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Measure thermal pastes and pads: ASTM D5470-17 and the Nanotest TIMA5 – Correctly determine bulk and effective thermal conductivity

After more than 12 months of preparatory work and various basic articles on the subject, the world’s first and only real measuring station for thermal paste and thermal pad analyses in accordance with ASTM D5470-17 is finally complete and already in daily use. Whether it’s the thermal conductivity or thermal resistance of thermally conductive materials or a material analysis, I can actually test (almost) everything and not just evaluate it subjectively. I have already teased you sporadically from time to time, but the databases will also gradually go online separately for pastes, putties, PTM and sheets.

Both the Keyence VHX 7000 from 2023 and now the TIMA5 from Nanotest in 2024 are part of a well-structured plan to restructure the content of my work, which will be joined in the foreseeable future by a completely redesigned fan measuring stand with professional sensors and extended infrared measurements through to thermal microscopy. So it remains exciting, because nobody needs superfluous things like the dragster drama. That’s exactly why I only use professional equipment and monitor all tests personally. That’s what I’ve learned from experience.

TIMA5 from Nanotest

The data sheet for the TIMA5 is of course included, it’s just a quick read, I promise:

TIMA_5-23_datasheet-3

 

External cooling is provided by a laboratory chiller from IKA, which can maintain the water temperature almost to the nearest decimal place and 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. The room is air-conditioned with a Mitsubishi split system and 3.5 kW output, which, like the chiller, can not only cool but also heat in order to maintain the selected temperature window as precisely as possible. I can’t go any further here.

Summary and conclusion

The disclosure of technology and methods, such as today, is part of transparent work and so I cannot and did not want to withhold the necessary theoretical basics from you today, even if it might have been pretty hard stuff for most people. But it is essential to write something about it, because the information currently circulating in the data sheets on the individual thermal conductive pastes is almost always not worth the paper on which the PDF was not printed. And it will certainly also create a small amount of work for the packaging industry if many boxes and package inserts have to be reprinted. Because what we have also learned today is the huge gap between marketing, advertising promises and the lack of information on the test conditions for such value determinations on the one hand and the actual effective thermal conductivities on the other.

Many people don’t even know this: Since pastes and pads are heterogeneous materials, the answer to the question of a general thermal conductivity that could be objectively expressed in a single value is quite difficult!

However, as a paying buyer of such products, the customer deserves the unvarnished truth, as he is also paying for the many miracle products. And not too little. This is exactly what triggered me years ago and it was finally time to implement the counter-tests in a scientifically accurate yet media-effective and mass-market way. Or to put it in a nutshell: We should turn off the tap on all this paste esotericism.

It doesn’t always contain what it should! Where is the Al2O3?

The business with pastes and pads is booming, especially in times of ever-increasing heat densities and power losses. And it is precisely at this point that I have set myself the goal of providing objective guidance and exposing marketing lies. The profit margins in this business are huge and so the prospect of making a quick buck also brings many suppliers onto the scene whose products are not worth the money or where properties are advertised that are simply not true. Simply checking this is actually impossible, at least it has been until now.

Here is a link to the most important basics of thermal conductive pastes (and pads) for a better understanding of the relationships as well as a video on TIMA5 from DuPont:

Das ultimative Wärmeleitpasten- und Pad-Kompendium: Anwendung, Bestandteile, Herstellung, Optimierung, Alterung, Gewinnmargen und Marketing

 

Kommentar

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p
pinkymee

Veteran

119 Kommentare 130 Likes

@Igor Wallossek Danke für die sehr ausführlichen Erklärungen und Beschreibungen. Zu Deinem Fazit, da gehe ich vollkommen mit. Respekt auch für den Mut, die ganzen Machenschaften aufzudecken. Finanziell sind das Anschaffungen, davon träumen hier sicherlich die Meisten, mich eingenommen. Gut, dass Du ein MACHER bist :) und uns mit einbeziehst. Mit den uns gegebenen Möglichkeiten, versuchen wir Dir ein wenig davon zurückzugeben

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echolot

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1,177 Kommentare 919 Likes

Dieser Artikel zeigt wunderbar, warum sich Igorslab von anderen Seiten unterscheidet. Volle Transparenz, aber auch keine leichte Kost. Dank dafür. Den "harten Stoff" kann ich mir aber erst am WE reinziehen.

