Frage Oberflächen von Hand plan schleifen

S.nase

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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.

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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.

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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.

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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).
 

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Das Beste wäre wenn beides möglichst plan ist, dann eine hauchdünne Schicht Paste drauf und nur soviel Anpressdruck, dass sich eben nichts verzieht. Da Kühler und IHS aber nicht immer gleich gewölbt sind, gibt's halt keine Lösung von der Stange. ;)
 
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.
Die geringe Materialdicke ist daher gewählt um einen möglichst niedrigen Weg der Wärmeübertragung durch das Material zu erzielen.
Man könnte jedoch gegen ein verziehen sowohl den Heatspreader, als auch den Kühler beide gleichermaßen härten und dann plan schleifen.
 
Kann man Kupfer härten, ohne die Wärmeleitfähigkeit des Kupfers zu verschlechtern?

Meiner Meinung nach wäre ne dickere Kühlgrundplatte aus hochreinem Kupfer die bessere Wahl, damit sich die WasserkühlerGrundplatte weniger oder garnicht mehr verbiegt, egal wie fest man den Kühler montiert. Ein Heatspreader hat doch auch deutlich mehr als 1mm Materialdicke.
 
Kann man Kupfer härten, ohne die Wärmeleitfähigkeit des Kupfers zu verschlechtern?

Meiner Meinung nach wäre ne dickere Kühlgrundplatte aus hochreinem Kupfer die bessere Wahl, damit sich die WasserkühlerGrundplatte weniger oder garnicht mehr verbiegt, egal wie fest man den Kühler montiert. Ein Heatspreader hat doch auch deutlich mehr als 1mm Materialdicke.
Das hängt von der Kupfer-Legierung und dem Härte- und Abschreckverfahren ab.
Anbei ein Link zu Tabellen von aushärtbaren Kupferlegierungen:

Es gäbe zumindest bei beiden Produktionsverfahren Heatspreader als auch Kühler, mit sowohl Kontaktfläche bei Luft- und Wasser-Kühlern, als auch Durchflussquerschnittsverjüngungen beim Wasser-Kühler, noch einiges an Optimierungsmöglichkeiten.
 
Halbiert sich die Wärmeleitfähigkeit des Kupfers durch das Legierten nicht?

Ein weicher direktDie Wasserkühler aus hochreinem Kupfer, mit 2-3mm dicker Grundplatte zwischen Chiplet und WasserKühlfinnen, erscheint mir da die besser Lösung. Das reduziert den Werkzeugaufwand und Werkzeugverschleiß.
 
Halbiert sich die Wärmeleitfähigkeit des Kupfers durch das Legierten nicht?

Ein weicher direktDie Wasserkühler aus hochreinem Kupfer, mit 2-3mm dicker Grundplatte zwischen Chiplet und WasserKühlfinnen, erscheint mir da die besser Lösung. Das reduziert den Werkzeugaufwand und Werkzeugverschleiß.
Das hängt von der Legierung ab bei Kupfer Chrom und Kupfer Chrom Zirkonium Legierungen verbessert sich der Wärmeleitwert bei der Ausscheidungshärtung. So bei letzterer auf ca 330 W/m*k was in jedem Fall besser ist als eine höhere Schicht Wärmeleitpaste...
 
man kann auch aus ner Mücke ein Elefanten machen.... 🤪:ROFLMAO: zu viel theoretische Bedenken werft ihr in den Raum.
Praxis schlägt Theorie! Ich habe meine zwei 2700x nur mit 300er Schleifpapier auf Grundplatte misshandelt
(hatte am Wochenende nichts anderes greifbar). Jede CPUs hab ich ca. 10 Minuten geschliffen
180er grob bis komplett CU sichtbar, 240er etwas feiner nach poliert und zum Schluss noch das 300er.
Den Abziehstein hab ich im Schrank gelassen.
Beide CPUs wieder eingebaut und neu bepastet, eine mit AC Flüssigmetall & die andere mit der günstigen MX-4.
Die Temps waren allgemein um 5-10° besser, einen Unterschied zwischen Flüssigmetall und Paste konnte ich nicht wirklich feststellen.
Auch das optisch noch "grobe Schleifbild" war kaum vom Nachteil.
Zuviel Perfektionismus endet nur in Pfennigfuchserei, man kann sich mehr Arbeit machen als notwendig,
das ist als Fazit der Aktion meine Meinung.
 
