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Alphacool Apex thermal paste in-depth Review – No absolute top values, but long-term stability and good

Microscopy and material analysis

Let’s start with microscopy. It is quite interesting to observe how a paste can be spread and when it de facto tears up and down on the glass slide. It can be seen that the paste only adheres moderately well, which may also be due to its composition. The polysiloxane matrix used, i.e. silicone, is very homogeneous, but not particularly flexible and flowing, which is of course also due to its consistency. It is anything but viscous, but also not as fluid as an Arctic MX-6, for example. I think this compromise is a good one, but you also need skills to spread it thinly.

Now let’s see what’s in it and what’s not. I wrote at the beginning about the reasons why I use Alphacool Apex as a reference paste and use it almost exclusively in everyday life. The proportion of highly thermally conductive corundum(Al2O3) is relatively high and we don’t find any cheap zinc oxide (ZnO). I find the use of such different phases in a heat-conducting paste rather unfavorable for my purposes, especially in terms of long-term durability. Yes, you will be able to fill the gaps between the corundum beads better with the even smaller zinc platelets and thus also be more thermally conductive for the moment, but with a pure silicone base I have mixed feelings about this.

Phase-change pads such as the Honeywell PCM 7950 would be ideal, where such errors in the matrix tend to be rare, as the polymer used is much more stable. However, I am always very skeptical about liquid pastes that perform very well and work with such a base of corundum and ZnO. This is precisely why the mysterious “Gaming Paste A” has not become my reference. But this secret will soon be revealed too. I have not found carbon in higher quantities, which suggests less elaborately designed side chains of the silicone in the matrix. With a little skill, you can even achieve consistencies up to that of plasticine.

Test equipment for the 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 the presumably 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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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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T
Taubenhaucher

Neuling

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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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2,462 Kommentare 1,288 Likes

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

10,441 Kommentare 19,507 Likes

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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2,462 Kommentare 1,288 Likes

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

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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