Eingetrocknete Wärmeleitpaste....

[scope]

In regelmäßigen Abständen lese ich in Reparaturforen, dass man die Wärmeleitpaste irgendwelcher Leistungshalbleiter entfernt, und gegen "frische" Paste ausgetauscht hat, da
sie bereits total eingetrocknet (quasi hart) war. Dabei sind die Formulierungen m.E. oft unmißverständlich gewählt worden, sodass ich als Leser davon ausgehen muss, dass die Paste -in diesen Fällen- nicht im Rahmen neuer Halbleiter aufgetragen wurde, sondern tatsächlich davon ausgegangen wurde, dass die verhärtete Paste ihre Funktion (thermischen Widerstand reduzieren) nicht mehr so gut nachkommen könnte, weil sie nicht mehr pastös ist.
Ich behaupte, dass das nicht stimmt, und es keinen Grund dazu gibt, verhärtete Paste -prophylaktisch- zu erneuern, wenn die Halbleiter im Gerät verbleiben.

Es wäre übrigens kein großes Problem, den Sachverhalt in der Praxis -zumindest näherungsweise- zu untersuchen. Fakt ist, dass unterschiedliche Pasten mit unterschiedlicher Qualität und unterschiedlichen Eigenschaften angeboten werden. Das erschwert eine "faire" Untersuchung der Zusammenhänge, sofern man im Rahmen der Prüfung nicht gleich 5 Jahre warten möchte.

Welche Argumente -sofern es sie denn gibt-, sprechen prinzipiell für eine Vergrößerung der thermischen Isolation durch Austrocknung?

[Neper]

Fangen wir doch mal ganz einfach an:

welchen Wärmewiderstand hat der Bestandteil, der der Wärmeleitpaste im Ausgangszustand ihre pastöse Konsistenz verleiht, und welchen Wärmewiderstand hat der Rest. Alles unter der Voraussetzung, dass der 'Weichmacher' sich in irgendeiner Form in Wohlgefallen auflöst.

[HiFi1991]

Nächste Idee:

Der Halbleiter, der Zement die Paste und der Kühlkörper unterliegen unterschliedlicher Wärmeausdehnung, so daß eine pastöse Paste diese Unterschiede ausgleichen kann, eine verhärtete Paste jedoch zu Spaltbildung zwischen den drei Materialien neigen könnte ...

Wenn also der Halbleiter abgekühlt bündig an der Paste anliegt und sich im Betrieb erwärmt, dann könnte diese Bündigkeit und damit die Wärmeübertragung leiden.

[Ironside]

Ich maße mir mal an, gute Witze von schlechten Witzen unterscheiden zu können. Dies war ein guter Witz.....

[uk64]

Es gibt ganz einfach keinen Grund die "verhärtete" Paste zu erneuern wenn die entsprechenden Bauteile an Ort und Stelle verbleiben.
Die Paste soll ja nur die kleinen Zwischenräume auffüllen, hat sie das einmal getan ist es egal ob sie noch pastös ist oder nicht.
Es gibt ja auch spezielle Pasten die absichtlich Verhärten. Diese Pasten erreichen den kleinsten thermischen Widerstand erst wenn sie trocken sind.

Gruß Ulrich

[DarknessFalls]

Aus dem PC-Sektor (habe früher viiiiiiiel geschraubt, quasi für den gesamten Freundes- und Familienkreis) kann ich sagen, dass frische WLP schon einiges ausmachen KANN. Allerdings liegen hier IMHO ganz andere Temperaturen an, als im HiFi-Geraffel - wobei ich da allerdings nicht weiß, welche Temperaturen kritisch würden. Neben ausgetrockneter WLP (die dann unter anderem brüchig werden kann und so Lufteinschlüsse in den Rissen entstehen lässt, was wiederum in höherer Temperatur mündet) gibt es noch ein weiteres Problem:

Im PC-Bereich ist es so, dass seitens der Hersteller oftmals zu viel oder zu wenig WLP aufgetragen wird; bestes Beispiel war seinerzeit eine Radeon HD5870 von XFX, die unter Last schon ziemlich laut wurde. Als ich sie vor einem Jahr (als sie ausgemustert wurde) zerlegt habe, fand ich den Cypress-Grafikchip komplett mit weißer WLP verschmiert; nicht nur auf dem DIE, wie es sein sollte, sondern komplett über den gesamten Chip. Das habe ich mit Isopropanol säuberlich gereinigt und anschließend frische WLP in sinnvollem Maße aufgetragen. Das Resultat: Eine flüsterleise Grafikkarte mit sehr niedrigen Temperaturen.

