Что нового
GSMForum

Зарегистрируйте бесплатную учетную запись, чтобы стать пользователем! После входа в систему вы сможете участвовать на этом форуме, добавляя свои собственные темы и сообщения, а также общаться с другими участниками!

  • Важно! Запущена система удаления неактивных пользователей. Кто не оставил ни одного поста за последние 365 дней на форуме, будут удалены!

Почему нет смысла реболить чипы

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
Обзор упаковки чипа FC-BGA. Причины, следствия, выводы. Почему нет смысла реболить чипы NVIDIA и описание процесса временного восстановления чипа от нагрева.​

©Данный материал был написан Филатовым Александром, aka Rain. Украина, г.Сумы в качестве квалификационной статьи на получение доступа в группу "мастер" ресурса www.notebook1.ru

Как всем давно уже известно, последние три- четыре года для компании NVIDIA прошли не столь радужно. И дело тут не только в выпуске конкурентных продуктов, или достижении, каких либо революционных в плане производительности устройств. Речь идет о качестве выпускаемой продукции, как не банально это звучит. И именно на долю NVIDIA пришлось колоссальный объем брака (дефектных чипов). Официально история началась с:


Июль 2008г (официальный пресс релиз)
“ …
САНТА-КЛАРА, КАЛИФОРНИЯ—2 ИЮЛЯ, 2008

NVIDIA планирует взять сумму в размере от 150 до 200 миллионов долларов из дохода за второй квартал, чтобы покрыть ожидаемые расходы на гарантийное обслуживание, ремонт, замену и т.д., из-за слабого материала ядра/упаковки некоторых версий GPU и MCP предыдущего поколения, которые устанавливались в ноутбуки.

Подробнее об одноразовой выплате по сбоям ноутбуков смотрите в текущем отчете NVIDIA по форме 8-K за 2 июля 2008 года, переданном в Комиссию по ценным бумагам и биржевым операциям.
… ”


Иточник: http://www.nvidia.ru/object/io_1215163662355.html


На практике это оказалось только вершиной айсберга. Данная проблема затронула не только мобильный сектор продуктов NVIDIA, а также практически все десктопные продукты, производимые компанией. Но, также хотелось бы отметить, что данная проблема существовала и ранее, и частично, она затрагивала и других игроков IT рынка, в числе которых Intel, AMD, ATI (AMD), VIA, SIS и так далее. Но ранее это были единичные случаи, и вполне оправданный процент брака при используемей технологии изготовления.
Почему больше всех пострадала именно NVIDIA? Каковы методы для ее диагностики и почему так происходит? Вот над этими вопросами предстоит разобраться и понять суть данной проблемы, а также сделать необходимые выводы из предложенного материала.

Сначала немного теории (плавный и постепенный подход к проблеме)


С увеличением степени интеграции (уменьшением норм технологического процесса, увеличением количества компонентов, увеличения тепловыделения) индустрия требовала все новых и новых технологий производства. Рожденный еще в далеком 1960 году корпорацией IBM метод поверхностного монтажа компонентов (SMT / SMD) повлек за собой целую линейку технологий изготовления и упаковки компонентов: PLCC, QFP, QFN и BGA. Последняя технология произвела небольшой прорыв в индустрии, позволив на порядок увеличить плотность монтажа, улучшения теплопроводности, уменьшения наводок и самое главное облечения процесса изготовления. Развиваясь, данная технология рождала целую серию упаковок кристаллов для дальнейшего из монтажа на печатную плату.
Итак, мы подробно остановимся на упаковке FC-BGA.

FC-BGA (Flip Chip Ball Grid Array) - это BGA упаковка с открытым кристаллом, который припаян с использованием технологии Flip-Chip. Которая, в свою очередь, переводиться как многоуровневый компонент (компонент в компоненте) или «кристалл вверх ногами» в зависимости от её применения. Суть данной технологии в изменении контакта кристалла микросхемы с традиционной разводки проволокой на столбиковые контакты (делайте аналогию с BGA). То есть, по сути, мы получаем BGA в BGA: когда кристалл припаян к подложке, а подложка, в свою очередь, с помощью шариков будет монтироваться на печатную плату. Изображение:


