Optimum schon relativ nah, denn eine möglichst dünne Schicht, die die Fläche des Die unterm Heatspreader optimal abdeckt, ist allemal besser, als eine durchgängig dickere Schicht bis in die letzte Kante. Wer weiß, wie groß eine Erbse ist, sollte sich von den blumigen Umschreibungen eines "erbensgroßen" Kleckes also hüten. Je nach benötigter Menge reichen 2-4 mm im Durchmesser aus, 5 mm und mehr sind bereits zu viel. Somit wären wir wohl eher bei einer getrockeneten, recht kleinen Linse angekommen.

Am Schluss: Bange machen gilt nicht!

Dass die Hersteller der CPUs das mit der Verteilung der Paste wohl genauso sehen, kann man an vielen beigelegten (Boxed-) Kühlern gut erkennen. So nutzte AMD bei vielen CPUs und APUs von Haus aus nur noch ca. 2/3 der Heatspreaderfläche überhaupt für den Kontakt zum Heatsink. Die in einem siebdruckähnlichen Verfahren aufgebrachte Paste ist relativ zäh und verteilt sich auch kaum weiter nach außen, da der Anpressduck des Boxed-Kühlers recht niedrig ausfällt. Trotzdem vertrauen Hersteller auf diese Lösung!

Warum wir nun diesen Alu-Knödel überhaupt mit ins Spiel bringen? Wir möchten den Neueinsteigern einfach ein wenig die Angst nehmen, denn auch wir hatten, wenn wir ehrlich sein sollen, beim ersten Mal so unsere Bauchschmerzen. Sicher, das ist nunmehr fast zwei Jahrzehnte her, aber der Respekt vor der Materie ist geblieben. Am geeignetsten ist eine Mischung aus reiflicher Überlegung, nötiger Gelassenheit und gesunder Vorsicht. Dann kann man auch nichts falsch machen.

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41 Kommentare
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  • drno
    Danke! Informativ und passend zum sommerlichen Wetter.
    Gut illustriert! Eine Menge Know How im Test-Update!
    Frage: Soviel ich weiß unterscheiden sich die Diamanten-Kit Pasten 7 und 24 von Innovation Cooling lediglich durch unterschiedliche Verpackungsmengen = Tubengrößen.

    Es handelt sich - nach meinem Wissen - nicht um verschiedene Qualitäten Paste in den Tuben. Bis auf eine mögliche Qualitätsstreuung in verschiedenen hergestellten Chargen sind die hier voneinander abweichenden Testergebnisse für mich nicht nachvollziehbar, wobei ich selbstverständlich von einem sorgfältigen Testaufbau und -abwicklung ausgehe.
    Hast du eine bessere Erklärung?
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  • FormatC
    Die Pasten sehen auch optisch definitiv NICHT identisch aus und unterscheiden sich auch in der Konsistenz deutlich. Ich habe sie aus zwei verschiedenen Quellen bezogen, allerdings kann man auch nirgendwo aufs Alter schließen, weil kein entsprechender Aufdruck zu finden ist. Dass die Zahl im Namen auf die Karat-Zahl schließen lässt, das weiß ich. Trotzdem waren sie im Test sehr unterschiedlich und nur das kann ich auch reinschreiben.

    Welche der Probem jetzt auf die tatsächliche Qualität bezieht und ihr am Nächsten kommt - keine Ahnung. Aber der Tipp ist gut, dies vielleicht im Text noch mit zu ergänzen. Gute Idee!
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  • Bertl96
    Interessant hätte ich noch gefunden wie sich die Zahnpaste im Vergleich zu garkeiner Paste schlägt :-P, oder grillt/killt man dabei die CPU?
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  • drno
    Wäre gespannt darauf, was der Hersteller dazu sagt!
    Hat es vielleicht eine Änderung in der Zusammensetzung gegeben?
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  • FormatC
    Gar keine Paste ist keine Lösung, die CPU throttelt komplett runter. :D

