Invest-currency.ru

Как обезопасить себя в кризис?
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пайка чипа видеокарты

Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA?

Главная страница » Как паять (менять) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA?

Практически вся современная электроника, включая планшеты, ноутбуки, смартфоны и т.п., содержат на материнских платах микросхемы поверхностного монтажа. Конструкция таких микросхем отличается тем, что вместо классических — проволочных выводов, содержит шариковый массив. То есть некое количество металлических контактных точек, представляющих по факту кусочки припоя в виде небольших шариков. Такие шарики, соответственно, невозможно вставить в традиционные отверстия на плате, но можно паять чипы BGA к монтажным площадкам. Это и есть поверхностный монтаж. Рассмотрим, как паять микросхемы BGA, а также необходимое оборудование для работы.

Замена чипов поверхностного монтажа

Казалось бы, технология интегральных микросхем поверхностного монтажа требует уникального механического подхода. Глядя на такой чип, установленный на материнской плате ноутбука или иной техники, трудно представить, как можно, к примеру, заменить микросхему в домашних условиях, если та вышла из строя. Тем не менее, как показывает практика, домашний ремонт с заменой BGA (Ball Grid Array) вполне возможен.

Как паять микросхему, конструктивно сделанную по технологии BGA, — чип, который попросту накладывается на поверхность печатной платы? Оказывается, совсем несложно

Конечно же, необходимо иметь некоторые навыки ремонта электронной аппаратуры и навыки пайки микросхем, в частности. Также потребуется определённая инструментальная и материальная база:

  • электрический паяльный фен,
  • вспомогательный инфракрасный подогреватель,
  • миниатюрный вакуумный насос с присоской,
  • специальный флюс,
  • паяльник электрический,
  • другой вспомогательный инструмент.

Помимо всей обозначенной материальной базы, важным компонентом в деле пайки микросхем поверхностного монтажа типа BGA выступает специальный флюс – пастообразное вещество.

Что такое флюс под пайку микросхем типа BGA?

По сути, паяльный флюс для микросхем поверхностного монтажа представляет собой химическое (кислотное) соединение, благодаря которому достигается качественная «зачистка» мест пайки. Существуют два вида пастообразных (геле-образных) флюсов:

  1. Флюсы, требующие последующей отмывки.
  2. Флюсы, не требующие отмывки.

Между тем, в любом варианте следует всё-таки прибегать к функциям очистки платы от остатков флюса после завершения всех работ, тем самым предотвращая возможные разрушения структуры текстолита в будущем. Следует отметить: практически все флюсы, предназначенные для пайки микросхем поверхностного монтажа (BGA), отмываются достаточно легко.

Примерно такой консистенцией выглядит флюс – вещество, используемое при пайке чипов поверхностного монтажа. Обычно расфасовывается в пластиковые шприцы для удобства применения

Коммерческим рынком предлагается обширный выбор материалов подобного рода для работы с микросхемами поверхностного монтажа. В частности, представлен богатый ассортимент на широко известном китайском портале Aliexpress. Причём цены китайских товаров существенно ниже фирменных европейских, а качество вполне соответствует.

При желании допустимо самостоятельно изготовить флюс, используя определённый набор веществ:

  • глицерин (смесь глицерина и аспирина),
  • уксусная кислота (нашатырь),
  • спиртовой раствор канифоли,
  • воск.

Однако предпочтительнее применять всё-таки готовый коммерческий продукт.

Инфракрасный нагреватель материнской платы

Дополнительные нагреватели, например, инфракрасный настольный прибор с автоматической установкой температуры, используется под прогрев материнской платы с нижней стороны относительно установки микросхемы BGA.

Таким способом достигается равномерный прогрев в процессе пайки (замены) микросхемы поверхностного монтажа типа BGA, исключается деформация структуры текстолита материнской платы.

Китайский портал Aliexpress насыщен вот такими вот керамическими панелями инфракрасного излучения, которые предлагается применять под инструмент нижнего нагрева электронных плат

Однако цифровые инфракрасные нагреватели достаточно дороги (от 5000 руб.), поэтому для домашних условий (индивидуальный не масштабный ремонт) логичнее применять простые керамические инфракрасные плиты под пайку BGA микросхем.

Совместно с нижним подогревом используется инструмент верхнего подогрева. В частности, традиционным инструментом здесь выступает паяльный фен – электрический паяльник современного образца, «заточенный» под пайку (отпайку) миниатюрных элементов электронных плат.