Теперь имея представления о конструкции упаковки чипа, уже можем сделать некоторые выводы о надежности, имея опыт пайки BGA соединений.
Прекрасно зная и понимая, что надежность BGA соединения напрямую зависит от механических воздействий, вибрации, термального расширения и сужения, контакта с воздухом (взаимодействие с припоем, окисление контактов), разрушение структуры припоя под действие внешней среды и так далее. Смотря на структуру упаковки FC-BGA, мы понимаем, что наиболее уязвимым местом является соединение кристалла чипа с подложкой. Устранить данную проблему призван специальный наполнитель – компаунд, заполняемый всю область соединения.
Далее.
Директивы RoHS и WEEE.
Отработав технологии пайки BGA с применением свинцово-содержащего припоя производители добились довольно высоких результатов в плане надежности. Но.
Начиная с 1 июля 2006 г, директивами RoHS Евросоюз запретил производителям использовать шесть опасных веществ (свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром, PBB и PBDE). В дальнейшем в 2008 г директивы были ужесточены в плане использования еще целого ряда веществ. В результате отказа от свинца и применения альтернативных компонентов, пострадала надежность пайки и потребовала пересмотра всего технологического цикла производства и применяемых компонентов.

Теория закончена. Теперь рассмотрим процесс термального разрушения чипа.


Вследствие многократных запусков и остановок, микросхема постоянно подвергается термальному воздействию, то есть в зависимости от температурных перепадов, все компоненты микросхемы, начиная с кристалла (который является катализатором (первоисточником)), защитный компаунд, контактные площадки, слои подложки, межслоевые соединения, все начинают механические движения сужения и расширения (физическое воздействие температуры).
Остальные факторы, например разницы потенциалов, возможные электрические разряды или рост так называемых “оловянных усов” с применением Pb lead-free пайки, мы упускаем так как их воздействие незначительно, хотя и присутствует.


И так что мы получаем в результате: под термальным воздействием образуются микротрещины в компаунде, который призван защитить соединения. Кристалл и его контактные группы под воздействием механики (физика температуры) начинают постепенное расшатывание. Воздух, пронимаемый через микротрещины в компаунде, начинает процесс окисления припоя в контактных группах, что в свою очередь только ускоряет потерю контакта. И в конце концов чип «отваливается» от подложки.

Почему NVIDIA.
Теперь разберем причины краха чипов в столь большом количестве от компании NVIDIA.

Как мы знаем, сам кристалл тоже состоит из нескольких слоев и межслоевых соединений, но благодаря отлаженному процессу фотолитографии и технологическому процессу производства при правильном дизайне чипа процент брака минимален, и отсеиваться прям на этапе производства перед упаковкой. Сам кристалл не слишком критичен к высоким рабочим температурам, а вот материалы упаковки в большой степени зависимы.
Вот это и был просчетный шаг NVIDIA. После перехода на технологии бессвинцовой пайки (с 2006 года) потребовалось менять состав материалов упаковки и перерасчета прочности соединения. Все дефектные чипы NVIDIA использовали технологии и упаковку корпорации TSMS (c наработками Fujitsu Microelectronics). В сумме с заниженным официальным термопакетом (TDP) и как следствие недостаточным теплоотводом, применяемым производителями, мы получаем быстрый выход чипа из строя. Применяемый компаунд имеет недостаточный коэффициент теплового расширения, что приводит к потери защитных свойств компаунда, впрочем, как и сами материалы подложки не отвечали достаточному уровню надежности, как результат: «ОТВАЛ» кристала от положки (разрушение самого тела контакта, либо повреждение контактных площадок).

Выводы.
Что происходит в момент диагностического нагрева чипа? Почему чип временно восстанавливает работоспособность и почему не помогает re-ball?


Всем известная мера для диагностики выхода со строя микросхем в корпусе FC-BGA (в часности NVIDIA):
Кратковременный нагрев кристалла чипа воздухом с t = 150o-200o C (200o-300o C в зависимости от точности контроля температуры).
В процессе нагрева мы имеем резкое терморасширение кристалла с дальнейшей теплоотдачей на подложку. Контакты временно, механически восттанавливаються, а так как компаунд имеет заниженный коэффициент теплового расширения, относительно кристалла и подложки, в момент резкого нагрева и остывания он временно фиксирует установленное соединение. В результате мы получаем временно оживший чип. Заметьте, нагрев происходит в области температуры, ниже температуры плавления припоя, поэтому контакты кристалла были восстановлены механически, и о никакой надежности и долговечности соединения не может быть речи. Поэтому это только ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ МЕРА, по результатам которой можно сделать вывод о необходимой замены чипа.
Осмыслив теоретическую часть и поняв результаты диагностики («подуть») мы понимаем, что для полного восстановления работоспособности чипа необходимо произвести re-ball кристалла на подложку. Беря во внимание очень маленькие допуски и необходимость заполнения нового компаунда в область соединения, для ее защиты, данная процедура невозможна в ремонтных областях и нецелесообразна на производстве.

