Переглядаючи нещодавно архів своїх фото, я виявив фотографії зі своєї минулої роботи, які було б цікаво подивитися багатьом. Фотографії зроблені для себе мобільним телефоном Samsung Galaxy S в різний час, деякі змащені, але, на жаль - що є й інших вже не буде.
Перш ніж захопитися розробкою під Android, я кілька років ремонтував комп'ютери і ноутбуки. Нижче я розповім про одну з найскладніших операцій з ремонту матплат і відеокарт - заміну чіпсету, далі «чіп». А наприкінці статті трохи про те, чому ноутбуки ламаються. Думаю, що варто попередити - «не намагайтеся повторити це вдома».
Для роботи необхідно:
Флюс (BGA Gel Flux). Умовно назвемо - «рідкий» (Рис.1)
І «в'язкий» (Ріс.2).
Перший має під кришечкою пензлик і легко наноситься при маніпуляціях при кімнатній температурі, а другий - аморфна маса, що стає рідкою при температурах, близьких до температури плавлення припою.
Оплітка (Рис.3) використовується для очищення майданчиків від старого припою.
Банку з припоєм у кульках необхідного діаметру (Ріс.4). Далі в тексті як «кулі».
Трафарет під цей чіп і верстат «для накатки куль». На фото (Рис.5) трафарет і чіп встановлені на верстат. На передньому плані дві мікросхеми ОЗУ DDR2. Для них теж існують трафарети.
На трафареті вказано діаметр отворів і, відповідно, саме такі потрібні кульки припою. Це найпростіший верстат і не найзручніший. У ньому накатка куль проводиться нагрівом «повітрякою», тому і трафарет повинен бути призначений для нагріву. Існує більш зручний верстат, який тільки позиціонує кульки на місце, а нагрів їх з чіпом відбувається без трафарету. Трафарети для такого верстата не призначені для нагріву - деформуються.
Власне дві паяльні станції (Рис.6) - інфрачервона і звичайна з паяльником і «повітрякою» (термофен).
Інфрачервона - справа, на якій проводиться демонтаж/монтаж чіпа з матплати/відеокарти і «звичайна», за допомогою якої готується новий чіп для монтажу.
Інфрачервона паяльна нагріває чіп за допомогою потужного опромінювача, розташованого на виносній штанзі. На фото опромінювач у паркувальному положенні, на цьому фото лівіше станції на штативі з жовтим трикутником значка «HOT!». Ці станції рівномірно нагрівають чіп, точно контролюючи температуру, що неможливо зробити з «повітрякою».
Дана ІК станція JOVY SYSTEMS RE-7500 є, напевно, з найпростіших, і тому робота з нею складна. Станція має всього один термодатчик, який встановлюється і міряє температуру безпосередньо біля чіпа. Хороша станція має, як мінімум, ще другий датчик вимірює нагрів матплати знизу. На RE-7500 легко пошкодити матплату просто перегрів її - станція не має будь-яких функцій термостата - по нагріву до заданих температур і витримування заданої температури. До речі показання температури в трохи китайських градусах, припій плавиться при дещо іншій температурі, ніж мав би.
З інших інструментів знадобляться припій, пінцети, серветки, бокорези, ізопропіловий спирт, щіточка і бажано, але не обов'язково, ультразвукова ванночка.
Демонтаж чіпсету
Перш ніж ставити паяти новий чіп, необхідно випаяти старий. Матплата готується - в зоні нагріву видаляються паперові наклейки з обох сторін, плата встановлюється і фіксується на станції, центрується положення плати так, щоб чіп опинився під верхнім нагрівачем (опромінювачем) станції (для зручності у станції є лазерний приціл (Рис.7)).
Термодатчик встановлюється біля чіпа (Рис.8). Якщо необхідно, то нетермостійкі елементи (наприклад, електролітичні конденсатори), розташовані з обох сторін плати, закриваються самоклеючою фольгою (на Рис.7 два шматки фольги видно над правою рукою).
Вмикаємо нижній підігрів у режим PREHEAT, станція повільно прогріває до 95-100С. Є хвилин 10-15 часу для підготовки нового чіпа.
Застосовуваний безсвінцевий припій плавиться при температурах близько 210С, а в той час як свинцевий - при 180С. Новий чіп вже спожитий (Ріс.10) безсвінцевим припоєм.
