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CPU-Heatspreader plan schleifen *UPDATE: mit Video*


Einleitung

Nachdem wir im ersten Teil die Kontaktfläche des Kühlers plan geschliffen haben, nehmen wir uns nun den Heatspreader auf der CPU selbst vor. Ziel: die Betriebstemperatur des Prozessors nochmals um ein beträchtliches Stück senken. Alles was es zur Vorbereitung und Durchführung eines Lapping am Prozessor zu wissen gibt, sowie die Resultate, die wir damit erzielt haben, erfahrt ihr in diesem Guide.

Video


Die Theorie und viele der Abläufe sind denen im ersten Teil des Guides sehr ähnlich. Die Theorie kann man hier nachlesen, die Schritte zur Vorbereitung werden nochmals wiederholt.


WARNUNG: bei den hier beschriebenen Arbeiten geht die Herstellergarantie verloren. Außerdem besteht die Gefahr, die Hardware permanent zu beschädigen. Es gibt keine Garantie, dass das Schleifen auch zu den erwünschten Resultaten führt. Alle Arbeiten geschehen auf eigenes Risiko!


Nachdem wir in Teil 1 die Kontaktfläche am CPU-Kühler plan geschliffen haben, widmen wir uns nun dem Heatspreader auf der CPU. Auch wenn oft vom Planschleifen des Prozessors die Rede ist, wird genau genommen an der CPU selbst nichts gemacht. Das, was man von Außen an einem solchen Prozessor sieht, ist bereits ein Kühlkörper, der auf der CPU angebracht ist. Dieser wird Integrated Heatspreader oder IHS genannt.
Im Querschnitt sieht das folgendermaßen aus: Auf der Platine (PCB) sitzt der "Die", welcher die eigentliche CPU, die Prozessorkerne, enthält. Auf dem "Die" ist der Integrated Heatspreader (IHS) angebracht und diesen wollen wir planschleifen.
Material

Folgendes Material wird benötigt:
Schleifpapier mit den Körnungen 320, 400, 600, 800 und 1000.
Eine Glasplatte als Arbeitsfläche.
Reinigungsmittel zum Entfernen von Wärmeleitpaste und Reinigen des Heatspreaders nach dem Schliff.
Klebstreifen zum Befestigen des Schleifpapiers an der Glasplatte.
Eine Rasierklinge, ein Haarlineal oder sonst ein Instrument mit einer absolut geraden Kante.
Die Abdeckungen für die Kontakte an der Rückseite der CPU und die Pins am Mainboard.
Und natürlich die CPU selbst: Hier bereits mit der Abdeckung an der Rückseite angebracht und mit noch nicht entfernter Wärmeleitpaste.
Am Abdruck der Wärmeleitpaste lässt sich erkennen, dass die Flächen vom Heatspreader und vom Kühler noch immer nicht eben aufeinander zu liegen kommen.

Weitere Vorbereitung und Schliff

Nach dem Ausbau der CPU bringen wir sofort die Plastikabdeckung an der Rückseite an. Am Mainboard bringen wir ebenfalls die Abdeckung an, um die Pins vor Schäden und Staub zu schützen.
Das gröbste der Schleifpapiere wird mit Klebstreifen straff auf der Glasplatte befestigt. Da wir in Teil 1 mit dem 400er Papier etwas zu viel Zeit verbrachten, starten wir nun mit der Körnung 320.
Wir fassen die CPU an den Rändern und schleifen in einer regelmässigen Achter-Bewegung über das Schleifpapier. Dabei sollte ein leichter aber konstaten Druck auf die CPU gegeben werden. Der Druck muss stark genug sein, so dass die ganze Fläche des IHS ebenmäßig auf das Schleifpapier gepresst wird, aber sanft genug, dass die Bewegung immer noch locker ausgeführt werden kann.
Wir wenden während des Schleifens nach jeweils etwa 10 Sekunden die CPU um 90 Grad, um eventuelle Unregelmäßigkeiten im Anpressdruck auszugleichen.
Bei unserem Schleifpapier hatte wir das Problem, dass sich die Aufkleber mit dem Strichcode nicht sauber entfernen ließen. Das erzeugt im Bereich des Aufklebers Unebenheiten.
In so einem Fall lässt sich auf der Oberseite des Schleifpapiers mit dem Fingernagel eine Markierung anbringen, damit man nicht aus Versehen über die unebene Stelle schleift.

