Иногда поломка того или иного устройства происходит из-за выхода из строя микросхемы-чипа. Оных в компьютерных устройствах целая масса: стабилизаторы напряжений, BIOS’ы, чипы памяти на планках ОЗУ и видеокартах, северный и южный мосты, дополнительные устройства (SATA/IDE-контроллеры, сетевые адаптеры, звуковые карты и т.п.), графический процессор и т.д. В подавляющем большинстве случаев, если говорить о ремонте в домашних условиях, такая ситуация является безвыходной и приводит к невозможности дальнейшего использования устройства.

Методика ремонта здесь напрашивается «простая» – перепаять неисправный чип. Но сразу возникают две очень серьезные проблемы: где взять нужный чип и как его собственно перепаять? Забегая вперед, сразу отметим, что в домашних условиях вероятность удачной перепайки – очень низкая, но ведь порой терять уже нечего, не так ли? Почему бы не попытаться?

Корень зла
Прежде чем мы начнем рассказывать о перепайке как таковой, давай разберемся, каковы основные причины выхода из строя различных чипов, и как последние классифицируются по типу упаковки (это позволит выполнить ранжирование пайки по степени сложности).

Повреждения микросхем (чипов) можно разделить на следующие типы: электрические, механические, температурные и химические. К первому относят дефекты внутренних цепей микросхемы (чипа), вызванные статическим зарядом электричества или же силовым ударом питающего напряжения. Статический заряд, как правило, образовывается в результате перемещения электронов с атомов одной поверхности на другую при физическом воздействии (трении). Это известно еще из школьного курса физики. Самый простой пример – стягиваемый «через голову» шерстяной свитер. Зачастую слышимый при этом треск свидетельствует о наличии заряда. Мощность его невелика, но для чувствительной электроники и этого может быть достаточно! Причем напряжение здесь может достигать нескольких сотен (!) вольт, даже при мизерной мощности. Ни в коем случае не бери в руки такие нежные вещи, как планки памяти и звуковые карты, если на тебе надето что-то шерстяное! В такой ситуации следует переодеться и снять с себя заряд, прикоснувшись к заземленному предмету (например, водопроводному крану в ванной). Профессиональные сборщики используют заземленные антистатические браслеты.

Механические повреждения это не что иное как сколы, трещины, надломы и т.п. Причины их появления, разумеется, весьма банальны: небрежное и неаккуратное обращение, неумелая установки альтернативных (и не только) систем охлаждения. Случайно упавшая отвертка, ножницы, либо что-то еще при «удачном» стечении обстоятельств также может доставить много хлопот.

Температурные дефекты, как понятно из названия, возникают при перегреве элемента. В принципе, здесь все просто. Заботься об охлаждении и чрезмерно не повышай напряжение и частоты, если используется так называемый разгон.

Химические повреждения, как правило, в сознании пользователей ассоциируются со случайным пролитием на плату концентрированной кислоты, щелочи и т.п. На самом деле достаточно обычной водопроводной воды. Увы, последняя сегодня в своем составе содержит массу агрессивных солей. В типичной ситуации в случае попадания воды на плату она просто протирается насухо. Этого недостаточно! Даже мизерное количество оставшейся на плате соли может причинить много бед. Абсорбируя влагу из воздуха в условиях воздействия электрического тока, текущего по плате, соль вызывает коррозию. Дорожки плат и контакты деталей (в том числе чипов) сделаны из меди. Медь является достаточно активным металлом, чтобы такого, казалось бы, мизерного влияния оказалось достаточно для выхода платы из строя. Процесс весьма длителен и может растянуться на месяцы. Разумеется, он не бесконечен, и совершенно не обязательно устройство выйдет из строя от капли-другой воды. Тем не менее, для обеспечения безопасных условий для работы устройства, при попадании воды следует не просто тщательно вытереть последнюю, но и пройтись затем по намокшему участку ваткой со спиртом. И даже этого порой бывает недостаточно. Мы настоятельно рекомендуем после попадания воды в течение первого месяца с момента эксцесса периодически внимательно осматривать намокший участок.