Электрический паяльный фен для микросхем поверхностного монтажа

Этот вид паяльного инструмента отличается от традиционного паяльника с металлическим жалом тем, что в данном случае рабочее жало не используется. Вместо рабочего жала нужный температурный фон в местах пайки обеспечивает поток нагретого воздуха. Соответственно, конструкцию паяльного фена следует рассматривать своего рода воздушным насосом, оснащённым системой подогрева и контроля.

Один из многочисленных конструктивных вариантов паяльной станции, поддерживающей использование обычного паяльника с жалом и работу паяльного фена

Существуют паяльные фены разнообразных конструкций и рабочих мощностей. Конструкции заводского изготовления обычно имеют функции управления силой воздушного потока, температурой исходящего воздуха, позволяют визуально отслеживать параметры. Вместе с тем, допустимо из обычного электропаяльника сделать вполне сносный паяльный фен, выполнив некоторую модернизацию конструкции.

Вакуумный насос с присоской для BGA чипов

Этот достаточно оригинальный инструмент является желательным к применению, когда дело касается пайки (отпайки) микросхем поверхностного монтажа типа BGA. Собственно, для работы с другими электронными компонентами современной техники вакуумная присоска также может потребоваться довольно часто.

Обычно таким функционалом уже оснащаются паяльные станции промышленного (коммерческого) производства. Инструмент хорош тем, что позволяет аккуратно демонтировать прогретую до степени демонтажа микросхему BGA, не затрагивая рядом расположенных компонентов. Однако, перейдём ближе к делу – как отпаять и поменять неисправный чип BGA на материнской плате.

Замена чипа BGA своими руками в домашних условиях

Итак, в распоряжении домашнего мастера имеется материнская плата ноутбука, где в процессе диагностики обнаружена неисправная микросхема BGA поверхностного монтажа, в частности, чип одного из мостов компьютерной платы. Требуется демонтировать BGA микросхему поверхностного монтажа, а вместо демонтированного чипа необходимо установить другой – исправный компонент.

Процесс замены неисправного чипа поверхностного монтажа на материнской плате ноутбука. Потребуется информация по извлечению платы из корпуса аппарата

Предварительно материнская плата вынимается из корпуса ноутбука, для чего следует обратиться к сервисной инструкции конкретного производителя планшетных компьютеров. В каждом отдельном случае процедура демонтажа материнской платы может кардинально отличаться.

Подготовка материнской платы к ремонту

Извлечённая печатная плата ноутбука устанавливается над инфракрасным кварцевым подогревателем с таким расчётом, чтобы максимальный поток тепла приходился на область месторасположения отпаиваемого чипа.

Следующий шаг – обработка микросхемы поверхностного монтажа специальным флюсом. Демонтируемый чип, как правило, прямоугольной (квадратной) формы, обрабатывается способом равномерного нанесения по периметру небольшого количества геле-образного флюса.

Обработка демонтируемого чипа BGA специальным флюсом – обмазка геле-образным веществом четырёх сторон корпуса микросхемы, используя пластиковый шприц

Далее согласно технологической процедуре:

  • включить инфракрасный нижний подогреватель,
  • дождаться расплавления нанесённого флюса,
  • при температуре 250-300ºC удалить угловые пластиковые фиксаторы чипа,
  • после достижения температуры 300-325ºC задействовать паяльный фен.

Верхний прогрев микросхемы паяльным феном

Паяльным феном прогрев чипа поверхностного монтажа типа BGA выполняется по верхней стороне микросхемы. Если используется паяльная станция с регулятором температуры, параметры обычно выставляются на диапазон 350-400ºC. Равномерно направляя воздушный поток фена на область микросхемы, дожидаются полного расплава олова.

Момент полного расплава можно определить периодической проверкой состояния чипа. Как только чип начинает «покачиваться» на месте крепежа, пришло время применить инструмент вакуумной присоски.

Инструментом-присоской цепляются по центру корпуса микросхемы и попросту снимают чип с места установки. При полном расплаве олова эта операция не вызывает никаких трудностей.

Подготовка посадочной области микросхемы на плате

После удаления неисправной микросхемы поверхностного монтажа (BGA) следует подготовить место установки. Подготовка заключается в проведении «зачистки» контактных площадок под оловянные «шары» новой микросхемы. Для этой процедуры достаточно применить обычный паяльник с жалом – хорошо заточенным, имеющим ровные рабочие грани.