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big-maec

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977 Kommentare 589 Likes

Ein bisschen Wärmelehre und Mathematik am frühen Morgen, aber der Artikel musste wohl sein.:)

Ach her je, Widerstände stehen der verlustfreien Übergabe der Energie im Wege, kenne ich auch noch von woanders.:D

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Igor Wallossek

1

10,842 Kommentare 20,537 Likes

Das Problem ist das gefährliche Halbwissen, das man auf z.B. auf Reddit und leider zum Teil neuerdings auch in unserem Form findet, wenn es um bestimmte Themen geht. Frei nach dem Motto, dass nicht sein kann, was nicht sein darf. Da wirkt sogar bei Leuten das Panscher-Marketing nach, wo man es nicht vermuten würde. Ich musste in einem Thread fast eine Seite nutzlose Diskussion löschen, weil man zwar über ein Fachthema diskutieren wollte, aber selbst so triviale Sachen wie eine simple Extrapolation nicht kannte. Das kann mein ältester Sohn bereits (Klasse 7), weil er sich dafür interessiert. Wie kann man über Themen wie dieses diskutieren, wenn schon mathematisches Trivialwissen fehlt und der Wink mit dem Zaunspfahl in Form von vielen auf einer gedachten Linie liegenden Werte nicht verstanden wird?

Wenn ich Eines gelernt habe (mal wieder), dann ist es der Umstand, dass ich mich im Forum auf keine Diskussionen mehr einlassen werde, die auf einer fachlichen Wissenslücke basieren. Ich bin auch kein Nachhilfelehrer, sondern habe nicht nur einen Vollzeitjob, sondern zwei. Da hilft nur, das Ganze für alle nachlesbar niederzuschreiben und noch einmal für Dummies zu erklären, weil Argumente sonst nicht fruchten. Das hat nichts mit Überheblichkeit zu tun, denn nicht jeder steckt tief genug in der Materie und für diejenigen betreibe ich den Aufwand wirklich gern. Aber es gibt eben auch welche, die es nicht tun, aber es glauben. Dann platzt mir irgendwann auch mal die Hutschnur. Gegen vorgefestigte Meinungen kann man im Forum nicht anschreiben, weil es am Ende nichts bewirkt und man nicht mal alle erreicht.

Die zwei Artikel eines hoffnungslos überforderten ehemaligen Mitautoren (Wasserblock, Lüfter) kosten mich heute noch Nerven, Reputation und am Ende auch bares Geld. Nie wieder mit Laien, so toll sie sich auch verkaufen mögen (und dafür nicht nur einmal bereits rechtskräftig verurteilt wurden). Und was das Equipment betrifft, so werde ich es ähnlich halten. Frickelkram bringt nichts außer Ärger und noch mehr Frickelei, zumindest auf dem Niveau, was ich anstrebe. Ich könnte mich heute noch in den A... beißen, dass ich diese Unglückskiste für die Lüfter nie selbst inspiziert und überprüft habe. Aber keine Angst, es gibt bald was Neues. Dass das jetzt solange dauert, liegt leider an der Industrie, wo eine der Hitzdrahtsonden einen rekordverdächtigen DHL-Loop vollziehen musste, bis sie endlich funktioniert. Und Danke an Aqua Computer für die aufwendige Programmierung und Anpassung der Aquasuite für das Sauermann-Steuergerät! Ehre, wem Ehre gebührt :)

Auch der verlustfreien Weitergabe von Informationen :D

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Klicke zum Ausklappem
DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

Wer's jetzt nicht versteht, der will es nicht verstehen, das waren gerade 2 Semester auf 4 Seiten.
Hätte ich so nen Chemie - und Physiklehrer wie Igor gehabt, wäre mehr aus mir geworden 😉
Während es sonstwo das immer Gleiche Influencer Marketing gibt, werden hier Mythen entzaubert und gründlich hinter der glänzenden Fassade recherchiert.
So geht Tech-Journalismus.

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intern

Neuling

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Hast Du ein Laborraum gemietet oder hat das heimische Sofa weichen müssen für das ganze Equipment? :>

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LEIV

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1,580 Kommentare 667 Likes

Sehr schöner und vor allem informativer Artikel. Freue mich schon auf die Datenbanken

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DigitalBlizzard

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Igor hat sich gleiche ein riesen Mehrfamilienhaus solider Bauart besorgt, Labors, Redaktion, Wohnen alles über die Wohnungen im Haus verteilt.
Das ganze, auch wenns toll aussieht, Denkmalgeschützt, da wird's Bürokratisch ein Eiertanz wenn Du die unumgängliche Klimatisierung einbauen willst.
Sowas kannste kaum im heimischen Wohnzimmer nebenbei aufbauen, es sei denn du hast ne 10 Zimmer Wohnung mit durchschnittlicher 50qm Zimmergröße.

