Thema: Diesim

[halllo_fireball]

Nachdem sich unsere Elektronikfreunde bereits im anderen Thread austoben dürfen, werde ich mich mal um das Diesim Design kümmern.
Wichtig ist zum einen eine Diesim-Form die für eine gleichmäßige Wärmeabgabe auf der gesamten Fläche sorgt. Ich würde dabei übrigens einen Diesim mit aufgesetzten Heatspreader favorisieren. Ein Diesim der die Oberfläche eines Heatspreaders aufweist ist leider nicht ganz vergleichbar mit einer CPU - schafft eher eine wesentlich Kühlerfreundlichere Umgebung. Trotz Heatspreader ist der Wärmestrom vom Heatspreader in den Kühler stark auf den Bereich über dem Die konzentriert. Auf Grund der geringen Dicke des Heatspreaders von lediglich einigen Millimetern kommt es hier nicht zu einer "Ausbreitung" des Wärmestroms, sodass der Heatspreader eigentlich hauptsächlich eine Schutzfunktion erfüllt und seinem Namen als "Heatspreader" wenig Ehre macht.
Ein weiteres Problem ist, dass die Wärmequelle sehr schwer zu isolieren ist. Man kann bestenfalls damit rechnen das 90% der produzierten Wärme auch wirklich im Kühler landet. Da bei realen Systemen keine Isolation vorhanden ist kommen hier gerade mal zwischen 65 und 70% der Hitze im Kühler an - unter Umständen auch weniger. Das mag jetzt nach sehr wenig klingen entspricht aber wohl der Realität. Ein großer Teil der Wärme wird an das Mainboard abgegeben - was natürlich die Kühler freut Das gleiche Problem hat man auch bei Testständen, wobei es sich hier anbieten würde durch eine gescheite Isolation in Richtung der 90 % zu kommen. Natürlich wird der ein oder andere jetzt sagen, dass man sich das sparen kann, da es in der Realität genauso wie bei einem schlecht bzw. gar nicht isolierten Teststand aussieht. Nur ist dann auch die Aussagekraft von Tests zweifelhaft bei denen man eine Heizleistung von 150 W angibt, wobei dann nicht mal 100 W durch den Kühler fließen...
Um den Aufwand für die Isolation in Grenzen zu halten sollte man das Diesim-Gehäuse z.B. aus Delrin fertigen. Lässt sich zum einen gut fräsen, hat zum anderen eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit von 0,31 W/mK. Bei der Konzeption sollte beachtet werden, dass man Luftzirkulationen um den Diesim vermeidet - freie Konvektion kann unter Umständen auch einiges an Wärme abtransportieren.
Vielleicht hat ja noch jemand Vorschläge was den Werkstoff angeht oder Aufbau angeht.

Ich mach mich mal an eine erste Konstruktion...
So far
Jan :-)

[Iceberg]

Lässt sich zum einen gut fräsen

Ich korregiere:
Lässt sich zum einen SEHR gut fräsen

Ich würde mich bei der Konstruktion des Diesimhalters sehr an das Isolieren einer Kompressorkühlung bzw deren "Grundsätze" halten: Luft nicht an den Kühler lassen. In unserem Fall einfach so wenig Luft an den Diesim lassen. Wenn nur noch die Fläche oben auf die der Kühler kommt frei ist sollte sich der Wärmeverlust ziemlich in Grenzen halten.
Dann fällt mir noch was ein. Ich würde evtl den Diesim 1. fest mit dem FET und 2. fest mit dem Delringehäuse verschrauben.
Die Kabel würde ich aber nicht mehr wie gehabt frei rum baumeln lassen, sondern entweder mit sauberen Steckern versehen oder mit Kabelverschraubungen.

schwebt dir was bezüglich halterung/anpressdruck vor?
Effe hätte da nen neuen Vorschlag.
btw das währ einen neuen Thread wert. Ich mach mal schnell einen auf.

[Zeh Emm]

[...] von lediglich einigen Millimetern [...]

Was sind bei dir wenige Millimeter? Allein ein 2-mm-Blech ist schon verdammt dick.
Aber ich finde du machst dir zu sehr einen Kopf, was eh - meiner Meinung nach -sinnbefreit ist. Lass doch ein wenig - oder ein wenig mehr - Wärme verpuffen, wen juckt es? Wenn die eine CPU angenommen 150Watt verbrät, so wird dies auch - wie du beschreibst - über das MoBo etc abgeleitet. Dann ist es in meinen Augen ralistischer bzw realitätsnaher, wenn auch der Teststand Energie verpuffen lässt.

