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Alphacool Apex Wärmeleitpaste im Labor-Test – Keine absoluten Spitzenwerte, aber langzeitstabil und gut

Messung nach ASTM D 5470-17

Ich ermittle vergleichende Testdaten unter identischen Bedingungen, wobei alle störenden Faktoren (wie z.B. Die-Verzerrungen oder nicht-koplanare Kontaktflächen) ausgeschlossen werden können. ASTM D 5470-17 ist für mich die primäre Testmethode zur Bestimmung von thermischer Leitfähigkeit und thermischem Widerstand, wobei ich ausschließlich ASTM D 5470-17 und nicht die komplementären elektrischen Methoden nach JESD 51-14 nutze. Die Werte im Datenblatt eines TIM-Anbieters sollten unter Verwendung von ASTM D 5470-17 entwickelt werden, um vergleichbare Werte zu erzeugen, die unter folgenden Bedingungen zu ermitteln sind:

• Kontrollierte Oberflächenbedingungen
• Unidirektionale Wärmeflussbedingungen
• Parallele Kontaktflächen
• Präzise bekannte Klemmkräfte

Und genau da kommt mein TIMA5 zum Einsatz. Es handelt sich dabei um ein recht kompaktes All-in-One Tischgerät, das den Messaufbau und den benötigten PC in einem Gerät vereint. Es ist also ein autarker und vor allem auch automatisierter Messaufbau, den ich auch parallel zu anderen Aufgaben im Hintergrund laufen lassen kann. Die Speicherung aller Daten erfolgt über das Netzwerk direkt auf das NAS, sicher ist sicher. Das Gerät ist kalibriert und hat die ersten Plausibilitätstest auch bereits bestanden. Ich messe die Pasten bei 60 Grad gemittelter Pastentemperatur.

Da dies für Außenstehende alles etwas komplex wirkt, habe ich die einzelnen Baugruppen gegen das Funktionsdiagramm gestellt, damit man weiß, wo und wie die bereits erklärten Messungen erfolgen. Was da im Hintergrund abläuft und wie das Ganze funktioniert, das habe ich bereits im verlinkten Grundlagenartikel im Detail erläutert. Das muss ich nicht noch einmal alles wiederholen.

Ich verdeutliche das noch einmal im bereits bekannten Schema, damit man sich damit den Sinn dieser zu ermittelnden Werte besser vor Augen halten kann. Wir sehen, dass der effektive Wärmewiderstand sowohl das Material als auch die beiden Kontaktflächen betrifft. Ja, es gibt sehr aufwändige Verfahren bis hin zu gepulsten Lasern, die auch den reinen Bulkwert sehr genau evaluieren können, nur haben wir ja in der Praxis IMMER Kontaktflächen. Ich nutze für die Messungen Referenzkörper mit einer genormten (niedrigen) Rauheit, so dass man von diesen auch auf die Praxis schließen kann. Am Ende habe ich dann zwei Werte, die effektive Wärmeleitfähigkeit und einen über alle Messpunkte der unterschiedlichen Schichtdicken BLT gemittelten Wert unter Abzug des hochgerechneten Kontaktwiderstandes.

Die externe Kühlung übernimmt dabei ein Labor-Chiller von IKA, der die Wassertemperatur fast auf die Nachkommastelle genau halten kann und der nicht nur kühlen, sondern notfalls auch nachheizen kann, damit stets die benötigten 20 °C Wassertemperaturen gehalten werden können. Die Verschlauchung erfolgte über Festo-Kupplungen und speziellen Schlauch.

Damit will ich es mit der Theorie auch bewenden lassen, denn wir warten ja auf die Messungen.

TIMA_5-23_datasheet-3

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SpotNic

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Warum der Arctic einschub? Oder ist der reingerutscht?

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Alter.Zocker

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Ich vermute, weil Alpacool im Gegensatz zu Arctic den üblichen Marketing-Gebräuchen bei den Angaben zur Wärmeleitfähigkeit doch nicht widerstehen konnte, damit gelogen hat und die Angabe folglich nicht als Referenzangabe taugt. Der erste Test soll ja wegen der verlässlich hohen Konstanz und Langzeitstabilität der Produkt-Eigenschaften bei der Alphacool Apex trotzdem genau damit durchgefürt werden und damit als Referenz für folgende Tests von weiteren WLP dienen. Da braucht es halt Referenzangaben, die bezügl. Wärmeleitfähigkeit Alphacool eben nicht liefert, sondern offenbar eben nur Arctic…

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Taubenhaucher

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Die Antwort auf die Frage hat Igor doch direkt über das Arctic Zitat geschrieben.