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Fraggle1elf

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Schöner Artikel, gefällt mir echt gut. An zwei Punkten würde ich es aber etwas anders Formulieren, ob das besser ist sei dahingestellt.
Die Abweichungen der einzelnen Messpunkte von der Regressionsgerade werden in den Determinations-Koeffizienten (Bestimmtheitsmaß) zusammengefasst.
Dieser Abschnitt bereitet mir auch etwas Bauchschmerzen. Bei einer linearen Regression von 2 Punkten erhalte ich immer ein Bestimmtheitsmaß von 1, da quasi per Definition die Gerade durch die 2 Messpunkte verläuft und ich keine Abweichung von dieser habe.

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DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

Da klingst gleich wie ein Dipl.Ing. der Mikrofluidik und -mechanik, das solltest beruflich machen 😉
Aber bedenke, 90% der Leser sind mitnichten vom Fach, zwar versiert und interessiert, aber man muss es entsprechend versuchen vereinfacht zu formulieren.
Darf am Ende keine Masterarbeit werden.
Aber es zeigt auch, dass sich hier eben nicht das Grobzeug tummelt, sondern schon ordentlich IQ und Sachverstand anwesend ist, im Forum.
Würde sagen, da macht Igor einiges verdammt richtig.

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big-maec

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977 Kommentare 589 Likes

Nach dem Avatar erinnert mich das eher an Prof. Dr. Honigtau Bunsenbrenner

Jetzt fehlt nur noch Statler und Waldorf.

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DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

Nee, der Avatar täuscht da glaube ich ganz gewaltig, das ist extreme Tiefstapelei, ums mal im Pottjargon zu sagen, der weiß wo der Frosch die Locken hat.

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Fraggle1elf

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20 Kommentare 14 Likes

(y)Ok, das war ein Treffer ins schwarze. Sowas habe ich tatsächlich studiert. Ich bin zwar inzwischen etwas davon weg, aber die Grundlagen (Mathe, Physik) verlernt man ja nicht.:cool:

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DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

Der Bauer erkennt seine Schweine am Gang :cool:

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Fraggle1elf

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Das was aber jetzt ein Schlag unter die Gürtellinie😭🤓

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DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

Nee, das war nicht despektierlich gemeint, eher im Gegenteil. Ich erkenne Fachwissen und weiß in welche Schublade es gehört

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Igor Wallossek

1

10,842 Kommentare 20,537 Likes

Und was machst Du dann mit dem Wolfgang?

@Fraggle1elf
Das mit den zwei Punkten ist mir auch klar, man braucht ja mindestens drei, allerdings hatte ich ja einige mehr, die ich dann ausgeklickt habe. Ging dann die Hand mal schneller als der Kopf. Missverständlich ja, ich habe beide Sätze noch komplettiert. Danke für den Tipp. Sonntagsarbeit sollte verboten werden :)

Dafür habe ich alter fauler Sack heute eine 4K-Kamera eingebaut, die mir die vielen Laufereien spart :)

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Igor Wallossek

1

10,842 Kommentare 20,537 Likes

Jetzt geht alles vom Schreibtisch aus...

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Und dank OBS kann ich sogar Videos machen :D

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DigitalBlizzard

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3,149 Kommentare 2,077 Likes

ich weiß nicht mehr welcher Gang das genau war, aber den Wolf hab ich mir auch schon gelaufen ;)
Die dazu passenden Wildtiere sind bei uns wieder zum Abschuss freigegeben, nachdem unser regionaler "Problemwolf" Namens Gloria sich durch sämtliche viehwirtschaftlichen Betriebe geschlemmt hat. Mitunter vier Gänge in einer Nacht, Schaf als Amuse Guele, Pony als Vorspeise, Rind als Hauptgang und zum Dessert ein Reh. Da war selbst die Forstbehörde der Meinung, entweder Glorie ist 10Meter groß, oder hat ein Rudel von 30 Tieren, oder es ist einfach der pure Spaß am Töten, die ersten beiden Punkte konnte man ausschließen, daher gabs das T-Shirt mit Zielscheibe als Belohnung.

Die Kamera macht ein verdammt feines Bild, was ist das für eine? Ich brauche nämlich auch eine.

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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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