Процедура зачистки посадочного места микросхемы поверхностного монтажа (BGA) с помощью обычного паяльника. Процесс занимает по времени не более одной-двух минут

Предварительно место «зачистки» обрабатывают небольшим количеством флюса под пайку BGA и далее аккуратно счищают жалом паяльника остатки олова.

Радиолюбители применяют разные способы для очистки, в том числе, вариант, когда используется кабельная оплётка. Но практика состоявшегося радиолюбителя показывает, вполне достаточно одного паяльника, терпения и аккуратности.

Установка и пайка нового исправного компонента

На следующем этапе подготовленный для замены чип BGA следует поместить на место демонтированной микросхемы. При этом необходимо соответствовать маркерам (линиям) на электронной плате, включая маркер «ключа», который указывает правильную позицию чипа согласно рабочим контактам.

Далее включается инфракрасный кварцевый подогреватель нижнего нагрева, плата прогревается до момента расплава флюса. Включают паяльный фен и выполняют прогрев верхней области микросхемы поверхностного монтажа до температуры 350-400ºC.

Вот, собственно и всё. Новая микросхема типа BGA установлена взамен неисправной. Материнская плата ноутбука готова к работе. Более подробно на видео ниже.

Читать еще:  Как увеличить память интегрированной видеокарты

Видео мастер-класс отпайки (пайки) микросхемы BGA

Демонстрация видеороликом процесса демонтажа неисправного чипа с последующей установкой на замену исправной микросхемы BGA. Ремонт материнской платы ноутбука в домашних условиях со всеми подробностями:

Заключительный штрих по пайке чипов BGA

Как показывает текст выше, процедура замены (перепайки) микросхем поверхностного монтажа на различных электронных платах – задача вполне решаемая. Причём сделать эту работу можно в домашних условиях при условии наличия соответствующего инструмента. Владение навыками замены микросхем BGA открывает широкие просторы для организации собственного бизнеса по ремонту бытовой электронной техники.

Восстановление работоспособности ноутбука с помощью прогрева чипов

Проблемы с работой чипсетов проявляются в отказе ноутбука включаться, дефектами изображения или полном его отсутствии, реже ошибками после установки драйверов видеочипа, а также нарушении работоспособности различных портов (USB, SATA и т.д.). В большинстве своём, такой проблеме подвержены ноутбуки на чипсетах AMD и NVidia (потому, своим знакомым настоятельно рекомендую избегать подобных приобретений и брать для работы Intel).

Сегодня хочу затронуть тему прогрева чипов на ноутбуках и высказать своё мнение по данному вопросу. Страсти вокруг этого вопроса давно кипят на тематических площадках в интернете и у «тру» сервисников реально рвёт пуканы, когда речь заходит о прогреве.

Лично меня забавляют подобные работники сервисных центров и просто частные мастера, доказывающие что прогрев — это только диагностика и необходимо обязательно менять чипы, реболлить новые шары, иначе это всё временно. а сами, в итоге, дают скромную гарантию, в лучшем случае, 3 месяца.

К примеру, не так давно, за перепайку нового чипа (почему-то приговорили видеокарту, хотя дело было в северном мосте) одному моему знакомому подобный «мастер» попытался выкатить ценник в 15000 (!) рублей и это за довольно старый HP PAVILION g6-1109er. Данный случай, конечно, не показатель — человек в какой-то своей альтернативной реальности находится — надо понимать что сам ноутбук столько не стоит, однако и расценок менее 5-6 килорублей, за подобную операцию можно не искать. Хотя, тут тоже как посмотреть. По большому счету, вы платите за те знания и навыки, которыми сами не обладаете и тут каждый в праве сам устанавливать цену. Я же попытаюсь рассказать как можно существенно сэкономить на ремонте, как уже делал это ранее в статье о самостоятельном ремонте LCD мониторов Samsung.

Не буду спорить, что заменять чип, наверное, правильнее, но чисто экономически эта услуга не актуальна на старых или дешевых ноутбуках у которых закончилась гарантия. Как показывает практика, нормальный прогрев чипсетов паяльной станцией помогает вернуть к жизни ноутбуки даже на пару лет при соответствующем уходе. Зачастую, проблема связана именно с плохой заводской пропайкой чипов к плате. Со временем, из-за перегревов в процессе работы, это усугубляется, ведь мало кто периодически чистит ноутбук от пыли и меняет термопасту. как правило, она не меняется с момента покупки.

В чем же смысл прогрева? При нагреве чипа до 220-250 градусов контакты чипа с подложкой и подложки с материнской платой пропаиваются, таким образом устраняется нарушение контакта чипа с платой. Это позволяет временно восстановить работоспособность чипа. «Временно» в даном случае очень сильно зависит от конкретного случая — это могут быть как дни и недели, так и месяцы и годы.

