Konvexe Heatspreader

[Duke711]

Warum sind Heatspreader konvex?

Im Anhang mal eine überzeichnete Darstellung.

Ist das ein "Bug", und was wissen vielleicht diejenigen nicht, die den HS plan schleifen, ist ja ein "Bug" (schlechte Qualität) oder?


Bin gespannt wer als erstes die "richtige" Antwort präsentiert.

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So hier kommt die Auflösung.

Lob an User @FUSION5
Hier mal meine Messung bezüglich Schichtdicke

https://www.computerbase.de/forum/t...gleiche-datensaetze-rund-um-kuehlung.1922950/

oder

https://www.computerbase.de/forum/threads/schichtdicke-von-wlp-und-co.1842215/



Entscheidend ist hier der Anpressdruck, der bei der Messung über zentrale Gewichte für ein homogenes Feld, realisiert wurde.
Beim anziehen der Schrauben entsteht eine Biegelinie und das selbst bei einem Kühlerkörper aus 1,5 mm Stahlplatte für die Halterung, einen 2 - 3 mm dicken Kühlkörper + 20 mm dickem Kunststoff, so steif ist selbst die 12 mm Plexiplatte von Igor's Test bezüglich dem Druckbild nicht. - Grafik 4 " Biegung-kühler" (überzeichnete Darstellung).
D.h. beim anziehen der Schrauben verbiegt sich dementsprechend die Kühlerplatte zu einer konkaven Form - Grafik 5 "Spalt" (überzeichnete Darstellung), es entsteht ein konkaver Spalt. Und da wo es ein Spalt gibt, ist der Anspressdruck 0 und somit ist der Schichtdicke der WLP am größten.
In der Grafik 6 "so sollte es ein" wird nun deutlich warum der HS konvex sein sollte. Der konkave Spalt ist nicht mehr vorhanden, so das hier ein homogenes Druckbild erzeugt werden kann, die Schichtdicke der WLP ist deutlich geringer.
In der Grafik 7 "konkaver Spalt" sollte es nun verständlicher sein warum konkave HS nicht optimal sind. Der konkave Spalt wird um den Betrag der Konkavität größer und dementsprechend die Schichtdicke der WLP.
Nach wie vor hat aber der Anpressdruck den größten Anteil, hier ist die Toleranz von vom kleinsten Anpressdruck zum Maximum 60 Mikrometer.
In letzten Grafik sind bezüglich dem Sockel LGA 2011/1150 bei 300 N Anpresskraft nochmal die Relationen aufgeführt. Der Spalt ist bei einem planaren Kühlerboden und Heatspreader nicht von Bedeutung. Viel wichtiger ist der Anpressdruck und nichts als diesen hat ein Igor in seinem sehr einfach gehaltenen Testaufbau:

Intel Core i9 vs. AMD Ryzen 9: Wie konvex oder konkav sind die aktuellen Heatspreader wirklich und was sind die Folgen? | Labortest | Seite 2 | igor sLAB

visualisiert -Farbabdruck. Man erkennt das Aufgrund der Biegelinie die Plexiplatte am Rand einen hohen Druck auf dem HS ausübt, während dieser in weite Teile nicht vorhanden ist. Auf die Konvexität des IHS kann man mit so einem simplen Testaufbau auf jeden Fall nicht sein Fazit ziehen.

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Ist also die Konvexität ein "Bug"?

Nein diese ist durch aus gewollt, bedeutet aber nicht das alle Kühler konvex sind
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Ist die Aussage

Intel HS - konkav
AMD HS - konxex

richtig?

Nein diese ist vollkommender Quatsch. Um so eine Statistik zu erstellen, müsse man eine sehr große Charge vermessen. Mal davon abgesehen können, wie man dieser Messung entnehmen kann, IHS konvex sein. Messung stammt von einer gelöteten Server CPU. Ebenfalls gibt es konkave AMD HS.
@ unwissende Hater, wie wäre es mal mit Fakten?
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Verformt sich der IHS beim Löten zu einer konkaven Form?
Nein dazu ist die Löttemperatur mit 183 °C beim Weichlöten zu gering, ebenfalls zieht sich das Lot beim erstarren nicht nenneswert zusammen.

