PCEVA,PC绝对领域,探寻真正的电脑知识
开启左侧

【装X必备知识】处理器钎焊那些事

[复制链接]
仙行一步 发表于 2018-9-12 17:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:1946|回复数:17







一、关于第九代处理器的讯息
最近相信大家都知道了Intel关于最新的第九代酷睿CPU的消息。
首先已经确认了 Intel的9900K和9700K是用钎焊。
那么关于的钎焊你们又知道多少呢?
钎焊跟硅脂相比,除了是金属外,又有什么好处呢?
本期我们就来谈一谈此次的主角,钎焊

我们平时了解到的差别就仅仅只有钎焊和硅脂。
Intel从第二代酷睿处理器后就从钎焊改成了硅脂。
造成了现在的处理器一旦上到了比较高的频率,就会热量大增,如果不开盖根本压不住。
大家对于钎焊的了解估计就仅限于:热传导效率比硅脂好,硅脂比钎焊便宜,可以不用开盖。
我们本期就准备告诉大家完整的一个钎焊的概念,形成一个比较完整的知识链而不是碎片。

二、以前的Intel处理器钎焊是怎么样的
为了演示钎焊,我们从淘宝买来了几个旧处理器。
下面就给大家演示一下怎么开盖,以及我们发现其中的几个特点。
钎焊的原理我们开完盖后再告诉大家。
下面我们开盖的是志强E5520处理器
IMG_7264.JPG
IMG_7265.JPG

现在我们看到这些银白色的物质就是我们所说的钎焊,跟现在的3~8代的酷睿处理器用的硅脂不一样

Intel处理器的钎焊主要焊料是铟,其中再添加了其他的几种元素,添加的越多这种焊料的熔点也就越低
如果是纯铟,它的熔点会在156°
添加各种元素以后,熔点会进一步的降低

刚刚我们开盖的志强E5520钎料的熔点在85~90°左右
另外一颗赛扬D331处理器的钎料熔点在100°左右
这就要说到软钎焊和硬钎焊了,在工业中软硬钎焊的区别就是钎料的区别
Brazing_practice.jpg
硬钎料的熔点在450度以上,软钎料的熔点在450度以下,多数在200度~400度
但是我们在这里不谈工业中的软硬钎焊
我们现在说说在Intel的处理器中所谓的软钎焊和硬钎焊

我们在这里,将志强E5520的钎焊称为硬钎焊,因为如果不进行加热,强行开盖的话,会直接把核心从基板上扯下来。
划重点:处理器上的硬钎焊,开盖需要加热。
赛扬D331处理器的钎焊处理被我们称为软钎焊。我们可以直接在常温条件下开盖。
划重点:处理器上的软钎焊,不用加热就可以开盖。
97K.jpg
我们咨询过XF的人,他们确实是没有经过加热直接开盖第9代的处理器。
所以我们推断,第9代处理器用的就是软钎焊。跟赛扬D331同一类的。
软钎焊就是第九代酷睿处理器上的钎焊,
可以直接用刀片割开四周的黑胶,在常温下可以直接开盖
硬钎焊就是第一代和第二代的酷睿处理器的钎焊
用刀片割开黑胶后,必须在加热才能开盖,不然会CPU核心被拔下来


三、为什么需要开盖
上面讲了钎焊,现在我们回到处理器本身,为什么需要开盖。
钎焊的主钎料铟的导热系数是81.6【导热系数的单位W/(m*K)】
而硅脂的导热系数通常不到10,甚至不到5
而液态金属就比硅脂高多了,暴力熊的液态金属导热系数的是73,酷冷博是38。
这就是为什么要开盖换液金的其中一个原因
硅脂导热系数1.png
硅脂导热系数2.png
硅脂导热系数3.png

液态金属导热系数.png
那这个导热系数是怎样的概念呢。
举个例子,当CPU的顶盖温度是60度的时候
如果你用的是钎焊或者液金,CPU的核心温度可能才62~63度
如果你用的是硅脂,CPU的核心温度可能80度
有些人开盖换液金后降温20度就是这么来的


如果钎焊这么好
为什么我们不自己动手用焊锡钎焊呢
当然有贴吧大神就亲自动手了,不过显然他是失败了
焊锡没有和核心焊在一起
钎焊失败(锡).jpg



四、钎焊的原理


为什么用锡是焊不上核心的呢?
这就涉及到了另外一个问题,金属浸润
CPU核心,也就是die,它的主要的材质是硅
而硅和焊锡却不能焊到一起,而且焊锡在凝固的过程中会收缩,有可能会损坏芯片
CPU的顶盖又是铜的,为什么是铜的呢?
因为铜的导热西数达到400,而且价格便宜啊
目前仅知既能焊铜也能焊硅的材料只有铟。
铟在凝固时不会缩的太厉害,减小了问题,问题依然存在
铟的延展性还很好,在顶盖与芯片中间起到缓冲的作用,避免铜与硅热胀冷缩程度不同造成的损坏
v2-a93a1c07d63382c80629d2d050bd2653_hd.jpg
让我们回到刚刚开了盖的CPU,我们看到CPU顶盖的颜色并不是铜的颜色
是因为铜的表面镀了一层镍。镍在这里主要起到扩散阻挡层的作用,阻止铜原子的迁移,还有抗氧化、抗腐蚀等等
但是铟和镍不太焊得来,所以又加了一层镀层。大家看到的黄色的这一层就是金了,虽然看起来挺大块的,但是实际上没多少