Вернуть работоспособность ноутбуку можно и самостоятельно. Я расскажу как это сделать на примере HP PAVILION g6-1109er. Проблема — не выводится изображение не на экран ноутбука, не на внешний монитор. Сразу оговорюсь, что все дальнейшие действия вы проводите на свой страх и риск.

Самое правильное — использовать паяльную станцию, так как можно точно контролировать температуру и воздушный поток. Моя паяльная станция выглядит так (только термофен):

Если паяльную станцию найти не удалось (постарайтесь поискать еще раз), в крайнем случае можно воспользоваться строительным феном. Основная сложность тут — контроль температуры.

Встречаются экстремалы, проводящие эксперименты в духовке. На то они и экстремалы. знаете, как пишут «не повторяйте это дома» — вот и не повторяйте. Может нарушиться работоспособность компонент платы, они могут банально от нее отпаяться и отвалиться, дальнейший ремонт не имеет смысла.

Собственно, сам процесс прогрева довольно простой, при условии что вы не относитесь к категории эпических рукожопов, в противном случае лучше даже не начинать и сразу идти в сервис. И так, на извлеченной из ноутбука плате находим нужный чипсет (в моем случае северный мост). Кладем плату на ровную горизонтальную поверхность, естественно сняв радиаторы системы охлаждения и убрав остатки термопасты.

Прогревать чипсет феном паяльной станции следует при температуре 220-250 градусов в течение 30-90 секунд с расстояния 1-1,5 см. Иногда достаточно прогреть только поверхность подложки чипа, не затрагия сам кристалл по центру.

После такого прогрева пациент (HP PAVILION g6-1109er) ожил и заработал.

Если считаете статью полезной,
не ленитесь ставить лайки и делиться с друзьями.

Симптомы отвала чипа видеокарты


Пользователи как настольных ПК, так и ноутбуков, часто встречают словосочетание «отвал чипа видеокарты». Сегодня мы постараемся объяснить, что значат эти слова, а также опишем симптомы этой проблемы.

Что такое отвал чипа

Для начала объясним, что подразумевается под словом «отвал». Самое простое объяснение – нарушается целостность пайки кристалла GPU к подложке либо к поверхности платы. Для более наглядного объяснения взгляните на изображение ниже. Место, где нарушается контакт чипа и подложки обозначено цифрой 1, нарушение подложки и платы – цифрой 2.

Происходит это по трём основным причинам: высокая температура, механические повреждения или же заводской брак. Видеокарта представляет собой своего рода материнскую плату в миниатюре с процессором и памятью, распаянными на ней, и точно так же требует качественного охлаждения посредством комбинации радиаторов и кулеров, и иногда страдает от перегрева. От слишком высокой температуры (свыше 80 градусов Цельсия) плавятся свинцовые шарики, обеспечивающие контакт, или разрушается клей-компаунд, которым кристалл крепится к подложке.

Механические повреждения происходят не только в результате ударов и встрясок – например, повредить соединение чипа и подложки можно, слишком сильно затянув винты крепления системы охлаждения после разборки карты для обслуживания. Также известны случаи, когда чип отпадал в результате провисания – видеокарты в современных системных блоках типоразмера ATX устанавливаются сбоку, и свисают с материнской платы, что порой приводит к проблемам.

Не исключён также и случай заводского брака – увы, подобное встречается даже у именитых производителей вроде ASUS или MSI, и более часты у брендов B-категории вроде Palit.

Как распознать отвал чипа

Непосредственно отвал чипа можно распознать по следующим симптомам.

Симптом 1: Проблемы с приложениями и играми

Если наблюдаются проблемы с запуском игр (ошибки, вылеты, зависания) или ПО, которое активно задействует графический чип (редакторы изображений и видео, программы для майнинга криптовалюты), подобные явления можно рассматривать как первый звонок появления неисправности. Для более точного определения источника сбоя рекомендуем провести обновление драйверов и очистку системы от накопившегося мусора.

Подробнее:
Обновляем драйвера на видеокарту
Очищение Windows от мусорных файлов

Симптом 2: Ошибка 43 в «Диспетчере устройств»

Ещё одним тревожным сигналом является возникновение ошибки «Это устройство было остановлено (код 43)». Чаще всего её появление связано с неисправностями аппаратной части, среди которых самой распространённой является именно отвал чипа.

