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KINGPIN Cooling KPx in test – Expensive premium paste in delicate baby blue at thermal zero point

Microscopy and material analysis

Let’s start with microscopy. It is quite interesting to observe how a paste spreads and when it de facto tears up and down on the glass slide. You can see that the KPx adheres very well, which is probably also due to its composition. The polysiloxane matrix used, i.e. silicone, is relatively homogeneous but rather flowing, which is of course also due to its consistency. It is anything but viscous, but relatively fluid like an Arctic MX-6, for example. I think this compromise is very suitable for LN2 projects, but it is probably more of a “short-term paste” for quick cooling success.

With only 20x magnification, you can already see various particles of very different colors. Reason enough to zoom in a little further. In addition to the colored particles, we can also see other globules, which could indicate an accumulation of zinc flakes.

Of course, this triggers me to go one size larger. And we also understand why the KINGPIN KPx could not be compressed quite as thinly as the Apex or even the DOWSIL 340, for example.

Now let’s take a look at what’s inside and what’s not. The paste contains a very complex matrix, while the proportion of thermally conductive particles is lower than in the Apex reference paste. In the end, there are two completely different solution sets, whereby the proportion of zinc oxide in the KPx even outweighs that of corundum. That is also a finding. The paste is always better than the Apex when the silicone is pressed away, which also explains the measurement curves. Due to the somewhat coarser grain structure (up to 5 µm), there are also fewer phase differences in the layer. This is good for cryo-sleep, but also not for the PC at home over a longer period of time. If the matrix outgasses or leaks, the coating will suffer significantly at some point.

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 accurate 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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echolot

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Igor hat ein neues Spielzeug und das ist gut für uns! Ein Kopf an Kopf rennen zu Gunsten von Apex. Namen sind Schall und Rauch. Der Jamie macht ja auch Werbung für mittelmäßige Bratpfannen.. Es wird spannend welche Paste die Apex schlagen kann.

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eastcoast_pete

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@Igor Wallossek. Bleibt also spannend! Und, ganz andere Frage: Bist Du/seit Ihr jetzt schon wieder aus dem Urlaub zurück, oder war der Artikel hier schon auf Vorrat geschrieben? Nicht daß Dir Deine bessere Hälfte wegen "Einloggen aus dem Urlaub" Vorhaltungen macht😄. Etwas Auszeit mit der Familie muss ja auch sein. Wenn Du immer noch am Ostseestrand bist, weiterhin viel Vergnügen!

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scotch

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Wirklich klasse der ganze Testaufbau. Können damit in Zukunft auch Wärmeleitpads getestet werden? wie z.B.: sowas hier: https://www.coolsierra.de/products/ec360-graphite

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Igor Wallossek

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10,452 Kommentare 19,538 Likes

Paste, Pads, Sheets... 🙂

Artikel sind vorgearbeitet, trotzdem muss ich ja früh raus. Publishen.

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big-maec

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Eventuell könnte man der Übersicht wegen einen neuen "Wärmeleitpasten suche Thread" aufmachen, wo jeder herein schreiben kann, was er dir zur Verfügung stellen möchte und in welchem Zustand die Paste ist. Das Ganze würde dann für alle etwas übersichtlicher sein.

Du könntest da ja in dem Thread auch nochmal posten, welche Bedingungen erfüllt sein müssen und welche Paste du vorzugsweise haben möchtest.

Habe auch noch unbenutzte Pasten, die im Keller vor sich hin lagern bzw. die eine oder andere angefangene Industriepaste.

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SaschaT

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Die Anmerkung zu Arctic in den Tests finde ich gut.

Mir ist bei Thermal Grizzly FAQ aber auch noch folgendes aufgefallen:

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DigitalBlizzard

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Danke @Igor Wallossek
Ergo hat die "Overclockerpaste" mit kleinem Aufschlag für Markenrechte an Vince Lucido minimal bessere Werte als die Apex!?!
Zumindest in der Theorie, die Mindestschichtdicke würde den minimalen Vorteil theoretisch wieder zunichte machen, denn die liegt bei der KingPin 60% höher als bei der Apex, aber mit 10 und 16 Micron liegen beide ja noch weit unter der Realität in der Anwendung. Am Ende gibt Kingpin keine Viskosität an, die in der Realität aber das Zünglein an der Waage sein könnte.