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DigitalBlizzard

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Danke Dir @Igor Wallossek , ich habe das Gefühl, dass diese Messserien ( ja wirklich 3S ) endlich mal vielen Usern ein wenig die Augen öffnen, denn aus meiner Sicht hat gerade im Bereich Kühlung der "Werte Hype" mittlerweile jegliche Vernunft und jeglichen Blick für die wirklich wichtigen Dinge vernebelt.
Die Schlacht um noch ein W/(m·K) mehr ist längst essentiell geworden.
Graphen, Graphan, Carbon, Sternenstaub und Siemens Lufthaken, hier ist es mit den Angaben und Marketing Werten wie im Radsport, wer nicht auch "dopt" hat keine Chance.
Jetzt werden mal wieder die Honeywell Pads gehypt, morgen wird's das nächste sein.

Wer sich mal in den letzten 25 Jahren die ewigen Ranglisten der ganzen Tests auf Websites usw angeschaut hat, dürfte festgestellt haben, das im der Realen Anwendung dann keine wirklich besseren Kühlwerte erreicht wurden, da ging es immer um 1-2 Grad mehr oder weniger in einer Tabelle mit sagen wir 20 Pasten.
Und wenn man dann eine Paste ausgesucht hatte, und hat sich verschiedene Tests dazu angesehen, waren auch hier immer Abweichungen oder andere Ranglisten bei den verschiedenen Websites zu finden.
Das ist natürlich auch den Tests selbst geschuldet, denn anders als bei der chemischen und physikalischen Analyse und Messung wie sie jetzt hier stattfinden, ist eine Messung auf dem System immer anderen Faktoren unterworfen.
Auch bei normalen Test müsste man zur Vergleichbarkeit einige Faktoren normieren, es sollte tunlichst immer die gleiche CPU und der gleiche Luftkühler mit maximaler Drehzahl zum Einsatz kommen, das ganze in gleicher klimatisierter 21 Grad Umgebung und vor allem muss der Pastenauftrag immer identisch sein, wo ich mal wieder unser X-Apply Baby anführen möchte , damit alleine die Testbedingungen in der Basis nahezu identisch sind.
Ansonsten sind diese ganzen Tests eben auch zu stärken Schwankungen unterlegen.

Aber vor allem sollte man einen genaueren Blick auf ganz andere Faktoren als den gehypten und oft zu optimistischen W/(m·K) Wert lenken.
Da wäre die Anwendbarkeit ( z.B. Viskosität), Langzeitstabilität, die chemische Stabilität und Zusammensetzung wesentlich wichtiger, als gewürfelte W/(m·K) Werte.

Und deshalb werden wir ( unser Partner und die M&F Product Development GmbH ( X-Apply) ) auch anregen, dass die Realtests dann auch genormt mit X-Apply stattfinden sollten, um hier zumindest eine einheitliche Ausgangslage zu schaffen, dazu werden wir dann auch den Testern entsprechende Exemplare zur Verfügung stellen.

Und wenn man dann noch die echten Labortests, der von Igor sezierten Pasten dazunimmt, dann kann man als Anwender auf wesentlich bessere und verlässlichere Informationsgrundlagen und Kaufentscheidungshilfen zurückgreifen.

Und spätestens dann, machen gehypte W/(m·K) Werte aus Marketingsicht keinen großen Sinn mehr.

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SpotNic

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Ja, ich hab das schon gelesen, nur der Sprung zu Arctic erschloss sich mir nicht wirklich.

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Martin Gut

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Toller Test. Ich vermute, dass Igor recht erleichtert ist, dass die ganze Testanlage nun funktioniert und er die Tests präsentieren kann. Das ist ein wichtiger Schritt, der damit erreicht ist. :cool:

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echolot

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Erster großer Test nach Ankündigung. Für den Riesenaufwand erst einmal großes Lob. Die Kurve unten stellt ja die Differenztemperatur in Abhängigkeit von der Schichtdicke dar. Mich hätte interessiert was wohl rauskäme bei den machbaren 10 um bei der Apex Paste.
Da linear, reicht für einen direkten Vergleich eine Geradengleichung aus. Mit Angabe der kleinstmöglichen Schichtdicke BLT.
Nachtrag: Die Geradengleichung bezieht sich auf den Wärmewiderstand.

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echolot

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Bis dato hat mir immer die Schwarmintelligenz bei Amazon geholfen. Bei neuen Produkten sollte man sich jetzt besser auf Igor verlassen.