Симптом 3: Графические артефакты

Самый явный и верный признак рассматриваемой неполадки – появление артефактов графики в виде горизонтальных и вертикальных полос, мешанины из пикселей в тех или иных участках дисплея в форме квадратов или «молний». Артефакты проявляются вследствие неверного декодирования сигнала, который проходит между монитором и картой, что проявляется именно вследствие отвала графического чипа.

Устранение проблемы

Решений у этой неисправности существует всего два – либо полная замена видеокарты, либо замена графического чипа.

Внимание! В интернете есть много инструкций по «прогреву» чипа в домашних условиях посредством духовки, утюга или другого подручного средства. Эти способы – не решение проблемы, и могут применяться только в качестве средства диагностики!

Если самостоятельная замена видеокарты не составляет большого труда, то её ремонт в домашних условиях представляет собой практически невыполнимую задачу: для реболла чипа (замены отпаявшихся контактных шариков) потребуется специальное дорогостоящее оборудование, поэтому дешевле и надёжнее будет обратиться в сервисный центр.

Читать еще:  Отображение температуры видеокарты в игре

Как избежать отвала

Для того чтобы не допустить повторения проблемы, соблюдайте ряд условий:

  1. Приобретайте новые видеокарты от надёжных вендоров в проверенных торговых точках. Старайтесь не связываться с подержанными картами, так как много мошенников берут девайсы с отвалом, прогревают их для краткосрочного решения проблемы и продают как полностью исправные.
  2. Регулярно проводите техническое обслуживание видеокарты: меняйте термопасту, проверяйте состояние радиатора и кулеров, очищайте компьютер от накопившейся пыли.
  3. Если прибегали к разгону, внимательно следите за показателями вольтажа и потребления мощности (TDP) – при слишком высоких показателях GPU будет перегреваться, что может привести к расплавлению шариков и последующему отвалу.

При соблюдении указанных условий вероятность появления описываемой проблемы значительно уменьшается.

Заключение

Симптомы аппаратной неисправности в виде отвала чипа GPU диагностировать довольно легко, но вот ее устранение может стоить довольно дорого как по деньгам, так и по затраченным усилиям.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Статьи

Мифы реболла, пропайки и прогрева северного моста и видеочипа

Попробуем внести ясность в термины «прогрев» , «реболл» , «пропайка контактов» , «прожарка» и т.д. относительно видеочипов nVidia, ATI да и других тоже. Статья не претендует на оригинальность, но попробуем доступным языком рассказать что такое BGA и почему бесполезно, а иногда и очень вредно «пропаивать», «прожаривать», «прогревать» чипы в ноутбуках, хотя это в равной степени относится и к десктопным платам

В интернете на разных специализированных и не очень форумах, а так же на разных ютубах полно тем и видеороликов где предлагается чинить плату ноутбука прогревом видео чипа, северного моста , южного моста (да вообще греют все что видят) в результате этого стали массово попадать в ремонт ноутбуки которые народные «умельцы» пытались чинить этими варварскими методами. Результаты как правило очень плачевные — в лучшем случае чип проработает недолго, пару недель — месяц и издохнет окончательно, в худшем — будет добита материнская плата, поскольку все эти любители погреть имеют очень смутное представление о технологии и принципах BGA а так же не имеют нужного паяльного оборудования, греют строительными фенами не соблюдая термопрофилей, или уж вообще дикими самодельными конструкциями надеясь на авось — заработает хорошо, не заработает — ну так и было. Итог для клиента весьма печальный, возможно плата восстановлению не подлежит, а попади она в грамотный сервис она была бы успешно отремонтирована.

Вот для примера, как пытались погреть северный мост ATI 216-0752001, не знаю чем грели, явно что то типа строительного фена, профили температуры ? нет, не знаем. От такого издевательства чип согнуло и оторовало от платы левый край :

Итак, что такое BGA :

Во всей современной технике используется технология пайки BGA — (взято с Википедии )

BGA (англ. Ball grid array — массив шариков) — тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем

Здесь микросхемы памяти, установленные на планку, имеют выводы типа BGA

Разрез печатной платы с корпусом типа BGA. Сверху видно кремниевый кристалл.

BGA произошёл от PGA . BGA выводы представляют собой шарики из оловянно-свинцового или безсвинцового припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны чипа (микросхемы). Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате. Далее, микросхему нагревают с помощью воздушной паяльной станции или инфракрасного источника, по определенному термопрофилю до температуры при которой шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение на расплавленном шарике заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на печатной плате. Сочетание определённого припоя, температуры пайки, флюса и паяльной маски не позволяет шарикам полностью деформироваться.

