[PLUS] Wärmeleitpads gegen Wärmeleitpaste: Was leisten Phasenwechselpads?

Referenzkühler-Designs

Ein Blick unter Grafikkarten-Kühler beweist den Verzicht auf klassische Wärmeleitpaste in der Großserie: AMD setzte bereits mit der Vorstellung der Radeon VII im Jahr 2019 auf ein graphitbasiertes Phasenwechselpad des Herstellers Hitachi, vermutlich in der Variante HM03. Dieses war bis einschließlich der Radeon 6800/6900-Serie auch fester Bestandteil des AMD-Referenzkühlerdesigns. Erst das Multichip-Design von Navi 31 wechselte zu einem Polymer-basierten Phasenwechselpad, ähnlich den von uns getesteten Varianten von Honeywell, Laird oder Thermal Grizzly. Diesen Weg beschreitet auch Nvidia seit der RTX 4090-Serie und hält am Einsatz des Phasenwechselpads mit der aktuellen Blackwell-Generation fest. Zumindest beim kleineren GB203-Chip der RTX 5080, wohingegen auf dem Topmodell in Form der RTX 5090 neuerdings mit Flüssigmetall das leistungsfähigste Material am Markt Einsatz findet.

Haltbarer Wärmeübergang

Um einen möglichst effektiven Wärmeübergang zwischen Chip und Kühlkörper zu realisieren, müssen verschiedene Optimierungsziele für das wärmeleitende Material verfolgt werden:

• Möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials selbst
• Möglichst kurze Wärmeleitpfade durch minimale Schichtdicke (Bondline Thickness)
• Maximale Benetzung der Oberfläche (Surface Wetting)

Klassische Wärmeleitpasten erfüllen dieses Anforderungsportfolio in der Regel recht gut, dank ihrer Materialzusammensetzung aus fein gemahlenen, wärmeleitfähigen Feststoffanteilen in einer tragenden Silikonmatrix und den daraus resultierenden rheologischen Eigenschaften. Allerdings birgt dieser Aufbau auch Risiken, insbesondere im Hinblick auf deren Lebensdauer: So kann es neben der Entmischung der festen und flüssigen Bestandteile oder einem Austrocknen auch zum gefürchteten Pump-Out-Effekt kommen, der durch das schleichende Herausdrücken der Paste aus dem Kontaktspalt die Leistungsfähigkeit des Gesamtverbundes signifikant reduziert. Ein Potenzial, bei dem die Hightech-Pads durch ihren alternativen Aufbau deutliche Verbesserungen versprechen.