Отреболен (отреболить, накатать шары) - припаяны шары т. е. он готов к монтажу.
До слова чіп без куль кожен бачив на прикладі процесорів Intel (Рис.11).
Останнім часом процесори Intel в ноутбуках впоюють як чіп - мінус сокет, мінус висота сокету. Таке часто зустрічається в ультратонких ноутбуках.
Температура 210 висока, особливо для такої дешевої ВК станції.
- По-перше, чим вище температура плавлення, тим вища ймовірність, що на цій станції не всі кулі розплавляться і припаяють чіп.
- По-друге - термічні деформації матплати.
При нагріванні текстоліт і металеві провідники в багатошаровій платі розширюються не однаково. Бувають випадки, коли плати з тонкого текстоліту «веде» - плата з рівної стає випуклою, гнутою, скрученою. Таку плату тільки викидати. Також були випадки розриву струмопровідних доріжок, пістонів. У здійснених ВК станціях є профілі для нагріву плати за певними температурними графіками, що дозволяє домогтися зниження нерівномірності деформацій. Якщо хто помітив на фото, що плата на паяльній станції притиснута свинцевими грузилами - це якраз обережність проти можливих деформацій.
По-третє, нагрівши самого чіпа, якщо не вб'є його, то явно підвищує ймовірність його виходу з ладу в майбутньому. А при деяких видах ремонту чіп доводиться знімати пару разів, наприклад при діагностиці дефекту, коли заміною чіпа ремонт не завершився або т. п. Тому чіп треба перереболити на більш легкоплавний свинцевий припій.
Реболінг нового чіпа
Приступаємо до реболінгу нового чіпа. Чіп кладемо на серветку, щоб не ковзав по столу. Покриваємо кулі «рідким флюсом».
Нагріваємо паяльник до... більш ніж температура плавлення безсвінцевого припою. На паяльній станції Lukey 852 зручно працювати при 380 китайських градусах. Температура повинна бути такою, щоб припій не чіпав до чіпа (до його контактних майданчиків), а катався у флюсі як ртуть. Але й не угріти чіп теж важливо, тому не затримуємося на одному місці довго. Краще повернутися туди пізніше.
На жало паяльника береться крапля звичайного свинцевого припою, яка легко «розчиняє» безсвінцеві кулі. Періодично струшуємо з жала надмірно розрослася велику краплю і беремо нову. При необхідності мажем флюс.
Через хвилинку кулі знято, але поверхня нерівна. На контактних майданчиках залишки припою. Ріс.5 не макрознімок (зйомка телефоном), але навіть на ньому помітна «рвана», «кутова» форма деяких контактних майданчиків (на фото чіп ATI/AMD і трафарет).
Ідеальну поверхню отримуємо оплеткою. Знову наносимо на чіп рідкий флюс і, притиснувши оплетку жалом паяльника, вичищаємо поверхню до ідеалу. Якість легко контролюється пальцем - не повинно бути шершавості. Напитавшиеся припоем, участки оплетки откусываем бокорезами.
Тепер чистимо від флюса і знежирюємо. Для цього використовуємо зубну щітку і ізопропіловий спирт. Дивимося, чи не залишилося чого зайвого, якщо треба, то повторюємо крок з опліткою.
Наносимо на чіп дуже, ну, дуже тонкий шар флюса. Якщо рідкий флюс не киплячий (високотемпáний), то їм, а інакше пальцем розмазуємо в'язкий. Встановлюємо чіп з трафаретом у верстат.
Ось так виглядає трафарет. У ATI/AMD практично один і той же трафарет на кілька поколінь чіпів. У NVIDIA багато різних.
Центруємо трафарет у верстаті - отвори навпроти контактних майданчиків чіпа.
Сам верстат ставиться в коробочку, в яку буде з трафарету прокидатися частина кульок. Потім, не змазані у флюсі кульки, можна висипати назад в банку. Економія.
На трафарет висипаються кульки і заганяються в лунки спеціальним шпателем (у комплекті зі верстатом), а потім останні з них - пінцетом. Ось так виглядають ще не припайовані кульки в верстаті. Вони трохи визирають з отворів.
Далі включається «повітряка» на китайські 380 градусів.
