Frage Oberflächen von Hand plan schleifen

S.nase

Urgestein
Mitglied seit
Apr 24, 2022
Beiträge
1.346
Bewertungspunkte
451
Punkte
82
Standort
Berlin
Warum auch immer, sind die meisten Wärmekontaktflächen im PC-Bereich heutzutage nicht besonders exakt plan geschliffen. Hier meine ersten Versuche zu dem Thema. Über Ideen oder Anregungen bin ich sehr Dankbar, in der Hoffnung das es auch noch bessere Methoden gibt, um ohne großen Maschinenpark brauchbar plan geschliffene Wärmekontaktflächen zu erstellen.

Wer schon Mal versucht hat ne Oberfläche möglichst plan zu schleifen, merkt ganz schnell, das das von Hand nicht wirklich einfach ist. Das liegt vor allem daran, das man von Hand immer einen irgendwie geartete Kippbewegung auf das Werkstück ausübt, und somit immer einen mehr oder weniger stark ausgeprägten "Buckel" in die Oberfläche schleift.

Um das zu verhindern, braucht man also einen Schleifschlitten, in dem man das Werkstück richtig fixieren kann, und der das Wippen aus der händischen Schleifbewegung minimiert.

Erstes Versuchsobjekt ist ein Prozessor (Heatspreader) für AM4 Sockel. Da gestaltet es sich noch relativ einfach, einen Schleifschlitten ohne rießen Maschinenaufwand zu erstellen. Also hab ich mir kurzerhand ein defektes AM4 Mainboard geschnappt, und ganz brutal den AM4 stammt etwas Leitplatte drum herum ausgesägt. Klar war das anfangs eine etwas mulmiges Gefühl, mit einer PukSäge durch ein Mainboard zu schneiden. Aber für mich irreparabel defekt war das Motherboard ja auch schon vorher. Nur ein paar Bauelemente hab ich vor dem Aussägen noch von dem Mainboard geborgen. Man weiß ja nie ob man sowas Mal später noch irgendwie wiederverwenden kann.

IMG_20230103_160741598.jpg

Da das Leiterplattenmaterial um den AM4 Sockel herum auch nicht besonders biegesteif ist, habe ich eine Standard CPU Stahlbackplate auf die Rückseite geklebt. In die vier Gewindebuchsen der Backplate habe ich vier Schrauben geschraubt. Deren sich langsam abnutzende Schraubenköpfe dienen als Gleiter für den Schleifschlitten, und die verhindern das der Schlitten schwankt. Anfangs hab ich es mit normalen PC Gehäuseschrauben als Gleiter versucht. Die sind aber nur auf "PfefferminzEisen" und haben sich viel zu schnell abgenutzt. Mit Edelstahlschrauben als Gleiter hat das viel besser funktioniert, weil die Edelstahlschrauben deutlich härter sind als das Kupfer vom Heatspreader.

IMG_20230107_033733759.jpgIMG_20230108_014338335.jpg

Anfangs schauen die Schraubenköpfe noch etwas über der Heatspreader hinaus. Beim Schleifen auf einem planen Schleifbrett, werden zu Beginn nur die Schraubenköpfe immer flacher geschliffen. Sobald sie genug Material verloren haben, senkt sich auch der Heatspreader langsam auf das Schleifbrett ab, ohne das der Heatspreader wippt.

Als Schleifbrett habe ich eine dicke SiebdruckSperrholzPlatte gewählt, weil die auf ihrer glatten Seite relativ plan ist, und ich auch problemlos ein vernünftiges Sandpapier mit Patex auf der glatten Seite fest aufkleben kann. Beim Verkleben muß man nur darauf achten, den Kleber(Patex) möglichst dünn und gleichmäßig auf der Siebdruckplatte und der SandpapierRuckseite zu verteilen, damit das Sandpapier sich nicht wellt. Also ne dicke Patex Wurst auf die Fläche drücken, und mit einem Spachtel schnell und gleichmäßig möglichst dünn auf der gesamten Fläche verteilen. Wenn man dann nach sauberen Arbeiten und 15min Abtrockenzeit das Sandpapier auflegt und einmal gründlich feststeicht, hat man ein stabiles und völlig wellenfreies Schleifbrett. Und man kann das abgenutzte Schleifpapier mit Geweberücken auch wieder runter reißen, um nach dem Säubern mit Spiritus ein frisches Schleifpapier auf die Siebdruckplatte kleben zu können.