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DigitalBlizzard

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Die machbare Schichtdicke ist halt auch stark davon abhängig, wie plan die Kontaktflächen über und unter der WLP sind.
Die 10 Micron sind in der tatsächlichen Anwendung auf normalen IHS' absolut unrealistisch, tatsächlich ist eine realistische Schichtdicke in verteiltem Zustand auf der Fläche , die dann eben auch ihren Job, dem Ausgleich von Unebenheiten macht, eher bei 40-55 Micron zu verorten. Denn um diese Flächenvariabilität auszugleichen braucht es einfach eine Mindestschichtdicke.
10 Micron kannst eher in hochpräzisen industriellen Anwendungen suchen, in der normalen IT Anwendung Zuhause eher nicht praktikabel.
Wir testen gerade eine Temp-Down Variante von X-Apply, die real eine Schichtdicke nach Verteilung von ca. 30-35 Micron aufweist, aber da müssen wirklich alle Parameter stimmen, die Flächen maximal plan sein.

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echolot

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Danke. Das ist mal eine brauchbare Information aus der Realität mit der man etwas anfangen kann.

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FfFCMAD

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"Schickdicke" auf der ersten Seite ist gut ^^

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DigitalBlizzard

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Wenn man gesichert keine Aluminiumbestandteile im IHS oder Kühlblock hätte, könnte man tatsächlich auch Gallium nutzen, blöd nur, das es unter 30Grad kristallisiert und nebenbei Aluminium wegfrisst, elektrisch leitfähig wie Stahl oder Wasser ist.
Aber wäre für die ganzen Marketing Vögel ein tolles Produkt, "Terminator" Flüssigmetall Paste mit 30 W/(m·K).

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DigitalBlizzard

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Schickdicke bezeichnet das maximale Höhenmaß eines Briefes. Brief!? Bekannt? Langsames Fax, physische E-Mail 📩 oder bei Behörden auch gerne " Digitalisierung" genannt 🤣
Ältere kennen das noch
Ich werde sowas auch nutzen, um Igor die Pasten zu schicken, bekomme die ums verrecken nicht in eine Mail hochgeladen😉

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RedF

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Das Flüssigmetall ist meist Gallium 70% Indium 15% Zinn 15%, das ist auch noch bei Raumtemperatur Flüssig, Alu frisst es aber gerne.

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DigitalBlizzard

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Ja, Gallium ist ein geiles Zeug, wenn Du Spaß haben willst, nimmst einen schönes IHS aus Alu, schleifst die Beschichtung runter und setzt dann nen Tropfen Gallium drauf, dann hast in Kürze freie Sicht auf auf sie Eingeweide.
Bekannte Sätze von schlechten Chemikern:
" Ich hatte doch gestern hier noch so ein eine Dose mit Gallium hingestellt, hat die irgendwer gesehen, war eine silberne Alu Dose auf der mit Edding " Gallium" geschrieben stand."

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Saschman73

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btw
Beim nächsten mal Ausrichten würde ich Beilagscheiben (idealerweise geschliffene) bei den Innensechskantschrauben beilegen.
Das Kupfer wirds über die Jahre danken und beim Festziehen verrutscht auch nichts.
Sorry, aber sowas triggert mich einfach! 😏

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Igor Wallossek

1

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Ich habe ja in allen weiteren Tests auch die 50 bis 200 µm in 50er Abstufungen als vergleichende Balkengrafiken aller Pasten, das geht in der interaktiven Datenbank später sogar noch besser,

Mich auch, aber das kam so vom Hersteller. Längere Schrauben sind aber bereits bestellt. Ich habe das schon als Verbesserungsvorschlag vorgemerkt. :D E-Klasse-Improvement

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R
RazielNoir

Veteran

438 Kommentare 200 Likes

Hm. Testest du dann auch das Thermal Putty und die PCM's wie Honeywell dagegen? Oder nur die Pasten.

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DigitalBlizzard

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Sehr geil, ich denke vielen ist die Problematik der Schichtdicke nicht unbedingt bewusst, aber IHS' sind nunmal konvexe oder konkave Mistkrüppel bei denen man auf der verfügbaren, nominalen Kontaktfläche quasi nie die gleiche Schichtdicke durchgängig haben kannst, sondern Teilweise nur 30-40% der Kontaktfläche die möglichst geringste Schichtdicke erzielen kannst, und den Rest der Fläche dicker ausspachtelt kannst.
Also in der Mitte des IHS nen schönen Hexenbuckel der 20-30% der Kontakfläche wölbt, und wo man am besten/höchsten Punk, vielleicht 30 Micron Schichtdicke erreicht, 5-10 mm daneben musst aber schon auf 50,60,70 Micron auffüllen.
Oder schlimmer noch, umgekehrt, wo Du mittig den schönen Talkessel hast und nur die Ränder aufrage und geringe Schichtdicken zulassen aber in der Mitte ein Pfund Pampe die Wärmeabfuhr behindert.
Aber das brauch ich Dir ja nicht zu erzählen, Eulen nach Athen getragen.

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About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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