Beginnen wir, wie wir es bereits in den Grundlagenartikeln zu meinem Messungen gelesen habe, mit dem effektiven thermischen Widerstand und betrachten in diesem Zusammenhang auch schon einmal die mögliche Schichtdicke (BLT, Bondline Thickness). Denn genau da wird es gleich interessant. Die wichtigste Eigenschaft von Rth ist, dass dieser schön linear mit der Schichtdicke korreliert, während die Wärmeleitfähigkeit eine ganz andere Kurve beschreibt und alles andere als linear bleibt. Aber der geübte Leser weiß das natürlich alles bereits.
Minimal mögliche Schichtdicke
Normalerweise messe ich ja bis hinab zu einer BLT von 25 µm und mache dann erst die letzte Quetschung, aber bereits der Auftrag der Paste ließ da diesmal gewisse Zweifel aufkommen. Genau deshalb wollte ich als Erstes wissen, wie weit man mit normalem Druck und wie sehr sich die Paste noch zusammenpressen lässt, ohne irgendetwas zu zerstören. Ich nutze normalerweise die üblichen 60 Psi (41 N) auf der Messfläche von 1 cm², was völlig ausreicht und mehr ist als das, was z.B. ein GPU-Kühler erreicht.
Am Ende wollte ich noch wissen, wie weit man mit etwas Druck gehen kann und wie sehr sich eine Paste noch zusammenpressen lässt. Ich verwende die gemessenen 135 µm bei akzeptablem Druck und sehe, dass das Datenblatt auf den µm korrekt ist. Aber um die THERM-A-GAP GEL 60HF dann noch leicht unter die im Datenblatt angegebenen Mindeststärke zu bringen, waren dann im zweiten Durchlauf, nachdem ich alle normalen BLT gemessen hatte, sogar 300 N auf 100 mm² nötig, was geradezu irrsinnig ist und dann leider auch Folgen hatte. Aber dazu später mehr.
Die effektiven Wärmewiderstände Rth, eff
Jetzt vergleichen wir die Parker THERM-A-GAP GEL 60HF mit der DOWSIL TC-5888 und DOWSIL TC-5550 und betrachten nur den effektiven Wärmewiderstand. Natürlich sehen wir auch hier, wie sich die Paste unter Druck und bei den technisch überhaupt möglichen BLT verhält. Interessant ist in diesem Zusammenhang auch, dass der effektive Wärmewiderstand erst oberhalb einer BLT von rund 215 µm besser wird als die Werte der beiden DOWSIL-Pasten. Die 125 µm waren nicht mehr möglich.
Ich habe nun noch einmal die relevanten Schichtstärken von 150 bis 400 µm als Balkendiagramm für Rth im Vergleich. Und warum messe und vergleiche ich nicht bis runter zu 25 µm? Die Erklärung ist einfach, denn es geht ja nicht, denn die Paste hat mit den ganzen Abstufungen unterhalb von 150 µm BLZ ein Problem!
Interface Resistance
Was auch noch interessant scheint, ist der Kontaktwiderstand, also in unserem Fall der Interface-Widerstand. Hier sieht man nämlich, wie gut sich die Oberfläche des Materials an die Kontaktflächen (IHS, Heatsink) “anschmiegt”. Auch diese Werte sind gut vergleichbar und aussagefähig, da es immer dieselben, kalibrierten Referenzblöcke sind. Gröbere Mahlgrade bzw. eine ungünstigere Mikrostruktur können genauso ein negativer Faktor sein, der dann den effektiven Wärmewiderstand und damit auch die Leitfähigkeit beeinflusst, wie zu niedrige Temperaturen und eine zu hohe Viskosität. Wie man diesen Wert ermittelt, habe ich ja in den verlinkten Grandlagen bereits sehr ausführlich erklärt, das spare ich mir an dieser Stelle. Aber es ist der Wert, der bei sehr geringen BLT einen großen Einfluss nehmen kann, weshalb der Bulk-Widerstand eher etwas für die Galerie ist.
28 Antworten
Kommentar
Lade neue Kommentare
Urgestein
1
Mitglied
Mitglied
Urgestein
1
Urgestein
Veteran
Urgestein
Urgestein
Mitglied
1
Veteran
Veteran
Mitglied
1
Urgestein
1
Urgestein
Alle Kommentare lesen unter igor´sLAB Community →