Перейти к публикации

Yablya's блог

  • записей
    6
  • комментария
    72
  • просмотра
    109 204

BGA-компановка чипа, и почему "отвал чипа" - отговорка.

Lexis77

57 053 просмотра

blog-0895280001365787421.jpgВ 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.

s-669.jpg

 

Посмотрим на него в разрезе.

(не стреляйте в пианиста, рисовал как умею)

 

s-670.jpg

 

Большая картинка - http://content.foto.mail.ru/list/lexis77/668/s-671.jpg

 

 

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.

s-672.jpg

 

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.

s-673.jpg

И далее....

s-674.jpg

 

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



40 комментариев


Рекомендованные комментарии



В 7/26/2017 в 11:57, Hits сказал:

Это вид со стороны подложки

post-56764-0-74165800-1501059194_thumb.jpg

Это вид со стороны кристалла.

post-56764-0-31919300-1501059195_thumb.jpg

Если вы этот тип корпуса "восстанавливаете" прогревом - то у меня для вас плохие новости.

 

Вот тут люди распилили модный ASIC от битмайна, и там то же эти маленькие противные шарики ...

 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Ха-ха! А я об этом писал, когда еще с S5 чипаки пришлось стачивать! Правда я там рисовал от руки, а не фоткал. И оказался прав на все 100%

 

1384-1.jpg  1384-4.jpg  1384-2.jpg  1384-3.jpg

 

А вот и сам пост нашелся! С камментами - https://forum.bits.media/index.php?/topic/18664-antminer-s5-опыт-ремонта/&do=findComment&comment=355719

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

пожалуй самое важное в статье - что "прогрев" это диагностический метод.
даже встречал контору которая бесплатно прогревала, без гарантий работоспособности.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Есть в этом деле ещё одна проблема, tin whisker(погуглите по картинкам)
Проявляется со временем и заключается в том, что используется безсвиновый припой и на олове вырастают "усы", которые при нагревании "втягиваются" обратно.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@ipsumicin вот зачем вы пишите то, о чем знаете поверхностно? Эта "шерсть" растет как раз на чистых сплавах и обожает кислород, а безсвинцовый - просто без примеси свинца, но до "чистого" - как до Луны пешком.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@Lexis77  так что-же лучше (долговечнее) , для современной техники, без свинца или со свинцом? насколько знаю, в сервисах при замене-реболе, чипы на платы садят на свинцовый. толе перегреть боятся, толе еще почему.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

@дедулик свинец вредный, но мягкий металл, бессвинцовый припои более тугоплавкие (240°С против 200°С) и более хрупкие. Он в любом случае хуже, но сейчас все за безопасность, охрану среды и все-такое.
В сервисах, перекатывают в основном из-за безысходности, т.к. не каждый может позволить себе станцию за 30-90килобаксов, которая не нарушая термопрофиля, способна равномерно разогреть место пайки до 240-250°С. Или бывают платы, которые как пластилин и гнуться сильно.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

 

10 часов назад, Lexis77 сказал:

свинец вредный

 

Наверное вредный он для окружающей среды при массовом производстве или если кушать его по утрам. В как припой в составе устройства вряд ли может навредить. Это все игры производственников и экологистов, а мы теперь имеем лишние проблемы.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
В 10/7/2017 в 02:40, Lexis77 сказал:

@ipsumicin вот зачем вы пишите то, о чем знаете поверхностно? Эта "шерсть" растет как раз на чистых сплавах и обожает кислород, а безсвинцовый - просто без примеси свинца, но до "чистого" - как до Луны пешком.

Вот зачем вы обвиняете меня в поверхностном знании, если сами с вопросом "усов" не знакомы. Почитайте хотя бы это.

В том числе отсутствие свинца в современных припоях обуславливает ту хрупкость о которой вы говорили. А ещё у них меньшая "смачиваемость". Кроме того "усы" могут быть такого диаметра, что не во всякий микроскоп их заметишь.

