Что такое отвал чипа
Отвал чипа видеокарты: полный гайд по ремонту
Расскажем почему отваливается чип видеокарты…
Отвал чипа видеокарты случается в самых разных ситуациях. Вообще если отвал чипа происходит, существует только два решения проблемы — полная замена графического видеочипа или замена видеокарты.
Самостоятельно заменить видеокарту, при отвале чипа, сможет даже начинающий пользователь. А вот отремонтировать её в домашних условиях — единицы, так как это весьма трудновыполнимая задача. Кроме этого, для качественного ремонта чипа, необходимо иметь специальное оборудование, которое стоит больших денег. По этой причине, намного выгоднее обратиться с отвалом чипа в сервисный центр.
Профилактика отвала чипа
Чтобы предотвратить эту проблему, необходимо обращать внимания на три фактора:
Производитель — нужно покупать только те видеокарты, которые выпущены известными компаниями-производителями. Покупать такие устройства также нужно в проверенных магазинах, которые специализируются на продаже компьютерного оборудования.
Обслуживание и очистка — систематически нужно проводить техобслуживание карты: чистить её от загрязнений, менять термопасту, а также — постоянно контролировать состояние кулеров и радиатора.
Разгон — если видеокарта была разогнана, нужно контролировать параметры потребления мощности и вольтаж — если перечисленные показатели будут слишком высокими, графический процессор может перегреться, из-за чего шарики расплавятся и произойдёт отвал чипа.
Реболл
Реболл, при отвале чипа видеокарты, подойдёт для пользователей, которые самостоятельно занимаются ремонтом комплектующих. С помощью данного метода, чаще всего, ремонтируют ноутбуки, но метод также подходит и для ремонта десктопных видеокарт.
Если принести видеокарту с отвалом в сервисный центр, то там, скорее всего, порекомендуют её выбросить. Почему? Потому что отремонтировать отвал чипа стоит весьма дорого и чаще всего владельцы отказываются платить за такой ремонт.
Как отремонтировать отвал чипа самостоятельно
Если есть навык и собственная паяльная станция, то можно рискнуть и отремонтировать отвал самостоятельно. Порядок действий следующий:
Можно произвести замену всех шариков или заменить только те, которые отвалились. Для профилактики лучше сделать полную замену шариков. Частичной заменой занимаются опытные специалисты
После того, как все шарики будут припаяны и застынут, чип нужно припаять на своё место. После охлаждения все должно работать как раньше. Если решить проблему отвала чипа видеокарты вышеуказанным способом не удалось, нужно использовать другие методы. О них — далее.
Прогрев феном
Если оплатить дорогостоящий ремонт чипа нет возможности, для восстановления устройства можно использовать бытовые инструменты.
Прогреть видеокарту можно с помощью обычного фена. Однако, нет никакой гарантии, что видеокарта снова станет рабочей, а если она и заработает — неизвестно сколько это продлится.
Подготовка к прогреву
Кроме бытового фена нам понадобятся флюс и термопаста. Перед прогревом видеокарту нужно положить таким образом, чтобы под самим чипом сохранилось свободное пространство. Порядок действий:
Подготовка, таким образом, завершена. Теперь будем приступайте непосредственно к прогреву. Порядок действий следующий:
Видеокарта должна полностью остыть. Последним этапом является нанесение термопасты, установка системы охлаждения и проверка её работоспособности.
Прогрев феном для ремонта отвала чипа весьма спорный метод. Но практике же этот способ относительно действенный, однако, положительного результата удаётся добиться лишь в 50% случаев. Долговечность подобного ремонта тоже не является продолжительной. Однако на пару недель (а иногда — месяцев) жизнь видеокарты все же можно продлить
Бытовой фен можно заменить строительным. Последний будет даже более эффективным. Алгоритм действий является аналогичным. Отличаться может лишь время прогрева, так как данный фактор зависит от мощности фена.
Прогрев с помощью утюга
Произвести ремонт отвала чипа видеокарты можно с помощью бытового утюга.
