Aircooling Cooling GPUs Graphics Practice Reviews

Thermal paste scandal with graphics cards? The hotspot problems on cards from various manufacturers have a common cause: greed

Thermal paste measurement according to ASTM D 5470-17

I determine comparative test data under identical conditions, whereby all interfering factors (such as die distortions or non-coplanar contact surfaces) can be excluded. For me, ASTM D 5470-17 is the primary test method for determining thermal conductivity and thermal resistance, whereby I only use ASTM D 5470-17 and not the complementary electrical methods according to JESD 51-14. And this is exactly where my TIMA5 comes into its own. It is a very compact all-in-one desktop device that combines the measurement setup and the required PC in one device. It is therefore a self-sufficient and, above all, automated measurement setup that I can also run in parallel to other tasks in the background. All data is stored directly on the NAS via the network, so that’s safe. The device is calibrated and has already passed the first plausibility test. I measure the pastes at an average paste temperature of 60 degrees.

As this all seems a bit complex to outsiders, I have placed the individual assemblies against the function diagram so that you know where and how the measurements already explained take place. I have already explained in detail what happens in the background and how the whole thing works in the linked basic article. I don’t need to repeat all that again.

I will illustrate this once again in the already familiar diagram so that you can better visualize the meaning of these values to be determined. We can see that the effective thermal resistance affects both the material and the two contact surfaces. Yes, there are very sophisticated methods, including pulsed lasers, which can also evaluate the pure bulk value very accurately, but in practice we ALWAYS have contact surfaces. I use reference bodies with a standardized (low) roughness for the measurements so that I can also draw conclusions from these in practice. I then end up with two values, the effective thermal conductivity and a value averaged over all measuring points of the different layer thicknesses BLT minus the extrapolated contact resistance.

External cooling is provided by a laboratory chiller from IKA, which can maintain the water temperature almost to the nearest decimal place and which can not only cool but also reheat if necessary, so that the required 20 °C water temperature can always be maintained. The hoses were connected using Festo couplings and special hoses.

Test equipment for material tests, accuracy and test preparation

The material testing and measurement of the pastes and pads is carried out by my Keyence VHX 7000 with EA-300, which enables both exact measurements and fairly precise mass determinations of the chemical elements. But how does it actually work? The laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) I used for this article is a type of atomic emission spectroscopy in which a pulsed laser is directed at a sample in order to vaporize a small part of it and thus generate a plasma.

The emitted radiation from this plasma is then analyzed to determine the elemental composition of the sample. LIBS has many advantages over other analytical techniques. Since only a tiny amount of the sample is needed for analysis, the damage to the sample is minimal. The real damage is caused in today’s article by my rather coarse cutting and separating tools. This still quite new laser technique generally requires no special preparation of the samples for material analysis. Even solids, liquids and gases can be analyzed directly.

LIBS can detect multiple elements simultaneously in a sample and can be used for a variety of samples, including biological, metallic, mineral and other materials. And you get true real-time analysis, which is a huge time saver. As LIBS generally requires no consumables or hazardous reagents, it is also a relatively safe technique that does not require a vacuum as with SEM EDX. As with any analytical technique, there are of course certain limitations and challenges with LIBS, but in many of my applications, especially where speed, versatility and minimally invasive sampling are an advantage, it offers distinct advantages.

I would first like to point out that the results of the percentages in the overviews and tables have been intentionally rounded to full percentages (wt%, i.e. weight percent), as it happens often enough that production variations can occur even within what is presumably the same material. Analyses in the parts-per-thousand range are nice, but today they are not useful when it comes to reliable evaluation and not trace elements. However, every day in the laboratory starts with the same procedure, because when I start, I work through a checklist that I have drawn up. This takes up to 30 minutes each time, although I have to wait for the laser to warm up and the room to reach the right temperature anyway.

