{"id":1871,"date":"2026-08-16T09:24:39","date_gmt":"2026-08-16T09:24:39","guid":{"rendered":"https:\/\/haktak.com\/?p=1871"},"modified":"2026-08-16T09:33:52","modified_gmt":"2026-08-16T09:33:52","slug":"copper-shim-vs-thermal-pad","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/haktak.com\/de\/copper-shim-vs-thermal-pad\/","title":{"rendered":"Kupfer-Shims im Vergleich zu W\u00e4rmeleitpads: Die wichtigsten Unterschiede"},"content":{"rendered":"
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Eine Kupferscheibe ist nicht automatisch besser als ein W\u00e4rmeleitpad, obwohl Kupfer eine wesentlich h\u00f6here W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit hat. Kupfer ist starr. Ein W\u00e4rmeleitpad ist nachgiebig. Dieser einfache mechanische Unterschied ver\u00e4ndert, wie jedes Material die W\u00e4rmequelle ber\u00fchrt, mit Spaltvariationen umgeht, empfindliche Bauteile belastet und sich bei der Montage verh\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n

In einer flachen, streng kontrollierten Schnittstelle kann ein richtig bemessener Kupferabstandshalter mit sehr d\u00fcnnem Schnittstellenmaterial auf beiden Seiten gut funktionieren. In einer Baugruppe mit unebenen Bauteilh\u00f6hen, unsicheren Toleranzen, Vibrationen oder einer Anforderung an die elektrische Isolation ist ein komprimierbares Kpad in der Regel die sicherere Wahl.<\/p>\n\n\n\n

Die eigentliche Frage lautet also nicht: \u201cWelches Material hat den h\u00f6heren W\/mK-Wert?\u201d Sondern: \u201cWelche komplette Schnittstelle erzeugt den geringsten zuverl\u00e4ssigen Widerstand, ohne die Baugruppe zu besch\u00e4digen?\u201d Dieser Leitfaden f\u00fchrt durch diese Entscheidung f\u00fcr GPUs, VRAM, Laptops, Leistungsmodule, Telekommunikationshardware und industrielle Elektronik.<\/p>\n\n\n\n

Kupfer-Shim vs. W\u00e4rmeleitpad: Schneller Vergleich<\/h2>\n\n\n\n

Eine Kupferscheibe beg\u00fcnstigt eine hohe Leitf\u00e4higkeit und Formbest\u00e4ndigkeit, w\u00e4hrend ein W\u00e4rmeleitpad Anpassungsf\u00e4higkeit, elektrische Isolierung und Toleranzausgleich beg\u00fcnstigt. Kupfer kann W\u00e4rme effizient durch seinen K\u00f6rper leiten, aber ein schlechter Kontakt auf einer der beiden Seiten kann diesen Vorteil zunichte machen. Ein Pad hat eine geringere Leitf\u00e4higkeit, kann jedoch einen vollst\u00e4ndigeren Kontakt \u00fcber raue, geneigte oder unterschiedlich hohe Oberfl\u00e4chen hinweg herstellen.<\/p>\n\n\n\n

Entscheidungsfaktor<\/strong><\/td>Kupferunterlegscheibe<\/strong><\/td>Thermisch <\/strong>Pad<\/strong><\/td><\/tr>
Volumenleitf\u00e4higkeit<\/td>Sehr hoch bei geeigneten Kupfersorten<\/td>Niedriger und formulierungsabh\u00e4ngig<\/td><\/tr>
Anpassungsf\u00e4higkeit<\/td>Starr und allein nicht in der Lage, mikroskopische Rauheiten auszuf\u00fcllen<\/td>Komprimierbar und anpassungsf\u00e4hig an Oberfl\u00e4chenunebenheiten<\/td><\/tr>
Spalt-Toleranz<\/td>Ben\u00f6tigt streng kontrollierte Dicke und Geometrie<\/td>Deckt einen gr\u00f6\u00dferen Arbeitsspaltbereich ab<\/td><\/tr>
Zus\u00e4tzliche TIM<\/td>Erfordert in der Regel auf beiden Seiten eine d\u00fcnne Trennschicht<\/td>Dient normalerweise selbst als Schnittstellenschicht<\/td><\/tr>
Elektrisches Verhalten<\/td>Elektrisch leitf\u00e4hig, sofern nicht gesondert isoliert<\/td>Elektrisch isolierende Typen sind weit verbreitet<\/td><\/tr>
Mechanische Belastung<\/td>\u00dcbertr\u00e4gt Verschiebung und Kraft direkt<\/td>Varianten von Polstern, je nach H\u00e4rtegrad und Kompression<\/td><\/tr>
Serienpassform<\/td>Erfordert eine kontrollierte Platzierung und Fixierung<\/td>Erh\u00e4ltlich als Stanzteile mit Tr\u00e4gerfolie und Aufrei\u00dflaschen<\/td><\/tr>
Typische optimale Anpassung<\/td>Pr\u00e4zise, stabile und ebene Schnittstellen<\/td>Variable Abst\u00e4nde, ungleichm\u00e4\u00dfige Anordnungen und empfindliche Bauteile<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Dies ist eine \u00dcbersichtstabelle und keine endg\u00fcltige Spezifikation. Die Antwort kann sich \u00e4ndern, wenn sich der tats\u00e4chliche Abstand, die Klemmkraft, die Oberfl\u00e4cheng\u00fcte oder die Spannungsanforderungen \u00e4ndern. Ein Fehler von 0,2 mm, der auf einer Zeichnung winzig erscheint, kann bereits ausreichen, um einen K\u00fchlk\u00f6rper vom GPU-Chip abzuheben oder ein Speicherpaket zu \u00fcberlasten.<\/p>\n\n\n\n