Прогрев утюгом — один из самых частых способов восстановления видеокарт в домашних условиях. Как и в случае с феном, вначале видеокарту нужно подготовить
Утюг должен хорошо прогреваться и быть относительно новым, так как нам требуется весьма высокая температура.
Подготовка видеокарты
Снять систему охлаждения и удалить с чипа термопасту. Саму карту нужно обернуть фольгой таким образом, чтобы не закрытым оставался лишь чип. Теперь необходимо найти для видеокарты такое место, в котором утюг не сможет ее продавить. Далее работаем следующим образом:
Утюг можно отключить от сети, видеокарта должна полностью остыть. Последний этап — нанесение термопасты, установка системы охлаждения и проверка работоспособности. Учитывая то, что утюг значительно горячее фена и способен прогревать чип постепенно, шансы достичь положительного результата являются более высокими.
Ремонт прогреванием или запеканием не является долговечным. Чаще всего, после такого восстановления, видеокарта может проработать от 1 до 6 месяцев. Этого времени более чем достаточно, чтобы подобрать новый ноутбук или видеокарту.
Запекание в духовке
Существует ещё один метод ремонта видеокарты — это запекание устройства в духовке. По своей популярности данный метод не уступает ремонту с использованием утюга. Как бы странно этот способ не выглядел внешне, на практике он является вполне рабочим.
Внимание! Этот метод может стать причиной повреждения пластиковых элементов видеокарты — система охлаждения, колодки питания, разъёмы и другие детали.
Запекание видеокарты в духовке можно использовать только для ремонта десктопных видеокарт. Запеканием не удастся отремонтировать ноутбучные видеокарты. В последнем случае необходимо гораздо более точечное воздействие.
Подготовка
С видеокарты нужно снять систему охлаждения, а с чипа — удалить термопасту. Желательно выпаять все конденсаторы, чтобы предотвратить их вздутие. Видеокарту следует обернуть в фольгу, а необёрнутым должен остаться только сам чип устройства.
Запекание
Прежде чем запекать карту в духовом шкафу, её и духовку необходимо подготовить. Порядок действий следующий:
После этого, духовку следует выключить, а видеокарта должна полностью остыть. Когда это произойдет, нужно тщательно проверить — не оплавились ли пластиковые элементы и в каком состоянии находятся конденсаторы.
Если один или несколько конденсаторов вздулись, нужно будет перепаять их. Вздутие конденсаторов не представляется серьёзной проблемой, так как стоят они недорого и купить их можно в любом радиомагазине
Последний этап — нанесение термопасты, установка системы охлаждения и проверка работоспособности. В некоторых случаях, только запекание способно вернуть видеокарту к жизни и подарить ей еще несколько недель работоспособности.
Резюме
После вышеуказанных методов ремонта придется еще немного повозиться с видеокартой. Скорее всего, придётся купить новые колонки питания и конденсаторы, так как после прогрева они могут выйти из строя.
Таким образом, отвал чипа видеокарты можно отремонтировать даже в домашних условиях. Главный недостаток такого ремонта — короткий срок службы устройства.
Об отвале BGA чипов на видеокартах и других устройствах
При эксплуатации видеокарт, ASIC-ов и другого оборудования в экстремальных условиях, например, при сильных температурных колебаниях, сырости, а также в случае установки на плату бракованных видеочипов/микросхем памяти (или при их некачественной установке/пайке), очень скоро может произойти досадная неисправность – отвал BGA-чипа.
С этой проблемой неизбежно сталкиваются те, кто покупает б/у видеокарты, а также долгое время эксплуатирует майнинговое оборудование.
В связи с этим стоит более глубоко разбираться в диагностике и ремонте неисправностей, связанных с отвалом BGA-чипов.
Из-за чего происходит отвал BGA-чипа у видеокарт?
В современных видеокартах, ASIC-ах, смартфонах очень часто используются микросхемы, электрическое соединение которых с платой устройства производится с помощью многочисленных шариков припоя. Такие чипы называют BGA-микросхемами (аббервиатура от английского словосочетания Ball grid array — массив шариков).