  • Mechanical calibration of the X/Y table and the camera alignment (e.g. for stitching)
  • White balance of the camera for all lighting fixtures used
  • Check alignment of LIBS optics and standard lens, calibrate alignment of laser to own optics (x300)
  • Test standard samples of the materials to be measured and correct the curve if necessary (see image above)

 

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Falcon

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Es kann doch nicht so schwer sein zumindest bei GPU´s der >1000€ Klasse gleich ein Phasenwechselpad zu verwenden.🤦‍♂️

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RedF

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4,903 Kommentare 2,726 Likes

Die Paste Troknet auf dem Objekträger an? Haben die Lösemittel da rein gepanscht?
Wäre praktisch, da muss man den Kühler vorher nicht vom Prozessöl befreien^^ Auweia.

Edit:
Der fehlende Kohlenstoff in der LIBS spricht eigentlich dagegen, aber für sowas ist LIBS nicht gemacht und du hast es abdampfen lassen.

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Igor Wallossek

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10,509 Kommentare 19,696 Likes

Ja, das ist reichlich strange. Leider kann ich keine organischen Verbindungen im Detail analysieren und so fix, wie sich das auf der Oberfläche verzieht, bin ich eh nicht mehr. :D

Ich hatte mal eine TF8 mit etwas mehr Silikonöl, feinstem Bornitrit (hatte nichts anderes) und etwas Xylol versetzt und dann länger verrührt. Da kommt haptisch und verdunstungstechnisch in etwa der gleiche Pamps raus. :D

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anton_

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114 Kommentare 38 Likes

es gibt auch flüchtige Siloxane. hätt ich da in meiner Silikonöl Sammlung

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RedF

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4,903 Kommentare 2,726 Likes

Danke : ) Bei Silikonöl habe ich kaum bis keine erfahrung. Kurze Ketten sollten ja reichen um flüchtig zu sein.

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a
anton_

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114 Kommentare 38 Likes

Ich mach zum Teil Geld mit Kosmetika Grundstoffen, da sind die gar nicht so selten. sind dünnflüssige (Wasserkonsistenz) Methylsiloxane. zum Teil sogar dann brennbar.

Ich hab diverse Silikonöle von dünn bis fast Honigkonsistenz , für "Kosmetische" Gleitmittel :D

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Ghoster52

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1,462 Kommentare 1,125 Likes

OmG, da hab ich mit meinen alten GB Karten noch richtig Glück gehabt, 🤪
da hab ich die eingetrocknete Pampe erst nach 3-5 Jahren wechseln müssen.
War aber immer das selbe (graue) Bröselzeug, am schnellsten ging es bei der 1080.
Die 3090 FE hatte ja ab Werk ein Pad-Problem.

Ich könnte es ja bei einem 20€ Kühler verstehen, wenn man minderwertige Pampe dazu bekommt.
Hier geht es um Karten für 1000 -2000 €, sozusagen die obere Fahnenstange und dann wird so ein Mist abgeliefert.
Ohne Schutzschaltungen wären diese Karten im GraKa Himmel... :poop:

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echolot

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1,120 Kommentare 878 Likes

Ich gehe mal stark davon aus, dass das den Herstellern so nicht bekannt ist. Hat ja auch noch niemand so richtig untersucht. Das ist ein komplett unterschätztes Thema. Jeder schaut nur auf die Lüfter, Drehzahlen und die Kühlerausführung. Wenn Igor hier etwas angestoßen hat, dann hat sich der Artikel schon gelohnt. Bleib bitte dran!

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eastcoast_pete

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1,706 Kommentare 1,043 Likes

Ist es auch nicht. Wenn wenigstens einer der dGPU Herstellern (Boardpartner) aufwachen würde und erkennt, daß sie sich so (Verwendung von Phasenwechselpads) von den anderen Anbietern differenzieren könnten, passiert es vielleicht auch. Gerade bei teureren GPUs wären solche inneren Werte doch für einige von uns viel attraktiver als wenn die Karte mit Kriegsbemalung und Weihnachtsbaum Beleuchtung daherkommt, und dann aber so eine schlechte Billigpampe mit vorprogrammiertem Versagen auf der GPU hat.

