Wärmeleitpasten Roundup

Nahezu jede Aktion die ein User an seinem PC ausführt sorgt dafür, dass der Prozessor oder andere Komponenten belastet wird. Selbst das laufende Betriebssystem sorgt schon für geringe Auslastungen. Von Spielen und anderen performance-hungrigen Anwendungen ganz zu schweigen.

Doch die beanspruchten Komponenten produzieren nicht nur auf dem Bildschirm sichtbare Ergebnisse, sondern auch je nach Typ, Leistung und Beanspruchung mehr oder weniger Abwärme, die vernünftig abgeleitet werden will. Hauptbestandteile eines vernünftigen Konzeptes zur Ableitung dieser Wärme sind sicherlich vernünftig dimensionierte Kühler und eine entsprechende Gehäusebelüftung. Doch dass auch winzige Komponenten (in unserem Falle die Wärmeleitpaste) einen guten Beitrag dazu leisten (können) wird dieser RoundUp zeigen. Wir haben uns fünf echte Wärmeleitpasten sowie zwei Alternativlösungen etwas genauer angesehen.

Funktion und Aufgabe von Wärmeleitpasten

Warum eigentlich Wärmeleitpaste verwenden ?
Wie oben bereits erwähnt, produzieren bestimmte Komponenten eines PCs Abwärme, die über Kühlkörper und Lüfter an die Luft abgegeben wird. Um vom Kühlkörper an die Umgebung abgegeben werden zu können, muss die Wärme jedoch erst einmal den Kühlkörper erreichen. Dies geschieht optimalerweise durch direkten Kontakt des Kühlers mit der Wärmequelle. Doch hier trifft man bereits auf ein Problem. Was für den Menschen wie ein direkter Kontakt zwischen Kühlkörper und Wärmequelle aussieht ist noch lange keiner. Selbst minimalste, nahezu unsichtbare Unebenheiten an den Kontaktflächen sorgen für kleine Lufteinschlüsse, die bezüglich der Wärmeübertragung isolierend wirken.
Hier kommt nun die Wärmeleitpaste zum Einsatz. Wird sie zwischen Kühlkörper und Wärmequelle verwendet, füllt sie die Unebenheiten aus und verhindert somit den Einschluss von Luft. Aufgrund ihrer - gegenüber Luft – besseren Fähigkeit die Wärme zu transportieren, klappt der Übergang der Wärme, z.B. von der Prozessoroberfläche zum Kühler, besser als ohne.

Weniger ist mehr
Zu beachten ist jedoch: Die Wärmeleitfähigkeit einer Wärmeleitpaste ist zwar wie eben erwähnt wesentlich besser als die von Luft, reicht jedoch bei weitem nicht an die Fähigkeiten der für den Kühlkörperbau verwendeten Materialien (meistens Aluminium und/oder Kupfer) heran. Daher sollte man bei der Verarbeitung der Wärmeleitpaste Vorsicht walten lassen, denn je dicker die Schicht zwischen Kühler und Komponente wird, umso wärmeisolierender wirkt sie und desto schlechter wird die Komponente gekühlt.

Testaufbau und -ablauf

Bevor es spannend wird, kommen wir erst einmal zu unserem “Versuchsaufbau” und den von uns verwendeten Komponenten. Unser Testsystem besteht aus folgenden Komponenten:

Der von uns verwendete Kühler besitzt zwar eine fühlbar glatte Oberfläche, die jedoch optisch sehr verkratzt wirkt und mit Rillen übersäht ist. Wir haben uns für diesen Kühler entschieden, da viele Serienkühler der Mittelklasse (preislich sowie leistungsmäßig) eine ähnliche Oberfläche besitzen. Doch dazu mehr in der Auswertung der Testergebnisse.
Um dem Prozessor richtig Feuer unterm Hintern zu machen und somit die Leistung der Wärmeleitpasten auch unter Last beurteilen zu können, setzen wir den Burn-In Test von SiSoft Sandra 2005 im Loop-Modus ein, wobei wir lediglich den CPU-Arithmetic Benchmark aktiviert hatten. Die jeweiligen Temperaturen werden direkt über die vom Abit-Board bereitgestellte µGuru-Technologie ausgelesen. Um Verfälschungen durch die automatische Lüftersteuerung des Mainboards auszuschließen, wurde diese im BIOS deaktiviert und alle Lüfter drehten während der Testläufe mit maximalen Umdrehungen. Die ermittelten Idle-Temperaturen ergeben sich durch Auslesen ca. 5 Minuten nach Abschluss des Windows-Bootprozesses und absoluter Inaktivität, während die Last-Temperaturen die maximalen Temperaturen während des Burn-In Tests darstellen.
Verfälschungen der Leistungsfähigkeit der einzelnen Wärmeleit-Materialien versuchen wir durch möglichst gründliche Reinigung der am Test beteiligten Komponenten auszuschließen. Dabei haben wir vor jedem Testlauf sowohl die CPU-Oberfläche als auch die Kontaktfläche des Kühlkörpers zunächst grob gesäubert und anschließend erst mit Nitro-Verdünnung, gefolgt von einer Behandlung mit Brennspiritus (Ethylalkohol), jegliche Rückstände entfernt.
Minimale Überdosierungen von Wärmeleitpaste werden durch den hohen Anpressdruck des von uns verwendeten CPU-Kühlers ausgeglichen.
Wir beschränken uns bei der Ermittlung und Angabe der Temperaturen jeweils auf die Differenz zwischen ermittelter CPU-Temperatur und Raumluft (im weiteren Verlauf mit ?T bezeichnet)