Разнообразие видов
В рамках данного материала мы затронем перепайку чипов в упаковке TSOP и BGA. На самом деле, существует целое множество различных подтипов этих упаковок. В качестве примера приведем два скриншота из официального PDF-описания:

Как видно из рисунков, главным отличием корпусировки TSOP от BGA является расположение контактов. В первом случае мы имеем дело с физически доступными при монтаже по краям выводами, во втором – все «спрятано» на брюшке, прямого доступа нет. Контроль качества пайки TSOP-корпусировки можно производить визуально. Кроме того, здесь имеется возможность что-либо подправить при необходимости. С BGA все сложнее. Контроль качества можно провести лишь посредством рентгеновского снимка. При этом в случае некачественной пайки придется отпаивать и переделывать все заново. Конечно же, первый тип упаковки перепаивать гораздо легче, чем второй.

Внимание! Данный материал является ни чем иным, как описанием проведенных экспериментов, и не является руководством к действию! Редакция журнала «Железо», а также автор статьи не несут никакой ответственности за возможные последствия применения данного материала на практике. Ты действуешь на свой собственный страх и риск!

Тренировочная жарка
Непосредственно для перепайки чипа нам понадобится нагревательный элемент достаточных размеров и мощности. Обычным паяльником большинство чипов отпаять не удастся. В профессиональных мастерских пайку выполняют посредством специальных паяльных станций или фенами. Разумеется, паяльной станции у обычного пользователя быть не может. Паяльный или строительный фен тоже вряд ли найдется. Выход один – электроплитка. В наших закромах мы отыскали вот такой старый, но все же работающий «девайс».

Методика здесь следующая. На несгораемые подкладки толщиной 1-2 см укладывается плата таким образом, чтобы область платы с перепаиваемым чипом хорошо прогревалась. Процесс прогрева займет 5-20 минут, в зависимости от габаритов платы, размеров чипа, мощности плитки и т.п. Очень важно оптимальным образом угадать время прогрева. Если плату перегреть – мелкие детали могут просто поплыть на расплавившемся припое. Кроме того, электролитические конденсаторы в совокупности своих параметров обладают температурным «порогом прочности». При их перегреве происходит вздутие и выплеск электролита наружу. Недостаточный прогрев также не желателен – чип может не отпаяться вовсе, либо отпаяться неаккуратно. В худшем случае при недогреве и неаккуратном съеме чипа может произойти отрыв дорожек. В таком случае, скорее всего, перепайка чего-либо станет уже бесполезной, разве что потренироваться…

С первого раза вряд ли получится все как надо. Мы предварительно поэкспериментировали на старых нерабочих платах. Первыми в ход пошли две планки ОЗУ, PQI и малоизвестная на территории СНГ Mushkin.

Затем мы отпаяли два северных моста с нерабочих материнских плат и полностью демонтировали все с Palit GeForce 5900XT. Сняли ядро с MSI GeForce 6600GT – аккуратнее всего удалось отпаять GDDR-3 память.

Не все так гладко, как хотелось бы: nForce4 стал примером неудачного демонтажа. Основной недостаток здесь – неравномерная отпайка, «шарики» припоя частично остались на чипе, частично на плате. Это заметно снижает вероятность успешной перепайки, поскольку в такой ситуации можно лишь удалить все шарики начисто, что может привести к недостаточному количеству припоя. Нанести новый в домашних условиях практически невозможно – для этого нужна специальная матрица.

Технология отпайки
Последней на «операционную плитку» отправился GeCube Radeon 9550 со сколотым ядром. Набравшись немного опыта, остановимся здесь подробнее и опишем в общих чертах сам процесс.

В качестве подкладок между поверхностью плитки и самой видеокарты мы применили сантехнические латунные шайбы. Процесс разогрева до нужной температуры занял примерно 20 минут. «Готовность» проверяем путем попытки пошевелить легким прикосновением малогабаритный распаянный элемент, например, SMD-конденсатор. Далее следует «подцепить» ядро и аккуратно его снять. Затем аналогичную операцию проделываем с каждым чипом памяти.