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Igor Wallossek

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Bei Powercolor und XFX wird mittlerweile sogar aggressiv mit diesen Pads geworben. :)

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RedF

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4,903 Kommentare 2,726 Likes

Endlich ist es angekommen.

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Phelan

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203 Kommentare 180 Likes

Ich erwarte bei jeder Grafikkarte ab 1€ das die WLP zumindest den angegebenen Garantiezeitraum von 2,3,5 Jahren überlebt. Egal wie es der Hesteller dann technisch umsetzt.
Phasenwechselpads kann man mit Sicherheit genauso auf rotz billig "optimieren"

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Igor Wallossek

1

10,509 Kommentare 19,696 Likes

Das Teil für eine RTX 4080 kostet in diesen Stückzahlen keine 0,15 USD, aber die Billig-Paste liegt nun mal bei rund 0,005 USD :D

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c
cunhell

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563 Kommentare 529 Likes

Naja, die Kosten nicht vergessen, die einer kostet, der den Käufern klar macht, dass 115°C in Ordnung sind.
Aber kann ja auch noch andere Ausreden lernen. ;)

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Phelan

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Ok, das sprengt natürlich die Marge ;-)

PS: Hab halt noch nie in einer Graka nachträglich die WLP/Pads auswechseln müssen... und die 1070 war 6 Jahre jeden Tag mehrere Stunden unter Last. Ich habe über 10 Jahre eine TNN300 Passivegehäuse zum Daddeln benutzt und das ging auch mit 1x WLP auftragen die auch nach 10 Jahren nicht ausgetrocknet war.

Da bekomm ich VW Flashbacks, wo Ein BWLer vorgerechnet hat, den Schlüsselrings am Autoschlüssen wegzulassern natürlich nur 1 Cent spart aber VW ja 5 mio Autosschlüssel pro Jahr ausliefert.

Dies Kosten der 0,1% generften Autokäufer die beim Suppord anrufen sind vermulich bereits höher ... aber iss ja ne andere Abteilung.

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Igor Wallossek

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10,509 Kommentare 19,696 Likes

Das regelt doch die Schutzschaltung der Grafikkarte :D

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Phelan

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203 Kommentare 180 Likes

Aber schön zu sehen das solchen Problemen nachgegangen wird obwohl die Hersteller ja selber ein Interesse daran haben sollten. Wenigstens weis man als Anwender moderner GRafikkarten zuminst, wo man hinschauen muss wenn die GPU mit Hitzewallungen schwächelt.

2 Fragen:
Technisch würde es aber schon gehen auch 400W Grafikkarten mit WLP oder Phasenwechselpad zu bauen die mindestens 2 Jahre intensive Nutzung durchstehen? Oder sagt die Physik hier einfach nein?
Sind gute Phasenwechselpad langlebiger als gute WLP?

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Wie jetzt?

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Oh, das mit der TIMA5 wird da jetzt aber für sehr viele ein sehr lauter Weckruf. Bisher war diese Lumperei nur eine durch diverse Beispiele gespeiste Vermutung, aber jetzt, mit lückenloser Beweiskette? Ich bin auch auf die Tests von Pads und Putty gespannt. Das Thema effiziente und langlebige Wärmeableitung wird in Zukunft sicher nicht kleiner werden.

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Pokerclock

Veteran

494 Kommentare 427 Likes

Aktuell ist die Sachlage recht frustrierend. Mein Interesse als jemand, der mit den Grafikkarten Geld verdient, ist Stabilität und vor allem keine zeit- und damit kostenintensiven Nacharbeiten alle 9 bis 12 Monate.

Pasten trocknen zu schnell aus, egal welche.

Pads zerreißen auf Dauer durch die Warm-Kalt-Zyklen.

Aktuell gibt es keine Lösung, außer eben alle 9 bis 12 Monate wechseln. Das beißt sich aber mit den Garantiebestimmungen, wenn man es selbst macht. Währenddessen werden RMA abgewiegelt und dauern, selbst wenn es als Fehler akzeptiert werden würde, teils 4 bis 6 Wochen weil einmal Asien und zurück.

Wie geschrieben, absolut frustrierend die Situation.

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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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