    @Drno:
    Ich habe das gleich mal als Hinweis mit eingearbeitet. Danke!
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  • Mirage_DU
    Guter Artikel. Was ich allerdings noch gerne gesehen hätte wären Beispiele für die Grafikkarte. Es wurde ja gesagt das durch die automatische Regelung der Karten der Lüfter bei gleicher Temperatur der Lüfter niedriger drehen kann und im Umkehrschluss die Temperatur anderer Komponenten wie Speicher und Spannungswandler steigt. Ebenso der Einfluss der per Wärmeleitpad verbundenen Backplate.

    Für den Drehzahleinfluss hätte das jetzt definitiv nicht für das ganze Sortiment der Pasten sein müssen. Aber einmal mit einer guten Paste und einmal mit der Werkspaste oder wegen häufiger Demontierung auch einfach einer schlechteren Paste, wäre ganz gut gewesen um einfach ein Beispiel dafür zu haben.

    Messungen zu einer per Pads integrierten Backplate gab es ja meine ich mindestens als EVGA Karten etwas arg heiß wurden. Eine Verlinkung zu den Ergebnissen wäre dafür ja auch schon ausreichend. Einfach nur damit man auf die Informationen zusammen aus einem Artikel heraus zugreifen kann.
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  • fffcmad
    Cool. Und gerade vorgestern hatte ich das Thema erst mit einem Techniker und hatte auf Tomshardware verwiesen. Und heute sehe ich hier einen neuen Test. Klasse :)
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  • FormatC
    Anonymous sagte:
    Guter Artikel. Was ich allerdings noch gerne gesehen hätte wären Beispiele für die Grafikkarte. Es wurde ja gesagt das durch die automatische Regelung der Karten der Lüfter bei gleicher Temperatur der Lüfter niedriger drehen kann und im Umkehrschluss die Temperatur anderer Komponenten wie Speicher und Spannungswandler steigt. Ebenso der Einfluss der per Wärmeleitpad verbundenen Backplate...


    Schau mal:
    Zitat:
    Verweis auf unseren How-To-Artikel

    Wer zu diesem Thema noch viel weiter in die Materie einsteigen möchte und selbst vielleicht sogar einen Umbau plant, sei an dieser Stelle auf unseren großen How-to-Guide: Grafikkartenkühlung und Wärmeleitpaste optimieren verwiesen, der auch noch eine detaillierte Checkliste für alle zu erledigenden Schritte enthält und den wir auszugsweise hier mit Nutzen.
    Steht gleich am Anfang von Seite 4
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  • Marty_
    zu "Geheimnisvoller gestaltet sich da z.B. Be Quiet mit der DC 1, für die man pauschal 60% Metalloxide, 30% Zinkoxid (ist Zink etwa kein Metall?) und 10% Silikon angibt."

    Zink ist ein Metall Zinkoxide nicht nein
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  • Tesetilaro
    Anonymous sagte:
    zu "Geheimnisvoller gestaltet sich da z.B. Be Quiet mit der DC 1, für die man pauschal 60% Metalloxide, 30% Zinkoxid (ist Zink etwa kein Metall?) und 10% Silikon angibt."

    Zink ist ein Metall Zinkoxide nicht nein


    Und jetzt liest Du noch mal deine Quote und was Du geschrieben hast, Igor hat recht, Du hast nicht nachgedacht, danke!
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  • Plitz
    Mal wieder alles richtig gemacht.

    Am Freitag bestellt:

    NH-D15 mit der Thermal Grizzly Kryonaut
    Raijintek Morpheus II und die Thermal Grizzly Conductonaut, gelüftet durch 2 Noctua NF-S12A

    Heute morgen sehe ich den neuen Test hier und gleichzeitig klingelt auch schon der Postbote!