Ich würde es ja ergänzend wirklich interessant finden, wenn man die Pasten dann auch in realer Anwendung auf einer z.B. 13900K bei immer gleichem Auftrag und gleichem Kühler vergleichen würde.
Mit X-Apply genormt auftragen, gleichen Kühler drauf und und mit ner Runde CineBench 23 bei fixer Lüfterdrehzahl einen Test fahren.
So würde auch gezeigt, wie sich die unterschiedlichen Messwerte, Mindestschichtdicken und Viskositäten dann in der realen Anwendung bemerkbar machen.
Das würde die Tests und die Datenbank mit nominalen Testwerten und effektiven Anwendungswerten abrunden

Vergleichbarkeit wäre dann ja zu 99% gegeben wenn man die gleiche Charge Paste nutzt, gleichen Luftkühler ( Noctua, DeepCool o.ä.) mit Fixer Drehzahl 1000Umdrehungen z.B. , physisch gleiche CPU mit gleichen PL Begrenzungen / fixen Einstellungen ( Baseline Profil z.B. ) , gleiche Raumtemperatur und gleichen Auftrag mit X-Apply, dann hätte man eine sehr hohe Vergleichbarkeit real.
Ich würde mich ja auch opfern, fürchte nur, dann würde man mir eine gewisse Voreingenommenheit unterstellen.

Aber vielleicht wäre das für @Tim Kutzner eine separate Datenbank und in Kombination und der immer gleichen Basis eine Weltweit einzigartige Datenbank!?

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LurkingInShadows

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@Igor Wallossek : Bitte die richtigen Texte einbauen, die meiste Zeit ist von der APEX die Rede.

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RazielNoir

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Mich würde mal interessieren, was bei den ganzen 08/15 Kisten von DELL, Lenovo und HP verwendet wird.
Vor allem die Matrix und die Füllstoffe wären da interessant, denn ich gehen mal davon aus, das dort vor allem die Langzeitstabilität wichtiger als das letzte Kelvin Temperaturunterschied
.

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DigitalBlizzard

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2,519 Kommentare 1,332 Likes

Denke das variiert, da kommen meist sehr viskose Pasten zum Einsatz die speziell für die Industrielle maschinelle Applikation hergestellt wurden.
Teileweise Padähnliche auftrageweisen wo das dann auf gestempelt oder gerollt wird.
Shiu Li und diverse andere

Bei spezielleren Gaming Notebooks wurden auch schon Flüssigmetalle verwendet.

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eastcoast_pete

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Gerade bei Notebooks würde mich das auch sehr interessieren! Macht man ja selbst eher nicht auf, zumindest nicht ohne Not.
@Igor Wallossek: wenn Du mal Gelegenheit hast, ein Notebook mit Hitzekopfproblemen zu verarzten, fände ich dies sehr interessant. Gerade bei Notebooks frage ich mich, ob Graphen Pads nicht besonders gut am Platze wären.

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DigitalBlizzard

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Bei den meisten Notebooks kann ich aus Erfahrung sagen, macht besonders gute oder schlechte Paste keinen Unterschied.
Hauptsache Paste ist überhaupt da.
Die meisten Notebook-Kühler bestehen aus einer Heatpipe die am einem Ende auf der CPU sitzt, am Anderen einen kleinen Flachen Lamellenkörper, durch den ein flacher Radial Lüfter etwas Luft pumpt.
Manchmal hast auch zwei Enden z.B. bei einer dezidierten Grafik, oder zwei Kühler.

Dabei ist die WLP weniger entscheidend, gerade bei manchen CPUs die irgendwo um 15-40 Watt maximal arbeiten.

In 99% der Fälle ist der Kühler selbst das Limit, die Paste hat da selten Not.

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Dragokar

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Danke für den Test, ich bin sehr gespannt auf die weiteren und vor allem günstigeren Vertreter ihrer Zunft.

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eastcoast_pete

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Mich würde auch interessieren, wie lange die "liquid metal" versehenen CPUs und GPUs in einigen Notebooks sich da verhalten.

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_roman_

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Ich darf noch den Artikel lesen.

Ich sehe dies eher als Provokation an vom Autor

Aufgrund der vielen Nebelschwaden in diversen Foren hatte ich letztes Jahr von Amazon eine Arctic MX6 gekauft. Dies war die aktuelle Wärmeleitpaste für Prozessoren vom Hersteller arctic.
Die Paste war bei mir innerhalb von 4 Wochne zu keiner Zeit besser als die angebrochene bestehende Tube Noctua NH-T1 Wärmeleitpaste.