Die verwendeten Materialien

Wie oben bereits erwähnt, haben wir uns fünf Wärmeleitpasten sowie zwei Alternativlösungen etwas genauer angesehen. Zum Einsatz kamen Wärmeleitpasten von namhaften Herstellern (Arctic Cooling, Arctic Silver, Coolermaster, Titan).
Genauer:

Sowie als Alternativen:
Nähmaschinen-Öl (ein Geheimtipp unter Overclockern) sowie eine Flüssigmetall-Legierung (Haupbestandteil Gallium und Indium), welche derzeit noch in Eigenregie von Stefan Heyer produziert und ausschließlich via Ebay vertrieben wird.

Betrachten wir zuerst die Komponenten etwas genauer.

AC-MX1

Material	keine näheren Angaben
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	6,8
Schwierigkeitsgrad	Das etwas “festere” Material erfordert mittleres Geschick sowie ein wenig mehr Aufwand bei der Verteilung und ist auch bei der anschließenden Entfernung etwas widerspenstiger
Anwendungenen / Kosten	Eine Tube mit 2g Inhalt ist für ca. 6,60 € erhältlich und sollte je nach verwendeter CPU für ca. 10 – 20 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	Die Paste ist nicht elektrisch leitend.

AS 5

Material	88% wärmeleitendes Material (99,9%iges Silber und einige Oxide) sowie eine Paste als verbindendes Material
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	8,89
Schwierigkeitsgrad	Einfach zu verteilen, jedoch haften die Metall- bzw Oxidpartikel beim Entfernen recht hartnäckig.
Anwendungen / Kosten	Eine Tube mit 3,5g Inhalt ist für ca. 7,90 € erhältlich und sollte je nach verwendeter CPU für ca. 15 – 25 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	Die Paste ist nicht elektrisch leitend, hat jedoch minimale kapazitive Eigenschaften und sollte daher nicht mit Strom führenden Stellen in Kontakt kommen.

Ceramique by Arctic Silver

Material	Al-Oxid, Zink-Oxid, Bor-Nitrit vermengt in einer Öl-Mixtur
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	5,08
Schwierigkeitsgrad	Leicht aufzutragen und gut zu dosieren. Leicht zu entfernen.
Anwendung / Kosten	Eine Tube mit 2,7g Inhalt ist für ca. 4,90 € erhältlich und sollte je nach verwendeter CPU für ca. 15-25 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	Elektrisch absolut unbedenklich, erreicht seine optimale Leitfähigkeit lt. Hersteller nach ca. 300 Stunden Betrieb (was wir aus technischen Gründen jedoch nicht berücksichtigen können)

CM-Premium (PTK-001)

Material	keine näheren Angaben
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	6,8
Schwierigkeitsgrad	Das etwas “festere” Material erfordert mittleres Geschick sowie ein wenig mehr Aufwand bei der Verteilung und ist auch bei der anschließenden Entfernung etwas widerspenstiger
Anwendung / Kosten	Eine Tube mit 2g Inhalt ist für ca. 6,90 € erhältlich und sollte je nach verwendeter CPU für ca. 10 – 20 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	Elektrisch absolut unbedenklich, erreicht seine optimale Leitfähigkeit lt. Hersteller nach ca. 200 Stunden Betrieb (was wir aus technischen Gründen jedoch nicht berücksichtigen können)

Nano Blue

Material	10% Silikone, 10% Kohlenstoffe, 40% Metalloxide
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	2,5
Schwierigkeitsgrad	Leicht aufzutragen, Dosierung etwas komplizierter, dafür sehr leicht (trockenes Tuch fast ausreichend) zu entfernen.
Anwendung / Kosten	Eine Tube mit 5g Inhalt ist für ca. 4,90 € erhältlich und sollte je nach verwendeter CPU für ca. 15-25 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	bitte Test beachten

Nähmaschinen-Öl

Material	Handelsübliches Nähmaschinenöl
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	keine genaueren Informationen verfügbar
Schwierigkeitsgrad	Sehr einfach aufzutragen und genauso leicht wieder zu entfernen.
Anwendungen / Kosten	Ein Fläschchen Nähmaschinen-Öl sollte in jedem guten Haushalt zu finden sein, reicht für unzählige Anwendungen und sollte daher keine zusätzlichen Kosten entstehen lassen.
Besonderheiten	elektrisch absolut unbedenklich, angeblich Geheimtipp unter Overclockern

Coollaboratories Flüssigmetall

Material	Legierung aus Gallium und Indium sowie geringe Mengen an Edelmetallen
Wärmeleitfähigkeit (in W/mK)	82
Schwierigkeitsgrad	muss “händisch” verstrichen werden und lässt sich schwer entfernen
Anwendung / Kosten	eine Spritze mit ca. 1,5g der Legierung ist für ca. 6,90 € erhältlich und sollte je nach CPU für ca. 10 – 20 Anwendungen ausreichen.
Besonderheiten	elektrisch leitend !! darf nur mit Kupfer sowie der CPU in Verbindung kommen !!