Schliff in Bildern
Schon nach kurzem Schleifen wird ersichtlich, dass die Oberfläche des IHS alles andere als plan ist. Unser Modell weist offensichtlich ungefähr in der Mitte eine Wölbung nach oben auf.
Berichten zufolgen ist das Gegenteil viel häufiger der Fall: der IHS ist meist nach unten gewölbt, so dass er hauptsächlich am Rand entlang Kontakt zum Kühlkörper hat. Die Verformung an unserem Modell ist der Temperatur sicher viel weniger abträglich, da in der Mitte, wo die Cores und somit die Hitzequellen sitzen, der direkteste Kontakt zwischen IHS und Kühler stattfindet.
Auch nach einigem weiteren Schleifen sind wir noch nicht ebenmäßig auf Kupfer gestoßen und es wird ersichtlich, wie stark die Verformung des IHS war.
Ab dem Moment, wo wir überall bis zum Kupfer vorgedrungen sind, wechseln wir auf das feinere Schleifpapier.
Die Entscheidung zuerst 320er Körnung zu nehmen, erweist sich als weise: Das Abtragen der Wölbung auf dem IHS hätte mit 400er Papier sehr viel Zeit gekostet.
Mit den Körnungen 320 und 400 schleifen wir so lange, bis wir mit dem Haarlineal oder der Klinge absolute Ebenheit des IHS feststellen können. Die weiteren Körnungen dienen dann nur noch der Verfeinerung der Oberfläche. Auf den Bildern ist unser Modell nach beendetem Durchgang mit Körnung 400 zu sehen.
So sieht der IHS nach dem Durchgang mit Körnung 600 aus. Optisch ist der Unterschied zur vorherigen Stufe gering.
Nach dem Schleifen auf dem 800er-Papier ist die Oberfläche schon deutlich feiner. Hier wird nach dem Schleifen in der Achter-Bewegung am Schluss noch kurz in einer geraden Linie geschliffen. Das allerdings nur, weil es auf den Fotos hübscher aussieht.
So sieht das Resultat nach dem letzten Feinschliff mit 1000er-Körnung aus. Die Oberfläche ist nun sehr glatt und hat bereits leicht spiegelnde Eigenschaften.

Politur
Um die Oberfläche weiter zu verfeinern, kann noch ein Poliergang angehängt werden. Dazu benötigen wir Polierpaste, die sich für Kupfer eignet und ein feinfaesriges Tuch oder Polierwatte.
Die Polierpaste wird auf der Oberfläche mit dem Tuch eingerieben und danach wieder trocken abgewischt. Wie lange und intensiv poliert wird, hängt vom persönlichen Geschmack ab. Je länger, desto perfekter erscheint am Schluss die Oberfläche des IHS. Intensiveres Polieren wird aber vermutlich keinen messbaren Unterschied bei den Temperaturen ausmachen.
So sieht unser Kandidat nach einem eher kurzen Polierdurchgang aus. Bei genauerem Betrachten sieht man, dass immer noch sehr feine Kerben vom Schleifen auf der Oberfläche sichtbar sind. Mit intensiverem Polieren könnten diese vermutlich auch beseitigt werden.

Noch ein Bild nach der Politur. Es sieht zwar sehr kitschig und "gephotoshop't" aus, ist aber genau so, wie es die Kamera aufgenommen hat:

Reinigung und Einbau

Nun ist es wieder an der Zeit die CPU einzusetzen und zu testen, ob die ganze Aktion auch etwas bewirkt hat. Bevor wir die CPU wieder einbauen, kommt nochmals unser Reinigungskit zum Einsatz. Wir wollen sicherstellen, dass die Polierpaste vollständig entfernt wird und auch kein Staub oder sonstiger Schmutz die Wärmeübertragung verschlechtert.