Несколько выше было отмечено, что даже обычная вода может возыметь пагубное влияние на плату. Отпаяв угловой чип памяти с тыловой части карты, мы увидели довольно жуткую картину. После беседы с бывшим владельцем карты выяснилось, что угол карты был залит водой во время протечки процессорного ватерблока. После такого эксцесса карта была тщательно высушена под феном и исправно профункционировала несколько недель. Как видно по фото даже «высушенная» вода может доставить много бед…

Реальная пересадка
Первым экспериментом для дела, а не практики, стал перенос памяти BGA DDR-1 2.8 ns Hynix с нерабочей Palit GeForce 5900XT на Sapphire Radeon 9800 Pro. Последняя видеокарта в целом была работоспособна, но давала изображение с артефактами (дефектами), что в первую очередь наводило на мысль о сбойной работе одного из чипов памяти.

Отпайку донорских чипов с Palit GeForce 5900ХТ осложнило наличие засохшего термоклея со следами термопасты. В процессе прогрева платы появился «ложный» запах, который заставил нас подумать, что плата разогрелась слишком сильно. Тем не менее, чипы были успешно демонтированы. Далее в ход пошла ремонтируемая Sapphire Radeon 9800 Pro.

Ситуацию с неравномерно отпаявшимися шариками олова мы исправляли с помощью габаритного пальника, сравнивая все «подчистую». Без специального оборудования ничего другого и не остается. Здесь следует стараться налудить (покрыть оловом контактные площадки) как можно обильнее. Близкое расположение контактов сильно осложняет лужение – соседние площадки так и норовят спаяться между собой. Ниже мы приводим фото до и после обработки участков платы для посадки новых чипов. Разумеется, аналогичную операцию следует провести и непосредственно с чипами. На фото – верхний ряд уже обработан, нижний – еще нет.

Для пайки новых чипов следует разогревать их вместе с платой, иначе холодные микросхемы моментально собьют температуру в месте посадки и не припаяются. Впрочем, можно расположить чипы «на холодную» и затем довести температуру до нужной для спаивания отметки.

Поскольку олова на контактах при такой «методике» остается мало, чипы желательно аккуратно (!) придавить сверху для более плотного контакта. Чрезмерный нажим может привести к прогибу платы и отпадению мелких элементов с обратной стороны PCB.

Чипы памяти во время пайки мы обильно пролили флюсом Ф-1 по контуру. Под конец пайки флюс выгорел (так и должно быть), и перед нами предстало «брутальное» зрелище :).

Процесс напайки новых чипов был очень сильно осложнен тем, что память на этой видеокарте распаяна с обеих сторон. Для пайки чипов с тыльной стороны плат необходимо перевернуть «лицом вниз». Однако на лицевой стороне имеется множество электролитических конденсаторов, нагрев которых до температуры пайки недопустим. В результате пришлось предварительно отпаять все (!) электролиты. После монтажа памяти с тыловой стороны, обычным паяльников все электролиты были возвращены на место. Кроме конденсаторов при пайке чипов с тыльной стороны следует с лицевой части снять все тяжелые элементы (например, дроссели). Их достаточно большой вес спровоцирует отпадение при нагреве карты. Таким образом, мы бы не рекомендовали новичкам пытаться перепаивать память на видеокартах с двухсторонним расположением чипов – слишком сложно и трудоемко.

Тест и прошивка
После отмывки остатков флюса спиртом, а также осмотра карты на предмет смещенных из-за нагрева мелких деталей, подопытная была установлена в тестовый стенд. При включении весь экран заполнили артефакты синего цвета. Не следует забывать, что мы припаяли память Hynix вместо Samsung – необходима перепрошивка BIOS’a. В Интернете мы довольно быстро отыскали нужный BIOS – для Radeon 9800 Pro 128 Мб с памятью Hynix. Увы, новая прошивка ничего не изменила – перепайка не удалась :(. Количество артефактов после «ремонта» возросло в разы. Последующий повторный прогрев всей карты также не принес положительных результатов…

Вопреки всем нашим желаниям, перепайка чипов в корпусе BGA в таких экстремальных условиях крайне трудна и ненадежна. Не скажем, что любая попытка перепайки BGA чипов обречена на неудачу – мы имеем опыт успешной пересадки северного моста nForce4 c одной платы DFI на другую (http://people.overclockers.ru/TiN/record4), и, возможно, повторный эксперимент и принес бы успех, но мы решили завершить наши сегодняшние опыты с чипами пайкой более «простых» по корпусировке микросхем – TSOP на планках памяти.

