[HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall-Wärmeleitmittel

ruyven_macaran

Trockeneisprofi (m/w)
[HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall-Wärmeleitmittel

HowTo und Sammelthread
Eine Gemeinschafts Produktion von ruyven_macaran und RuneDRS

Inhalt


1. Vorwort und Grundsätzliches

In diesem HowTo und Sammelthread soll es vorrangig darum gehen euch die Vor- und Nachteile von Flüssigmetall-Wärmeleitmitteln zu erleutern und unbegründeten Ängsten vorzubeugen.

Flüssigmetall-Wärmeleitmittel sind Legierungen, überwiegend aus Gallium und Indium (ähnlich, aber nicht identisch zu Galinstan). Diese weisen keine oder nur geringe Toxidität auf, bilden keine Dämpfe und werden nicht über die Haut aufgenommen. Im Gegensatz zum bekannten flüssigen Element Quecksilber ist ihre sachgemäße Verwendung also unbedenklich. Gegenüber herkömmlichen Wärmeleitpasten, die meist aus Metalloxidpartikeln in einer flüssigen Trägersubstanz bestehen, bietet es eine Reihe von zum Teil sehr attraktiven Besonderheiten.

Dank dem Verzicht auf ein schlecht leitendes Trägermittel bietet es eine bessere Wärmeleitfähigkeit als herkömmliche Wärmeleitpaste (40-80 W/m*K laut Hersteller, verglichen mit 10-15 W/m*K für viele Pasten), und es kann nicht mehr austrocknen. Der Verzicht auf Partikel ermöglicht eine perfekte Anpassung an mikroskopische Unebenheiten in Heatspreader beziehungsweise Kühlerboden und extrem dünne Schichten. (Nicht vergessen: Die Wärmeleitfähigkeit von massivem Kupfer erreicht bis zu 400 W/m*K und der direkte Kontakt zwischen Kühlermaterial und Heatspreader an möglichst vielen Stellen ist somit oberstes Ziel)

Der Temperaturvorteil liegt zwischen 1 und 10 Grad, je nach Verlustleistung und zum Vergleich herangezogener Wärmeleitpaste(WLP). Im Vergleich zu guten Silikon-/Silberpasten werden auf Highend-CPUS typischerweise 2-4 Grad erzielt. Auf GPUs, deren höhere Verlustleistungen ohne Heatspreader auf geringerer Fläche abgeleitet werden müssen, ist der Einfluss der Wärmeleitpaste entsprechend größer.

Flüssigmetall-Wärmeleitmittel sind für jeden Kühler mit Kupferboden geeigent, insbesondere vernickelte Kühler sind problemlos. Hardwareseitig sind sowohl Heatspreader (vernickeltes Kupfer) als auch nacktes Silizium unbedenklich. Nicht eingesetzt werden darf Flüssigmetall dagegen in Verbindung mit Aluminium. Während es (quasi?) keine Kühler mit Aluminiumboden mehr am Markt gibt, ist dies für eine Heatpipe-Direct-Touch-Kühler von Bedeutung, bei denen die Halterung zwischen den Heatpipes in die Nähe der CPU kommt. (Auswirkungen auf einen Aluminiumkühler: Siehe rechts, Klick für groß



2. Vorteile und Nachteile

Vorteile:
- höhere Wärmeleitfähigkeit -> verbesserte Kühlleistung
- keine Alterung, kein Erneuern
- sehr dünne Schichten möglich -> geringe Mengen reichen für viele Anwendungen; verbesserte Kühlleistung
- kein Eintrocknen -> keine aufwendige Reinigung von Komponenten, die sowieso wieder eingebaut werden


Nachteile:
- legiert mit Kuperoberflächen*) -> aufwendige Entfernung bei Wechsel des Wärmeleitmittels
- greift Aluminium an und löst dieses auf
- elektrisch leitfähig; Spritzer beim Auftragen stellen eine große Gefahr für umliegende Hardware da
- Auftragen und Entfernen zum Teil zeitaufwendig