Just my 2 cents

[efferman]

in der Gallery die bilder zum derzeitigen Heatspreadersim
und folgende Zeichnung wie ich mir den sim vorstelle. ich persönlich würde gar net isolieren

2 Teile:oben kupfer, unten Pom/Delrin. In die lange nut im delrin kommt der fet, dieser ist minimal höher als die nut und wird mit den 4 schrauben an das Kupfer gepresst. Der Tempfühler kommt in eine Bohrung im Kupfer

[halllo_fireball]

Wie gesagt - lieber man kann einigermaßen genau sagen was man durch den Kühler geschickt halt als dass man sich mit dem normalen Wischiwaschitesten zufrieden gibt.
Übrigens Wattangaben bei Tests auf realen CPUs sind noch schwachsinniger. Man schafft mit den Tools die den Testern zur Verfügung stehen vielleicht 70 Prozent der maximalen Abwärme zu generieren (nur mit Herstellertools die keiner kriegt lassen sich 100% und damit die TDP Werte erreichen). Nu hat man schon einmal da einen unbestimmten Wert von dem man noch einen unbestimmten Anteil abziehen muss - na wenn das mal nicht tolle Messungen sind...

Was die Dicke angeht so betrachte ich das thermisch - mechanisch sind 2mm schon einiges.

FET verschrauben bin ich dabei - gescheite Verkabelung auch

Jan :-)

[nemon]

zur wärmequelle: ich denke, es ist am sinnvollsten, eine cpu von der größe eines core2 duos nachzubauen. der hat 143mm² die-fläche, das macht ca. 12mm kantenlänge, darauf ein heatspreader von vielleicht 1-2mm dicke (tippe mal auf 1mm). der bisher verwendete FET hat das TO220-gehäuse, das heißt, dass die wäre auf ca. 5x7mm² grundfläche entsteht. das ist imho zu wenig. ein TO247-gehäuse ist deutlich größer und kommt einem die schon näher. dazu bräuchte es noch eben eine kupferplatte mit den abmaßen eines heatspreaders, wobei sich durch dir geringe dicke das problem des verziehens ergib, wenn der kühler aufgesetzt wird. abhilfe könnte man schaffen, indem der fet und der hs in einen massiven block aus z.b. kunststoff eingelassen wird, der quasi als gegenhalter genutzt wird. kunststoff deshalb, um möglichst wenig wärme in die halterung abzuführen.

[halllo_fireball]

Frage ist halt ob wir nicht gleich auf die Quadcoregröße gehen sollten...

Das FET Gehäuse ist relativ wurscht - imho muss man einfach durch einen langen, gut isolierten, Kupferstempel erreicht werden, dass sich die Wärme auf Diebreite gleichmäßig ausbreitet.Verziehen wird sich der Heatspreader imho nicht - der ist schon ganz schön stabil, und da er sowieso auf einer quadratischen Fläche aufliegt sollte sich da nix verbiegen - außer der Kühlerboden hat ne Wölbung ^^

Jan :-)

[maxigs]

kurzer einwurf: wieso nicht einen orginal heatspreader benutzen? das kommt dann dem orginal wohl noch immer am nächsten und wäre sogar austauschbar für verschiedene cpus

[efferman]

blos keinen heatspreader, das ist wieder ein Wärmeübergang der nicht sein muss. und wie wollt ihr den spreader befestigen ?

[halllo_fireball]

Effe ich würde sagen auf jeden Fall einen Heatspreader, da man hier wirklich der Realität am nähesten kommt - wie man ihn befestigt ist alles eine frage der Konstruktion des Diesims...

Jan :-)

[efferman]

Jan, einerseits willst du den fet in armaflex packen damit ja alle wärme an den kühler geht, aber andererseits willste noch eine Lage WLP dazwischenklatsch und WLP muss es sein da ihr ja den spreader wechseln könnt. wenn ihr das machen wollt können wir uns die vergleichbarkeit in die haare schmieren. und darum geht es hier und nicht um realismus. Wenn ihr unbedingt eine heatspreader wollt müssen wir den anlöten und wenn ihr verschiedene Heatspreader wollt müssen wir zwei verschiedene Diesims bauen. Außerdem müssen wir vor dem diesim bauen die cpus mit der messuhr aufs hundertstel ausmessen und den Diesim aufs hundertstel genau anfertigen, damit der spreader auf dem sim exakt genauso sitzt und montiert ist wie auf der CPU. Sonst is euer realismus nicht vorhanden.