Пример BGA-чипа на печатной плате в разрезе:
В нормальных условиях электрический контакт, образованный шариками припоя очень надежен.
Фотография качественного электрического соединения, образованного припаиванием BGA-шарика к контактным площадкам микросхемы и печатной платы:
Вследствие температурных колебаний и других неблагоприятных условий в процессе эксплуатации устройств с BGA-микросхемами происходит постепенная потеря контакта в месте соединения BGA-шариков с контактными дорожками как внутри корпуса чипа, так и вне его:
В связи с нещадной эксплуатацией видеокарт при майнинге, эта проблема проявляется у них довольно часто. Неисправностям, связанным с отвалом BGA-чипов чаще подвержены видеокарты, долгое время работающие без обслуживания в запыленных помещениях, что приводит к загрязнению системы охлаждения и неблагоприятному температурному режиму.
Отвал BGA-чипов (GPU или VRAM) связан с двумя основными причинами:
Проблемы, связанные с плохой пайкой BGA-компонентов связаны со следующими причинами:
Разница между хорошим (слева) и плохим (справа) флюсом для BGA-пайки:
Неприпаянный BGA-шарик и спаянные вместе шарики, образующие электрический мостик в неподобающем месте:
Потеря электрического контакта, вызванная постепенным отслоением BGA-шарика:
Ускорить нарушение контакта может не только некорректная пайка, но и неблагоприятное физическое воздействие, например, падение или установка массивной системы охлаждения с перекосом.
Появление трещин в BGA-шарике из-за неравномерного физического воздействия на место пайки:
Сравнение качества пайки качественным (слева) и некачественным (справа) флюсом:
Как проявляются проблемы, связанные с отвалом BGA-чипов?
Проблемы, связанные с отвалом BGA-микросхемы, проявляются различным образом, в зависимости от того, какие имеются нарушения в цепи прохождения сигнала внутри чипа либо между микросхемой и другими электронными компонентами.
Это могут быть артефакты, ошибка 43 в Windows, невозможность установить драйвера, уход системы в BSOD (зависание) и т.д.
Как провести диагностику отвала BGA-микросхем?
Для диагностики отвала чипа стоит провести тщательное изучение дефектной платы под микроскопом. При этом точно определить, произошел ли отвал подложки/контактов у BGA-микросхемы визуальным осмотром очень тяжело, так как большая часть микросхемы находится вне поля зрения.
Тем не менее, визуальный осмотр поможет обнаружить наличие сколов, выщерблений на BGA-микросхеме, сколотый компаунд по его краям, что дает основания для предположения об отвале чипа.
Отслоение BGA-чипа под микроскопом:
В специализированных лабораториях проверку контактов BGA-чипов делают на специальном оборудовании.
Проверка контактов под BGA-чипом специальным зондом:
В продвинутых лабораториях можно изучить состояние контактов с помощью рентгеновского оборудования. На рентгеновских снимках хорошо видны недостатки, связанные с замыканиями шаров между собой, пропущенные шары и другие недостатки:
Как устранить отвал чипа?
Неисправности, связанные с отвалом чипа, касаются BGA-микросхем (видеопроцессор и чипы памяти) со множеством шариковых контактов. Их проявление можно замаскировать и отсрочить на некоторое время уход карты в мир иной, прогрев видеокарту. Этим способом ненадолго восстанавливается проводимость в месте поврежденных контактов.
Если в результате прогрева проблемного BGA-чипа устройство восстанавливает работоспособность, то в 90-95% случаев произошло расслоение внутри него, которое привело к потере контакта. Работоспособность устройства восстанавливается благодаря термическому расширению контактных шариков внутри чипа, что на некоторое время восстанавливает электрическое соединение в области поврежденных контактов.
Недобросовестные продавцы пользуются таким способом для оживления убитого чипа и продажи такой видеокарты за цену, явно превышающую ее реальную стоимость.