Was ist ein Kupferspaltst\u00fcck und was ist ein W\u00e4rmeleitpad?<\/h2>\n\n\n\n

Ein Kupfer-Shim ist ein starrer Abstandshalter aus Metall, der dazu dient, einen definierten Abstand in einem W\u00e4rmepfad zu \u00fcberbr\u00fccken. Ein W\u00e4rmeleitpad ist eine weiche, gef\u00fcllte Polymerfolie, die so konzipiert ist, dass sie sich verformt und \u00fcber verschiedene Spaltma\u00dfe hinweg Kontakt herstellt. Beide k\u00f6nnen W\u00e4rme leiten, aber sie l\u00f6sen unterschiedliche mechanische Probleme. Sie als vollwertige Ersatzprodukte f\u00fcreinander zu betrachten, ist der Punkt, an dem viele K\u00fchlprojekte schiefgehen.<\/p>\n\n\n\n

\"Was<\/figure>\n\n\n\n

Kupferunterlegscheiben sind starre, w\u00e4rmeleitende Distanzst\u00fccke<\/h3>\n\n\n\n

Eine thermische Kupferunterlegscheibe ist in der Regel ein d\u00fcnnes, flaches St\u00fcck Kupfer, das auf Ma\u00df geschnitten oder gestanzt wurde. Zu den g\u00e4ngigen Materialien z\u00e4hlen C110-Kupfer, sauerstofffreies Kupfer und vernickeltes Kupfer. Das Metall kann in pr\u00e4zisen Dicken geliefert werden, doch seine Leistungsf\u00e4higkeit h\u00e4ngt auch von der Ebenheit, der Grath\u00f6he, der Oberfl\u00e4chenrauheit, der Oxidation und der Art und Weise ab, wie es fixiert wird.<\/p>\n\n\n\n

Kupfer \u00fcberbr\u00fcckt die sichtbare L\u00fccke. Es f\u00fcllt mikroskopisch kleine Vertiefungen auf einem Chip, einem W\u00e4rmeverteiler oder einem K\u00fchlk\u00f6rper nicht von Natur aus aus. Selbst zwei Teile, die spiegelglatt aussehen, weisen Erhebungen und Vertiefungen auf. Wenn eine blanke Unterlegscheibe diese Erhebungen ber\u00fchrt, kann ein Gro\u00dfteil der sichtbaren Fl\u00e4che dennoch Luft enthalten. Aus diesem Grund wird bei Kupfer-Unterlegscheiben-Baugruppen \u00fcblicherweise auf beiden Seiten eine sehr d\u00fcnne Schicht W\u00e4rmeleitpaste, Phasenwechselmaterial oder ein anderes anpassungsf\u00e4higes W\u00e4rmeleitmaterial (TIM) verwendet.<\/p>\n\n\n\n

Diese zus\u00e4tzlichen Schichten sind Teil des Designs. Ihre Dicke und ihre Abdeckung d\u00fcrfen nicht au\u00dfer Acht gelassen werden. Die Unterlegscheibe muss au\u00dferdem saubere Kanten, ausreichend Abstand zu benachbarten Bauteilen und einen sicheren Halt aufweisen, damit sie nicht in freiliegende Schaltkreise rutschen kann.<\/p>\n\n\n\n

Thermische Pads sind nachgiebige, spaltf\u00fcllende Schnittstellenmaterialien<\/h3>\n\n\n\n

Ein W\u00e4rmeleitpad kombiniert im Allgemeinen eine Silikon- oder silikonfreie Polymermatrix mit einem w\u00e4rmeleitf\u00e4higen keramischen F\u00fcllstoff wie Aluminiumoxid oder Bornitrid. Das Verh\u00e4ltnis von Polymer, F\u00fcllstoff und Verst\u00e4rkung steuert die Leitf\u00e4higkeit, H\u00e4rte, Klebrigkeit, das dielektrische Verhalten, den Druckverformungsrest und die Langzeitstabilit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