In wiefern sich so etwas aufs Geraffel übertragen ließe, kann ich freilich nicht sagen. Einfach nur als kleiner Beitrag zur Diskussion...

[hf500]

Moin,
die am haeufigsten verwendete Paste, v.a. in aelteren Geraeten, ist ein Gemisch aus Silikonoel und einem (waermeleitenden?) Fuellstoff, ich vermute sowas wie Aluminiumoxid (Korund) -Pulver. Das Silikonoel kann eigentlich nicht eintrocknen, dazu muesste es fluechtige Bestandteile haben, oder oxidieren koennen, ist aber chemisch ziemlich stabil.
Daneben kenne ich noch "silikonfreie" Paste auf Basis von Mineraloel. Wird wohl eher selten verwendet, ich hatte sowas mal fuer Reparaturen etc.
Bei den ganzen "Sonderpasten", die v.a. bei den Computerschraubern beliebt sind, bin ich nicht sicher, worauf die basieren, ich hatte davon zuwenig zum "spielen".

Meine Ansicht: Solange der Aufbau nicht auseinandergenommen wird, kann die alte Paste drinbleiben.Die Risse, die man sieht, wenn man die Bauteile auseinandernimmt, entstehen beim Zerlegen. Da man sowas thermisch nicht mehr vernuenftig zusammen bekommt, wird natuerlich frische Paste verwendet (oder Silikonscheiben, die einen besseren Waermedurchgang als eine beidseitig bestrichene Glimmerscheibe haben sollen. Jedenfalls gibt es Geraete, wo man lieber sowas verwendet, weniger Schmiererei).
Zum Abwaschen alter WLP-Reste hat sich bei mir Kontakt-WL bewaehrt. Zerlegt man mit WLP zusammengebaute Aufbauten, sollte man die Anlageflaechen ohnehin immer reinigen und neue Paste verwenden. Der Grund ist einfach, laesst man die alte Paste drauf, kann man leichter unbemerkt Schmutz einschliessen, der die saubere Anlage verhindert. Ohnehin muss WLP nur sparsam verwendet werden, ein hauchduenner Film genauegt. Die Paste soll nur die Oberflaechenrauhigkeit aufffuellen, da die hier eingeschlossene Luft ein guter Isolator ist. Optimalen Waermeuebergang wuerde man nur mit absolut planen und polierten Oberflaechen bekommen.
In der Anfangszeit der Transistorisierung hat man auch "exotische" Montagepasten verwendet. In Grundigs SV50 (1963/64) war das einfache Vaseline.

73
Peter

[scope]

die dann unter anderem brüchig werden kann und so Lufteinschlüsse in den Rissen entstehen lässt, was wiederum in höherer Temperatur mündet)

Das kann ich nicht nachvollziehen. Geht man von einer Oberflächenstruktur aus, wie man sie an einem KK und am Kollektorblech vorfindet, ist die Paste derart dünn, dass wir von µM sprechen. Wie sollen da Lufteinschlüsse -durch Austrocknung- entstehen?

Im PC-Bereich ist es so, dass seitens der Hersteller oftmals zu viel oder zu wenig WLP aufgetragen wird; bestes Beispiel war seinerzeit eine Radeon HD5870 von XFX, die unter Last schon ziemlich laut wurde. Als ich sie vor einem Jahr (als sie ausgemustert wurde) zerlegt habe, fand ich den Cypress-Grafikchip komplett mit weißer WLP verschmiert; nicht nur auf dem DIE, wie es sein sollte, sondern komplett über den gesamten Chip. Das habe ich mit Isopropanol säuberlich gereinigt und anschließend frische WLP in sinnvollem Maße aufgetragen. Das Resultat: Eine flüsterleise Grafikkarte mit sehr niedrigen Temperaturen.