Более качественное позитивное воздействие на контакты может произвести реболлинг, но, если произошло отклеивание подложки внутри корпуса микросхемы (что случается чаще всего), то неисправность проявится снова.
Недостатки пайки контактных шаров BGA-микросхем, которые можно исправить с помощью реболлинга:
В большинстве случаев видеокарта с отвалом чипа требует его замены на новый. Если это касается видеопроцессора, то ремонт обычно не рентабелен, так как новый чип стоит очень дорого и дешевле купить новую видеокарту. Если ставить на место «убитого» чипа микросхему с донора, то нет гарантии того, что у него есть еще достаточный ресурс до следующего, очень скорого отвала.
Кроме того, квалификация ремонтника, а также имеющееся в его распоряжении оборудование, должны позволять выполнить качественную пайку BGA-компонентов, соблюдая все технологические нормы и температурный профиль:
В случае слишком быстрого нагрева до высокой температуры у BGA-микросхем происходит термический шок, шарики припоя и остатки флюса слишком интенсивно испаряются, производя микровзрывы, что разрушает контактные площадки и материал печатной платы. Даже если микросхема выживет при такой пайке, то контакты, созданные таким образом, не смогут прослужить долгое время.
Если проблема касается BGA-микросхем памяти, то ситуация выглядит не столь печально, так как стоимость чипов VRAM относительно невелика (даже в условиях разгула барыг из-за массового спроса на банки высокой плотности после увеличения размера DAG более 4 Gb в сети Ethereum).
Как уменьшить вероятность отвала чипа при эксплуатации?
Периодическое воздействие температурных колебаний и связанное с этим неравномерное расширение-сжатие мест пайки неизбежно приведет к выходу из строя любой BGA-компонент.
Информация о величине температурного расширения различных припоев (под электрическим напряжением и без него):
Отсрочить появление проблем можно, используя качественно изготовленные устройства с BGA-пайкой, а также уменьшение температурных колебаний в помещении с работающей аппаратурой.
Как видно из графика, после 4000 циклов нагрев-охлаждение, длина микротрещин достигает 0.2-0.4 мм, что сопоставимо с размером BGA-шаров, что неизбежно вызывает отвал чипа.
В реальных условиях разница между максимальной и минимальной температурой не так велика, но, учитывая проблемы с качеством пайки, загрязнениями охлаждающей системы и другие неблагоприятные факторы, в реальной жизни проблемы появляются уже после нескольких лет (иногда месяцев) интенсивной эксплуатации.
Появление микротрещин в районе BGA-пайки различными припоями после трех тысяч циклов интенсивного нагрева-охлаждения:
Заключение
Отвал BGA-микросхем является очень неприятным сюрпризом для владельца дорогостоящих радиоэлектронных устройств. При долгой эксплуатации в неблагоприятном режиме (перегреве) появляются не только микротрещины в местах пайки, но начинает проявляться и деградация полупроводниковых элементов.
Рост микротрещины в районе BGA-пайки в процессе эксплуатации устройства из-за температурных колебаний:
В любом случае со временем произойдет ухудшение контакта BGA-чипов, его можно только отсрочить, обеспечив надлежащие условия эксплуатации, при которых исключается перегрев оборудования, а также резкие температурные скачки.
H Почему происходит отвал чипа на самом деле в черновиках Из песочницы
За не имением возможности ответить в виде комментария на статью «Устройство кристалла ИМС с шариковыми выводами и почему происходит отвал», приходится писать полноценную публикацию в песочницу.
Как таковой причины отвала в статье я и не увидел, и вот сейчас буду рассказывать как у меня получилось познакомиться с этим замечательным явлением и какие выводы для себя из этого сделал.
С чего всё началось
Дело было так давно, что уже деталей толком и не упомнить, но главным героем стал ноутбук с дискретной видеокартой NVidia семейства 8х00.
После самостоятельной диагностики выяснилось, что имеем в наличии отвал чипа и многочисленные советы с форумов, ютуба и т.п., которые говорили, что надо делать реболлинг( по форумным свидетельствам подвальных мастеров случай отвала кристалла от подложки редок в районе 5% хотя автор комментируемой таким образом статьи высказывает диаметрально противоположную точку зрения). С лечением вроде бы всё ясно, а как быть с профилактикой?