Примеры

Но соглашусь с вами в том, что основная проблема это разрущение пайки.

P.S. Уверен, что производители с радостью следуют требованиям экологов, т.к. использование бсп значительно сокращает срок службы электроники, что заставляет потребителя чаще менять свою технику. Будь они не ладны!

Изменено пользователем ipsumicin

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Мне кажется всё дело именно в этом дубовом компаунде. Со временем он позволяет люфтить чипу при нагреве/охлаждении, поэтому шарики и отрываются. 

Смотрите какую интересную штуку я подметил на своей HD6870:

1. После прогрева, когда все контакты восстановлены, замеры мультиметром (в режиме диодной прозвонки) показывают значения контактов ГПУ числом ~1160

2. Спустя неделю, бабац, появляются артефакты. Вытаскиваю видеокарту, произвожу замеры, а там уже ~1072

3. Даю видеокарте полностью остыть до комнатной температуры, замеряю и... ~1068, ещё спустя 5 минут ~1058

4. Кладу на подоконник у приоткрытого окна (на улице -9) на 10 минут, замеряю ~1080! Т.е. пошла на восстановление))) безо всякого прогрева. А значит если положить её в морозилку, есть большая вероятность вернуть показатели в рабочее состояние до ~1160 (которые, конечно же, упадут обратно до ~1070, когда карта вернется в комнатную температуру)

 

Какие выводы можно из этого сделать?

 

Изменено пользователем John Bin

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

на следующий день*

1. Таки засунул в морозилку на 10 минут. Видеокарта остыла до 6 градусов, замеры контактов ГПУ показали ~1104. Потом остыла и контакты ожидаемо просели до ~1060

2. Нагреваю ГПУ утюгом, с температурой 160 градусов, контакты ГПУ начали проседать вниз и через 10 минут опустились до отметки ~760. 

3. Убираю утюг, видеокарта начинает остывать и контакты быстро возвращаются до работоспособного состояния ~1125

 

Получается, что восстанавливается видеокарта не в момент прогрева, а в момент остывания после прогрева. По идее, если речь идёт об олове/свинце или из чего там эти шарики-контакты сделаны, то контакты должны были выдать числа ~1160 сразу как только схватились. Значит всё таки компаунд остывает и возвращает чип на место? 

 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Сам давно уже занимаюсь ремонтом видеокарт и не только и прекрасно знаю что 90% проблем с видео чипом GPU это отвал кристалла а где то 10% это отвал шаров под чипом из за изгиба текстолита карты и т.п.. Только вот вопрос к автору - где фотографии подтверждающие ваши все же пока только теоретические  выводы? Сам работаю с электроникой с микроскопом и делаю фото при надобности, это не проблема. Спектроанализ шаров конечно это для спец лаборатории и вам не под силу можно и без него. А такие картинки видел уже давно но это нарисованные картинки и только то. 

А без этого уважаемый это опять только ваша теория хотя при должном документальном подтверждении может быть и фактом. Успехов!

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Автор делает много предположений и допущений. Одно из них - между кристаллом и подложкой тугоплавкий припой. Это бред. Там такое же олово и после снятия компаунда, я отпаивал кристалл от подложки при обычной для этого процесса температуре ~230 градусов.

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий
23.08.2018 в 05:27, feedme сказал:

Это бред. Там такое же олово и после снятия компаунда, я отпаивал кристалл от подложки при обычной для этого процесса температуре ~230 градусов.

Чооо??? Можно пруф? Чтоб без 

 

23.08.2018 в 05:27, feedme сказал:

предположений и допущений

 

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

В noutbook было, только там больше про отрыв пятаков в кристалле от проводников.. 

особенно страдала серия pavillion 6100

http://www.laptop.nnov.ru/content/view/152/33/index.htm

Цитата

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) 

всё правильно где тонко там и рвётся, а где дорожки тоньше чем внутри чипа? А там всё время разогрев/охлаждение

Поделиться комментарием


Ссылка на комментарий

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×