Im komprimierten Zustand passt sich ein Pad der Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit und den H\u00f6henunterschieden der Bauteile an. Es kann mehrere VRAM-Bausteine oder MOSFETs kontaktieren, selbst wenn diese sich nicht exakt auf derselben Ebene befinden. Das Pad kann zudem eine elektrische Isolierung und eine D\u00e4mpfung von Vibrationen bieten. Dies sind n\u00fctzliche Aufgaben, die eine einfache Kupferplatte nicht erf\u00fcllen kann.<\/p>\n\n\n\n

Die Polster werden in Platten, Rollen und als kundenspezifisch gefertigte Teile geliefert. Dabei spielen die Dicke, die H\u00e4rte nach Shore 00 oder Shore OO, das Druck-Durchbiegungs-Verhalten, die Gestaltung der Einlage sowie die Platzierungsgenauigkeit eine wichtige Rolle. Haktaks Produktfamilie \u201eThermal Pad\u201c<\/a> deckt Standard- und anwendungsspezifische L\u00fcllf\u00fcllformate f\u00fcr Elektronikbaugruppen ab.<\/p>\n\n\n\n

Warum der h\u00f6here W\/mK-Wert von Kupfer nicht automatisch einen geringeren Grenzfl\u00e4chenwiderstand bedeutet<\/h2>\n\n\n\n
\"Why<\/figure>\n\n\n\n

W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit beschreibt, wie leicht sich W\u00e4rme durch ein Material bewegt. Sie beschreibt nicht die vollst\u00e4ndige Verbindung. Eine funktionierende Grenzfl\u00e4che umfasst auch den \u00dcbergangswiderstand an beiden Oberfl\u00e4chen. Kupfer kann ein sehr schneller Weg durch die Mitte sein, aber wenn es an beiden Enden schlecht anliegt, kann der gesamte Aufbau schlechter abschneiden als ein weicheres Pad mit vollerem Kontakt.<\/p>\n\n\n\n

Ein vereinfachtes Modell ist: R_total = R_kontakt 1 + t\/(<\/strong>keine Ahnung<\/strong>) + R_Kontakt 2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Hier, t<\/strong> ist die Materialst\u00e4rke, k<\/strong> ist die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und A<\/strong> ist die effektive Fl\u00e4che. Der mittlere Term ist der Volumenwiderstand des Materials. Die beiden Kontaktterme repr\u00e4sentieren einen unvollkommenen Kontakt an dessen Stirnfl\u00e4chen.<\/p>\n\n\n\n

Stellen Sie sich Kupfer wie eine breite, schnelle Autobahn vor. Wenn es an beiden Auffahrten zu einem Stau kommt, l\u00f6st eine Verbreiterung der Stra\u00dfe in der Mitte nicht das gesamte Problem. W\u00e4rmeleitpaste kann helfen, diese Auffahrten freizumachen, indem sie mikroskopisch kleine Hohlr\u00e4ume ausf\u00fcllt, aber sie f\u00fcgt Material hinzu und muss d\u00fcnn aufgetragen werden. Zu viel Paste wird zu einer weiteren Widerstandsschicht. Zu wenig kann zu trockenen Stellen f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Der \u00dcbergangswiderstand ver\u00e4ndert sich mit Oberfl\u00e4chenrauheit, Ebenheit, Anpressdruck, Benetzung und tats\u00e4chlicher Kontaktfl\u00e4che. Eine starre Zwischenlage auf einer leicht geneigten Oberfl\u00e4che kann an einer Kante stark aufliegen und anderswo kaum Kontakt haben. Ein weiches Kissen kann dieser Neigung oft folgen, obwohl eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige Dicke oder H\u00e4rte des Kissens ein eigenes Druckproblem verursachen kann.<\/p>\n\n\n\n

Diese Unterscheidung ist der Grund, warum Ingenieure vergleichen W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit mit thermischer Impedanz<\/a> anstatt nur nach W\/mK auszuw\u00e4hlen. Die offizielle ASTM D5470-17(2024)<\/a> Mit diesem Verfahren werden die W\u00e4rmedurchgangseigenschaften unter festgelegten Pr\u00fcfbedingungen gemessen. Beim Vergleich der Ergebnisse m\u00fcssen Druck, Dicke, Probenvorbereitung und Kontaktverhalten ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n

Eine kurze Beispielrechnung, keine Leistungszusage<\/h3>\n\n\n\n

Stellen Sie sich eine Schnittstelle mit den Ma\u00dfen 20 mm \u00d7 20 mm vor. Vergleichen Sie einen 1 mm dicken Kupferabstandhalter mit einem hypothetischen W\u00e4rmeleitkoeffizienten von 390 W\/mK mit einem 1 mm dicken Kontaktst\u00fcck mit einem hypothetischen W\u00e4rmeleitkoeffizienten von 6 W\/mK. Berechnet man nur den Volumew\u00e4rmewiderstand, ist der Wert f\u00fcr Kupfer weitaus geringer:<\/p>\n\n\n\n