Основным недостатком BGA является то, что выводы не являются гибкими. Например, при тепловом расширении или вибрации некоторые выводы могут сломаться. Поэтому BGA не является популярным в военной технике или авиастроении. Так же этому сильно поспособствовали экологические требования о запрете свинцового припоя. Безсвинцовый припой намного более хрупкий чем свинцовый.

Отчасти эту проблему решает залитие микросхемы специальным полимерным веществом — компаундом. Он скрепляет всю поверхность микросхемы с платой. Одновременно компаунд препятствует проникновению влаги под корпус BGA-микросхемы, что особенно актуально для некоторой бытовой электроники (например, сотовых телефонов). Также осуществляется и частичное залитие корпуса, по углам микросхемы, для усиления механической прочности. От себя добавлю что не малую долю в разрушении пайки BGA дает безсвинцовый припой который по сравнению с традиционным свинцовым не пластичен при застывании.

Вот эта особенность BGA + безсвинцовый припой и есть причина всех бед. Видеочип или севреный мост, а так же новое поколение процессоров которые используют BGA, в процессе работы может нагреваться до 90 градусов, а при нагревании вы все знаете что материал расширяется, тоже самое происходит с шариками BGA . Постоянно расширяясь (при работе) — сжимаясь (после выключения) шарики начинают трескаться, площадь контакта с площадкой уменьшается, контакт становится все хуже и в конце концов окончательно пропадает.

Строение типового чипа BGA :

А вот реальные фотографии взятые с сайта http://www.nanometer.ru/

Слева фотографии до полировки, справа – после. Верхний ряд фотографий – увеличение 50x, нижний – 100x

После полировки (фотографии справа) уже на увеличении 50x видны медные контакты, соединяющие отдельные структуры чипа. До полировки, они, конечно же, тоже проглядывают сквозь пыль и крошку, образовавшуюся после резки, но разглядеть отдельные контакты вряд ли удастся.

Электронная микроскопия

Оптическая микроскопия даёт 100-200 крат увеличения, однако это не идёт ни в какое сравнение с 100 000 или даже 1 000 000 крат увеличения, которое может выдать электронный микроскоп (теоретически для ПЭМ разрешение составляет десятые и даже сотые доли ангстрема, однако в силу некоторых реалий жизни такое разрешение не достигается). К тому же, чип изготовлен по техпроцессу 90 нм, и увидеть с помощью оптики отдельные элементы интегральной схемы довольно проблематично, опять-таки мешает дифракционный предел. А вот электроны вкупе с определёнными типами детектирования (например, SE2 – вторичные электроны) позволяют визуализировать разницу в химическом составе материала и, таким образом, заглянуть в самое кремниевое сердце нашего пациента, а именно узреть сток/исток, но об этом чуть ниже.

Печатная плата

Итак, приступим. Первое, что мы видим – печатная плата, на которой смонтирован сам кремниевый кристалл. К материнской плате ноутбука он припаян с помощью BGA пайки. BGA – Ball Grid Array – массив оловянных шариков диаметром около 500 мкм, размещённых определённым образом, которые выполняют ту же роль, что и ножки у процессора, т.е. обеспечивают связь электронных компонентов материнской платы и чипа. Конечно, никто вручную не расставляет эти шарики на плате из текстолита, (хотя иногда требуется перекатать чип, и для этого существуют трафареты) это делает специальная машина, которая перекатывает шарики по «маске» с дырочками, соответствующего размера.

Сама плата выполнена из текстолита и имеет 8 слоёв из меди, которые связаны определённым образом друг с другом. На такую подложку монтируется кристалл с помощью некоторого аналога BGA, давайте назовём его «mini»-BGA. Это те же шарики из олова, которые соединяют маленький кусочек кремния с печатной платой, только диаметр этих шариков гораздо меньше, меньше 100 мкм, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса.

Сравнение BGA и mini-BGA пайки (на каждой микрофотографии снизу обычный BGA, сверху – “mini”BGA)

Для повышения прочности печатной платы, её армируют стекловолокном. Эти волокна хорошо видны на микрофотографиях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Текстолит – настоящий композитный материал, состоящий из матрицы и армирующего волокна

Пространство между кристаллом и печатной платой заполнено множеством «шариков», которые, по всей видимости, служат для теплоотвода и препятствуют смещению кристалла со своего «правильного» положения.

