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_Nico_

Junior Member

Temperaturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 02:22

Hi,

ich bin neu hier... das Thema (wakü) beschäftigt uns (meinen Vater & mich) allerdings schon seit einem Monat.

Wir haben mal einen Testaufbau mit nem Heizelement (Form AMD2000+ DIE, 100W) und einer Twinplex aufgebaut (Anpressdruck ~80N)... einmal mit WLP, das andere mal mit Indium-Folie dazwischen.
Das Problem in beiden Fällen war der gravierende Temperaturunterschied zwischen 'DIE' und KK von fast 20K.

alle Werte im laufenden Zustand (>3h)
'DIE' mit Temperatursteuerung auf ~50°C gehalten,
KK hatte ~30°C,
Kühlwasser im AB ~28°C,
Temperaturdifferenz über KK: 1,5K

Beide Flächen kann man als poliert ansehen. Unsere Frage lautet also, ist die Temperaturdifferenz zwischen DIE und KK noch zu verringern?
Diese wird ja durch den Wärmeübergangswiderstand des Mediums zwischen den beiden Teilen verursacht...

Danke.

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 09:25

Hi Nico,

war die Temperaturdifferenz bei der WLP
oder bei der Indium-Folie geringer?

Wäre es nicht günstiger,
eine Indium-Gallium-Legierung zu verwenden
(24% Indium mit 76% Gallium),
die schmilzt nämlich bei Raumtemperatur,
reines Indium erst bei 156.61 °C.
Toxizität ist geringer als bei Quecksilber.

Diese Legierung gab es früher in Form
von Scherzartikeln, als Löffel, die im Kaffee
schmelzen, eventuell gibt es sowas auch noch heute.

Philipp
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 09:52

Nachtrag

Habe was besseres gefunden:
Galinstan,
Gallium-Indium-Zinn-Legierung,
Schmelzpunkt -19°C,
nicht toxisch,
Verpackungseinheit:
Geratherm Fieber-Thermometer
ca. 5 Euro.

Sollte einen Versuch wert sein.

Philipp
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 11:58

Zitat

Originally posted by electric_flip:

..war die Temperaturdifferenz bei der WLP oder bei der Indium-Folie geringer?...


Das hat eigentlich keinen Unterschied gemacht und liegt innerhalb der Sensortoleranz (pt1000).
Wir vermuten ja das selbst dei der gut aufgetragenen WLP noch ziemlich viel 'offener' Kontakt gewsen sein muß.

Das mit der schmilzenden Folie klingt so ähnlich wie die Sache mit dem Wachsstift.. nur das Zeug hat den Vorteil (das Wachs), dass es sich zusätzlich zu seiner Weichheit und Verflüssigung (bei etwa 60°C) auch noch ausdehnt, was dieses Galinstan eigentlich auch machen sollte... is nun die Frage bei welchem Zeug ist die Ausdehnung größer, damit auch die (möglichst) letzten Microstrukturen ausgefüllt sind, so das die Elektronen die Wärme leiten können..

Ich werd mich mal nach diesem Galistan umsehen, danke. :)

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 12:12

Ok, die Chancen an dieses Galinstan ranzukommen dürften nicht schlecht stehen... *Vater in die Spur gesetzt* ;)

Wenn sonst nochjemand Anregungen hat?

Ich meld mich wieder, sobald neue Daten vorliegen..

G-CoW

Senior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 12:46

ich mein, wenn Du eine Wärmeleistung von 100 Watt einstellst wundert mich das wenig... selbst die größten Wärmeproduzenten unter den prozzis haben nur eine von 70 Watt....

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 12:47

Vielleicht noch einige Betrachtungen zur WLP-Schichtdicke
und deren Auswirkung auf die Temperatur:

AS3: 9 W/(m*°K) (Herstellerangabe)
P: 100 Watt
F: 121 mm² (ca. Palomino)

deltaT in °K für verschiedene WLP-Schichtdicken:
0.025 mm: 2.3
0.050 mm: 4.6
0.075 mm: 6.9
0.100 mm: 9.2

Es lohnt sich, die WLP dünn aufzutragen,
bzw wieder (fast) abzuwischen.

Der Rth des Kühlers selbst bedingt je nach Konstruktion
und thermischer Leistung der CPU 3° bis 6° Kelvin.
Damit ist NUR der Kupferanteil gemeint, NICHT die
Temperaturdifferenz an der Grenzfläche KüKö/Wasser.
Das ist eine andere Baustelle (viel interessanter ;-) ).

Philipp
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 12:51

Zitat von »G-CoW«

ich mein, wenn Du eine Wärmeleistung von 100 Watt einstellst wundert mich das wenig... selbst die größten Wärmeproduzenten unter den prozzis haben nur eine von 70 Watt....

Dann wird halt ca. 14° Differenz gemessen,
immer noch schlimm.
Vielleicht den Anpressdruck auf 120 N erhöhen,
wäre innerhalb der Spec von AMD und sollte
zumindestens bei der WLP was bringen.