[halllo_fireball]

Also jetzt wirds langsam theoretisch ^^

Warum soll der Heatspreader drauf? - Nunja er ist sozusagen die "Schnittstelle" zum realen System, sprich damit wir wirklich die gleichen Bedingungen für einen Kühler schaffen, wie sie auf einer realen CPU herrschen müssen wir schlicht und ergreifend auf einen Heatspreader zurückgreifen. Andernfalls hätten wir das Äquivalent zu einer geköpften CPU. WLP sollte man in dem Fall sowieso nicht verwenden sondern eher die liquid metal pro. Jetzt wirst du mir wieder an die Gurgel springen und sagen das wäre unrealistisch - nun ist es nicht ganz. Ich glaube dass die bei den CPUs mittlerweile auch PCMs als Verbindung zwischen CPU und HS nehmen aber das ist an und für sich wurscht. Wichtig ist, dass die geringe aber vorhandene Wärmeausbreitung beim Heatspreader berücksichtigt werden muss, sowie seine Oberflächenbeschaffenheit (deswegen auch keine selbstgefräster Heatspreader sondern ein Original vom Hersteller). Dabei ist es vollkommen wurscht über welches Material die Wärme an die Unterseite des Heatspreaders kommt, nur die Fläche ist entscheidend.
Vergleichbarkeit schön und gut, aber ohne Heatspreader ist schonmal die Vergleichbarkeit zum realen System weg, da man ganz einfach andere Bedingungen beim Übergang der Wärme in den Kühlerboden hat.
Dass wir für maximalen Realismus wirklich die Diesims aufs hundertstel genau fertig müssen bezweifel ich, schließlich dürften bei den realen Dies auch Toleranzen vorhanden sein, die nicht im tausendstel Bereich liegen...

Also nochmal - warum sollten wir die Wärmequelle so stark isolieren - was nicht "realistisch" ist und anschließend so viel Wert auf "Realismus" beim Diesim + HS legen?

Der HS hat direkten Einfluss auf die Kühlleistung des Kühlers - zwar nicht unbedingt entscheidenden aber auf jeden Fall einen Einfluss. Die Isolation der Wärmequelle ermöglicht uns hingegen mit einigermaßen zuverlässigen Wärmeeinträgen zu messen. Übrigens könnte man an der Stelle gar nicht einen realistischen Aufbau konzipieren, da man unter den Fet eine Art Mainboard bauen müsste...

Jan :-)

 

[efferman]

nun gut reiten wir mal die realismusschiene. Ohne Frage, ein heatspreader wäre das optimum was realismus angeht. Aber dann müssen wir dem heatspreader auch den passenden unterbau geben, denn wenn der rand des heatspreaders in der Luft hängt und dadurch nur auf dem simuliertem "Die" aufliegt, kann er von einem Kühlerboden mit Hohlkreuz zurechtgebogen werden. Dadurch hätte dieser kühlerboden einen vorteil gegenüber einem Planen Kühlerboden. Hätte der spreader aber in der mitte keinen richtigen kontakt zum "Die" hätten kühlerböden mit einem buckel einen vorteil. wofür entscheiden wir uns ?

[halllo_fireball]

Jo klar hatte ich auch schon vorher geschrieben. Da wir sowieso den Diesim komplett ummanteln müssen sollte das kein großes Problem sein....

Jan :-)

[efferman]

mal ne kleine blöde frage an de Physiker unter uns: welche Wärmeleitfähigkeit hat Pom /Delrin ? den der fet ist bei meiner aufnahme nahezu komplett davon umschlossen was für eine ausreichende isolierung sorgen müsste. Oder willst den Fet inklusive Halter in Armaflex einpacken ? Das Zeuch is doch weich oder ? da wird doch die Simulierte CPU gar nicht mehr richtig fixiert, oder seh ich das Falsch ?

[halllo_fireball]

Siehe erster Post - Delrin hat 0,31 W/mK als Wärmeleitungskoeffizient - sollte für unsere Zwecke genügen Mit Armaflex oder sowas fangen wir erst gar nicht an...

Jan .-)

[efferman]

ok dann müssen wir uns nur noch um den spreader streiten

[halllo_fireball]

Hehe  Konstruier grad mal im CAD nen TO 220 Gehäuse nach...

[nemon]

nimm nen to247-gehäuse, die sind jenseits von 100w besser handhabbar, nen to220 ist anfürsich bei 100w und wakü an der grenze

[dennisstrehl]

Kann man den DIE-Sim nicht direkt aus einem To-247 zurechtfräsen? Wie viel Platz hat man da wohl bis zum Silizium?