IMG_20230107_030309417.jpg

Von dem nachträglichen Nachpolieren mit feinerem Schleipapier bin ich wieder abgekommen. Weil man dann zwar ne schön spiegelnde Öberfläche erreicht, die aber dann oft auch wieder weniger plan ausfällt. Ich schleife übrigens auch mit dem NassSchleifpapier immer trocken, und sauge zwischendurch nur immer mal wieder den Kupfer Schleifstaub von dem Schleifpapier runter. Zum einen weil das trockene Schleifen weniger Sauerei macht, und zum anderen weil die Gleiter und das Werkstück auf dem feuchten Schleifstaub immer wieder zu sehr "aufschwimmen", und somit das Werkstück beim Schleifen wieder anfängt stärker zu wippen.

Schleifbewegungen mit dem Schlitten auf dem Schleifbrett mache ich immer nur hin und her(entlang der weiter entfernten Gleiter auf dem Schlitten). Bei kreisförmigen Schleifbewegungen entsteht oft wieder ein leichter Buckel auf dem Werkstück, weil die Schleifwege am Aussenradius der kreisförmigen Schleifbewegungen länger sind als im Zentrum der Kreisbewegung, und somit an den Aussenkanten des Werkstücks mehr Material abgeschliffen wird(meine Vermutung).
 

Anhänge

  • IMG_20230107_025514306.jpg
    IMG_20230107_025514306.jpg
    3,3 MB · Aufrufe : 26
aber auch viel zu aufwändig für so ne simple SchleifAktion.
Man muss natürlich Kosten/Nutzen abwägen, wenn man das öfters nutzt, wäre ein Bandschleifer meine 1. Wahl.
Ich würde mir den hier in den Hobby-Keller stellen wollen.

Den Schraubstock der ABA-Ecoline... muss ich eventuell mal begutachten und vermessen. (ist aber kein Leichtgewicht)
Ich brauche den nur sehr sehr selten, weil ich diese Maschine nur in "Urlaubs-Vertretung" bedienen darf.
In unserem Werkzeugbau ist eine weitere (kleinere) ABA verfügbar.

PS: Eine Fräsmaschine wäre nur für grobe Sachen, die Oberflächenqualität wäre viel schlechter als beim schleifen.
 
Mit einer Fräsmaschine wird die Oberflächenqualität wahrscheinlich auch nicht viel besser, als beim Originalzustand aus dem Laden. Maschinel schleifen mit einem Walzenschleifer wie der "ABA Ecoline 1006", oder halt von Hand in einem Schleifschlitten, sehe ich aktuell als einzige Möglichkeit die Oberfläche tatsächlich richtig plan zu bekommen.

Um überhaupt die Chance zu haben, einen sperrigen Heatpipe Towerkühler (140mm... breit) rückwärtig in einen Maschienenschraubstock ein spannen zu können, bräuchte es einen Maschienenschraubstock mit entsprechenden großem SchienenAbstand. Ob es sowas überhaupt gibt, halte ich für unwahrscheinlich. Und selbst wenn, wäre so ein großer Maschienenschraubstock wahrscheinlich viel zu teuer und zu schwer.
Anhang anzeigen 23044

Ein Spanntisch mit entsprechenden großen Spannbacken wäre vielleicht auch noch ne Möglichkeit, aber auch viel zu aufwändig für so ne simple SchleifAktion.
Um was geht es dir? Willst du eine perfekt glatte oder eine Ebene Fläche? So ein Messerkopf macht selbst mit den normalen Schnittdaten Mal < Rz 1 und plan ist die Fläche da auch. Und Rz 1 muss dann halt die Paste ausgleichen. = Schnittdaten laut Hersteller wohlgemerkt!
Aber glaub mir, da geht noch mehr! Mitm Messerkopf hab ich damals spiegelnde Oberflächen hinbekommen, zwar nie gemessen aber wirklich glatt.

Wenn das nicht geht dann sind die hier vorgeschlagenen lösungen sicherlich brauchbar, wenn auch relativ schwer zu realisieren.
Ich wünsche dir viel erfolg und hoffe du kommst zu dem Ergebnis das du dir wünscht! Halte uns auf dem laufenden :) ist ein sehr interessantes Thema wie ich finde, dass die wenigsten angehen. Aber um vlt noch 2-4 Grad rauszuholen machen wir das halt ( auch wenn ich noch nie CPU oder kühler geschliffen habe)
 
Ich hätte gern zwei komplett plan aufeinander liegende Fächen, so das die Schichtdicke der WLP auch großflächig möglichst gering bleibt, und nicht nur punktuell gering ist. Wie glatt, spiegelnd oder zerkratzt die Flächen sind, ist mir egal, weil das ja der WLP problemlos überbrücken kann.