Aufgrund der Workload usw.
Langzeiterfahrung Noctua Paste vs Verbesserungswunschgedanken Arctic Paste
Werde ich mir eher nicht mehr jemals ein Arctic Produkt kaufen.

Ich habe dann die Arctic Paste verkauft.
Die billigen Arctic Lüfter neigen auch zu vielen Nebengeräuschen wie die P12 und P14 Serie. Nach 2 Jahren würde ich diese nicht mehr kaufen.

Arctic Freezer 33 hatte ich auch, das ist ein LUFT CPU Kühler. Zum Glück verkauft. Leider stimmen die Herstellerangaben nicht mit der Realität überein!

Arctic ist für mich anhand der Lüfter, der CPU Lüfter und der Wärmeleitpaste ein RAMSCH Laden.

Einzig die Arctic Liquid Freezer 360 kann ich bedingt empfehlen. Die hat leider auch die Ramsch Lüfter verbaut. Da ist die grundsätzliche Frage, ob nicht andere Hersteller von Falschen Wasserkühlungen die nicht auffüllbar sind, nicht gleichgut sind.

--

Anhand folgender Parameter kann man sehr gut Ware Noctua vs Ware Arctic vergleichen.

  • Infrarotthermometer
  • Screenshots
  • keine Windows Updates - Windows Updatdes deaktiviert.
  • versschiedene Tage dieselben tests durchgeführt
  • Kein aktives Internet
  • Keine Veränderungen im UEFI.
  • Zimmertemperatur vernachlaessigt - gemessen mittels Infrarotthermometer Zimmerwand, Parkettboden, Decke.

Da ich Windows nicht verwende - ist es relativ einfach dort immer wieder dieselben Benchmarks durchlaufen zu lassen - kein Internet - keine Updates - relativ vergleichbar wenn man die Zimmertemperatur vernachlaessigt.

Screenshots waren sehr nahe immer und recht schlüssig.

Wenn man dann noch in der Lage ist die Dateien richtig zu beschriften ist es noch einfacher nachzuvollziehen.

--

Dass die angegebene Wärmeleitfähigkeit nicht mit der Realität übereinstimmt hatte ich auch schon vermutet anhand der billigen / schrottigen / Ramsch / ***** / ... Arctic MX4 und MX6 Wärmeleitpaste.

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DigitalBlizzard

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Ich denke das hier, vor allem bei Asus ROG Notebooks verwendet, der Gedanke der teuren Wartung im Vordergrund war.

Ob es tatsächlich was gebracht hat, kann ich nicht sagen.

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eastcoast_pete

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An die sowie an die Sache mit Clevo und den Alu Heatsinks hatte ich (unter anderem) auch gedacht. Mich würde gerade für Laptops sehr interessieren, ob Graphen Pads hier gute und langlebig Lösungen sein können, und, wenn ja, welcher Hersteller auf sowas setzt.
Allerdings ist auch bei Laptops die erste Selbsthilfe immer noch Lüfter und Heatsink von Staub und Fusseln befreien 😁. Macht müde Heatsinks munter!

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echolot

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Auch meine Erfahrung. Das schwächste Glied ist die Heatpipe. Für gute Temps einfach ab und zu den Staub absaugen. Die Finnen setzen sich nur zu gerne zu. Jüngst bei meiner Tochter. Da läuft der Lüfter permanent auf Hochtouren.

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DigitalBlizzard

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Bei Notebooks wird ja immer noch direct
-to-die gearbeitet, es dürfen also auf keinen Fall elektrisch leitenden Materialien verwendet werden, zudem ist die Passgenauigkeit und auch Anpressdruck bei Notebooks eher nicht sooooo groß.
Sheets fallen also schonmal raus, eine gewisse Masse zum Ausgleich wird benötigt.
Aber ich rede hier immer vom Standardnotebook, nicht von High End Gaming Geräten

Mein Ex Frau hat ein Lenovo IdeaPad 17" das ist seit 5Jahren in Betrieb und unangetastet, wird lediglich regelmäßig mit Luftdruck entstaubt.
Da hat sich an den Temps nichts bemerkenswertes geändert, der 8750H und die dezidierte Nvidia verrichten ihren Dienst, ohne das Temperaturen auffällig würden.
Ich denke die Langzeitstabilität ist hier klar im Vordergrund.

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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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