*): Flüssigmetall wandert in das Kupfer ein, umgekehrt können Kupferatome in das Flüssigmetall einwandern. Das Ergebniss weißt weiterhin eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit auf, ist aber bei Raumtemperatur fest und als grauer "Belag" auf Kupferoberflächen sichtbar, der nur durch starke Erhitzung (>>100°C) oder schleifen entfernt werden kann (wobei feine Schleifmittel und geringer Abtrag ausreichen) Wird sowieso wieder Flüssigmetall eingesetzt, kann die Legierung am Kühler verbleiben - eine identische Schicht würde sich sowieso wieder ausbildern.
Mit vernickelten Oberflächen -z.B. Heatspreadern- findet kein Austausch statt, mit blankem Silizium auch nicht. Aufgrund der sehr genauen Einpassung etwaiger verfestigter Schichten kann trotzdem ein gewisser Kraftaufwand zu Abnahme des Kühlers nötig sein.
Bei einer Kombination von Kühlern mit blankem Kupferboden und CPUs mit geschliffenem Heatspreader besteht theoretisch die Gefahr des Verschweißens. Hier bildet sich von beiden Seiten her in dem ursprünglich flüssigem Metall die feste Legierung aus.



3. Auftragen

Das Auftragen von Flüssigmetall-Wärmeleitmitteln ist eine Herausforderung für sich. Insbesondere vernickelte Oberflächen (Heatspreader) werden nur äußerst schlecht benetzt. In Kombination mit der hohen Oberflächenspannung führt dies dazu, dass das Flüssigmetall große Kugeln/Tropfen auf der Oberfläche bildet und sich selbst von einmal bedeckten Flächen wieder zurückziehen kann. Coollaboratory Liquid Ultra ist hiervon übrigens nicht ausgenommen. Die Rezeptur wurde zwar gegenüber anderen Produkten deutlich verbessert, aber das Auftrage ist weiterhin zeitaufwendiger, als bei nahezu allen herkömmlichen Pasten.
Bilder im Internet sind ein deutlicher Beleg dafür, dass viele Anweder dieses Verhalten durch viel zu viel Flüssigmetall ausgleichen. Dies ist zwar ungefährlich, da die hohe Oberflächenspannung umgekehrt auch dafür sorgt, dass seitlich herausgedrücktes Metall als stabiler Tropfen am Kühlerboden verbleibt, aber es ist eine Verschwendung von Material.
Bei den üblicherweise verwendeten Spritzen mit 30 Einheiten (bei 1 g Packungen typischerweise zur Hälfte gefüllt) reicht bereits eine derartige Einheit auch für große Heatspreader (So1366) aus! Hinzu kommt eine gewisse Menge, die vom Pinsel aufgenommen wird - je nach Pinsel weitere 1-3 Einheiten, also mehr, als für die CPU selbst benötigt wird. Tipp: Flüssigmetall trocknet nicht ein und durchdringt, aufgrund der hohen Oberflächenspannung, auch kein Küchenpapier oder ähnliches. Man kann den Pinsel also bis zum nächsten Einsatz einwickeln, ohne ihn zu reinigen.


Die komplizierte Methode by RuneDRS

Arbeitsmaterial

- Flüssigmetall-Wärmeleitmittel
- Normale Wärmeleitpaste
- eine Nadel
- Küchenpapier/Küchentuch
- Brennspiritus/Medizinischer Alkohol(99%)
- Schleifpad aus dem Lieferumfang
- Zahnstocher/Wattestäbchen/Pinsel

Vorgehensweise:

Um unsere Resourcen zu schonen brauchen wir eine vernünftige Lage des Prozessors. Ich sage es gleich was ich mache ist nicht Konventionell aber einfach. Wenn man das Metall versucht auf dem Prozessor aufzutragen kann es einen die Nerven Rauben, immer wieder wird der Film zerstört. Der Hersteller empfiehlt auch des Flüssigmetall auf den Kühler aufzutragen.