Bisher waren alle mir in die Hände bekommen Wärmekontaktflächen im PC-Bereich in irgendeiner Weise beulig. Das merkt man manchmal schon alleine, wenn man den Kühler ohne WLP trocken auf den Heatspreader stellt, und der sich dann wie ein Brummkreise drehen lässt.

Bei Wasserkühler hat die Kupferplatte oft auch eine Beule genau in der Mitte, was eventuell durch das Hochschälen/Fräsen der MicroKühlLamellen auf der gegenüber liegenden Seite zu tun hat. Dazu ist die Grundplatte unter den Lamellen oft nicht viel dicker als 1mm, was dem Entstehen der Beule auch nicht übedigt entgegen wirkt.

Heatspreader werden vermutlich gegossen, und nachträglich nochmal kalt gestanzt/gepresst, um eine möglichst plane Oberfläche zu erhalten. Anders ist für mich die Berg&Tal Bahn auf dessen Öberfläche nicht erklärbar. Auf der Chipseite wäre das ja eigentlich nicht so schlimm, da die Chips ja mit dem Heatspreader per Indium verlötet werden. Dafür scheint eh eine MindestSchichtdicken des Indium nötig zu sein, damit die unterschiedliche MaterialWärmeAusdehnung nicht zum Bruch der Lötstelle führt. Aber auf der Kühlerseite passen die beiden Kontaktflächen manchmal nur so schlecht zueinander, das sie sich ohne WLP wie ein Kreisel aufeinander drehen lassen. Daher ist es mMn auch kein Wunder, das die WLP oder auch asymmetrisch verschobene Kühlermontage auf dem Heatspreader soviel Einfluss auf den CPU Hotspot haben.

Damit nicht auch noch zwei beulige Kontaktflächen aufeinander treffen, kann man den Heatspreader natürlich auch ganz weck lassen, und den Kühler direkt auf dem Chip auflegen. Meiner Meinung nach macht das aber nur Sinn, wenn die CPU nur aus einem Chip besteht. Bei einem Chiplet mit mehreren SiliziumKristallen können die Oberflächen nie exakt parallel und auf gleicher Höhe zueinander sein. Also müßte man auch dabei die ChipOberflächen erstmal richtig plan zueinander schleifen. Bringt aber letztendlich auch nicht viel, wenn die Kühlerfläche nicht auch absolut plan ist.

Das die Nachbearbeitung was bringt, ist für mich schlüssig. Wieviel es bringt ist mir eigentlich auch egal, solange sich der Aufwand in Grenzen hält. Da geht es mir mehr ums Prinzip, und weniger um einen Highscore.

Ziel ist, ohne großen Aufwand ne brauchbare Wärmekontaktfläche zu schaffen. Wenn dabei ein simpel nachzubauendes Werkzeug zur Nachbearbeitung entsteht, um so besser. Bei dem einem verlöteten Heatspreader oder einer WasserkühlPlatte hat das mit dem Schleifschlitten ja schon Mal zu meiner Zufriedenheit funktioniert. Für eine sperrigen Towerkühler hab ich noch keine brauchbare Lösung gefunden.
 
Zuletzt bearbeitet :
In der Vergangenheit habe ich die HS von CPUs einfach folgendermaßen gelapped:
Nassschleifpapier auf eine möglichst plane Fläche geklebt, etwas angefeuchtet, die CPU umgedreht und in kreiselnden Bewegungen mit mittigem Druck über das Papier bewegt. Angefangen mit groben bis zu feinem Schmirgel. Hat idR immer einige °C Differenz gebracht, also kann man offenbar auch mit "Hausmitteln" arbeiten. ;)
 
>20mm Acryl- scheibe (PMMA) oder Glas, wasserfestes Schleifpapier mit Papierrücken (KFZ Lackierbedarf)
Kann man nass (Rückseite) auf Acryl aufziehen und rutscht normalerweise nicht weg mit hauchdünnen Wasserschicht.
Alternativ Leisen zum aufspannen und beim Arbeiten immer schön Abrieb wegspülen.
Selbst ein kleiner Fussel (also wirklich klein) sorgt beim läppen für Vollbremsung und die CPU überschlägt sich unter Finger.
Apropos...Tropfen Spüli ins Schleifwasser (wg Oberflächenspannung)
Das war damals bei den 775 P4 übliche Herangehensweise.
 
