Wärmeleitpads vs. Wärmeleitpaste: die beste Wahl für die Montage Ihrer Kühlkörper

Früher arbeitete ich als Bauassistent. Meine Hauptaufgabe war es, als Planierer den Baugrund vorzubereiten, bevor die schweren Betonlastwagen ein ebenes Fundament legten. Es war eine mühsame und anstrengende Arbeit – aber für ein Gebäude ganz entscheidend, damit es jahrelanger Nutzung und Beanspruchung standhielt. Mit einer Schaufel lief ich durch ein Stück Land, um sicherzustellen, dass der Boden in einer Toleranz von nur wenigen Zentimetern flach und eben war. Ein Zoll lässt sehr wenig Raum für Fehler. Sie können mir glauben: Am Schluss hatte ich die Sache im Griff und ein Gelände, auf dem man Pyramiden hätte bauen können.

Aber so perfekt und makellos ich meine Arbeit auch machte, hier und da blieben noch unvermeidbare Unebenheiten und Vertiefungen. Eine CPU wird – wenn auch nur in Größenordnungen von Mikrobruchteilen – zwangsläufig ähnliche Unebenheiten haben. Es liegt in der Natur der Sache, dass ein Prozessor nicht makellos eben ist. Mit dem richtigen Verständnis der Montage von Kühlkörpern lässt sich Ihre CPU allerdings in eine bessere Form bringen.

Wärmeleitpads vs. Wärmeleitpaste: Was bietet die bessere Wärmeübertragung?

Realistisch betrachtet, gibt es keine vollkommen ebene Baugrubensohle. Zu viele äußere Einflüsse und Faktoren liegen außerhalb unserer Kontrolle. Dennoch musste ich es erreichen, dass meine Kollegen alles mit Beton ausgießen und ein solides Fundament errichten konnten, das viele Jahre halten würde. Stellen Sie sich nun vor, dass Sie Wärmeleitpaste wie Beton (der die kleinen Unebenheiten gut ausfüllt) über Ihre CPU gießen. Diese Paste füllt alle Ihre Mikrovertiefungen besonders gut aus – einer der großen Vorteile der Verwendung einer Paste.

Wärmeleitpaste haftet sehr lange und ist eine weitaus bessere Option, wenn es um die Wärmeableitung zum Kühlkörper geht: Eine Schicht Wärmeleitpaste sorgt für eine vollständige Benetzung der Bauteiloberfläche. Da es sich um eine zähe Flüssigkeit handelt, füllt sie alle Mikrovertiefungen am Bauteil bzw. an der Kühlkörper-Unterseite aus. Dadurch wird eine wesentlich bessere Wärmeableitung zum Kühlkörper erreicht.

Laird Wärmeleitpaste (Bildquelle)

Wärmeleitpads lassen sich dagegen gut auf einer fast ebenen Fläche auflegen (ähnlich wie ein riesiges Stück Sperrholz, das man auf einem nahezu ebenen Boden verlegt). Jedoch werden immer noch sehr kleine Lücken zwischen dem Prozessor und dem Wärmeleitpad verbleiben. Diese kleinen Luftspalten sorgen für eine etwas geringere Wärmeleitfähigkeit, da Luft weniger Wärme leitet.

Falls Sie sich immer noch nicht sicher sind, ob Sie ein Wärmeleitpad oder eine Wärmeleitpaste (auch Thermal Paste genannt) verwenden sollten: Bei beiden Lösungen erhalten Sie eine ebene Oberfläche, auf der Sie Ihren Kühlkörper montieren können. Stellt die Erwärmung ein größeres Problem dar und Sie diese zusätzliche Temperaturreduzierung um ein paar Grad benötigen, dann sollten Sie Wärmeleitpaste verwenden. Bei Komponenten, die wesentlich mehr Strom verbrauchen (wie z. B. ein leistungsfähiger FPGA oder eine CPU), geht die Diskussion um den Einsatz der richtigen Mittel noch weiter. Höchstwahrscheinlich müssen Sie diese Komponenten zusätzlich mit einem Lüfter versehen, um sicherzustellen, dass die Temperatur auf ein angemessenes Niveau gesenkt wird.