И снова память
Из имевшихся после варварской распайки кучи «девайсов» мы выбрали PCB (печатную плату, так сказать, планку без чипов) от Mushkin. В наличии у нас имелись припасенные ранее чипы Winbond BH-5 (общий объем 512 Мб), снятые с различных недорогих модулей (в основном TwinMos). Как известно, в 2002-2004 годах чипы BH-5 нередко можно было встретить на обычных, недорогих и не оверклокерских модулях. К сожалению, в данном случае приходится говорить лишь о 256 Мб планках. Полугигабайтные модули с такими чипами задешево найти было очень трудно.

Итак, мы решили на базе PCB Mushkin создать полугигабайтный модуль Winbond BH-5. Для пайки чипов в упаковке TSOP «великая и ужасная» плитка нам не понадобится. Гораздо лучше здесь подойдет метод пайки, именуемый «волной». Его смысл состоит в прогоне по контактам «волны» расплавленного припоя от одного края к другому. Разумеется, волна – это громко сказано. Здесь идет речь о небольшом количестве припоя. Смысл такого метода – смачивание расплавленным оловом контактов для пайки. Если все делать правильно (опять-таки, стоит попрактиковаться на неработоспособных модулях), то спайка соседних контактов не происходит, и чип аккуратно и ровно припаивается к плате. Не забудьте применить флюс с последующим удалением ваткой со спиртом.

Далее есть одна загвоздка: планка памяти Mushkin имела вдвое менее емкие чипы памяти. Другими словами, из бывшего модуля 256 Мб мы получили новый на 512 Мб. Для того чтобы перепаянная память заработала, требуется перепрошивка SPD модуля. SPD – это что-то вроде BIOS’a. Здесь нам потребуется программатор. Его схему несложно найти в Интернете. Суммарная стоимость деталей – около $3.

Подключить программатор можно либо пайкой к SPD-микросхеме напрямую, либо же через выпаянный с материнской платы разъем для модулей памяти. В зависимости от типа памяти (DDR-1 или DDR-2) может понадобиться PDF-описание распиновки модулей. Кроме того, непосредственно для перепрошивки понадобится специальная программа PonyProg 2000 (можно применить OsSB с сайта www.topmods.net) и подходящий образ SPD. Все это можно найти на www.lancos.com.

Для тестирования новоиспеченного модуля памяти был собран тестовый стенд следующей конфигурации:

CPU – AMD Athlon 3700+
MoBo – Asus A8N-E
SVGA – Sapphire Radeon X1900XT 512 MB
HDD – WD Raptor 74 Gb
PSU – FSP Epsilon FX700-GLN
OS – Windows XP SP2
Предварительная проверка на стабильность показала устойчивую работу памяти на частоте 215 МГц с таймингами 2-3-3-7.

Чипы Winbond BH-5 могут работать при низких таймингах на гораздо более высоких частотах, но для этого потребуется повышение питающего напряжения Vdimm примерно до 3.4-3.6в. Asus A8N-E не позволяет выставить напряжение выше 3.0 В, посему финальное стресс-тестирование было проведено на частоте памяти 215 МГц.

Для долговременной проверки нового Mushkina’a были использованы программы S&M, MemTest86, Prime95 и любящий вылетать на рабочий стол при малейшей нестабильности 3D Mark 2001 SE. К нашей великой радости все тесты были пройдены успешно – перепайка удалась!

Подводя итоги наших мытарств, хотелось бы отметить, что, пожалуй, единственным минимально приемлемым в плане вероятности успешного исхода вариантом является пайка чипов в TSOP-упаковке. Впрочем, нам известны случаи удачных перепаек памяти на «двухсторонних» видеокартах, северных мостов материнских плат и т.д. Попробуй – может быть у тебя все получится :).