Ich finde das Thema interessant und hatte schon oft Lust meine CPU Plan zu schleifen, es kam nur noch nie dazu.

Ich stelle mir allerdings die Frage, was bringt mehr:
-CPU Planschleifen
-Liquid Metal nutzen

Natürlich beides zusammen. Wenn ich aber nur die Wärmeübertragung verbessern möchte ist LM nicht weniger Riskant? Zudem kann man es wieder rückgängig machen.
 
Möglicherweise hat sich schon jemand für verschiedene CPU Sockel Spannvorichtungen für eine/seine Flachschleifmaschine gebaut, dabei wäre bei korrekter Spannung eine gewünschte Ebenheit und paralelle symetrie zu den Pins gewährleistet. Dies sowohl für die Flächen- als auch Punkt-messungen.
 
Ich finde das Thema interessant und hatte schon oft Lust meine CPU Plan zu schleifen, es kam nur noch nie dazu.

Ich stelle mir allerdings die Frage, was bringt mehr:
-CPU Planschleifen
-Liquid Metal nutzen

Natürlich beides zusammen. Wenn ich aber nur die Wärmeübertragung verbessern möchte ist LM nicht weniger Riskant? Zudem kann man es wieder rückgängig machen.
Liquid Metal ist halt am effektivsten je planer die Oberflächen sind. Wenn Du einen stark konkaven oder konvexen IHS hast, bist Du uU mit normaler Paste sogar noch besser dran wenn Du sie fett aufträgst. (Ist jetzt natürlich stark übertrieben dargestellt) Irgendwann ist aber eh "Ende", da bekommst Du die Wärmeenergie einfach nicht schnell genug von den Dies, egal wie plan und dünn der IHS ist. Dann kannst Du noch "direct Die" fahren und Ende. Quasi. :D
 
Möglicherweise hat sich schon jemand für verschiedene CPU Sockel Spannvorichtungen für eine/seine Flachschleifmaschine gebaut, dabei wäre bei korrekter Spannung eine gewünschte Ebenheit und paralelle symetrie zu den Pins gewährleistet. Dies sowohl für die Flächen- als auch Punkt-messungen.
DerAchtauer hat dergleichen mal vorgestellt ...
 
Also einer, der das Thema ganz gut dokumentiert ist der Induktor drüben im Luxx. Der macht auch öfters mal LM in Notebooks usw. Der betreut wohl einiges an IT in ner Firma.

Ich hab jetzt auch schon den zweiten 5800X plangeschliffen. Jeweils mit nem Set Papier per Hand auf einer Glasplatte. Man muss ein bissl mit den ja butterweichen Pins aufpassen, aber dann gehts schon. Ich prüf immer per Lichtspalt und Rasierklinge, wie eben eine CPU ist.
Letztens mal nen Dark Rock 4 Pro etwas plangeschliffen, aber per Hand ist das wegen des gigantisch hohen Schwerpunkts dieses Brockens ein Pain.
Und dann hab ich vor ner guten Woche im ALC Forum gelesen, dass die ihre Coldplates bewusst nicht plan machen - soll laut deren Tests besser sein. Kanns nicht abschätzen, ob sie damit recht haben, oder nicht.
 
Und dann hab ich vor ner guten Woche im ALC Forum gelesen, dass die ihre Coldplates bewusst nicht plan machen - soll laut deren Tests besser sein. Kanns nicht abschätzen, ob sie damit recht haben, oder nicht.
Hängt natürlich davon ab ob man gleichzeiti Kühler und IHS plan schleift.

