[heatpipe]

Hallo,

mich interessiert,ob es einen Zusamenhang gibt zwischen der Temperatur einer Festplatte und der Lage der Platine mit nach innen oder außen gerichteten Bauteilen.

Etwas provokativ möchte ich behaupten,dass niemand auf die Idee kommt einen Prozessor in Schaumstoff einzupacken und die Kühlung desselben auf die Rückseite des Mainboards zu verlagern.

Konkret interessiert mich ,ob man bei vergleichbarer Leistungsaufnahme belegen kann,dass Festplatten mit nach innen gericheten Platinenbauteilen deutlich heißer werden als Festplatten mit nach außen gerichteten Bauteilen.

Der Hintergrund meiner Überlegungen ist folgender:
Wenn einem Bauteil mit 1cm² Fläche nur 0,1Watt Leistung zugeführt werden,wird dieses 9°C wärmer,wenn die Wärme erst nach dem Durchgang durch eine 1,5mm dicke Platine abgeführt werden kann ,im Vergleich zu einem Bauteil mit direktem Kontakt zur strömenden Luft.

Ein Vergleichstest von Festplatten ,wo Lautstärke und Temperatur gemessen werden ,bringt mich nicht weiter,weil ich nicht weiß bei welchen Kandidaten die Bauteile der Platine nach innen oder außen gerichtet sind.

Was hat das mit Silent zu tun?
Nun,was bringt mir eine Festplatte,wenn ich an der "Lüfterschraube "drehen muss,um sie kühl genug zu halten.

Es grüßt
heatpipe

[.fF]

heatpipe sagte am 03.07.2009, 13:42:

Der Hintergrund meiner Überlegungen ist folgender:
Wenn einem Bauteil mit 1cm² Fläche nur 0,1Watt Leistung zugeführt werden,wird dieses 9°C wärmer,wenn die Wärme erst nach dem Durchgang durch eine 1,5mm dicke Platine abgeführt werden kann ,im Vergleich zu einem Bauteil mit direktem Kontakt zur strömenden Luft.

Ich nehme mal provokant an, dass du die Wärmeleitung über die Leiterbahnen nicht berücksichtig hast. Dadurch ergibt sich auch eine deutlich gößere Fläche zur Wärmeabgabe, unabhängig wierum die Platine verbaut ist.

Grüße,
.fF

[heatpipe]

Hallo,

Der Wärmetransport ist u.a. vom Materialquerschnitt abhängig.
Der sollte bei Leiterbahnen eher sehr gering sein.
Von daher halte ich das eher für nebensächlich.

Es grüßt
heatpipe

[.fF]

Du hast die Wärmeleitung eindimensional vereinfacht betrachtet, oder? Und das halte ich wegen dem Kupfer und der Leitfähigkeit des Siliziums für ungenau, da die Fläche für den Wärmeübergang an die Luft massiv vergrößert wird.

Grüße,
.fF

[heatpipe]

Hallo,

@.fF

es geht doch darum,dass Wärme durch eine Platine mit einem Wärmeleitwert von ca 0,16W/mK "gehen" muss bevor ein Übergang zur Luft erfolgen kann.Wie soll ein Chip,der nach innen verbaut ist und durch Schaumstoff isoliert ist die Wärme abgeben? Über dünnste Leiterbahnen? Und dann?

Deine Betrachtungen beziehen sich auf Wärmeverteilung/Spreizung.Dies ist allerdings unabhängig von der Lage der Platine.
Eine Abgabe der Wärme an die Luft erfolgt doch nur an der Außenseite der Platine.
Wenn ich Deiner Argumentation folge,ist es egal ob der Scythe direkt auf der CPU sitzt oder an der Rückseite des Mainboards befestigt wird.

Es grüßt
heatpipe

[Osmosis Jones]

Ich muss gestehen ich weiß gar nicht wie es um die Verlustleistung der Platine an sich bei Festplatten steht. Eine Bessere Kühlung könnte sich da ja schon im Verbrauch zeigen. Mit was für Werten muss man da überhaupt rechnen?

Ich weiß aus praktischer Erfahrzng das oft das PCB als Kühlkörper reicht, daher die Frage.