Als erstes normale WLP auf CPU auftragen und wie üblich verteilen. Kühler kurz befästigen und wieder abnehmen. Den Abdruck mit einer Nadel leicht umritzen. CPU und Kühler mit Alkohol oder Spiritus reinigen, um fettige Rückstände zu entfernen. Auf den Kühler einen kleinen Tropfen Metall geben und mit dem Wattestäbchen oder einem Zahnstocher im markierten Feld verteilen. Kühler normal befestigen.

Beim Auftragen auf Kupfer mittels Wattestäbchen kann ein hoher Anpressdruck (ein Quietschen ist zu hören) die Benetzung verbessern. Allgemein ist beim Einsatz von Wattestäbchen auf sich lösende Fusseln zu achten. Diese müssen anschließend mit einer Pinzette entfertn werden.


Die konventionelle Methode by ruyven_macaran and others

Arbeitsmaterial

- Flüssigmetall-Wärmeleitmittel
- Brennspiritus/Alkohol zur Reinigung
- Küchenpapier (oder fusselfreie Alternative)
- Pinsel (Haarpinsel sind prinzipiell besser, aber lange Haare sind nicht zu empfehlen)

Das Flüssigmetall wird mit einem Wattestäbchen oder einem feinen Pinsel auf einer gründlich mit Alkohol/Spiritus entfetteten CPU/GPU verteilt. Gerade beim erstmaligen Auftragen auf vernickelten Oberflächen (Heatspreadern) kann dieses Vorgehen einiges an Geduld erfordern. Viele Bewegungen, die die Fläche nur wenig auf unbedeckte Bereich ausdehnen, sind auf Heatspreadern meist wirkungsvoller, als starkes Aufdrücken. Zu schnelle Bewegungen können zu feinen Spritzern in der Umgebung führen - Geduld ist gefragt. Besonders bei GPUs ist große Vorsicht geboten, denn Flüssigmetall ist auch ein sehr guter elektrischer Leiter und die Reinigungsprobleme (s.u.) betreffen auch PCBs. Gerät Flüssigmetall unter BGA-Komponenten (z.B. RAM) einer Grafikkarte, ist diese kaum noch zu retten. CPUs sollten vor dem Einsetzen ins Mainboard bearbeitet werden, um derartige Probleme zu vermeiden.



4. Entfernen

Arbeitsmaterial:

- Brennspiritus oder Medizinischer Alkohol(99%)
- Küchentücher/Küchenpapier
- ggf. Zahnstocher/Plastikkarte/...
- ggf. Schleifpad aus dem Lieferumfang (Coollaboratory Ultra) oder feines Schleifpapier (1000er Körnung oder feiner für das Finish) aus dem Baumarkt

Vorgehensweise Silizium/Nickel

Flüssiges Metall abwischen. Hierfür sind in der Regel viele Wischvorgänge nötig, denn Flüssigmetall dringt nicht in das Papier ein (siehe oben), wie das Trägermedium herkömmlicher Pasten, und dementsprechend bleibt jedesmal nur ein kleiner Teil an der Oberfläche des Küchenpapiers hängen. Hat man soviel Flüssigmetall entfernt, dass kein metallischer Glanz mehr zu sehen ist, bleibt typischerweise der Eindruck eines schwarzen Belages.
Hierbei handelt es sich vermutlich um feinst verteilte Flüssigmetallreste in den Oberflächeunebenheiten. Sie können in der Regel nahezu vollständig durch polieren mit einfachem Papier entfernt werden, die Verwendung Alkohol beschleunigt den Vorgang ein bißchen. (Aber nicht in gleichem Maße, wie beim Entfernen herkömmlicher Pasten - Flüssigmetall lässt sich nunmal nicht einfach auflösen.)
Der Zeitaufwand hierfür kann beträchtlich sein (15 Minuten und mehr), alternativ kann die untere Methode für restlose Entfernung angewandt werden.