Stark vereinfacht und übertrieben:
Plan+Plan= prima (weil plan, viel Flächenkontakt. ;) )
Konvex+Konvex= doof (Weil bauchig auf bauchig, Talbereiche müssen mit vergleichsweise viel TIM ausgeglichen werden)
Konkav+Konkav= doof (Weil ausgehöhlt auf ausgehöhlt, ergibt Höhle aus TIM)
Konkav+Konvex (oder vice versa)= okay (weil bauchig ausgehöhlt uU ausgleicht)

Dann hängt es uA auch noch vom Anpressdruck ab, was wo bei wem am besten funzt.
Man möge mich korrigieren, mit dieser Theorie habe ich bisher gedanklich immer gearbeitet. :D
 
Das ist auch der Grund, warum ich von Luftkühlung(Towerkühler) auf Wasserkühlung gewechselt habe. Die meisten Towerkühler lassen sich einfach nicht vernünftig fixieren, um sie tatsächlich richtig plan zu schleifen.

Die Grundplatte der Wasserkühler lassen sich zwar deutlich besser fürs PlanSchleifen fixieren, sind aber leider oft sehr dünnwanndig. So das sich ein Plan geschliffener Wasserkühler spätestens beim Montieren wieder etwas verbiegt, und dann eben nicht mehr plan auf der plangeschliffenen CPU aufliegt.
 
Der legt wahrscheinlich selbst Hand an:




 
Der legt wahrscheinlich selbst Hand an:




Ist alles nicht geeignet für eine Flachschleifmaschine
 
Ist alles nicht geeignet für eine Flachschleifmaschine
Von Hand schleifen ist das kostengünstigste Verfahren, dann brauch man auch keine Vorrichtung(en)... ;)
S.nase hätte ja im ersten Post die Alternative (defektes Board, also AM4 Sockel + Metall-Backplate), aber auch das würde ich nicht favorisieren.
Wenn ich auf der "ABA" Matrizen schleife und danach mal mit einem Abziehstein drüber rutsche, merkt man auch hier das das Schleifbild wellig ist.
Mein Favorit geht Richtung Bandschleifer, mit einem Tellerschleifer kann man halt auch nicht optimal schleifen.
Man beachte hier die unterschiedliche "Schnittgeschwindigkeit" des Tellers (je nach Durchmesser).
 
Von Hand schleifen ist das kostengünstigste Verfahren, dann brauch man auch keine Vorrichtung(en)... ;)
So man die Skills hat von Hand ebene Passungen auf den hundertsten Millimeter zu schleifen was ich für ungeübte Nichtfachkräfte ohne dies abwertend zu meinen anzweifeln möchte. Dies, da den meisten Heimanwender schlicht auch die Messinstrumente fehlen.

Es kann auch nicht jeder an einer Flachschleifmaschine ebene symmetrische Passungen auf den tausendstel Millimeter schleifen.
Wenngleich diese, so die Maschine intakt, der Tisch eben und die Schleifscheibe frisch abgezogen ist und die passende Körnung hat, um einiges präziser ist, als eine Bandschleifmaschine jemals sein könnte.

Und ob nun mit einer 8auer Spannvorrichtung oder mit AM4 Sockel und Metall Backplate würde an einer Flachschleifmaschine höchstwahrscheinlich der Heatspreader sich dabei lösen und als Geschoss durch die Werkstatt fliegen.
Diesen müsste man schon durch speziell angefertigte Spannbacken, die nur an dessen Seiten und unterhalb dessen Kontaktoberfläche die geschliffen werden sollte, spannen dürfen, also sehr wenig Spielraum für die Konstruktion.

Technisch aber nicht unmöglich zu lösen, jedoch wäre dieser Arbeitsschritt wie schon Mals vorgeschlagen innerhalb der Produktion mit meinetwegen vorherigem Härten (eine härtbare Kupferlegierung vorausgesetzt) um einiges sinnvoller, um einer Produktionsbedingten Verformung des Heatspreaders entgegenzuwirken und um dann eine Ebene Bezugsfläche für den Kühler quasi out of the Box zu haben. Was das händisches nachschleifen also eine potenzielle Fehlerquelle quasi überflüssig machen würde.
 
Solange die Kühlerplatte nicht steif genug ist, bringt das PlanSchleifen mMn nicht viel.

Bei einem Wasserkühler ist die Grundplatte ja meistens nur 1mm dick. Quer zur Kühlfinnen Struktur, verbiegt sich die Grundplatte des Wasserkühlers bei zuviel Andruck also auf jeden Fall. So gesehen wäre ein konkav zur Finnenstruktur geschliffener Heatspreader sinnvoll. Oder halt ein Wasserkühler mit dickerer Grundplatte. Nur habe ich so einen Wasserkühler noch nicht gefunden.
 
Oben Unten