Множество шарообразных частиц заполняют пространство между чипом и печатной платой

А теперь выводы — Как уже говорилось выше, основная проблема BGA это разрушение шариков и уменьшение «пятна» контакта с подложкой. Но — в 99% случаев это происходит там где кристалл припаян к подложке ! поскольку греется именно сам кристалл и шарики там во много раз мельче. «Отваливается» именно кристалл от подложки а не сам чип от платы ! (справедливости ради — очень редко встречается отрыв чипа именно от платы, но это очень редкий случай)

Так почему же помогает прогрев и реболл ? — а он не помогает. От нагрева шарики под кристаллом расширяются, пробивают пленку окисла и контакт восстанавливается на некторое время. На какое время — это лотерея. Может 1 день, а может и месяц — два. Но итог всегда будет один — чип умрет опять. Чтобы восстановить чип нужно реболлить кристалл, а учитывая размеры шаров это скажем так — не реально.

100 % вариант ремонта — это замена чипа на новый.

Мы рассмотрели чип nVidia , но большинство выше сказанного относится ко многим чипам, в том числе и ATI . С чипами ATI еще интереснее — современные чипы ATI очень плохо относятся к прогреву фенами, было уже много случаев когда некоторые «сервисы» грели чипы ATI в надежде что плата оживет, но они убили живые чипы , а проблема изначальна была в другом.

В качестве заключения :

Реболлинг все таки применяется в ремонте ноутбуков, например ошибочно поставили не тот чип, не выбрасывать же его, или часто бывает с ударенными или уроненными ноутбуками где чип оторвало от платы. Так же часто нужен реболл когда под чип попала жидкость и разрушила шарики. Чип обычно выживает. Вот примеры на фотографиях ниже, залитый ноутбук, шарики под чипом окислились и потеряли контакт. Реболл спас ситуацию :

И напоследок пара фотографий как пожарили видеочипы в одном сервисе, на первом фото грели так что на чипе появились волдыри, на втором зажарили и видео, и северный мост, залив плату каким то супер дешевым флюсом :

PS — Современные чипы nVidia и ATI уже не оживают от прогрева . Но любителей прогреть это не останавливает, греют все чипы подряд, до пузырей, убивая плату окончательно, и при этом говоря клиентам умные слова — «пропайка» , «ребоулинг» , но Вы прочитали эту статью, и надеюсь сделали верный вывод !

PPS — Комментарии и указания на неточности приветствуются.

А всего этого можно избежать если вовремя проводить чистку и профилактику ноутбка !

Yablya’s блог

BGA-компановка чипа, и почему «отвал чипа» — отговорка.

Запись опубликована Lexis77 · 7 мар 2013, 19:11

65 627 просмотров

В общем, как и обещал, попробую донести до вас, как устроен чип, почему помогает прогрев, почему он временный, и почему некоторые считают, что чип отваливается от платы, и готовы себя за попу укусить, доказывая «на практике», что они правы.

Начнем с того, что это не «болезнь» чипов nVidia, а исключительно физические и химические процессы, коим подвержены практически ЛЮБЫЕ элементы на планете, а не только электроника.

Но остановимся мы исключительно на тематике, поднятой в этом форуме.

1. Вот внешний вид обычного видео чипа. да и большинства современных BGA чипов.

Посмотрим на него в разрезе.

(не стреляйте в пианиста, рисовал как умею)

Что мы видим на ней?

1. Обычный текстолит, который ничем не отличается от того текстолита, на котором собрана материнка вашего компа или ноутбука. Разве что, толщиной волокон и количеством слоев, ну и еще парой тонкостей технологического процесса, который нас сейчас не интересует.

2. Кремниевый кристалл, который крепится на этот текстолит, такими-же шариками, с некоторым отличием — шарики на столько мелкие, что увидеть это можно только в микроскоп (не, конечно же, при хорошем зрении или близорукости это и так видно, но понять тот факт, что это именно контактные площадки с шариками, а не непонятная мелкодисперсная сетка — хренвам!)

О внешнего воздействия и прочих факторов, он отделен компаундом, читайте — сверхтвердая термостойкая эпоксидка.

Шары, которые крепят кристалл к подложке (текстолиту) чипа, в отличие от тех свинцовых или бессвинцовых шаров, что плавятся между чипом и материнкой, имеют крайне высокую температуру плавления и плотность, а соответственно они хрупкие, типа как хром.