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Bringt das Schleifen vom HS einen Vorteil?
Bei einer WLP zu einem eindeutigen Nachteil. Durch das Schleifen wird die konvexe Form neutralisiert. Dadurch ensteht wieder ein konkaver Spalt was zu einer höheren Schicktdicke der WLP führt.
Bei einem konkaven HS kann das schleifen allerdings zu einer Verbesserung führen. Ebenso bringt das Schleifen was bei Flüssigmetall, wenn der Kühler nicht angeschraubt, sondern nur aufgelegt wird.
In der Regel ist aber vom Schleifen abzuraten
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Bringt ein konvexer Kühlerboden einen Vorteil?
Nein bei einem konvexen Kühlerboden würde bei einem konvexen oder geraden HS der Anpressdruck in der Mitte mit zumehmender Anpresskraft abnehmen und mehr nach außen verteilt werden.

 

[Tulol]

Na damit die Wlp und die in ihr vorhandenen Luftblasen nach außen weggetrückt werden und nicht ein Luftpolster zwischen CPU und Headspreader einschließen.

 

[XShocker22]

Und warum sind sie bei Intel konkav?

@Duke711

Vielleicht hilft Dir das weiter.

XShocker22

 

[cool and silent]

Konvex? Sex? Konkav? Brav? Plan?

Ganz einfach - die CPU Hersteller haben den Sorgen und Nöte der Kühlerhersteller erkannt - die Top-of-the-range R9 3950 CPU lässt sich locker und leicht mit einem 30 Euro Aftermarketkühler von Arctic betreiben, alles andere gibt nur noch marginale Vorteile. Das war absehrbar. Also hat man sich schon Jahre zuvor zu einer Legendenbildung rund um Heatspreaderformen und dazu kompatible Kühllösungen verabredet. In der Praxis völlig belanglos...

 

[duskstalker]

das kommt von der weiterverarbeitung. das material verzieht sich halt und wird dann nicht mehr glattgeschliffen oder gefräst.

habe erst gerade einen scythe mugen verbaut, und das ding hat die typische intel wölbung (konvexer kühlerboden) - also erstmal zum sandpapier und spiegel gegriffen. mugen + ryzen cpu heißt spitze auf spitze. das nix gut.

 

[Duke711]

Und warum sind sie bei Intel konkav?

@Duke711

Vielleicht hilft Dir das weiter.

XShocker22

Das kann nur falsch sein, die Messung oben auf einer CNC stammt von einem IHS (Intel).

 

[Baal Netbeck]

Ich kann nicht sagen ob es sich bei Intel für alle Modellreihen gleich verhält... In der Regel waren die konkav.
Die bei ryzen sind wohl ziemlich plan.

Das interessiert Intel vermutlich auch nicht sonderlich.
Die Intel Boxer kühler hatten ja auch fast immer nur diesen kleinen runden Kontakt Punkt in der Mitte.... Die anderen kühler Hersteller haben sich da oft angepasst und den Boden konvex gearbeitet....aber auch da glaube ich eher, dass es bei den meisten eine Frage der Fertigung war....es ist ja nicht so, als wären die Abweichungen riesig.

Selbst Plan schleifen ist hat nicht so einfach.... Habe ich bei einem GPU Wasserblock versucht, weil der absurd schlecht gefertigt war und mir die GPU durchgebrochen hätte....da merkt man an den temperaturen, dass ich es nicht weit genug runter geschliffen habe....wenn ich Zeit habe begebe ich mich da nochmal ran.

 

[Kasjo]

Hmm die sind ja aus kupfer oder? Um so dem Material eine Richtung vorzugeben? Arbeitet ja auch und wenn nur minimal bei wärme und der Größe. Aber so würde der HIS sich von der Die wegbewegen als sie ggf. zu zerdrücken.

Gegenfrage: Is das ein Quiz? Allem Anschein nach kennst du die Antwort ja bereits.

Bin gespannt wer als erstes die "richtige" Antwort präsentiert.

 

[FUSION5]

Wurde damit nicht versucht den Anpressdruck an zentraler Stelle, also oberhalb des Die, zu erhöhen? Ziel müsste ein besserer Wärmeübergang sein.

 

[DonnyDepp]

Weil sich Intels Heatspreader durchs verlöten bei hoher Temperatur konkav verziehen.
Die Frage ist also eher warum sind Heatspreader konkav.