    Der NH-D15 ersetzt bei mir eine Corsair H115i, welchen ich damals mit der JunPus D9000 auf einem 6850k mit moderaten 4,0GHz verbaut hatte.
    Der Morpheus II wird bei mir auf eine EVGA 1080 FTW verbaut, welcher von EVGA schon die Thermalmods erhalten hat.

    Das Ergebnis ist mehr als zufriedenstellend!

    Im Stresstest CPU, FPU, Cache, Memory bin ich von 72°C auf 58°C runter.
    Prime95 neueste Version, OHNE AVX Offset bin ich von 100°C und 12% Thermal Throttling auf 77°C runter.

    Der Morpheus schaffte es währenddessen von vorher 2100MHz stabil bei 57°C und 3250RPM (maximal, nur um zu sehen was technisch Möglich ist) auf 2151MHz stabil bei 45°C und 800RPM.

    Welchen Anteil an diesen Ergebnissen Die Kryonaut/Conductonaut gespielt hat kann ich leider nicht nachvollziehen. Das Auftragen beider Pasten ging super einfach, wobei man bei der Conductonaut starke Nerven haben muss und auch Geduld mitbringen sollte, bis der Ball sich ordentlich verteilen lässt muss man schon ordentlich drücken und rudern ... und die Angst spielt immer mit einen falschen Griff zu machen :D


    Danke FormatC für deinen exzellenten Wärmeleitpasten-Test!
    Danke FormatC für deinen Raijintek Morpheus II Test damals (seit ich den vor 3 Jahren gelesen habe wollte ich den schon immer haben!).
    Danke der8auer für die praktischen Tipps die er mir gestern noch für die Wärmeleitpasten auf den Weg gegeben hat.
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  • drno
    Deine bestellten Noctua Puster sind neu - der olle Standart-Lüfter hatte keinen brauchbaren Staudruck und war ein Klacker vor dem Herrn.

    http://noctua.at/de/which_fan_is_right_for_me

    Die revolutionäre Turbinengeometrie gabs auch schon - ähnlich gestaltet - bei den frühren SilenX, die allerdings unter mangelndem Controlling seitens des Herstellers litten.

    Neugier: Also - wie sind denn nun die teuren Lüfterlinge? Ist das IC mit nem Sensor an der Achse, oder noch ein Xtra Kabel? Haste die an ner Lüsteuerung mit dem Redzierer oder direkt am Mobo oder - so wie ich - immer auf Vollgas und gut?
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  • Hinagiku
    Ich hoffe ja immer noch, dass mal jemand die Panasonic PGS Folien testet. Die werden zwar nicht so gut Unebenheiten ausgleichen, aber könnten durch den extremen Wärmeleitwert trotzdem brauchbar sein. Gerade für GPUs die um einiges planer sind als die buckligen Heatspreader einer CPU wäre das Interessant.
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  • Plitz
    @drno
    Er wirkt sehr ruhig. Habe ihn über ein Y-Kabel (lag bei) direkt am Mainboard angeschlossen und betreibe ihn mit 70% Leistung. Kein klackern, keine störendes PWM auf und abdrehen. Aber wie es aussieht habe ich die falschen Lüfter für meinen Zweck gekauft xD der F12 war der, den ich für den Zweck hätte nehmen sollen ... wobei die Laufruhe bei dem ja nicht so gut sein soll laut Noctua. Naja, beim nächsten mal bin ich schlauer. Aber der Morpheus ist ja auch nicht so böse wie ein Radiator, da denke ich wirkt sich der niedrigere statische Druck nicht so extrem aus. Er macht jedenfalls seinen Job und das gut. :)
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  • drno
    Plitz, ist mir auch aufgefallen - aber -
    wenn er mit 70 % läuft - und sich ggf. selbst mit IC steuert, dann ist wohl noch genügend Reserve vorhanden - sonst kannst die Teile ja sehr gut für das Gehäusle nehmen.