Кто виноват?
Оказалось, что серию 8х00 пришлось сразу на две новых технологии сказавшихся на сроке службы: изменения состава клея кристалла к подложке, и изменение состава припоя для шариков — он лишился свинца.Если с клеем как-то всё очень мутно, то с припоем уже проще. Вот тут и начался увлекательный процесс поиска информации про пайку.
Начнём с основы припоя-олова.
Из-за своей особенности при 13,2 °C менять тип кристаллической решётки (а за одно и плотность) в современности не используется в чистом виде для пайки, но в прошлом такая особенность стоила людям жизни. По мимо этой особенности хватает и других, например вместо сплавов олово любит образовывать интерметаллиды.
В том числе и с медью. Чем это заканчивается? Прошу прощения за Paint.
Тонкая прослойка между оловом и медью (а ещё практически любым другим металлом который используют на производстве в качестве проводника или покрытия, в том числе никелем) оказывается напичкана хрупкими соединениями.
Первоначально использовали сплав свинца и олова для пайки радиоэлектронной аппаратуры.Но что даёт нам свинец? Он снижает температуру плавления и «отвлекает внимание» олова на себя, при этом не создавая интерметаллидов — вот так всё «просто» (на самом деле не просто, да и интерметаллиды всё равно образуются хоть и в меньшем количестве и несильно сконцентрированы). Чего только не намешивают в бессвинцовые припои чтобы хоть как-то сделать их похожими на старый добрый(вот только не для монтажников) ПОС-61, но успеха по всем фронтам так и не добились, то температура плавления слишком большая, то припой хрупкий, то смачиваемость плохая, а то вообще ползёт под нагрузкой, при этом всегда стабильно дороже.
А ещё не маловажная особенность свинца в том, что припои с его содержанием пластичны, но не текучи — небольшие механические напряжения приложенные к паяному соединению не приводят к растрескиванию или «съезду», а ведь механические напряжения будут всегда (кстати как давно у вас кристалл процессора отваливался от подложки?) проблема в том что подложка нагревается относительно равномерно, а вот плата к которой она припаяна нет — из-за этого плату начинает «пучить» ещё раз простите за Paint:
Именно по этой причине отвал чипа распаянного на плате гораздо чаще чем отвал кристалла от подложки.
И какие из этого следуют выводы?
В первую очередь отвал чипа происходит из-за механических напряжений по месту пайки причём наиболее заметное влияние оказывают переменные напряжения.
Откуда они берутся — вибрация (в том числе и системы охлаждения) или циклическим нагреванием / охлаждением (термоциклирование). Из старого курсовика по машиностроению мне известно, что при циклических нагрузках срок службы:
где:
k — некоторая константа зависящая от кучи параметров
n — количество циклов
σ — механическое напряжение
Отсюда следует вывод, что наибольший профит даёт уменьшение σ- то есть уменьшение вибраций или нагрева, но и n пренебрегать не стоит (вы никогда не задумывались почему большая часть электроники дохнет именно на включении? — Да стартовые токи больше, но и про нагрев с комнатной температуры до рабочей забывать не стоит, хотя иногда рабочая температура бывает такой большой что приборчик дольше проживёт если его выключать на время простоя) как я боролся с n и σ тема отдельной истории.
Признаки плохого контакта между видеочипом и платой видеокарты
Со временем любая видеокарта начнёт выходить из строя. Это может не зависеть от нагрузок и внешних факторов, но большинство из них приходят в негодность из-за неправильного разгона или сильных нагрузок. Самой распространённой поломкой по этим причинам является отвал чипа видеокарты, который происходит из-за высокой температуры, механических повреждений или заводского брака. Из-за этой поломки видеокарта будет работать с перебоями или вообще не будет работать. В этой статье вы узнаете, что делать, если видеокарта глючит и основные причины поломки, когда имеет место плохой контакт чипа видеокарты.