 

[Schaby]

Die Wölbung hat durchaus einen Sinn. Wer mal seine (guten) Töpfe genau betrachtet, der wird feststellen, das die Böden nicht gerade sind. Das macht man, da das Material sich ausdehnt. Der Boden wird dann beim Kochen gerade und liegt dann Plan auf der Herdplatte auf.

Genauso verhält es sich mit dem Heatspreader. Ob nun die Wölbung nach Innen oder nach Außen ist, hängt davon ab, wie der Heatspreader mit dem Chip verbunden ist. Bei Lot, welches sich ebenfalls fast genauso ausdehnt, wird die Wölbung nach Innen gehen, bei Wärmeleitpaste nach Außen, da Diese flexibel ist.

Wie die Wölbung ist, spielt dabei keine Rolle, denn bei Beiden kommt es auf das Gleiche raus; und zwar das bei erwärmter CPU der Kühler Plan aufliegt.

 

[wern001]

bei meinem TR 2950x war die mulde so extrem das ich ihn mit normaler Wärmeleitpaste (kryonaut irgendwas) nicht kühlen konnte.
unter last ging der auf 94°C und regelte dann runter.
Erst nach dem austausch gegen Galinstan geht das Teil auf 16x 4,1 GHz bei ca 90 °C

Ich hab meinen TR mit einer Messmaschiene ausmessen lassen. Der erfolg war folgender

 

[Mein Puddeling]

Und warum sind sie bei Intel konkav?

@Duke711

Vielleicht hilft Dir das weiter.

XShocker22

Folgeartikel:

https://www.igorslab.de/igorlab-unt...igh-tech-samt-neuer-erkenntnisse-leseraktion/

 

[Duke711]

Folgeartikel:

https://www.igorslab.de/igorlab-unt...igh-tech-samt-neuer-erkenntnisse-leseraktion/

Auch hier ist er konvex, komisch das der angeblich konkave IHS vom Intel, festgestellt über simple Abruckbilder mit einer Anschraubplatte und einer verfälschlichen Biegelinie, nicht dort gemessen wurde. Im übrigen biegt sich auch eine 12 mm starke Kunststoffplatte durch, insbesondere Plexi.

Warum der HS nicht konkav sein sollte, hat @wern001 bereits ausführlich, bebildert, erläutert.

Im übrigen die Messung stammt von einem verlöteten IHS.

@FUSION5 und @Tulol haben bereits als einzige die richtige Antwort gegeben.

 

[wern001]

Ich glaub das ist mehr oder weniger ungewollt und entsteht automatisch beim ausstanzen oder Formen der Kupferteile aus dem Band

 

[Baal Netbeck]

@FUSION5 und @Tulol haben bereits als einzige die richtige Anwort gegeben.

Und du in deiner Weißheit entscheidest, was die Wahrheit ist?

Du hast also einen Heatspreader selbst vermessen...herausgefunden, dass deiner konvex ist und daraus geschlossen, dass das für alle Heatspreader gilt und das das mit Absicht passiert um die Wärmeleitung zu verbessern?

Ist doch etwas anmaßend.

Ohne bei dem Entscheidungsprozess bei Intel dabei gewesen zu sein, kann man das doch überhaupt nicht sagen.

Ja...eventuell haben die sich damals entschieden, mit ihrer Entwicklungabteilung das auszutesten und sich dann für die beste Variante entschieden....eventuell haben die Entwickler gesagt...die IHS kommen konkav/konvex aus der Fertigung....das kostet und minimal Leitung oder bringt minimal Kühlleistung...und die Entscheidungsträger haben einfach gesagt...mir doch egal....nimm das was günstiger zu produzieren ist.

Das extrem Übertakter sich die Mühe machen ihren IHS plan zu schleifen, sollte eigentlich zeigen, dass es nicht optimal von Intel(oder auch AMD) gewählt ist.....über mehr kann ich keine Aussage treffen....nur Vermutungen äußern.

Das macht man, da das Material sich ausdehnt. Der Boden wird dann beim Kochen gerade und liegt dann Plan auf der Herdplatte auf.