    Außerdem ist der D15 keiner von den ersten engen "wo soll hier die Luft durch ?- Muggens" - sogar die Macho Revison 120 A hält die Rippen in so weit *!* nun genügend auseinander, daß diese Lüfter wohl dicke ausreichen werden.

    ALternative + gewerblliche Nutzung: https://www.reichelt.de/?ARTICLE=163574&PROVID=2788&wt_mc=amc141526782519998&gclid=CjwKEAjwytLKBRCX547gve7EsE4SJAD3IZV6i1XFCxhsxn3cx5TDHfCc5J3u_Lt8kgkXWCKedaJuzBoC3Qbw_wcB

    2,65 statischer Druck!! PWM auch gut, und vergleichsweise preiswert.
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  • Plitz
    Ah, wir reden ein bisschen aneinander vorbei :D

    Ich habe die NF-S12A auf dem Morpheus sitzen und die kühlen die Graka. Den NH-D15 habe ich mit den Standardlüftern bestückt, welche ich auch fest auf rund 800RPM habe. Ich denke aber, dass ich auch mit dem größten Druck der Welt nicht mehr viel bei dem Graka-Kühler erreichen würde. 45°C sind schon eine Hausnummer unter max OC. Wenn ich die Graka dauerhaft unter 43°C halten könnte hätte ich eben 11MHz mehr durch Turboboost ... aber ist es mir das am Ende wert, wenn die Lüfter dadurch nicht mehr so ruhig sind? Naaaa! Ich verzichte und bin zufrieden.

    https://geizhals.de/enermax-d-f-pressure-pwm-ucdfp12p-a1491168.html?hloc=de

    4,81 statischer Druck, bei auch "nur" 2000 RPM!

    https://geizhals.de/enermax-twister-pressure-uctp12p-a1068979.html?hloc=de

    3,85 bei nur 1800 RPM

    https://geizhals.de/akasa-12cm-blue-led-case-fan-ak-174cb-4blb-a649524.html?hloc=de

    3,57 bei 1700 RPM

    Es gibt schon viele Druckmacher da draußen die auch vergleichsweise günstig sind, aber wer kann schon zuverlässig sagen wie laut diese bei den angegeben RPM werden. Da bin ich dann nicht so geizig, dass ich Experimente eingehen will, sondern greife lieber zu bewährter Qualität, wo ich weiß was ich bekomme. Ich würde ungern Ware zurückschicken. Musste ein mal ein Netzteil zurück schicken, weil ich dummerweise das falsche bestellt habe und hab mich so mies dabei gefühlt.


    Als nächstes also ein Lüfter-Roundup für die besten Gehäuse- und Radiator-Lüfter? ;)
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  • drno
    Nicht wesentlich - Trotzdem: Jetzt hab sogar ich es verstanden!
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  • FormatC
    @Lüfter:
    Ich bin hier zeitlich leider etwas limitiert, da ich die GPUs nunmehr weltweit für TH alleine mache und auch sonst bei vielen Dingen (u.a. CPUs) die technische Messungen beisteuern muss. Da wird es für sowas etwas arg eng. Es ist Euch ja sicher schon aufgefallen, dass die Artikel bis auf Freitagsreviews / Fotostrecken alle von mir sind. Dazu kommen noch mein Labor und die eigene Entwicklungsarbeit. Mein Tag hat hier bis zu 16 Stunden. Wochenenden sind purer Luxus.
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  • drno
    @FormatC: Darunter leidet die Qualität dankenswerter Weise nicht!
    Ich frag mich auch, wie alles unter einen Hut paßt! Darum aus Platzgründen die Kappe!?
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  • Bertl96
    Das mit der Qualität kann ich nur zum Teil unterschreiben, die "technische" Qualität auf dieser Seite ist spitze, dafür leidet die sprachliche Qualität doch öfter darunter, da immer wieder Sätze in den Artikeln vorkommen die gramatikalisch keinen Sinn ergeben. Das ist zwar schade, trotzdem Hut ab vor deiner Arbeit Igor.
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