Philipp
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048

rauer

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:10

hier hatte auch jemand mal eine WaKue-Direkt gebaut, also das Wasser umfloss den Die direkt! Aber die Waermeabfuhr war zwar besser, aber das Wasser fuhr die Waerme nicht mehr schnell genug ab, dass der Athlon 700 bei 100% Uebertaktung abrauchte.

Also testet doch mal es direkt zu kuehlen, das waere dann ja die maximale Kuehlleistung die man erreichen kann, bei dem Aufbau.

ciao,
Matthias
Details:

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:14

Zitat

Originally posted by G-CoW:
ich mein, wenn Du eine Wärmeleistung von 100 Watt einstellst wundert mich das wenig... selbst die größten Wärmeproduzenten unter den prozzis haben nur eine von 70 Watt....


Das nützt mir wenig..
1. mit 100W kann man erstens besser im Kopf rechnen
2. wenn die Konstruktion 100W klaglos wegschafft, dann doch wohl auch 70W, oder? Kann also nur von Vorteil sein...
3. hat dieses Heizelement eine Temperatursicherheitsschaltung, welches die Temperatur auf ~50°C begrenzt.. hat auch immer schön zugeschlagen, so dass wir am Ende mit effektiv ~50W geheizt haben ;)
(das Heizelement war nur zu 50% der Zeit an... 'ne rote Lumi hat's angezeigt)

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:21

Zitat von »electrip_flip«

Vielleicht noch einige Betrachtungen zur WLP-Schichtdicke
und deren Auswirkung auf die Temperatur:

AS3: 9 W/(m*°K) (Herstellerangabe)
P:   100 Watt
F: 121 mm² (ca. Palomino)

deltaT in °K  für verschiedene WLP-Schichtdicken:
0.025 mm: 2.3
0.050 mm: 4.6
0.075 mm: 6.9
0.100 mm: 9.2

Es lohnt sich, die WLP dünn aufzutragen,
bzw wieder (fast) abzuwischen.

Der Rth des Kühlers selbst bedingt je nach Konstruktion
und thermischer Leistung der CPU 3° bis 6° Kelvin.
Damit ist NUR der Kupferanteil gemeint, NICHT die
Temperaturdifferenz an der Grenzfläche KüKö/Wasser.
Das ist eine andere Baustelle (viel interessanter ;-) ).

Philipp


Das mit dem deltaT der WLP stimmt schon so etwa, 10K hatten wir uns da auch ausgerechnet, aber der Sensor im Heizelement und am KK sagt halt etwa das doppelte...

Kontaktfläche KK/Wasser.. interessiert mich erstmal nicht.
Solange der Unterschied zwischen KK und DIE so hoch ist, kann uns der KK erstmal Wurscht sein, weil er nicht die Problemstelle ist...

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:24

Zitat von »electrip_flip«


Dann wird halt ca. 14° Differenz gemessen,
immer noch schlimm.
Vielleicht den Anpressdruck auf 120 N erhöhen,
wäre innerhalb der Spec von AMD und sollte
zumindestens bei der WLP was bringen.

Philipp

Hm.. ok, wenn das mit dem Galinstan und/oder dem Wachs nicht weiterhilft probieren wir das halt noch.
*Straff, straffer am straffsten* ;)

xx_ElBarto

God

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:25

ich denke das problem wird auch sein, dass ihr nen twinplex verwendet, und er ja recht klein ist.
versucht es doch mal mit nem cuplex, das sollte dann ja schon eingies mher bringen

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:27

Zitat von »rauer«

hier hatte auch jemand mal eine WaKue-Direkt gebaut, also das Wasser umfloss den Die direkt! Aber die Waermeabfuhr war zwar besser, aber das Wasser fuhr die Waerme nicht mehr schnell genug ab, dass der Athlon 700 bei 100% Uebertaktung abrauchte.

Also testet doch mal es direkt zu kuehlen, das waere dann ja die maximale Kuehlleistung die man erreichen kann, bei dem Aufbau.

ciao,
Matthias


Da mußt du das Wasser schon extrem verwirbeln und mit relativ hohem Druck auf die DIE spritzen, damit das ordentlich was bringt (Oberfläche...)
Wir wollen hier aber nur einen kleinen AMD2000+ mit moderatem Aufwand kühlen und ihn nicht auch noch hinterher übertakten ;)

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:31

Zitat von »ElBarto«

ich denke das problem wird auch sein, dass ihr nen twinplex verwendet, und er ja recht klein ist.
versucht es doch mal mit nem cuplex, das sollte dann ja schon eingies mher bringen

Da liegt aber das Problem nicht!!!

Der Kühlkörper kann die Wärme locker wegbringen wenn die Kontaktfläche zwischen DIE und KK nur genug Wärme durchassen würde... alles andere jetzt schon zu diskutieren macht absolut keinen Sinn - sorry :)

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:35

Zitat von »_Nico_«



Das mit dem deltaT der WLP stimmt schon so etwa, 10K hatten wir uns da auch ausgerechnet, aber der Sensor im Heizelement und am KK sagt halt etwa das doppelte...