Прогрев, пропайка микросхем – метод, который не возможно отнести к ремонту. Это лишь диагностика BGA соединения подложки с печатной платой.
Прогрев NVIDIA – это лишь временное восстановление микросхемы, вызванное термо воздействием через подложку на контакты и сам кристалл. Даже доведя до плавление припоя под кристаллом, прогрев не решает проблем начавшегося разрушения контактных площадок кристалла и поврежденного компаунда. Результат – работает от недели до 1-2 месяцев, дальше возврат.
Re-ball – метод восстановления контактов подложки чипа с печатной платой. Применяется в результате механического повреждения контакта или начавшегося процесса окисления контактных площадок. Применяя реболл для псевдоремонта NVIDIA (и других FC-BGA), мы по сути делаем «извращенную» пропайку: в процессе поэтапного нагрева микросхемы снизу, сверху, и прохождения тепрмопрофилей пайки, мы делаем намного интенсивное термо воздействие, уже на все компоненты микросхемы, которая на некоторых этапах, изолирована от теплоотвода платы. Результат - опять таки временное восстановление на достаточно короткое время, как правило не превышающее 1-2 месяцев.

Делая вывод из всего вышесказанного, уважаемые ремонтники, беря во внимание конструктивные особенности современных упаковок чипов (в часности FC-BGA) не стоит надеяться на качественный результат, применяя методы, призванные решать совсем не те проблемы. Если вам дорог результат, Вы не будете ремонтировать «отвал» кристалла в FC-BGA упаковке. Только замена на новый чип даст достойное Вас, как ремонтника, решение проблемы.



Иточники:

http://www.intel.com
http://www.nvidia.com
http://www.nvidia.ru
http://wikipedia.org
http://www.fujitsu.com
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
Залит он специальным кампаундом.. перекатать нельзя..
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
все зависит от самого фена и понимания физики процесса.. опыт позволяет паять на чем угодно, даже на утюге.. при отсутствии опыта плату можно запороть даже на полностью автоматическом комплексе..

вот, как пример.. на первой фотке самодельный низ и LUKEY-852D.. на большие чипы мощности этой воздушки чуток не хватало.. что-то типа G6100 на ура снималось, а вот видео типа G86-770-A2 уже с трудом.. поэтому перешли на тот же самодельный низ и "воздушный" верх из Quick 857D.. хватает с лихвой на все.. используют ребята в Одессе.. сейчас у них низ от термопро..
 

Вложения

Orif

Модератор
1/1/05
2 633
412
43
38
РФ, Оренбург
tekhno-servis.ru
нижний подогрев обязателен? Какой градус в среднем ставить при пайке? Как отличить восстановленный чип от нового? и откуда посоветуете закупать?
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
Нижний подогрев обязателен. Даже более того - именно нижний подогрев в данном случае основной элемент станции.. Судя по вопросам, вы именно не понимаете физики процесса.. расскажу сильно вкратце.. все, что я расскажу, относится не только к ноутбукам, а вообще к любой пайке.. к платам мобильных в том числе..

Качественная пайка зависит от совокупности многих параметров.. например: от правильно выбранного термопрофиля, качественного флюса, правильного остывания платы после цикла пайки.. первое, что надо уяснить - температура нагревателя (каким бы он ни был) - никакой роли по большому счету не играет.. важен только сам термопрофиль, то есть скорость возрастания температуры на объекте пайки за единицу времени.. Вот пример подобного графика для безсвинцового припоя:


так же роль играет правильный выбор флюса, потому что у разных флюсов разная температура выхода в точку активации. достаточно немного нарушить профиль, и вместо нормальной активации флюса можно получить грязь на плате и кучу непропаев..
Есть еще куча нюансов, и в одном коротком посте их не описать.. если выберу свободного времени - сделаю на днях широкую статью по этой теме.. :)
 
По теме реболеных(восстановленных) чипов NVIDIA могу сказать одно, чтобы не попастись кому-то на это т.к существует много недобросовестных контор, кристалл доработанных новых чипов заливается более светлым компаундом, чем на старых, которые выпускались ранее, также небходимо обращать внимание на год выпуска, чипы с 10 года выпуска поставили штук 30 уже, повторов пока не было, тьфу-тьфу.
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
По теме реболеных(восстановленных) чипов NVIDIA могу сказать одно, чтобы не попастись кому-то на это т.к существует много недобросовестных контор, кристалл доработанных новых чипов заливается более светлым компаундом, чем на старых, которые выпускались ранее, также небходимо обращать внимание на год выпуска, чипы с 10 года выпуска поставили штук 30 уже, повторов пока не было, тьфу-тьфу.