Wir benutzen Arctic Silver 5 als Wärmeleitpaste. Es wird eine sehr kleine Menge davon aufgetragen (tendenziell etwas weniger als bei ungeschliffener CPU), die Wärmeleitpaste muss aber trotzdem die komplette IHS-Fläche bedecken.
Beim Einsatz von Arctic Silver 5 muss bedacht werden, dass sich das Material bei Erhitzung nochmals verändert. Die gemessene Temperatur ist bei dieser Wärmeleitpaste während den ersten zwei Stunden nach dem Auftragen noch ein bis zwei Grad Clesius höher. Temperaturmessungen sollten also erst nach diesem Zeitraum gemacht werden.
Temperaturwerte

Abgesehen davon, dass so eine Schleifaktion ganz spaßig sein kann, geht es natürlich um eine bessere Kühlleistung. Die Temperaturen wurden vor der ganzen Schleifaktion, nach dem Schleifen des Kühlers und nochmals nach dem Schleifen der CPU gemessen. Der verwendete Core 2 Quad Q6600, der leicht übertaktet auf 2,8 Gigahertz mit einer eingestellten Spannung von 1,3 Volt und einer effektiven Spannung von 1,288 Volt betrieben wird, sitzt auf einem Asus P5KC Mainboard. Die Messungen werden im geschlossenen Gehäuse gemacht.
Gemessen wird die CPU-Temperatur unter Volllast aller Kerne (erreicht mit Prime95). Der angegebene Wert ist die Differenz zwischen der Höchsttemperatur, die nach mindestens einer Stunde Prime95 aufgetreten ist, und der Zimmertemperatur.



Vor dem Eingriff lag bei maximaler Drehzahl des Lüfters die CPU-Temperatur 18 Grad über der Zimmertemperatur. Das Schleifen des Kühlers senkte diesen Wert um 3 Grad, das Schleifen der CPU um weitere 2 Grad.
Insgesamt brachte die Schleifaktion also einen Temperaturvorteil von 5 Grad. Das ist ein sehr gutes Resultat und wir kennen keine günstigere Methode, die Temperatur um einen solche Wert zu senken.
In diversen Foren lässt sich nachlesen, dass oftmals größere Temperaturunterschiede von bis zu 10 Grad erreicht werden. Es mag sein, dass bei uns der Wert viel kleiner ist, weil der IHS auf unserer CPU von Beginn an konvex war. Dies ist für die Temperatur zwar nicht ideal, aber sicher besser als die üblichere, konkave Verformung des IHS.



Reduzieren wir die Drehzahl des Lüfters, indem wir die Spannung auf 7 Volt setzen, zeigt sich ein etwas anderes Bild. Hier brachte das Schleifen des Kühlers nur 1 Grad Vorteil. Nach dem Schleifen der CPU sinkt die Temperatur dafür um 3 Grad. Im Endeffekt messen wir also nach der Schleifaktion eine 4 Grad tiefere Höchsttemperatur.
Fazit

Das Schleifen der Kontaktflächen am Kühler und der CPU ist eine sehr günstige Methode die Temperaturen zu verbessern. Für ambitionierte Übertakter, denen es auf jedes Grad Celsius ankommt, ist dieser Eingriff absolut empfehlenswert. Als Overclocker verliert man ohnehin die Garantie und setzt die Hardware einem gewissen Risiko aus.
Für Otto-Normalverbraucher ist so eine Schleifaktion sicherlich nichts, aber das ist ja eigentlich selbsterklärend. Voraussetzung ist, dass man über etwas handwerkliches Geschick und viel Sorgfalt verfügt.
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Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von HESmelaugh verfasst.
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