Vorgehensweise Kupfer

Grundreinigung wie oben. Zusätzlich zum schwarzen Belag bleiben oft Klumpen des verhärteten Flüssigmetalls hängen. Bei soliden Kupferkühlern kann man versuchen, diese durch starke Erwärmung zu verflüssigen (Bügeleisen, etc. - auf Verschmutzung der Wärmequelle durch Flüssigmetall achten, z.B. ausreichend hitzefesten Lappen dazwischen legen), alternativ macht man sich deren meist geringe Härte zu nutzen: Ein weicher Gegenstand (Holz, Plastik) reicht zum Abkratzen oftmals aus, fügt dem Kupfer aber keinen/kaum Schaden zu.
Hat man alles Flüssigmetall von der Oberfläche entfernt, bleibt die Spur des in den Kühlerboden eingedrungenen Flüssigmetalls. Wie bereits erwähnt, muss dieser graue "Belag" nicht entfernt werden, wenn erneut Flüssigmetall-Wärmeleitmittel eingesetzt werden soll. Er würde sich sowieso wieder ausbilden. Ist eine vollständige Entfernung gewünscht, muss die komplette betroffen Schicht abgeschliffen werden.
Das Vorgehen ist vergleichbar mit dem Abschleifen eines Heatspreaders. In der Regel sollte nur wenig Materialabtrag und somit keine groben Schleifmittel nötig sein. Nassschleifen wird empfohlen.



5. Bilder

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[HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

bilder von RuneDRS
 
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AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall WLP

6. Häufiggestellte Fragen/Vorurteile erläutert!

a) Ich habe gehört das Metall verbindet CPU und Kühler mit einander, stimmt das?

Nein, wenn man das Flüssigmetall ordnungsgemäß und bestimmungsgemäß anwendet kann nichts passieren. Es verhält sich genauso wie normale Wärmeleitpaste. Wenn man es in Verbindung mit einem geschliffenen CPU und Kupferkühler gibt kann es vorkommen das beides "verschweisst". Auf beiden Kupferoberflächen wird eine dünne Metallschicht gebildet, die sich unter Umständen verbinden kann.

b) Das Metall bekommt man nie wieder ab und es schadet den Temperaturen.

Wie man es super einfach abbekommt sieht man im oben im HowTo. Das es den Temperaturen schaden soll ist nicht bekannt. Man sollte es aber entfernen sobald man "Herkömmliche" Wärmeleitpaste benutzt, da diese meist auf Silikonbasis ist.

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25.2.09. 07:15 Uhr Vers. 0.0815 online(by RuneDRS)
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28.3.09. 15:40 Uhr Vers. 0.7 online(by ruyven_macaran)
29.3.09. 12:15 Uhr Vers. 0.8 online(by RuneDRS)
13.5.09. 16:00 Uhr Vers. 0.81 online(by ruyven_macaran)
25.1.12. 18:45 Uhr Vers. 1.0 online (by ruyven_macaran)
 
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AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Ich würde sie zwar nie verwenden, aber bin trotzdem gespannt. :)

mfg, Shibi
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Bin gespannt :D

Obwohl,wär mir persönlich auch zu gefährlich!
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Wer nicht ständig Kühler oder CPUs/Grafikkarten tauscht und keine Angst vor Garantieverlust hat, der ist mit Flüssigmetall bestens bedient. Ich verwende es, wo ich nur kann, weil die Temperaturen damit einfach göttlich sind =)
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

mag sein, aber ehrlich: wer hier bastelt nicht gerne mal am pc, und tauscht kühler oder cpu bevor der nächste pc kommt

und die es nicht tun fürchten den garantieverlust

bleiben noch ca 5 %, für die das ganze gut ist, dann doch lieber nen stärkeren kühler...

allein der gedanke das man den kühler von cpu abdrehen muss... und vorher einbrennen brrrr
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Muss man nur bei den Pads, nicht bei der Paste ;)

Man kann auch beliebig die Kühler tauschen, muss diese unter Umständen nur wieder polieren oder gar schleifen, was mit etwas Arbeit verbunden ist.

