Frage Heatpipe kühler verlöten - temperatur der bestehenden Lötverbindungen? Frage an kühler-produktions-spezialisten.

cheater

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Hallo Freunde,
das ist eine Frage an die kluge Menschen unter uns die sich etwas mit der Herstellung von Heatpipe-cooler auskennen.

Kurzgesagt: ich will Kupfer-Shims an die Coldplate eines Coolers löten. Nur will ich nicht, dass dabei die bestehende Fins des Coolers entlöten. Somit suche ich Informationen darüber, bei welcher Temperatur der Lötzinn der im Cooler verwendet wird, flüssig wird.

Wichtiger unterschied: es geht nicht darum, bei welcher Temperatur der Cooler verlötet wird, z.B.: "der Cooler geht in ein Ofen der auf 300C eingestellt ist" - auch wenn der Ofen auf 300C eingestellt ist, mag der Lötzinn vielleicht schon bei 150C flüssig werden.

Um ganz sicher zu gehen dass ich das Verfahren verstehe: Ein Heatpipe-cooler besteht aus einer Coldplate (aus Alu oder Kupfer oder beides) und den Fins (Alublech). Die Fins werden an die Coldplate angebracht. Wie werden die Fins angebracht: mit löten, brazing-verfahren, oder sonst irgendwie? Ich habe hier einen kleinen server-cooler, mit ner Heatpipe, und habe ein Paar dieser Fins abgerissen. Dann die Rest-teile weggemeißelt. Es sieht so aus, als ob die verlötet wären. Ein weiterer Hinweis ist, dass ich nur Aluminium-Brazing-Verfahren finde, die in Temperaturen höher als 420C gefertigt werden - Heatpipes können aber nur 300C ausstehen, dann gehen die kaputt. Nur ist die frage, bei welcher Temperatur der verwendete Lötzinn flüssig wird. Die Temperatur mag irgendwo zwischen 100C und 300C liegen, und ich weiß nicht genau, welcher Lötzinn verwendet wird.

Mein Vorhaben ist es nämlich, einen Cooler fürs RAM auf der Hinterseite meiner neuen RTX 3090 zu bauen. Da (fast) keine dieser Karten mit ausreichender Backplate-Kühlung geliefert wird, muss man das selber machen.

Das eine Problem ist, dass die Kondensatoren so 1-1.5mm höher sind, als die RAM-chips. Somit habe ich 3 Möglichkeiten:

1. dicke pads - pfui

2. in den Kühler 1.5mm tief mit der CNC einfräsen - heikel, da die Heatpipe auf 1.5mm Tiefe sitzt

3. eine Kupferschicht drauf löten - vielleicht schwer, kann aber auch ganz interessant werden

Nun muss ich Lötzinn finden, welches in Temperatur die höher als 150C flüssig wird (da bei 140C die Chips sowieso verbrennen), aber auch viel früher flüssig wird als der Lötzinn, den man für die Herstellung dieser Cooler verwendet. (Angenommen, dass die Kühler tatsächlich verlötet werden).

Also, liebe Freunde, was nützt man so in der Herstellung?

Soll der backplate-cooler gelingen, wollte ich im zweiten Wurf auch etwas ähnliches mit meinen bestehenden Kühler auf der Vorderseite meiner 3090 machen. Das ist eine Gigabyte Aorus 3090 Xtreme - die ganz riesige. Dass die super dicke, super schlechte Pads fürs RAM nützt, ist allen schon bekannt. Ich glaube, dass die sogar ein Vapor Chamber hat, bin mir aber nicht sicher. Bilder der Aorus 3090 hier. Shims fürs RAM wären aber eine gute idee, wie man sieht. Also wenn jemand auch weiß, was Gigabyte's subunternehmer nützen, wäre ich außer mir vor Freude. Entweder die Temperatur, oder die chemische Zusammensetzung. Wie heißt die Firma? Igor hatte es mal in einem seiner letzten Videos genannt.

So neben an, ich verstehe, dass Heatpipes kurzfristig 300C ausgesetzt werden dürften, diese Temperatur wird aber beim löten sicher nicht erreicht. Es gibt Lötzinne die ich verwenden kann die zwischen 150C und 190C flüssig werden. Nun will ich nur sicher gehen, dass die Fins selbst nicht mit dem selben Lötzinn verlötet sind. Wozu die netten Shims drauflöten, wenn dann die Fins am Cooler abfallen? Das wär doch ganz doof.
 