既然在顶盖上进行了预处理,那么芯片呢
如果将铟直接焊到硅上的话,铟将扩散入硅中,影响半导体性质乃至损坏芯片,又需要在芯片上镀一个阻挡层
这个阻挡层包含的材料更为丰富:钛、镍和钒。
在阻挡层之上,为了与铟结合,又需要一层金。

这个铟和硅和铜能焊的这个特性有毛用啊,最后焊接的状态如图所示
顶盖成分图.png
图注:
顶盖:镍、铜、镍、金
钎料:铟
芯片:金、镍钒合金、钛、硅

焊接的温度控制在170 ℃左右。温度过低会导致填隙不良,温度过高会永久损坏CPU。
一些材料会在焊接过程中形成合金,焊接完毕后的结果如图
顶盖厚度图.png
图注:
镍(20µm)、铜(2mm)、镍(20µm)、铟镍金合金(0.1µm)、
铟金合金(2.5µm)、铟(1mm)、铟金合金(0.5µm)、铟镍金合金(2µm)、
镍钒合金、钛、硅

铟是一种稀有金属。每年的产量只有黄金的三分之一,价格大概是一千多块钱一千克。在淘宝你能用20多块钱买到5克纯铟。
在大宗采购上来说铟比硅脂贵很多。


五、我们的建议
说了这么多碎片化的知识
相信有些同学已经串联起来形成了一个概念了
当然我也不是化学专业的,可能有些错漏
欢迎大家一起探讨,互相交流学习
如果有疑问可以在评论区提出来

我们来说说我们的建议
酷睿第3~8代的CPU用的是硅脂
所以经常看见有人需要开盖,或者有些人已经有服务帮人开盖赚钱了
这次第九代的酷睿处理器直接回到了软钎焊
这个钎焊的性能也已经足够我们使用
我们看到网上爆出来的最新消息是玄冰400已经能够压制1.215v 电压5.3G的频率了
那么我们还需要开什么盖呢
直接用就好了呀~!

我们要学会独立思考,不要盲从。
本期的视频节目就到此结束,我们下期再见。





lzf19750908 发表于 2018-9-12 18:24 | 显示全部楼层
硬货,钎焊好,但是涨价了啊
alphaboy 发表于 2018-9-12 18:26 | 显示全部楼层
不是说软钎焊不如硬钎焊么?
来自苹果客户端来自苹果客户端
用心铭记 发表于 2018-9-12 18:35 | 显示全部楼层
为啥不说说 amd 的钎焊呢 我在b站的视频看过  应该是线程撕裂者  放烤箱里加热开盖
仙行一步  楼主| 发表于 2018-9-12 18:48 | 显示全部楼层
用心铭记 发表于 2018-9-12 18:35
为啥不说说 amd 的钎焊呢 我在b站的视频看过  应该是线程撕裂者  放烤箱里加热开盖 ...

amd的高端现在基本上都是钎焊啊,还不是上不去频率。
ryzen二代2200G和2400G是硅脂,其他暂时都是钎焊。
440BX 发表于 2018-9-12 20:55 | 显示全部楼层
好专业。一直以为钎焊die上是用助焊剂
来自苹果客户端来自苹果客户端
waxbl 发表于 2018-9-12 22:10 | 显示全部楼层
各种66吖R版很暴力
仙行一步  楼主| 发表于 2018-9-13 01:39 | 显示全部楼层
440BX 发表于 2018-9-12 20:55
好专业。一直以为钎焊die上是用助焊剂

那些边缘有些黄色的晶体才是助焊剂
孤舟一笠 发表于 2018-9-13 10:00 | 显示全部楼层
长知识了,进来学习一下
来自安卓客户端来自安卓客户端
tsammammb 发表于 2018-9-13 11:05 | 显示全部楼层
同问软钎焊和硬钎焊之间的性能差异
Xeon1230 发表于 2018-9-13 15:26 | 显示全部楼层
软钎焊和硬的导热系数差别大么?
团结 发表于 2018-9-13 16:22 | 显示全部楼层
玄冰400的热管直触不行,还不如9cm风扇的B48的铜均热板。另外玄冰400的扣具太恶心,不光是安装不方便,塑料圈的固定架时间久了会变形失去压力,还有就是散热器高度,对一些机箱很不友好,直接盖不上侧板
XXHJACK 发表于 2018-9-13 21:54 | 显示全部楼层
英特尔多久能用上铜面生成石墨或者石墨烯涂层的外壳啊!钎焊100都不到算鸟啊
robert88 发表于 2018-9-14 10:11 | 显示全部楼层
帖子有毒
copyleft2000 发表于 2018-9-14 23:03 | 显示全部楼层
科普贴,好文。
copyleft2000 发表于 2018-9-14 23:03 | 显示全部楼层
lzf19750908 发表于 2018-9-12 18:24
硬货,钎焊好,但是涨价了啊

9900K和9700K多少价?
rockwars 发表于 2018-9-15 00:59 | 显示全部楼层
还是大神最后那句总结精彩:还开什么盖呢,直接用就好啦
wanghuang95 发表于 2018-9-15 09:43 | 显示全部楼层
学习了,以前看到菜羊能直接开还以为是硅脂
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

快速回复 返回顶部