Naja, die Schichtdicke habt ihr bestimmt nicht messen können ;-) .

Zitat


Kontaktfläche KK/Wasser.. interessiert mich erstmal nicht.
Solange der Unterschied zwischen KK und DIE so hoch ist, kann uns der KK erstmal Wurscht sein, weil er nicht die Problemstelle ist...

Das wollte ich mit meinem Posting eigentlich ausdrücken ;-).

Philipp
P.S.:
Erzähl mal mehr über den Versuchsaufbau, hört sich interessant an.
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:38

sieht gut aus für's Galinstan... vermutlich schon Freitag bekommen wir welches... mal sehen ob das Wachs auch bis dahin hier ist...

nochmal zur Erläuterung:
Das Wasser führt die Wärme gut genug aus dem KK ab.. zwischen Einlass und Auslass haben wir eine Temp-diff. von 1,5K gemessen.
Das Problem liegt im großen Temperaturgefälle bzw. der schlechten Wärmekopplung zw. DIE und KK.
Lösen könnte man das Problem auch, indem man das Kühlwasser vorkühlt, zB. mit nem Peltier, bloß dann hab ich den ökonomischen Schwachfug, 3mal so viel Leistung zum Abkühlen des Kühlwassers zu verbraten, wie ich dann hinterher den Prozessor kühlen kann...

Also werden hier Lösungsvorschläge gesucht, welche sich mit der Verbesserung der Wärmekopplung zw. KK und DIE beschäftigen. :)

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 13:43

Zitat von »electrip_flip«

...Erzähl mal mehr über den Versuchsaufbau, hört sich interessant an.


Eigentlich nix dolles.
Ein Kupferblock mit ner Kontaktfläche so groß wie ne DIE mit 2 50W Wiederständen drauf und ner Temperatursteuerung..
ein paar pt1000 hier und da..
und der Rest ist ne leicht modifizierte (4mm Schläuche, kleinere 10l/min 12V-Pumpe) AquaComputer WaKü.

_Nico_

Junior Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 14:11

wißt ihr wieso wir diese Frage überhaupt aufwerfen?

in diesem Thread hier wird folgender Beitrag geschrieben:

Zitat

von CHECKER: ...auf den cpu hab maximal temperatur bei zimmertemp von 43° heißer wird der cpu ...


wie soll das mit den 43°C gehen?
Womit wird den die Temp gemessen?... wenn es nicht wenigstens ein in die CPU integrierter Thermosensor ist, kann ich dieser Angabe absolut nicht trauen ;)
Diese Temp kriegt er höchstens mit vorgekühlter lüssigkeit hin...

*
Hab mir grad mal mehr dort durchgelesen...
Offenbahr werden wohl alle Temperaturen mehr oder weniger außerhalb der CPU gemessen... wobei ich vermute: je niedriger die Temp, umso schlechter war der Sensor Wärmemäßig an den Prozessor gekoppelt, wenn der Prozessor keinen internen Sensor bereitstellt (dh, die meisten Temperaturangaben über die Prozessor-temp kann man getrost in die Tonne drücken).
Richtig verlässliche Daten erhält man eigentlich erst, indem man sich so einen Pseudo-Prozessor aufaut (das Heizelement in Form der DIE) an/in der direkt ein Pt1000 die temp mißt.
Kopplungstemperatur, oder besser die Differenz zum KK kann man damit schon mal eliminieren.
Das Kühlwasser ist jedenfalls selbst nach Stunden kälter als der KK und erst recht kühler als die DIE selbst... ;)

Wenn die Elektronik bei uns die Heizung nicht bei 50°C abschalten würde, bekämen wir sicher wesentlich höhere Werte an der Pseudo-DIE.

electrip_flip

Full Member

Re: Temeraturdiff zw. DIE und KK verrringern?

Mittwoch, 20. November 2002, 14:46

Hab mal ein bißchen nach Galinstan gesucht:

Schmelzpunkt -19°
Dichte 6.44 g/cm³
Viskosität 0.0024 Ns/m²
Wärmeleitfähigkeit 16.5 W/(m*K)
elek. Widerstand 0.435 Ohm*mm²/m
räumlicher Ausdehnungskoeffizient 11.5gamma*10^-5 /K
kein Alukontakt bei direkter Wasseranwesenheit
legiert Kupfer (vernachlässigbar)

Bleibt noch die Frage der Applikation.

Da gibt es auch eine WLP,
die aus einem Flüssigmetall suspendiert in Öl besteht,
allerdings finde ich den Link nicht mehr :-(.

Philipp
Athlon XP 2000 + Shuttle AK35GTR + 1 GB Crucial DDR-RAM + Enermax 431Watt + Matrox G550 DH + Teratec EWX 24/96 + Realdreck 100MBit + Toshiba SD1612 DVD + LiteOn 32X CDRW + AP + Cuplex + 2x Twinplex + Eheim 1048