8(8652)35-74-12
с 1000 до 1900
с 1000 до 1700

  • asus
  • ibm
  • msi
  • apc
  • acer
  • aoc
  • apple
  • iru
  • zyxel
  • fujitsu
  • lg
  • philips
  • gigabyte

nVidia - Мифы реболла и прогрева

01 nvidiafireПопробуем внести ясность в термины "прогрев", "реболл", "пропайка контактов", "прожарка" и т.д. относительно видеочипов nVidia, да и других тоже. Статья не претендует на оригинальность, но попробуем доступным языком рассказать что такое BGA и почему бесполезно "пропаивать" и "прожаривать" чипы в ноутбуках, хотя это в равной степени относится и к десктопным платам

 В интернете на разных форумах, а так же на ютубе полно тем и видеороликов где предлагается чинить плату ноутбука прогревом видеочипа (или другого чипа на котором есть надпись nVidia) в результате этого стали массово попадать в ремонт ноутбуки которые "умельцы" пытались чинить этими методами. Результаты как правило плачевные - в лучшем случае чип проработает недолго, пару недель - месяц и издохнет окончательно, в худшем - убита материнская плата, поскольку все эти любители погреть имеют очень смутное представление о технологии и принципах BGA а так же не имеют нужного оборудования, греют строительными фенами не соблюдая термопрофиль, или уж вообще дикими самодельными конструкциями надеясь на авось - заработает хорошо, не заработает - ну и ладно. Итог для клиента печальный, возможно плата восстановлению не подлежит, а попади она в грамотный сервис она была бы починена.

Что такое BGA :

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

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

02 -bga ram

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

 

03 bga und via imgp4531 wp

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

BGA произошёл от PGA. BGA выводы представляют собой шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы. Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате. Далее, микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на 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.

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 причниа всех бед. Видеочип в процессе работы может нагреватся до 90 градусов, а при нагревании вы все знаете что материал расшираяюется, тоже самое происходит с шариками BGA . Постоянно расширяясь (при работе) - сжимаясь (после выключения) шарики начинают трескатся, площадь контакта с площадкой уменьшается, контакт стнавится все хуже и в конце концов окончательно пропадает.

Строение видеочипа nVidia

схематичное:

04 bga shema


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

05 nm1

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 крепится 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 микрочипа. Конечно, никто вручную не расставляет эти шарики на плате из текстолита, это делает специальная машина, которая перекатывает шарики по «маске» с дырочками, соответствующего размера.

06 nm2

BGA пайка

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.

07 nm3

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.

08 nm4

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.

09 nm5

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 расшираяются, пробивают пленку окисла и контакт восстанавливается на 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 кристал, а это учитывая размеры шаров 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 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.

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", "реболлинг", но Вы прочитали эту статью, и надеюсь сделали верный вывод!