Wenn der "Klecks" so groß aufgetragen wurde, dass sich  90% nicht nur an den vier Rändern ansammeln, sondern gleich noch die Chipoberfläche samt Abblockkapazitäten flutet, dann ist das erstmal "unschön", erhöht aber prinzipiell nicht die thermische Isolation zum KK.

Meine Vermutung ginge in so einem Fall vielmehr in die Richtung, dass der KK vorher entweder nicht 100% plan auflag, oder die Qualität der alten Paste sehr schlecht war.

[Silomin]

Denke schon, daß die Austrocknung eine Verdunstung darstellt und mit einem Volumenverlust verbunden ist. Da der Paste währenddessen nichts außer Luft hinzugefügt wird und Luft ein schlechter thermischer Leiter ist, wird der thermische Widerstand zwangsläufig steigen.
In den WLP ist Silikonöl enthalten. Der Wärmeeintrag müsste also quasi einen Raffinierungsprozess bedeuten, der aus dem Öl die flüchtigen Bestandteile ausfällt.
Würde aber Scope dahingehend zustimmen, das sich der Volumenschwund in Grenzen hält und daher keine Prophylaxe erzwingt.

[hf500]

In den WLP ist Silikonöl enthalten. Der Wärmeeintrag müsste also quasi einen Raffinierungsprozess bedeuten, der aus dem Öl die flüchtigen Bestandteile ausfällt.

Moin,
ich verstehe zuwenig von der Physik und Chemie der Silikonoele, habe aber noch nie beobachtet, dass sie "verdunsten" oder sich sonstwie veraendern. Eine ausgepraegte Eigenschaft haben sie aber, sie neigen dazu, sich auf allen erreichbaren Oberflaechen auszubreiten. Ich habe schon beobachtet, dass sich das Oel aus den Randbereichen um den Halbleiter davonmacht (ausblutet) und den Fuellstoff zuruecklaesst. Da das nicht bei jeder Paste auftritt, muss es am Fuellstoff und der ganzen Zubereitung liegen, dass er das kriechfreudige Silikonoel festhaelt. Am Ende ist das die eigentliche Funktion des Fuellstoffes: Das Silikonoel zu binden.

73
Peter

[hf500]

Wenn der "Klecks" so groß aufgetragen wurde, dass sich  90% nicht nur an den vier Rändern ansammeln, sondern gleich noch die Chipoberfläche samt Abblockkapazitäten flutet, dann ist das erstmal "unschön", erhöht aber prinzipiell nicht die thermische Isolation zum KK.

Moin,
gibt es da nicht auch metallgefuellte Pasten, ich denke da an die beruehmte "Arctic Silver", der man deswegen auch elektrische Leitfaehigkeit nachsagt? Dermassen damit ueberversorgte Prozessoren duerften das weniger gut finden ;-)

Hier und auf den Nachbarseiten gibt es ein paar schoene Bilder:
http://www.dau-alarm.de/g_cpu2.html

;-)

73
Peter

[Magnet]

Der Sinn der Wärmeleitpaste ist ja, Hohlräume, die durch Oberflächenrauigkeit entstehen, auszufüllen. Bevorzugt mit etwas, dass besser Wärme leitet als Luft. Weiterhin sollte Wärmeleitpaste aus gutem Grund möglichst kein Silikonöl enthalten und ein elektrischer Isolator sein. Soweit, so gut.

Die Rauigkeit würde ich eher als mit etwas mehr als ein paar µm abschätzen (z.B. bei extrudierten, nicht geschliffenen Flächen. Sowas könnte man mal messen …). Wenn man eine Reihung der Wärmeleitfähigkeiten macht, dann sieht die so aus:

Metall ist besser als Aluminiumoxid (Edit: oder - häufiger - Zinkoxid) ist besser als Öl ist besser als Luft.