[Questionario]

nur zur info, bei WD scheint es so das die chips generell nach innen verbaut sind, bei samsung nach aussen

von erfahrungsberichten habe ich gelesen das in externen gehäusen die WD (also die Gehäuse) etwas wärmer als handwarm werden, insbesondere die WD20EADS soll sehr kühl sein (was ja aber nicht heisst das die chips selber nicht heiss sein können!?!)

edit:
wd20eads: http://www.pcgameshardware.de/screenshots/...03/wd-2tb-3.JPG
wd15eads: http://img.product.pchome.net/market/photo.../20/309675b.jpg
1,5TB EcoGreen: http://www.pcgameshardware.de/screenshots/...HD154UI__4_.JPG

Dieser Beitrag wurde von Questionario bearbeitet: 03. Juli 2009, 16:33

[.fF]

heatpipe sagte am 03.07.2009, 16:46:

...durch Schaumstoff...

Du kannst doch nicht ernsthaft Silizium (0,16W/mK) mit Luft (0,026W/mK) vergleichen? Siehe dazu unten.

heatpipe sagte am 03.07.2009, 16:46:

Über dünnste Leiterbahnen? Und dann?

Erfolgt die Wärmeabgabe an die Luft. Was den sonst?

heatpipe sagte am 03.07.2009, 16:46:

Deine Betrachtungen beziehen sich auf Wärmeverteilung/Spreizung.Dies ist allerdings unabhängig von der Lage der Platine.
Eine Abgabe der Wärme an die Luft erfolgt doch nur an der Außenseite der Platine.

Ja, richtig, und deshalb denke ich, ist die Lage der Platine egal ist. Aufgrund der geringen Fläche und der relativ geringen Wärmequellendichte des Chips und des geringen Temperaturunterschieds zur Umgebung denke ich eben, dass hier die Wärme zu nicht unerheblichen Anteil über die Platine abgegeben wird. Welcher Faktor (Wärmedurchgang durch Silizium oder Wärmeübergang zur Luft) nun aber der limitierende ist, kann nur eine genaue Rechnung zeigen.

heatpipe sagte am 03.07.2009, 16:46:

Wenn ich Deiner Argumentation folge,ist es egal ob der Scythe direkt auf der CPU sitzt oder an der Rückseite des Mainboards befestigt wird.

Nein. Bei der Wärmeleitung spielen zuviele Größen rein, als dass man mit so übertriebenen Beispielen irgendwas veranschaulichen könnte. Hier wird die Oberfläche des Chips um einen drei oder gar vierstelligen Faktor vergrößert. Die Verlustleistung dürfte ebenfalls um einen dreistelligen Faktor größer sein. Und das alles, ohne die Geometrie wesentlich zu verändern. Das ist mit dem Beispiel der Festplattenelektronik sicher nicht vergleichbar.

Grüße,
.fF

[heatpipe]

Hallo,

@.fF

mache es bitte nicht zu kompliziert.
Es geht hier um Wärmequellen,die
a) ihre Wärme direkt an die Luft abgeben können
b)ihre Wärme erst nach dem Durchgang durch schlecht leitendes Platinenmaterial abgeben können.

Ob das ein kleiner Chip auf der Platine einer Festplatte oder eine CPU ist ,spielt dabei keine Rolle .
Was haben geringe Temperaturunterschiede mit der Temperaturerhöhung an Wärmequellen bedingt durch Wärmedurchgang durch schlecht leitendes Material zu tun?

Für den limitierenden Faktor braucht man nicht toll zu rechnen.Der Wärmedurchgang durch Silizium kann vernachlässigt werden.
Ich erwarte teils große Temperaturunterschiede an den einzelnen Bauteilen der Platine in Abhängigkeit von ihrer Einbauweise.

Es grüßt
heatpipe

[.fF]

heatpipe sagte am 03.07.2009, 19:13:

b)ihre Wärme erst nach dem Durchgang durch schlecht leitendes Platinenmaterial abgeben können.