Nen särkeren Kühlere, nene, wenn dann den stärksten und trotzdem Flüssigmetall. Wenn schon, dann richtig..
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

ich will es auch wissen danke für deine Bemühungen.
Wie weit muss man den gehen beim einbrennen? habe gelesen das die Intel Empfehlung nicht reicht, und man über 80° hoch muss und wie lange? will bei meinen bestellten Q9650 mit dem EKL Groß Clockner BE versehen und überlege ob ich nun das dazugehörige Cool Laboratory Liquid MetalPad nehme oder doch die MX-2.

@ PCGH Oliver evtl darf ich dich ja da noch mal Fragen?
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Das Pad hatte ich noch nicht, glaube aber was von 55 Grad heatspreader-Temperatur gelesen zu haben, was natürlich für den CPU-Die eine viel höhere Temperatur bedeutet, weil durch den Kühler ein Großteil der Wärme abgeleitet wird.

Ich kann nur von Liquid Metal (das in der Spritze) reden und das finde ich super. Beim Auftragen muss man zwar vorsichtig sein, aber die Resultate sprechen für sich.
 
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Ich hab was von 65° beim Pad gehört - und fast 3 stellige Werte laut Coretemp.
Wenn man noch den hohen Preis für das Pad bedenkt (das zudem ein einweg-Produkt ist), kann ich mich Olli nur anschließen:
Flüssig oder halt doch MX2.

@Olli:
Da du es häufiger nutzt, hast du irgendwas bemerkt, was Einfluss auf das Auftrageverhalten hat?
Ich hab gestern meine Wakü wieder in Betrieb genommen und fast ne dreiviertel Stunde gebraucht, bis der olle E5300 richtig bedeckt war. Pinseltechnik war letztlich "möglichst viele schnelle Striche", was auch noch zu vielen feinsten Spritzern im Umfeld führte. (An der Stelle die Anmerkung: Der So775 IHS nervt)
Hatte die CPU aber eigentlich ordentlich gereinigt und auf meinem alten P4 gabs solche Probleme auch nie...

Ach ja: Hier noch mein alter Thread zum Thema
Community - Foren - os-informer.de

Gilt fast alles noch immer. Nur beim letzten Ausbau hatte ich auch leichte Rückstände auf Silizium und vernickelten Oberflächen - aber nach fast 2 Jahren Betrieb. Ließen sich aber mit ein bißchen Arbeit quasi vollständig abschaben bzw. -wischen. Nur von der Beschriftung des P4 ist kaum was übrig geblieben - nur noch im Gegenlicht lesbar :huh:
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

na, das Pad liegt beim Lüfter bei und die MX-2 habe ich mir kürzlich besorgt, für den Fall des Falles...
Nun ja wenn ihr alle so überzeugt seid, werde ich wohl auf alt bewerten zurückgreifen und die MX-2 nehmen.
Danke
 
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Ich habe grade erst heute mein Mainboard gewechselt und war daher gezwungen, den Kühler mal wieder zu entfernen. Zuvor hat auch das Flüssigmetall (aus der Spritze) für den passenden Wärmeübergang gesorgt.

Fest waren Kühler und CPU auf jeden Fall verbunden, ich musste schon ein wenig gezielte Muskelkraft aufwenden, damit ich den Kühler letztlich abbekommen habe. Ich kann die Meinung, dass man danach wieder abschleifen muss nur unterstützen, die Reste sind metallisch fest mit IHS oder Kupferkühlerboden verbunden.