Daraus folgt:

Zuviel Wärmeleitpaste ist schlecht, weil Wärmeleitpaste Wärme schlechter leitet als Metall. Deshalb würde ich bei fett überquellender Wärmeleitpaste, und wenn ich thermische Probleme vermute, die Wärmeleitpaste erneuern.

Mit Verlust des Öls wird die Wärmeleitfähigkeit etwas abnehmen. Wieviel, wird von der Korngröße des Aluminiumoxids abhängen. Weil das Aluminiumoxid besser als das Öl Wärme leitet, wird der Effekt sehr gering bis nicht nachweisbar sein. Wärmeleitpaste auszutauschen, weil sie "ausgetrocknet" ist, ist folglich nicht sinnvoll.

[scope]

Zuviel Wärmeleitpaste ist schlecht, weil Wärmeleitpaste Wärme schlechter leitet als Metall. Deshalb würde ich bei fett überquellender Wärmeleitpaste, und wenn ich thermische Probleme vermute, die Wärmeleitpaste erneuern.

Wenn sich das "Zuviel" an WLP in einer signifikant dickeren Schicht zwischen Bauteil und KK äussern würde, weil z.B. der Anpressdruck nur minimal ausfällt, dann wäre das nachvollziehbar.

Die Flächen sind in der Praxis aber relativ klein, und der Druck, besonders bei verschraubten Teilen hoch. Wenn sich dann -wie üblich- die WLP am Aussenrand in Maßen sammelt, kann die Überdimensionierung prinzipiell wohl nicht für zu hohe Temperaturen verantwortlich sein.

Aber....wir schweifen teilweise ab....
Ich beziehe mich auf die Fälle, in denen die Wärmeleitpaste zu einer art "Zement" verhärtet, und man den Halbleiter bereits mit einer gewissen Gewalt demontieren muss.
Wenn ihr mich fragt, ist das kein Grund, die Paste prophylaktisch zu erneuern.....Völlig sinnlos.

...aber genau so habe ich es hin und wieder in DIY Foren gelesen. Möglicherweise eine Art Beschäftigungstherapie, ähnlich dem prophylaktischen Elkowechsel ?

[uk64]

Ich sehe es genauso. Es ist aber egal was und wie viel man dazu schreibt, beides wird weiter gemacht werden.

Gruß Ulrich

[airmax78]

ich habe den Eindruck, dass in den erwähnten DIY Foren unter Anderem verzweifelt nach einen Grund gesucht wird, um das vorzeitige Ableben von STK-Hybriden zu erklären bzw. zu rechtfertigen. Ansonsten ist es doch immer dasselbe: "Viel hilft viel" und "Mehr ist besser"... Ich habe noch nie "trockene" WLP erlebt: das müsste eigentlich dann Staub (Füllstoff) sein, den man einfach wegpusten könnte... Solange keine Bauteile gelöst werden, kann alles bleiben, wie es ist.

[uk64]

So selten ist das nicht. Da kann man auch nichts wegpusten, die Substanz ist eher hart und kompakt. Das was da übrigbleibt erfüllt ja die Funktion, zumindest bis man Bauteil und Kühlkörper voneinander trennt. Erst dann müssen die Reste entfernt und die Paste erneuert werden.

Bei modernen Geräten findet man im übrigen kaum noch Wärmeleitpaste, sie ist längst durch andere Materialien ersetzt worden.

Gruß Ulrich

[sing sing]

Man kann doch im Betrieb die T_case vom Halbleiter messen, ebenso den Kühler. Wenn die Werte nicht deutlich auseinanderliegen fuktioniert die Kühlung.

[der allgäuer]

uk64,
das mit der WLP stimmt zumindest im pcbereich aber schon garnicht.

[uk64]

Wann hastest du im PC Bereich zum letzten mal diese typische weiße Wärmeleitpaste aus Silikonöl und Zinkoxid zum letzten mal gesehen? Dort wird schon seit vielen Jahren (Jahrzehnten) was anderes eingesetzt.
Wobei ich auch dort viele (Foren-) Spielchen nur für Pastenvoodoo halte. Obwohl Wärmeleitpaste nicht gleich Wärmeleitpaste ist werden diese Pasten zudem auch häufig falsch angewendet.