З висоти 5 сантиметрів над верстатом обдувається чіп у верстаті для рівномірного нагріву. Потім опускаємося на висоту 2-3 сантиметри і по колу рухаємося - спостерігаємо як «провалюються» кульки в отворах і повільно зміщуємося далі. Але не затримуємося, якщо якийсь з кульок з ряду не провалився - він застряг, потім підштовхнемо його пінцетом і прогріємо. Останніми прогріваємо кульки в центрі під кристалом. У центрі хороший теплообмін з кристалом і кулі розплавляться трохи пізніше, ніж це було з краю.
Ось так виглядають кульки після прогріву - вони опустилися трохи нижче поверхні трафарету менш ніж на півдіаметра кульки. Кулі зі сферичної форми прийняли форму близьку до півсфери, як на Ріс.10. Про цю різницю на знімку мобільним телефоном можна тільки гадати. Можливо на знімку одна або більше куль «не сіли».
До речі на трафареті видно маркування - чіпи NVIDIA GO6200/7600, діаметр отворів - 0,6 міліметра. Але і підходить для G8600, робота з яким і показана на цих знімках.
Чіп витягується зі верстата, трафарет знімається з чіпа (краще поки теплий, а то добре приклеюється флюсом до чіпа). Перевіряємо, чи всі кулі припаялися. Знову моїм зі спиртом і щіткою. Трьом добре, краще щоб зараз відскочили погано припаяні кулі.
Якщо є, то моїм в ультразвуковій ванночці в тому ж спирті. У ній часто відпадають погані кулі. Якщо кулі відпали, то повертаємося на попередній крок - мажем флюс, кладемо кулі в порожні місця, гріємо. Пару куль кладуться без трафарету. Зрештою, отримуємо відреболений чіп, як спочатку, але вже на свинцевому припої.
За цей час станція прогріла плату до 95-100С. Відколупуємо термоклей, яким фіксується старий чіп по кутах (за відсутністю клею можна здогадатися, що чіп раніше знімали/міняли). Перемикаємо нижній підігрів у режим HEAT, чекаємо трохи до 110С, і включаємо верхній нагрів в HEAT. Сидимо і дивимося за повзучими цифрами. Станція малопотужна, будь-який сквознячок забирає дорогоцінне тепло. При 200С уважно дивимося під чіп - коли припій плавиться (близько 210С), то чіп помітно опускається під власною тяжкістю і силою поверхневого натягнення розплавленого припою, що притягує чіп до плати. Трохи штовхаємо чіп, щоб переконатися що він «плаває» на кулях і ніщо його не тримає.
У цей момент вакуумним пінцетом хапаємо чіп за кристал і знімаємо. Тут є велика небезпека, що чіп міг не прогрітися будь-якій зі сторін і там припій не розплавився. Або випадковий сквознячок охолодив частину чіпа. Або буває чіп залитий знизу по кутах клеєм, який не плавиться/не розм'якшується при нагріванні (зустрічалося на Toshiba). У цьому випадку може трапитися біда - разом з чіпом відриваються контактні майданчики на матплаті. Добре якщо це будуть порожні - невикористані. Або їх можна буде відновити... Тому важливо переконатися, що чіп «поплив» на кулях. Коли явно, що припій вже розплавився (температура вище 210С), а чіп не опускається і не рухається, то доводиться злегка підковирювати приклеєні кути, сподіваючись, що нічого не відірве разом з клеєм.
Знявши чіп, відразу вимикаємо верхній підігрів, а нижній переводимо в PREHEAT, або вимикаємо, залежно від подальших планів. Оглядаємо поверхню і переконуємося, що всі контактні майданчики цілі. Тут необхідно повторити ту ж процедуру, що і при реболінгу чіпа - необхідно прибрати залишки припою і отримати ідеально чисту, рівну поверхню, але тепер це робиться з контактними майданчиками плати. Найчастіше старі кулі, майже повністю, залишаються на старому чіпі, але іноді навпаки більшість куль залишаються на платі (Рис.27).
Іноді виходить з ладу відеопамять (а в ноутбуках ASUS буває і вся ОЗУ впаяна - така тенденція все частіше спостерігається у виробників електроніки), її теж можна поміняти, тільки спочатку треба знайти несправну мікросхему. (Гомеричний регіт)
Для цього точно також видаляємо залишки припою оплеткою. Наносимо на контактні майданчики під чіпом «рідкий» флюс.