Zuletzt bearbeitet :
man kann auch aus ner Mücke ein Elefanten machen.... 🤪:ROFLMAO: zu viel theoretische Bedenken werft ihr in den Raum.
Praxis schlägt Theorie! Ich habe meine zwei 2700x nur mit 300er Schleifpapier auf Grundplatte misshandelt
(hatte am Wochenende nichts anderes greifbar). Jede CPUs hab ich ca. 10 Minuten geschliffen
180er grob bis komplett CU sichtbar, 240er etwas feiner nach poliert und zum Schluss noch das 300er.
Den Abziehstein hab ich im Schrank gelassen.
Beide CPUs wieder eingebaut und neu bepastet, eine mit AC Flüssigmetall & die andere mit der günstigen MX-4.
Die Temps waren allgemein um 5-10° besser, einen Unterschied zwischen Flüssigmetall und Paste konnte ich nicht wirklich feststellen.
Auch das optisch noch "grobe Schleifbild" war kaum vom Nachteil.
Zuviel Perfektionismus endet nur in Pfennigfuchserei, man kann sich mehr Arbeit machen als notwendig,
das ist als Fazit der Aktion meine Meinung.
Ich darf doch bitten, das ist eine hochwissenschaftliche Angelegenheit, bei welcher jede Geringschätzung der theoretischen Grundlagen, welche in einer unausgewogenen handwerklichen nennen wir es mal Nacharbeit mündet, die absolute Notwendigkeit der Prozessablaufoptimierung für künftige verbesserte Produktionsprozesse diffamiert und sich somit gegen den technischen Fortschritt richtet.

Ich beantrage ein entsprechendes Aufarbeitungsverfahren :p
 
Ich darf doch bitten, das ist eine hochwissenschaftliche Angelegenheit, bei welcher jede Geringschätzung der theoretischen Grundlagen, welche in einer unausgewogenen handwerklichen nennen wir es mal Nacharbeit mündet, die absolute Notwendigkeit der Prozessablaufoptimierung für künftige verbesserte Produktionsprozesse diffamiert und sich somit gegen den technischen Fortschritt richtet.

Ich beantrage ein entsprechendes Aufarbeitungsverfahren :p
So nämlich! :D
 
Fangen wir mit den theoretischen Grundlagen an ☝️

Beginnen wir mit dem Sockel 7 welcher gleichermaßen Intel, AMD, Cyrix, IDT, Rise und wenn ich mich recht erinnern kann auch einen Alpha Prozessor beheimaten konnte.
Somit beantrage ich feierlich, dass @Ghoster52 hierzu ein theoretisches Gedicht verfassen solle, das sich gleichermaßen an Intel, AMD, Apple und Arm richtet.
  • In welchem die Vorteile eines einheitlichen Sockels für die Produktionsvereinheitlichung von absolut kompatiblen Heatspreadern und Kühlkörpern eine nachhaltig eindrückliche Erläuterung findet, die das Potenzial hat Welt-Geschichte zu schreiben.
 
Ich beantrage ein entsprechendes Aufarbeitungsverfahren
Ich dachte im ersten Moment, ich soll die CPUs prof. nachbearbeiten, das geht aber nicht, weil so verkauft... 🤪
Ab nächste Woche darf ich wieder 3 Wochen Werkzeuge schleifen, sollte mir ein AM4 Sockel oder defektes Bord zulaufen,
mach ich mir eine CPU-Klemmung und schleife mal eine CPU auf der ABA.
Ich befürchte aber mit theoretischen "Grundwissen" und ohne Kühlschmierstoff, dass die CPU leicht konkav wird. :unsure:

PS: Der Neugier wegen werde ich mich mal nach einer defekten CPU / Board umsehen und meine Grundlagen erweitern.
 
Ich dachte im ersten Moment, ich soll die CPUs prof. nachbearbeiten, das geht aber nicht, weil so verkauft... 🤪
Ab nächste Woche darf ich wieder 3 Wochen Werkzeuge schleifen, sollte mir ein AM4 Sockel oder defektes Bord zulaufen,
mach ich mir eine CPU-Klemmung und schleife mal eine CPU auf der ABA.
Ich befürchte aber mit theoretischen "Grundwissen" und ohne Kühlschmierstoff, dass die CPU leicht konkav wird. :unsure:

PS: Der Neugier wegen werde ich mich mal nach einer defekten CPU / Board umsehen und meine Grundlagen erweitern.

kannst einzeln kaufen die Sockel, habe auch so einen zum schleifen : )
 
Danke für den Hinweis, aber ich brauche ein Board inkl. Backplate. (ähnlich 1. Post von S.nase)
Die CPU (Backplate) soll nur magnetisch gehalten werden inklusive einfachen verschraubbaren Deckel für die CPU-Halterung.
(ähnlich AM5 Frame, nur vereinfacht ohne Fräsungen)
 
Habe keine Ahnung davon, haben in der Firma Erodierer, währe das ne möglichkeit das Plan zu bekommen?