Что такое отвал чипа
Простыми словами это нарушения герметичности и целостности пайки кристалла GPU к подложке. Данная пайка является проводником, через который проходит информация. В тех местах, где пайка повреждена, не будет проходить информация и видеокарта будет работать неполноценно. Для наглядности есть фото, где под цифрой 1 изображён контакт чипа и подложки, а под цифрой 2 – подложки и платы.
Не работает видеокарта, причины и решение
Основной причиной является высокая температура (80+) градусов цельсия. Как правило, соединителем компонентов являются свинцовые шарики. Они расположены по всей площади контакта. Форма в виде сферы позволяет обеспечить наибольший контакт. Так, как они выполнены из свинца, то они начинают плавиться при такой температуре. Следить за температурой вам поможет программа GPU. В ней также есть полная информация о видеокарте через GPU Z.
При ударе они могут расколоться или выскочить со своего места, что приведёт к короткому замыканию. Механические повреждения могут грозить не только отвалом чипа, но и коротким замыканием, который может в лучшем случае вывести со строя видеокарту, а в худшем – всю систему.
Обратите внимание! Ни в коем случае не трясите и не надавливайте на видеокарту. Это может создать внутренние поломки.
Как определить отвал чипа
Данную проблему заметить не сложно, так как видеокарта будет работать совсем не так как нужно. Это можно легко определить тремя простыми способами.
Способ 1 Проблемы с играми
После отвала чипа может наблюдаться резкий прирост количества вылетов, зависаний и «лагов» в играх. При поломке видеокарта глючит и изображение может быть прерывистым. Всё это может свидетельствовать о некоторых проблемах с видеокартой. Для полного удостоверения рекомендуется произвести чистку ПК от ненужного ПО, а также обновить драйвера видеокарты. Если проблема устранится, то причина была в чём-то другом.
Способ 2 Ошибка 43
При возникновении поломок система старается отключить неисправный компонент для предотвращения коротких замыканий и сбоев. Ошибка 43 в «Диспетчере задач» может сообщить об этом, если она отображается рядом с видеокартой. Это означает, что устройство было отключено по причине неисправности, чаще всего именно из-за отвала чипа.
Способ 3 Артефакты на экране
Почти 100-ым признаком являются так называемые артефакты на видеокарте. Они могут выглядеть как белые пятная или полосы, а также в виде непонятных квадратиков и символов. Всё это свидетельствует об отвале чипа.
Обратите внимание! Единственным другим вариантом возникновения артефактов на экране может быть неисправный монитор. Это можно проверить, подключив пк к исправному монитору. Если и там будут артефакты видеокарты, то со 100-й точностью можно заявить об отвале чипа.
Что делать, если произошёл отвал чипа
Вариантов дальнейших действий всего два. В первом случае придётся производить полную замену видеокарту, а во втором – лишь замену графического чипа. Причём замена чипа поможет лишь в том случае, если не пострадали другие компоненты видеокарты.
Как избежать отвала
Отвал чипа видеокарты – это очень серьёзная и дорогостоящая поломка, поэтому намного лучше её избегать, чем потом чинить полностью все компоненты системы. Придерживаясь этим советам, вы сможете избежать эту и другие поломки:
Следуя этим советам, вы значительно сократите количество поломок, и продлите жизнь вашей видеокарте.
Обратите внимание! Если вы не знаете, как разгонять видеокарту – ни в коем случае не делайте этого. Из-за неправильных действий вы можете повредить как видеокарту, так и другие комплектующие ПК.
Заключение
Отвал чипа – это довольно серьёзная проблема. Её очень легко диагностировать, достаточно лишь знать, как это сделать. А вот замена чипа видеокарты может стоить больших денег и забрать большое количество времени. Поэтому стоит следить за состоянием видеокарты и навсегда забыть о таких проблемах, как отвал чипа. Надеюсь, что эта статья помогла вам разобраться в том, что такое плохой контакт чипа видеокарты и как этого избежать.