Also wenn die fins aus Alu sind kann man sie doch nicht Löten ( vieleich unter Inertgas )?
 
Alu kann man wohl löten! Was denkst du wie die aus Aludraht geformte "Beinchen" aller TH Bauelemente verlötet werden? ;)
 
Gegenfrage,gegenprinzip.
Schon mal ne CPU mit der Herdplatte geköpft?
Teste mal aus ob es nicht auch anders rum geht.
Langsam die Backplatte erwärmen bis das Lot anfängt flüssig zu werden und dann Wärmequelle aus und Grafikkarte drauf.
Oder was ist mit Kupfer?
Etwas zähere Wärmeleitpaste auf Beide Teile und das Kupfer dazwischen oder Graphite Pads auf beide Seiten.
Würd ich vielleicht als erstes versuchen.
 
Guter Hinweis - solches Lötverfahren habe ich sowieso vor - aber, so dass das ganze funktioniert, muss auf dem Kühler auf der Coldplate auch eine Schicht Lötzinn bestehen, und die muss sich auch beim anbringen der Kupferplatte verflüssigen.

Wärmeleitpaste habe ich mir überlegt - ist aber nicht annähernd so wärmeleitfähig wie Lötzinn.
 
Das stimmt,aber Wärmeleitpaste, Kupfer,Wärmeleitpaste vielleicht schon deutlich besser als die Pads.
 
Vielleicht, vielleicht nicht ;) Immerhin eine Möglichkeit.

Ein dünner Pad (0.5mm) ist dennoch angesagt, wegen Mechanik, Unebenheiten, usw. Man will die feinen BGA-Bällchen nicht zerquätschen. Dann kommen die Space Invader und so.
 
Hallo cheater

Solche Technikprojekte finde ich immer spannend.

Kurzgesagt: ich will Kupfer-Shims an die Coldplate eines Coolers löten. Nur will ich nicht, dass dabei die bestehende Fins des Coolers entlöten.
Um welchen Kühler geht es hier genau? Kannst du Fotos machen damit wir uns das genauer vorstellen können? Vielleicht kann man dann auch etwas an technischen Daten finden.

Lötverfahren gibt es für Temperaturen von etwa 100 - 800 Grad. Für Platinenbestückung wird normalerweise Niedrigtemperaturlot zwischen 140 und 180 Grad verwendet. Elektronikerlot schmilzt zwischen 180 und 270 Grad. Wenn man etwas in einem Ofen bei 300 Grad verlötet, dann dürfte Lot mit 230 bis 270 Grad Schmelzpunkt verwendet werden. Niedrigtemperaturlot nimmt man nur für Bauteile, die keine so hohen Temperaturen ertragen.

Grössere Flächen und gerade Heatpipes und Vaporchambers dürften sehr schwierig zu löten sein. Mit Lötkolben oder Heissluftföhn bringt man kaum genug Wärme zusammen, weil die Wärme über die Pipes schnell verteilt wird. Das dürfte fats nur in einem Ofen möglich sein. Vor dem Löten muss die Oberfläche sauber gereinigt und eventuell mit einem Kontaktmittel vorbehandelt werden. Sonst bringt man keine gute Verbindung hin.

Auf den Bildern der Aorus 3090 sieht es für mich auch nach eine Vaporchamber aus.
 
Ein echtes Hartlöten der Heatpipes an den Heatsink bietet normalerweise den bestmöglichen Wärmeübergang, birgt aber Gefahren, da zu hohe Temperaturen die Kapselung der Heatpipe beschädigen könnten. Dann geht der Unterduck verloren und die Heatpipe kaputt.

Oft wird deshalb alternativ geklebt, geklemmt oder gepresst und die Luft durch eine Zwischenschicht aus Wärmeleitpaste verdrängt. Es kommt auch darauf an, woraius die Heatpipe ist. Groove oder Mesh kann man löten, gesintertes Kompositmatrial besser nicht.
 
Ein echtes Hartlöten der Heatpipes an den Heatsink bietet normalerweise den bestmöglichen Wärmeübergang, birgt aber Gefahren, da zu hohe Temperaturen die Kapselung der Heatpipe beschädigen könnten. Dann geht der Unterduck verloren und die Heatpipe kaputt.