Краплею припою збираємо більшу частину старого безсвінцевого припою. Оплеткою підчищаємо залишки припою. Все аналогічно Рис.14 -17.
Монтаж нового чіпсету
Пальцем контролюємо якість поверхні тобто відсутність шорсткості. Потім моїм поверхнею щіткою і спиртом.
Поверхня мажем «в'язким» флюсом. Дуже тонкий шар розмазуємо пальцем по поверхні. Найважливіша властивість високотемпáного флюса - він не повинен кипіти. Інакше чіп зміститься при нагріванні.
Кладемо чіп на матплату згідно з ключем, центруємо по лініях. І далі як при демонтажі - прогрів нижнім підігрівом до 110С. І нагрів спільно з верхнім підігрівом до температури плавлення припою. В даному випадку це більш низька температура - близько 180С. Як тільки чіп опускається на припої, що розплавився, злегка штовхаємо, щоб переконатися, що чіп плаває на шарах, що повністю розплавилися. Також це допомагає в деяких проблемних місцях припаятися. Наприклад, під якоюсь кулею опинилося багато флюса. Вимикаємо верхній і нижній підігрів. І залишаємо остигати. Прискорювати охолодження обдувом не варто, щоб уникнути, згаданих вище, деформацій деяких плат.
Потім збірка ноутбука і тестовий запуск.
Після такого ремонту чіп, прослужить ще довго. Як мінімум як попередній. А ось чи проживе стільки ноутбук - це інше питання. Про це друга частина статті.
Чому доводиться міняти чіп? І чому ламаються ноутбуки?
Від слідства переходимо до причини.
На цій фотографії я відсортував замінені за півроку чіпи на дві башточки. NVIDIA и AMD. Чіпсетів Intel було три, тому фотографувати їх не став.
Ось статистика в таблиці (за оформлення таблиці спасибі homm):
Всього: 101 штука
Вважаючи, що власники ноутбуків, незалежно від чіпсету, однаково їх використовують, то очевидно, що NVIDIA - лідер, з гігантським відривом. Ноутбук (або відеокарта, за деяким винятком), в якому стоїть чіпсет NVIDIA, засуджений з моменту покупки.
Дефект проявляється зазвичай у вигляді чорного екрану, тобто відсутність зображення після включення, іноді чутно як завантажується Windows. Іноді рідко зустрічаються кольорові смуги або прямокутники. Або інший дефект пов'язаний графікою. Іноді немає підсвічування на матриці, або відсутність зображення на LCD матриці і присутність на HDMI або VGA і навпаки, і заміна матриці або шлейфу проблему не вирішила.
Діагностується легко - кристал відеочіпсету NVIDIA нагрівається «повітрякою» з температурою 260 на 30 секунд. Якщо зображення не з'явилося, то піднімається температура, наприклад, до 280, або збільшується час нагрівання. Чіпсет ТИМЧАСОВО відновлює працездатність. Це тільки діагностика, але не ремонт. Проблему вирішує тільки описаний вище ремонт із заміною чіпсета на новий.
Це «тимчасово» може тривати кілька днів, або кілька тижнів, або навіть кілька місяців. До речі деякі читачі можуть згадати ремонт відеокарт «запіканням в духовці» - це суть те ж саме. До речі планшети з Tegra теж оживають після прогрівання чіпа.
(Також дякую Tiberius за посилання Розтин чіпа Nvidia 8600M GT, рекомендую подивитися фотографії.)
Мошеництво
Цим методом користуються нехороші люди. Тому купувати Б/У ноутбуки без магазинної/заводської гарантії не можна. Тільки у хороших друзів або знайомих, і то не факт, що вони не стали жертвою «ремонту» прогрівом, або ноутбук знятий із заводської гарантії, наприклад, через залиття, виламані порти тощо. Найчастіше такі прогріті ноутбуки продають на радіоринках і на форумах. Гарантію дають - місяць. Якщо він і не протримається стільки, то завжди можна знову прогріти. Тому якщо і купувати старий ноутбук на авось, то не більше ніж за 50 $. Тоді має сенс або ремонтувати, або можна продати LED і HDD і компенсувати витрати.