Bei wem IHS und Kühler sowieso geschliffen sind (wie bei mir :D), sollte das kein großes Problem darstellen, es ist nur mit ein wenig Arbeit verbunden...
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

so das erste Update wird die Tage folgen..mein Video Teil 2 ist fertig, Video Teil 1 kann ich nicht drehen..mein Metall ist alle, muss ich erstmal neu bestellen*megaärger*
Bilder und Anleitung wird dann in Beta1 die nächsten 48h folgen..
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Vers. o.5 online...es geht dann weiter wenn mein neues Metall da ist..
 
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Da du es häufiger nutzt, hast du irgendwas bemerkt, was Einfluss auf das Auftrageverhalten hat?
Ich hab gestern meine Wakü wieder in Betrieb genommen und fast ne dreiviertel Stunde gebraucht, bis der olle E5300 richtig bedeckt war. Pinseltechnik war letztlich "möglichst viele schnelle Striche", was auch noch zu vielen feinsten Spritzern im Umfeld führte. (An der Stelle die Anmerkung: Der So775 IHS nervt)
Hatte die CPU aber eigentlich ordentlich gereinigt und auf meinem alten P4 gabs solche Probleme auch nie...

Ich benutze zum Auftragen ein Wattestäbchen. Damit funktioniert es eigentlich ganz gut, aber es dauert eine Weile, Geduld sollte man schon haben. Ich bin immer ziemlich penibel, entferne die Rückstände, Schleife/Poliere CPU und Kühler und reinige alles anschließend mit Arctic Clean. Das Auftragen funktioniert somit eigentlich immer gleich gut/schlecht, wie man es nehmen will.
 
AW: [HowTo + Sammelthread] Flüssigmetall Wärmeleitpaste

Schön das du ein How-to dazu schreibst :daumen:
Hab mich auch schon für Flüssigmetall WLP interessiert, aber ich gehöre eindeutig zu denen die Panik haben ihre Hardware zu grillen -.-^^

Vielleicht werd ichs dann doch mal an meinem zweiten Rechner Probieren :)
 
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um die Panik zu lösen mache ich es ja...

@Olli ich nehme auch ein Wattestäbchen mache es aber wie oben gesagt anders..
 
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Ich habe meinem ph II 940 nun auch die Liquid pro "paste" gegönnt

Habe beim 1ten versuch die paste falsch aufgetragen, weil ich keinen plan davon hatte, Temperaturen waren zwar okay... aber es soll ja eigentlich alles ordentlich sein.

Drum nahm ich den kühler ab und reinigte die cpu & meinen Großclockner BE mit einigen taschentüchern und nagellackentferner ^^

Die temperaturen sind echt der hammer.... wenn man bedenkt dass normale wärmeleitpasten unter anderem die mx 2 ne wärmeleitfähigkeit von 9 besitzen.... besitzt die liquid pro ne wärmeleitfähigkeit von ~ 81. Auf der coolaboratory seite kann man sich alles genauer entnemen.

Einen kleinen perl tropfen in die mitte der cpu "spritzen" (vorsicht nicht zu viel) und dann einfach von innen nach außen verteilen... vorsicht dass ihr nirgends hinspritzt, da das zeug ja bekanntlich stromleitend ist.

Die gesamte cpu oberfläche muss danach verspiegelt sein.... es dürfen keine perlen mehr oben sein.

Kühler drauf, aber vorsichtig, damit ihr das flüssigmetall nicht "verschiebt" kann leicht passieren dass es dann auf die leiterbahnen "fließt".

Wenn man aufpasst, passiert da garnichts jeder kann da zugreifen, denn es wird euch die cpu danken ;)

Zu den PADS .... finger weg.... das ist voll der kack, denn bei mir schmilzte es nicht mal trotz einigen burnin's

Drum nehmt euch die liquid pro.

Meiner meinung nach ist die liquid pro viel viel viel einfacher zum auftragen und in der handhabung wie die AS5 oder mx2 !
 
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