отчасти правильно, но: во-первых реболла сейчас хватает и из чипов новой ревизии, во-вторых наличие светлого компауда не решает проблем с перемаркировкой..
 
Последнее редактирование:
отчасти правильно, но: во-первых реболла сейчас хватает из из чипов новой ревизии, во-вторых наличие светлого компауда не решает проблем с перемаркировкой..

Согласен, китайцы не дремлют, но имея даже небольшой опыт можно научиться их отличать(перемаркированные), на notebook1.ru есть целая тема об этом. Кстати вот ссылочка: http://notebook1.ru/forma1/viewtopic.php?f=78&t=42071
 
Последнее редактирование:

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
эх, не попадалось вам еще, наверное, действительно хорошего перемарка..
вот например: под видом G86-600,601,603,625 появились перемарк c G84-53-A2, имеет 16 процов вместо 32 и 64битовая шина памяти вместо 128 (т.е память впополам).. отличить можно по датакодам, которые по вполне понятным причинам в открытом доступе пока не появятся..
 

Вложения

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
Ну если вы уверенны в работоспособности чипа, то почему бы и нет.. я периодически выкупаю с разных АСЦ менянные по гарантии платы под разбор.. хотя менять с других плат чипы тоже надо с умом.. например, если вы хотите переставить видеочип производства 06-07 года с платы-донора, которую пустили под разбор в 10-11 году, то понятно - что шансы на то, что этот видеочип проработает столько же, сколько и новый - стремятся к нулю..
 
6/2/10
22
3
0
Samara
Небольшая неточность в статье
"Re-ball – метод восстановления контактов подложки чипа с печатной платой.....в процессе поэтапного нагрева микросхемы снизу, сверху"-'это reflow

reball- накатать шары на чипе
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
Нет, неточности в статье нет.. в процитированной вами части статьи разговор идет именно о reball..
Re-ball – метод восстановления контактов подложки чипа с печатной платой.

а reflow - это просто прогрев кристалла, говоря проще - тупо "дунуть".. :)
 
6/2/10
22
3
0
Samara
reflow - оплавление
infrared reflow- пайка расплавлением дозированного припоя с помощью инфракрасного излучения
Это не тупо дунуть ,а нормально прогреть до оплавления припоя под чипом.
Вот пример BGA Rework Process - Part Reflow
http://www.solder.net/technical/bga6.asp
 

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
непринципиально это.. ибо что reboll, что reflow - не ремонт (за исключением отдельно взятых случаев), а халтура.. и такие виды "ремонта" мы не рассматриваем..
 
26/6/08
103
4
13
Украина
Преобрел чип,поставщики уверяют ориг,прочитав тему появились сомнения.
 

Вложения

  • 556,2 КБ Просмотры: 133

test-x

Модератор
15/12/04
307
25
0
41
Москва
новье 08 года? не - это фантастика.. не мешало бы полные фотки чипа посмотреть..
 
26/6/08
103
4
13
Украина
Да меня тоже год смутил,но 2 месяца ждал из Китая(как говорили они),на форуме ноутбук1 все сравнивал,остатков компаунда нет,плата чистейшая без царапит,смущает только темный компаунд и дата.Мож завалялись из старого?Дак они как я понял были бракованы?
Фото не вылаживается с хорошим разрешением :(
Может отдельно какуюто область?
 
Категорически Приветствую! Прочитал статью от и до все осмыслил и вот что придумал....может кто-то попробует ОТВАЛИВШИЙСЯ чип Nvidia (старой ревизии, с темным компдауном) временно восстановить и обмазать компдаун пастой КПТ-8 чтоб как бы в кашеце был чип, ведь не секрет что у КПТ-8 высокое электрическое сопротивление и хорошие термические свойства. Мне кажется что это поможет после прогрева защитить подложку от окисления (замазать микротрещены) и улучшит свойства компдауна...но это только теория хотелось бы узнать у кого есть возможность попробывать на "трупе". Буду Благодарен.
 
Верх Низ