Ein Wärmeleitpad ist wesentlich sauberer und unkomplizierter als Wärmeleitpaste.

Vermeiden Sie eine klebrige Situation

In Fortführung unserer Beton-Analogie geht unsere Überlegung weit über die bloße Gewährleistung eines ebenen Bodens hinaus, auf den wir unser Haus (aka unseren Kühlkörper) bauen möchten. Das Einbringen von Beton ist sicherlich eine gute Methode, um die Luftspalte auszufüllen, aber es ist ebenso eine schmutzige, klebrige und schwierige Angelegenheit. In ähnlicher Weise kann es beim Auftragen von Wärmeleitpaste auf Ihrer CPU leicht unschön werden, wenn Sie sich (oder Ihr Monteur) nicht auf diesem Gebiet auskennen. Die Beschaffenheit der Wärmeleitpaste entspricht ihrem Namen: Es handelt sich um eine flüssige Paste. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, Beton zu gießen, ohne jegliche Vorkenntnisse – die Katastrophe ist vorprogrammiert!

Dagegen ist das Auflegen eines Wärmeleitpads ein problemloser Vorgang, der weniger Kenntnisse des Mitarbeiters erfordert. Wärmeleitpads haben gewöhnlich einen Klebstofffilm auf beiden Seiten und benötigen nicht die ruhige Hand, die Wärmeleitpaste verlangt. Sie müssen lediglich die Deckfolie entfernen und das Pad auf Ihre CPU legen. Zwar wäre es gut, Paste anzuwenden, aber ein Wärmeleitpad aufzukleben ist definitiv einfacher.

Wärmeleitpad vs. Paste: Haltbarkeit

Bei der Betrachtung der Lebensdauer Ihres Produkts werden Sie sicherlich Überlegungen anstellen wie: Muss es 1000 Jahre lang ohne Wartung halten oder reichen zehn Jahre aus? Unter Lebensdauer-Aspekten wird von manchen Designs erwartet, dass sie unter rauen Einsatzbedingungen jahrzehntelang halten. Die Verwendung von Wärmeleitpaste als Befestigungsmittel für den Kühlkörper übertrifft dabei jedes Pad und ist in Bezug auf die Verschleißfestigkeit die robustere Option.

Dies ist schlicht auf das in diesen Produkten verwendete Material zurückzuführen. Wärmeleitpaste oder Wärmeleitfett haftet und verfestigt sich nach dem Auftragen (Wärmeleitpads bestehen dagegen aus einem schwammartigen Material). Sie ist langlebiger und kostengünstiger. Dies gilt insbesondere bei wiederkehrenden Temperaturzyklen.

Epoxid-Wärmeleitpaste vs. Wärmeleitpad

Im Gegensatz dazu wird ein Wärmeleitpad unter wiederholter thermischer Wechselbeanspruchung mit der Zeit spröde, wodurch der Kühlkörper vom Bauteil abbrechen kann. Ein anderes Material, das eine ähnlich kurze Lebensdauer hat, ist thermisches Epoxidharz, das zu einem weichen Kunststoffmaterial eintrocknet. Es hat die gleiche lückenfüllende Eigenschaft wie Wärmeleitpaste, aber die Haltbarkeit eines Wärmeleitpads.

Epoxidharz vs. Wärmeleitpad: Dieser IC hat Reste von thermischem Epoxid (Bildquelle).

Sollten Sie nach einem einfachen Kühlkörper-Montageverfahren suchen und eine kürzere Produktlebensdauer in Kauf nehmen, dann mag die Verwendung eines Wärmeleitpads sinnvoll sein. Die teureren Wärmeleitpads bestehen in der Regel aus einem Silikonmaterial und sind im Vergleich zum flüssigen Konkurrenten verschleißanfälliger.