Schlecht leitend ist relativ. Indem du das so behauptest machst du es die zu einfach. Wenn mit schlecht leitend eine Flächenvergrößerung einhergeht, kann es dennoch eine Verbesserung der Temperatur zu Folge haben, obwohl man eigentlich "isoliert". Siehe Bitumenbox. Bitumen hat nämlich ebenfalls 0,16W/mK. Zufällig genau der Wert den du für Silizium ins Spiel gebracht hast. Und von Flächenvergrößerung darf man bei einem Verhältnis 0,8 cm² des Chips zu 10-15cm² der Platine schon sprechen. Der Chip ist auf einer Seite gut wärmeleitend mittels Lötzinn angebunden, auf der anderen Seite durch Luft isoliert, mit der er nur über freie Konvektion interagiert.

heatpipe sagte am 03.07.2009, 19:13:

Ob das ein kleiner Chip auf der Platine einer Festplatte oder eine CPU ist ,spielt dabei keine Rolle .

Wenn sich die Verlustleistung um den Faktor 100 unterscheidet, die andern physikalischen Faktoren wie die Oberfläche aber nicht entsprechend skaliert werden, spielt das sehr wohl eine Rolle: Eine Vergleichbarkeit ist nicht gegeben. Deshalb kannst du mit diesem Beispiel nicht behaupten, meiner Argumentation gefolgt zu sein.

heatpipe sagte am 03.07.2009, 19:13:

Was haben geringe Temperaturunterschiede mit der Temperaturerhöhung an Wärmequellen bedingt durch Wärmedurchgang durch schlecht leitendes Material zu tun?

Weil bei geringen Temperaturunterschieden die Fläche für die freie Konvektion möglichst groß sein muß?

heatpipe sagte am 03.07.2009, 19:13:

Ich erwarte teils große Temperaturunterschiede an den einzelnen Bauteilen der Platine in Abhängigkeit von ihrer Einbauweise.

Ich will sie nicht ausschließen, denke aber dass du die Abhängigkeit überschätzt. Ein Argument dafür ist, dass die Hersteller ihre Platinen sonst andersrum einbauen würden. Ich rechne nämlich damit, dass die Herren Ingenieure bei Samsung sich durchaus Gedanken um die Kühlung ihrer Produkte machen.

Grüße,
.fF

[Fluxon]

.fF sagte am 03.07.2009, 14:17:

Ich nehme mal provokant an, dass du die Wärmeleitung über die Leiterbahnen nicht berücksichtig hast. Dadurch ergibt sich auch eine deutlich gößere Fläche zur Wärmeabgabe, unabhängig wierum die Platine verbaut ist.

Die Wärmefläche wird zwar in beiden Fällen vergrößert, aber der Großteil der wärmeverteilenden Kupferbbahnen wird auf der Seite sein auf der sich der Chip befindet, wodurch auf Chipseite auch mehr Wärme abgegeben wird. Folglich ist es nicht unabhängig von der Einbaulage, da die Wärme immer noch durch das PCB durch muss, sobald die Chips zur Platte zeigen.

Siehe hier:
http://www.pcgameshardware.de/aid,678008/W...p;show=original
Die Durchkontaktierteile halten sich in Grenzen.

mfg,

Fluxon

[.fF]

Bei 2.5"-Platten ist mehr durchkontaktiert, weil weniger Fläche vorhanden. Darum geht aber nicht wirklich. heatpipe hat korrekterweise eingewandt, dass man die Kupferschicht aufgrund der Dicke nicht überschätzen darf.

Ich halte die 1,5mm Silizium nicht für eine große Hürde und glaube, dass 9° Erhöhung für 0,1 Watt massiv zu hoch gegriffen sind. Meine Vermutung war, dass dies aus einer eindimensionalen Betrachtung des Problems bestand, aber heatpipe wollte da nichts genaueres verraten. Die Fläche der Platine, egal ob Vorder- oder Rückseite ist viel zu groß, als das man sich auf die 1cm² des Chips, bzw. seine Flächenprojektion auf der Rückseite beschränken darf.

Ich benenne hier nur phyikalische Fakten, wir sind ja im Theorien-Teil des Forums. Den Einfluss der einzelnen Punkte korrekt abzuschätzen maße ich mir ja nicht im geringsten an.

Grüße,
.fF

[Fluxon]

Die korrekte Abschätzung der Auswirkungen der Einflussfaktoren ist wohl das Hauptproblem.
Darüber welche physikalischen Effekte vorhanden sind brauchen wir uns wohl nicht zu streiten.
Ob sie für eine vereinfachte Betrachtung des Systems wesentlich sind, werden wir nie erfahren, da keiner von uns Lust hat das alles nachzurechnen.