Gruß Ulrich

[audiomatic]

Naja, also ein Klassiker für diese eingetrockneten Pasten liegt eigentlich immer beim Musical Fidelity A-1 (und den entsprechenden Nachfolgern) vor. Wers nicht kennt; diese kleinen Vollverstärker werkeln im Class A Betrieb und es gibt im Geräteinneren ein sehr kleines 4-Kant Profil mit 4 TO-3 Pötten, welches dann mit dem 2-teiligen Deckel des Gerätes (der ein Kühlkörper-"Profil" hat) verschraubt wird. Ohne die Kühlfläche des Deckels ist der A-1 höchstens ~10-15 Minuten betreibbar, da das 4-Kant-Profil quasi keine Wärme abführt. Jeder (wirklich jeder) A-1, den ich in der Mache hatte, war so, dass die Paste völlig eingetrocknet war und beim öffnen des Gerätes quasi schon in Placken vom Deckel gefallen ist. Also (immer) neu...

gruß, audiomatic

[Magnet]

Jeder (wirklich jeder) A-1, den ich in der Mache hatte, war so, dass die Paste völlig eingetrocknet war und beim öffnen des Gerätes quasi schon in Placken vom Deckel gefallen ist. Also (immer) neu...

Darum ging es aber doch gar nicht. Dass man von einander getrennte Flächen, zwischen denen eingetrocknete Wärmeleitpaste war/ist, nur mit frischer Wärmeleitpaste wieder zusammenfügt, halte ich für selbstverständlich. Hier ging es doch darum, dass man z.B. funktionierende Transistoren nur deshalb abschraubt, um die darunter liegende eingetrocknete Wärmeleitpaste gegen "frische" auszutauschen.

[audiomatic]

Hatte ich auch durchaus so verstanden... da die Diskussion sich aber zwischenzeitlich in eine Richtung "..kann WL Paste grundsätzlich überhaupt eintrocknen.." entwickelte, dachte ich dieser Beitrag sei sinnvoll.

gruß, audiomatic

[Magnet]

[…] da die Diskussion sich aber zwischenzeitlich in eine Richtung "..kann WL Paste grundsätzlich überhaupt eintrocknen.." entwickelte, dachte ich dieser Beitrag sei sinnvoll.

Dass sie grundsätzlich eintrocknen kann, ist natürlich so. Da werden vor allem Temperatur und Zeit eine Rolle spielen. Und das gibt dann auch keinen "Staub", sondern solche kleinen, natürlich nicht sehr festen, Plättchen – wie von dir beschrieben. Wenigstens ist das weniger Sauerei als frische Wärmeleitpaste …

Gruß,

Thomas,

steht auf beschichtete Kaptonscheiben und saubere Finger.

[tiarez]

Ein Beitrag aus der Praxis, weil eben erst in den Fingern gehabt:

In den 80ern war es ja gang und gäbe, die Kühlung mit Heatpipe und Kühl-Lamellen zu realisieren. Ich hatte eben einen Sony TA-F55 in den Fingern, da käme ich eher nicht auf die Idee, die Endtransistoren von ihrem Block zu schrauben - aber die WLP zwischen der Heatpipe und ihrer Klemmung sah nicht mehr vertrauenerweckend und flächendeckend aus.
Ich habe es jetzt erstmal so gelassen und versuche mich mal an vorher-nachher Temperatur-Messungen unter kontrollierten Bedingungen.

Gruß

Thomas

[Cpt. Mac]

Frage eines Ahnungslosen: welche Komponente bewirkt eigentlich die elektrische Isolation von Transistor und Kühlkörper? Meines Wissens ist die Metallfläche des Transistors ja mit dem Kollektor verbunden, und ohne elektrische Isolation schliesst man ja positive und negative Railspannung kurz und/oder nimmt die Masse noch dazu.