Werde dort mal einen Fragen wenn ich aus dem Urlaub komme.
 
Danke für den Hinweis, aber ich brauche ein Board inkl. Backplate. (ähnlich 1. Post von S.nase)
Die CPU (Backplate) soll nur magnetisch gehalten werden inklusive einfachen verschraubbaren Deckel für die CPU-Halterung.
(ähnlich AM5 Frame, nur vereinfacht ohne Fräsungen)
Wenn Du nicht direkt seitlich am Heatspreader spannst vor dem Flachschleifen, befürchte ich, (wie ich es bereits erwähnte...), wird sich der Kleber zwischen Heatspreader und Platine lösen und der Heatspreader sich somit in ein Geschoss verwandeln.
Dann lieber so Du keine Spannforichtung bauen kannst, den Heatspreader vor dem Schleifen von der Platine lösen und für sich schleifen mit Hinter- bzw. Umlegung von niedrigeren symetrisch geschliffenen "Klötzles".

Ich würde dabei, wenn Du die Sache trocken angehst, nicht mehr als 0,012 mm zustellen. Eher 0,005 mm und eine Weiche feinporige Schleifscheibe verwenden und langsame Vorschübe.

Den Heatspreader kannst Du dann mit temp. beständigem Expositharz wieder ankleben.
 
Habe keine Ahnung davon, haben in der Firma Erodierer, währe das ne möglichkeit das Plan zu bekommen?

Werde dort mal einen Fragen wenn ich aus dem Urlaub komme.
Erodieren ist zu grobpörig für die Oberfläche. An einer Koordinatenschleifmaschine könntest Du aber eine genaue Einpassung für einen Hetspreader, an einem Kühler der eine größerer Kontaktfläche besitzt, einschleifen, ähnlich wie bei einem Einsatz, somit ist eine Passgenaue Parallelität gewährleistet zwischen Kühler und Heatspreader. Der Anpressdruck wird sich durch die Führung der Passung somit überaus gleichmäßig verteilen....
 
Wenn Du nicht direkt seitlich am Heatspreader spannst vor dem Flachschleifen....
Ich schleife schon ein paar Jahre und kenne die Gefahren. ;)
Die Vorschübe / Zustellung (X, Y & Z Achse) sind alle individuell einstellbar und es gibt einen schönen Poti für die Geschwindigkeit.
Der Heatspreader ist verlötet und wird aber seitlich durch einen Frame gestützt, da fliegt so schnell nichts wech.

PS: Die kleinsten Stempel sind d=0,45 & 0,7mm, die kannste mit purer Fingerkraft abbrechen, die schleifen wir auf der ABA.
 
Der Heatspreader ist verlötet
Mit Indium, aber nicht mit Hartlot. Und wenn diese Verbindung mit dem z.B. der 8auerschen Die Entdeckelungs-Tool -Methode abgeschert werden kann. (Was bei einer Hartlot Verbindung nicht mit händischer Kraft möglich wäre). Kannst Du bei geringer Zustellung beim trocken Plan-Schleifen eben entweder Glück haben, oder eben ein Geschoss.

Aber um dies genau zu testen, ist die Praxis ausschlaggebend und ich Drücke Dir dabei die Daumen, dass dieser Ausschlag nicht ein "all zu schnell" Einschlagender werden wird.
 
Wenn ich das Drehmoment wüsste, mit der Achtauer an der M6- Schraube zum Entdeckeln werkelt, dann könnte ich Dir in etwa sagen, wie wieviel N (Klio) da geschoben werden muss, um den Heatspreder zu lösen.
Da wir uns hier beim Planschleifen bestenfalls im 1/10 mm Bereich bewegen, kannste das Dingen schon fast von Hand halten.
Soooo groß sind die Kräfte nun auch wieder nicht, die an der Stelle bei der spanabhebenden Bearbeitung auftreten.

Wenn der Heatspreader nicht übermäßig heiß wird, geht da gar nix fliegen. Und bei ner jeweiligen Zustellung von wenigen 100stel wird da auch nix warm.
 
das Dingen schon fast von Hand halten.
Edit Schleifkräfte beim Feinschleifen 4,0 - 11,0 N / mm Scheibenbreite mit Kühlschmierung
Bei einer Handkraft von z.B. 130 kPa währen dies lediglich 0,13 N/mm2
Ich befürchte aber mit theoretischen "Grundwissen" und ohne Kühlschmierstoff, dass die CPU leicht konkav wird.
Trocken wird es zum einen "leicht" wärmer und die Schleifkräfte die da wirken werden stärker.
 
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