Osmosis Jones sagte am 03.07.2009, 17:02:

Ich muss gestehen ich weiß gar nicht wie es um die Verlustleistung der Platine an sich bei Festplatten steht. Eine Bessere Kühlung könnte sich da ja schon im Verbrauch zeigen. Mit was für Werten muss man da überhaupt rechnen?

Die Datenblätter zu den Controllerchips findet man nur schlecht, oder wenn dann nur kostenpflichtig.

Aber auf manchen Platinen sind Ramchips. Zb eine 400er Samsung und eine 1TB Hitachi (bei der Samsung kann man die Bezeichnung nicht lesen):
http://www.esmt.com....M12L128168A.pdf
http://www.hynix.com/datasheet/pdf/dram/HY...-xI(Rev0.2).pdf

Beide male hat der Ram eine TDP von 1W, also nicht der reale Verbrauch.

Mehr konnte ich nicht finden.

mfg,

Fluxon

Dieser Beitrag wurde von Fluxon bearbeitet: 03. Juli 2009, 19:56

[Osmosis Jones]

Wir sprechen je nach Platte(3.5") von Gesamtleistungsaufnahmen von um die 7-14W, ich muss gestehen, ich bezweifle die Relevanz der Kühlung der Chips immer mehr. Spontan mal den Finger and die Platine meiner WD gelegt und das fühlt sich nicht sonderlich warm an...

Ich mag daher fragen ist die Kühlung der Chips überhaupt nötig?

[heatpipe]

Hallo,

@.fF

der von mir angegebene Wärmeleitwert von 0,16W/mK bezog sich auf das Platinenmaterial,nicht auf Silizium.

Deine Annahme ,dass die Wärme sich über mehrere cm Länge durch einen Querschnitt von 1,5mm quälen kann ,begünstigt durch hauchdünne Leitebahnen,um die gesamte Platinengröße als Wärmeabgabefläche zu nutzen ,funktioniert nicht.
Wenn Du auf die Bitumenbox ansprichst,die hat eine 10x größere Querschnittsfläche und damit einen 10x kleineren Wärmewiderstand als eine Platine.Damit kann die Wärme in einer BTB sich 10x besser nach allen Seiten ausbreiten.

Für den Wärmewiderstand eines Materials gilt:
R=L/lambda x A

Ein Chip mit 1cm² Fläche ,der seine Wärme durch Platinenmaterial mit 0,15mm Dicke in Richtung der Außenseite abführen muss,hat einen Wärmewiderstand von ca 93,75K/W auf diesen cm².

Will der gleiche Chip die Wärme 1cm weit in die Platine auf einer Breite von 1cm schicken,um Wärmeverteilung /Spreizung zu erreichen,beträgt der Wärmewiderstand hierfür 4166K/W.
Da er in alle Richtungen spreizt sei der Widerstand nur 1000K/W.

Das wird wohl keine tolle Wärmeverteilung über die gesamte Fläche werden.

Und nochmals :
Ob ich die Wärme einer CPU durch eine Platine schicke und dann kühle
oder
ob ich die Wärme eines kleinen Chips durch eine Platine schicke und dann kühle
ist ziemlich egal.
In beiden Fällen muß ich mit einem Temperaturanstieg an den beteiligten Chips rechnen.
Irgendwelche unbekannte physikalische Faktoren sehe ich beim Wärmedurchgang durch Platinenmaterial nicht.

Klar wissen die Ingenieure wie Festplatten kühler bleiben.Ob sie ihr Wissen auch entsprechend umsetzen(dürfen) ist eine andere Frage.

Es grüßt
heatpipe















Hallo,

ich erwarte bei der geringen Gesamtleistungsaufnahme auch keine tollen Temperaturunterschiede in Abhängigkeit von der Einbauweise der Platine.

Ich tippe einfach`mal auf 3°C.Gleiche Festplatte Platine unterschiedlich moniert.

Oder sind es 5°C oder nur 1°C.

Mir persönlich wäre eine genormte Bauweise ,Platine mit Bauteilen nach innen sehr symphatisch.

@Osmosis Jones
Hier stellt sich die Frage ,wie fühlt es sich auf der anderen Seite an?

Es grüßt
heatpipe