Ich bin mir nicht sicher, ob das hier zum tragen kommt....der Heatspreader hat zwischen Umgebungstemperatur und Vollast eventuell 40K Unterschied....bei Alpha gleich 16,5*10^-6 und grob 4cm IHS Breite.....ergibt das für 40K erwärmung ......0,22mm verbreiterung(wenn ich mich jetzt nicht vertippt habe.
Ich kann mir nicht vorstellen, das das den IHS plan drückt.....Die Wärmeleitpaste, die Intel verwendet, wird ebenfalls nicht den IHS hoch drücken....und das Indium, das als Lot verwendet wird auch nicht....so einen Indiumdraht kann ich mit dem Finger platt drücken....der drückt da nix nach oben.....das ist extra so "elastisch", um auch bei kleinen verschiebungen durch die Wärmeausdehnung und den Anpressdruck der Kühler, nicht den Kontakt zu verlieren.

 

[Duke711]

Und du in deiner Weißheit entscheidest, was die Wahrheit ist?

Du hast also einen Heatspreader selbst vermessen...herausgefunden, dass deiner konvex ist und daraus geschlossen, dass das für alle Heatspreader gilt und das das mit Absicht passiert um die Wärmeleitung zu verbessern?

Falsch, das hat einen guten Grund warum diese konvex sind. Wo steht eigentlich geschrieben das nur ein HS vermessen worden ist?

Ist doch etwas anmaßend.

Richtig, wenn man die Grundlagen oder Hintergründe wie z.B. Du nicht verstanden hast. Ist ja nicht der erste Post von Dir wo es an Hintergrundwissen mangelt.

Ohne bei dem Entscheidungsprozess bei Intel dabei gewesen zu sein, kann man das doch überhaupt nicht sagen.

Da muss man nicht dabei gewesen sein.

Das extrem Übertakter sich die Mühe machen ihren IHS plan zu schleifen, sollte eigentlich zeigen, dass es nicht optimal von Intel(oder auch AMD) gewählt ist.....über mehr kann ich keine Aussage treffen....nur Vermutungen äußern.

Diese Aussage ist falsch, den meisten Überaktern sind die Hintergründe nicht bekannt, wie man auch etwas aus diesem Thread hier ableiten kann.

Ein plan geschliffener HS hat fast nur Nachteile, Auflösung folgt.

Im übrigen ist @wern001 sein HS von AMD ebenfalls konkav (vermutlich Fertigungsfehler etc).

Also scheint ja wohl die pauschale Aussage:

Intel - konkav
AMD - konvex

falsch zu sein. Wie hat man das überhaupt statistisch ermittelt, mal ein Kühler vermessen?

Bitte die Kirche im Dorf lassen.

 

[wern001]

Ich glaub nicht, dass das ein Fertigungsfehler ist. Die Wölbung ist Typisch für gestanztes Metall.
Wenn man die CPU mit PBO @180W betreibt, spielte es keine Rolle ob Wärmeleitpaste oder Flüssigmetall.
bei 300 Watt war die Wärmeleitpaste einfach ein KO-Kriterium.

Die HS werden mit mehreren Tonnen Gewicht einfach aus einer Kupferrolle ausgestanzt und dabei verformt sich das Kupfer etwas.

 

[DonnyDepp]

@Duke711 dann viel Spaß beim Aktualisieren des Wikipedia Artikels.

 

[cool and silent]

Ich glaub nicht, dass das ein Fertigungsfehler ist. Die Wölbung ist Typisch für gestanztes Metall.

...

Die HS werden mit mehreren Tonnen Gewicht einfach aus einer Kupferrolle ausgestanzt und dabei verformt sich das Kupfer etwas.

Überraschung! physische Güter haben geringe Fertigungstoleranzen. Schaut Euch mal die Lackoberflächen Eurer Autos an oder die Spaltmaße.

Bei einem CPU-Kühler oder HEatspreader sind schlichtweg keine PRäzisionsteile mit einem Micrometer Toleranz erforderlich oder sinnvoll, denn die Kühllösung funktioniert auch mit den größeren Toleranzen. Das schliesst Fertigungsfehler im Einzelfall nicht aus.

Falls Intel und AMD absichtlich krumme Heatspeader bauen würden, könnte man in den Spezifikationen dazu Infos finden. Das ist aber nicht der Fall.