Oft wird deshalb alternativ geklebt, geklemmt oder gepresst und die Luft durch eine Zwischenschicht aus Wärmeleitpaste verdrängt. Es kommt auch darauf an, woraius die Heatpipe ist. Groove oder Mesh kann man löten, gesintertes Kompositmatrial besser nicht.

Die Frage bleibt offen, mit welchen Lötzinn die Fins am Aorus gelötet sind?

An dem Cooler den ich für Backplate verwende habe ich mit einer dicken Lötspitze rumgefühlt und so ab 200C ist der Lötzinn zäh geworden. Von den gibt es aber nicht viel, deswegen war es schwer die genaue Temperatur zu erfassen. Lötkolben war irgend ein hochwertiges Teil von Weller, also nicht die Billigvariante.

Der soll-Backplate-cooler ist ein 1U server cooler mit einer (oder zwei) Heatpipes. Bei dem mache ich mir keine Sorgen - wenn der kaputt geht kann ich nen neuen kaufen. Was wichtig ist, dass der Aorus cooler nicht defekt geht...

Übrigens löten geht schon, es ist schon lustig am Kühler zu löten. Dort wo der Lötzinn eine verbindung macht, wenn man mit der Lötspitze vorbeifährt wird es ganz zah, als ob der kleben würde. Das habe ich mit normalen Sn60Pb39Cu1, also Bauteile-Lötzinn, versucht. Kaufe mir aber demnächst Niedrigtemperatur-Lötzinn.

PS hab heute die erste Tastspitze am CNC kaputtgemacht... Glück hat, nur 22 Euro...

LG noch
 
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Metallflächen mit einen einfachen Lötkolben zu verlöten funktioniert nicht. Das Weichlot mag zwar zäh an der Oberfläche haften, mit einen einfachen Schraubendreher oder etwas Hebelwirkung ist es aber wieder ab, ist also eine sehr kalte Lötstelle die entsprechend schlecht leitet.
Das funktioniert meist nur mit einer Lötlampe und da ist die Gefahr groß dass die Chips bzw. anderen Lötstellen das nicht überleben.
Am besten wäre hier ein Autogenschweißbrenner mit einer sehr punktuellen Wärme und aktive Kühlung der umliegenden Flächen. Da braucht man aber schon sehr viel Übung. Ich würde auf das weichlöten verzichten. Schwierig umzusetzen und die Gefahr von kalten Lötstellen ist groß. Da die Kühler meist sowie so mit einer Flächenpressung über Schrauben montiert werden, ist Flüssigmetall deutlich besser als Weichlot.
 
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Zum Vergleich (thermal conductivity und melting point)

CompoundThermal ConductivityMelting Point
Fujipoly / ModRight Ultra Extreme17 W/mK
Alfa Chemistry Materials Indium Nanofoil / Nanorods81.8 W/mK156.6C
Indium83.7 W/mK156.61C
Blei33 W/mK327.5C
Kupfer, weich385 W/mK
Sn55Pb45 - Materion WS200 Solder58 W/mK183-200C
Sn60Pb4049.8 W/mK183-190C
Sn80Pb20 - Materion WS199 Solder59 W/mK183-189C
Sn70Pb30 - Materion WS186 Solder53 W/mK183-186C
Sn63Pb3750 W/mK183C
77.2Sn20In2.8Ag - Materion WS187 Solder54 W/mK175-187C
In60Pb4029 W/mK174-185C
Sn62Pb36Ag250 W/mK179C
In70Pb3038 W/mK160-174C
Pb43Sn43Bi14?? W/mK144-163C
In97Ag3 - Materion WS143 Solder73 W/mK143C
Thermal Grizzly Conductonaut73 W/mK
Thermalright Liquid Metal79 W/mK

Alle Daten aus MatWeb bezogen außer Thermal Grizzly, Thermalright, und Fujipoly, diese Daten sind aus der Umverpackung.

Muss sagen, Materion WS143 sieht sehr gut aus... Und kein Gallium... SnPbAg ist aber auch nicht schlecht, sowie SnInAg und Sn80Pb20.

Die letzten zwei mögen auslaufen und Kurzschlusse machen, oder den Kühler beschädigen...
 
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Nochmal zum Mitschreiben:
Die Heatpipes sind gesintert. Wer da mit einem fetten Kolben drangeht, wird die mit Sicherheit killen oder zumindest beschädigen.
 
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