Диагностика BGA - чипов

BGA-компоновка чипа, и почему "отвал чипа" - отговорка. 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)


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 особо не интересует.
2. Кремниевый кристалл, который крепится на этот текстолит, такими-же шариками, но 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 - фигвам!)
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.


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 килобаксов. И много-много-много-много времени.

А теперь перейдем к практической части сего опуса.

Многие уже начитались в интеренах о том, что это чип отвалился от платы, надо пропаять, побить в бубен, 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 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 паяльный\строительный фен, то примерно 300°С х 20-30сек (видео в интернетах over9999 шт.)
2. Снять радиатор и стартануть комп на 1 минуту 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.

З.Ы. 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... Определенно сказать нельзя, но такой факт был.


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.



и видос по теме -

21