Другий спосіб нехорошого «ремонту» - це «реболінг». Про реболінг розповідають на радіоринках і форумах. Мовляв, зник контакт у чіпа з матплатою, треба перепаяти (за ауд 60 $) - «перереболити», «відреболити» старий чіп і все буде ОК. Легенда досить поширена, особливо у майстрів з ремонту мобілок, у яких більшість ремонтів телефонів робиться прогрівом всього і всієї. Після деяких прогрівачів «на авось запрацює», угрілих і все інше, ремонтувати не має сенсу. На фото нижче приклад такого ремонту - пропрацювало три місяці.
Фірмовим почерком є спиртоканіфоль. Легенда говорить, що її треба залити під чіпсет, нагріти повітрякою і коли кулі розплавляться, поворухнути чіпсет для відновлення контакту. «Каніфолі багато не буває» вирішив майстер і не обмежився відеочіпом NVIDIA, і відканіфолив, і чіпсет INTEL, які майже ніколи не виходять з ладу. І точно не діагностуються прогрівом.
Після таких «ремонтів» нормальний майстер або сервісний центр за ремонт не береться. Або замінять чіпсет без гарантії. Невідомо що грілося, і скільки проживуть прогріті компоненти. Ремонтувати після «ремонту» - невдячне заняття і втрачений час.
Чому ноутбуки виходять з ладу
А тепер трохи про те, чому ноутбуки ламаються.
Очевидно, це одна з трьох причин:
1. Виробник чіпсету; Очевидно мікросхеми NVIDIA менш «термостійки» в порівнянні з конкурентами, підвищені температури роботи мають пряме відношення до часу їх життя. Напевно, багато хто може згадати масову появу на ринку безшумних відеокарт кілька років тому, наприклад, відеокарт NVidia 8500-8600 з величезними радіаторами без вентиляторів. Незабаром ці відеокарти так само масово почали виходити з ладу. І малоймовірно, що ці відеокарти дожили до наших днів. У той же час топові 8800 у виконанні таких гуру як Gainward, з монбудоподібними радіаторами на термотрубках, дожили до наших днів. У приятеля вона досі живе - під навантаженням температура відеокарти не піднімається вище 40С з невеликим (залежить від кімнатної). У знайомого жива Gigabyte Geforce 9600, безвентиляторна, з великим радіатором з термотрубками, але вона «все життя» обдувалася великим корпусним вентилятором. Але, однак, є підозра, що NVIDIA може випускати більш надійні чіпсети. У MacBook чіпсети унікальних серій, які ніде більше не зустрічалися. У тих дуже рідкісних випадках, коли чіпсет в MacBook виходить з ладу, є складність у підборі близького аналога - не всі відеочіпсети дають картинку або нормально працюють, наприклад, в 3D режимі. Тому я припускаю, що NVIDIA, коли хоче, то робить хороші чіпсети. А хоче, коли їй платять за якість. До слова чіпсети AMD з башточки на рис.32 можна було зустріти на десктопних матплатах, де вони, можливо, працюють досі, під своїми власними радіаторами.
2. виробник ноутбука; Як видно вище при дотриманні певних умов чіпсети можуть працювати досить довго. Але для виробника ноутбука все складніше увійти в рамки цих умов. Модний дизайн, ультраслім і подібне, не залишає місця для маневру. Зовнішня привабливість важливіша за внутрішній зміст. У переважній кількості випадків покупець обере більш красивий ноутбук, не вникаючи в його конструкцію. У гонці за ультратонким, елегантним дизайном ноутбуки втратили металеві деталі - ребра жорсткості, що надавали їм додаткову міцність. Наприклад, часто тепер механічне навантаження, що прикладається до кришки ноутбука при відкриванні і закриванні, додається до металевої рамки LCD матриці (зустрічається на ASUS), яка тепер і надає жорсткість конструкції кришки. При тугих петлях матриця починає сильно деформуватися по центру (з боків-то матрицю тримають тугі петлі, а за центр верху власник відкриває і закриває) і на матриці з'являється дефект - вертикальні смуги по центру, спочатку іноді, потім постійно. Інше рішення зробити кришку ноутбука тонкою - виготовити LCD матрицю, зібравши її в корпусі кришки (Top case). Тобто. кришка не розбірна, там міняти нічого, при пошкодженні матриці, потрібно міняти всю кришку (300 $ замість заміни звичайної матриці за 100 $). Приклад - Acer S3.
Ще приклад на фото - в нових моделях HP Pavilion m6 петлі приклеєні до