3. Плотность и тугоплавкость, это хорошо, но не вечно. А учитывая тот факт, что там ни разу не вакуум, а обычная, хоть и ограниченная среда, то и сплавы подвержены обычным физическим процессам. Причем эти процессы происходят весьма ускоренно из-за постоянного скачка температур (нагрев чипа до рабочих температур и остывание до комнатных), плюс ток, который, фактически, служит катализатором процесса.

Из-за этого происходит разрушение и окисление в местах разрушения. А соответственно — исчезновения контакта.

Самая большая нагрузка, происходит на канале обмена данными, т.е. ядро — память. Хоть это и не фатально для обеспечения работоспособности, но тем не менее, при неисправности мы можем визуально лицезреть эти ошибки — в виде артефактов на экране, либо нескольких экранах.

Почему прогрев помогает?

Если вы не вчера слезли с пальмы, и имеете элементарные знания в плане физики, то с легкостью поверите в мое следующее утверждение.

Металлы, при нагреве расширяются.

А раз мы в замкнутом пространстве расширяем металл, то соответственно мы создаем давление и рушим слабое окисление, восстанавливая тем самым контакт! Но это не панацея, а соответственно, мы не можем поддерживать этот процесс вечно.

На этих картинках, очень-очень примерно и сумбурно, показан процесс и последствия.

Конечно не сам шарик рушится, а точки наименьшего соприкосновения, при х100 увеличении, может и сам шарик треснуть пополам. Лично не один раз такое наблюдал. Но как правило от удара. но об этом позже.

Данный процесс является необратимым, т.к. окисление достигает такого уровня, что то расширение припоя от нагрева уже неспособно разрушить корку окисла. В теории, у нас есть «левши», но трудозатраты не сопоставимы с результатом, т.к. на восстановление полной работоспособности одного чипа, понадобится оборудование, минимум на 30 килоабамов. И много-много-много-много времени.

А теперь перейдем к практической части сего опуса. B)

Многие уже начитались в интеренах о том, что это чип отвалился от платы, надо пропаять, надо помолиться и т.д. Есть даже уникумы, которые зажаривают карты в духовках и показывают потом, как все хорошо работает. На самом деле — это не обман и действительно, в большинстве случаев такой вариант прокатит, но есть одно НО! Не хочешь срать — не мучай жопу . Не понимаешь процесса — не доказывай! Почему прогрев помогает, я уже описал, а теперь я попробую рассказать, как можно почесать себе правое ухо правой рукой, не сломав при этом ноги и без всей коллекции «Камасутры»

На самом деле, чтоб «прогреть» чипак, достаточно:

1. взять у мамы/сестры/жены обычный фен, надеть на него конус и направленным потоком хорошенько прогреть кристалл, этого достаточно для восстановления контакта.

2. Если есть паяльный фен, то примерно 300°С х 20-30сек

3. Снять радиатор и стартануть комп на 1 мнуту или до срабатывания защиты от перегрева, если это произойдет раньше.

Заметьте — никаких духовок, флюсов и прочего не надо. И все эти способы являются диагностическими и ВРЕМЕННО позволяют восстановить работоспособность. Т.е. на час-месяц. иногда, на ранних стадиях проявления деффекта, доходило до полугода. Но это все ерунда.

Как продлить работоспособность «гретой» карты? Очень просто — не выключать комп. Самая большая нагрузка идет в период вкл/выкл, да и нагрев/охлаждение не способствует продлению жизни.

ЗЫ Отвал чипа от платы возможен, как таковой, но для этого нужно деформировать/ударить ее. Были случаи с интеловскими чипами 965-45, 10-11 года, на которых был заводской брак — там изначально, с НОВОГО чипа, можно было стряхнуть нанесенные шары из-за того, что их катали на окисленные площадки. Возможно были нарушения хранения или что-то у них сломалось. хрен знает, но такой факт был.

Ну и предвкушая самые популярные вопросы:

Нет, прогреть шары под кристаллом до оплавления нельзя — подложка вздуется и/или кристалл лопнет.

Нет, сдавить пальцами не получится, площадь, кол-во шаров и сопромат не позволят.

Нет, пересадить кристалл тоже не получится — об этом писал выше, + такие шары. точнее шарушечки не найти.

В общем. задавайте вопросы, рассуждайте, опровергайте. Я готов к диалогу.

Хотите узнать больше о технических нюансах того или иного оборудования? Пишите, что Вас интересует.

Предлагаю профессиональный ремонт ноутбуков за BTC.

Принимаю благодарности в любом объеме — 1BxtPpcWWWheAjnxuz49JtS5SSYauBm5Ax

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector