Что такое реболл видеокарты

Почему происходит отвал графического процессора и чипов памяти у видеокарты

Содержание

Содержание

Давайте разберемся, почему в последние годы видеокарты часто выходят из строя из-за отвала графического процессора или чипов памяти и как этого избежать. А также затронем важный для многих вопрос — что сильнее изнашивает видеокарту: майнинг или игры?

Наверняка вы видели в интернете фотографии цветных «артефактов» на экране монитора, они появляются, если у видеокарты произошел отвал графического процессора или чипа памяти. «Артефакты» — не единственный признак. Отвал чипов может сопровождаться черным экраном при включении ПК, невозможностью установить драйвера на видеокарту и ошибкой 43 в Windows, указывающей на системные сбои, связанные с графическим адаптером.

Особенно часто проблемы появляются у видеокарт, выпущенных в конце 2000-х годов и позже, а наиболее сильно от отвалов пострадали видеокарты серий Nvidia GeForce семейств 8X00, 2XX, 4XX и 5XX. Многие из этих моделей не дожили до наших времен в рабочем состоянии, часто они продаются на вторичном рынке после кустарного ремонта методом прогрева, но он помогает ненадолго.

GeForce 8800 GTX были рекордсменами по отвалам чипов

Что такое BGA и почему происходит отвал чипов?

Чтобы понять, что такое отвал чипов и по каким причинам он происходит, сначала надо разобраться в способах крепления микросхем к текстолиту видеокарты. В 1990-х годах видеочипы имели совсем немного выводов, для них вполне хватало корпуса DIP (от англ. dual in-line package), выводы которого располагаются по краям микросхемы, или корпусов QFP (от англ. Quad Flat Package), где выводы были с четырех сторон.

Даже таким сложным видеочипам 1990-х годов, как 3dfx Voodoo II, хватало корпусов QFP

В 2000-х годах сложность графических процессоров и их энергопотребление начали быстро расти, количество выводов достигло сотен штук и более, что сделало невозможным их исполнение в корпусах QFP. Выходом стал тип корпуса микросхем BGA (от англ. Ball grid array — «массив шариков»), в котором контакт обеспечивается с помощью шариков припоя, расположенных с обратной стороны микросхемы. Росло количество выводов и у микросхем видеопамяти, которая после недолгого существования в корпусах TSOP (от англ. Thin Small-Outline Package), тоже перешла в корпуса BGA.

Видеочип GeForce 4 Ti 4200 уже использует корпус BGA, а видеопамять пока еще обходится корпусом TSOP

BGA решил проблему миниатюризации чипов с большим количеством выводов, но в отличие от корпусов DIP, QFP и TSOP, выводы чипа в виде шариков припоя не являются гибкими. При многократном сильном нагреве с последующим резким остыванием в них возникают микротрещины и окислы, постепенно приводящие к так называемому «отвалу» чипа, когда один или несколько шариков теряют контакт.

Контакт шариков может нарушиться и при физическом воздействии на текстолит или чип, например, при неаккуратной установке видеокарты в ПК. А также при демонтаже ее системы охлаждения, провисании в слоте под собственным весом или при сильной и продолжительной вибрации.

Из-за этого корпуса чипов BGA считаются ненадежными и редко применяются в тех отраслях электроники, где требуется безотказная работа, несмотря на перепады температур или вибрации, например, в военной технике или авиастроении. Ситуация с ненадежностью корпусов BGA усугубилась во второй половине 2000-х годов, когда при изготовлении бытовой электроники и видеокарт в частности, производители окончательно перешли на применение экологичных бессвинцовых припоев.

Бессвинцовые припои отличаются более высокой температурой плавления и более высокой твердостью получающихся шариков, используемых в качестве контактов чипа. Если более мягкий припой с содержанием свинца обеспечивал некоторую пластичность пайки, то с бессвинцовыми припоями контакты BGA-чипов стали еще больше подвержены как механическим, так и термическим повреждениям.

В те годы на форумах активно шли дискуссии пользователей, занимающихся ремонтом электроники. Они предполагали, что с помощью бессвинцовых припоев производители в первую очередь решили вопрос запланированного устаревания устройств. Что неудивительно, ведь после видеокарт и материнских плат 1990-х годов, работающих по 5-10 лет, пользователи начали сталкиваться с отвалами чипов уже через пару-тройку лет работы устройства.

Можно ли отремонтировать отвал чипов?

Отвалы чипов дали целое направление кустарному способу ремонта, который называли «прогрев» или «прожарка»: пользователи нагревали видеокарту разными способами — от духовки и утюга до строительного фена. Обычно такой «ремонт» помогал, но очень ненадолго. Уже через пару месяцев пользователь опять сталкивался с отвалом чипа и артефактами видеокарты.

Дело в том, что шарики припоя расположены не только под подложкой чипа, которой он крепится к текстолиту видеокарты, но и между чипом и подложкой, где их размер намного меньше. И чаще всего отвал и нарушение контактов шариков припоя происходили именно между чипом и подложкой.

Опытные мастера, занимающиеся ремонтом компьютерной техники, могут починить отвал между текстолитом видеокарты и подложкой чипа, сделав так называемый «реболл» — шарики припоя заменяют на новые с помощью специальных трафаретов и последующей пайки.

Но отвал шариков между подложкой и чипом практически неремонтопригоден. В этом случае поможет только пересадка рабочего чипа, например, с видеокарты «донора». Ремонт отвала чипа видеопамяти тоже производится с помощью «реболла» с использованием рабочего чипа.

Что вызывает отвал чипов при обычном использовании видеокарты?

Давайте представим обычный сценарий использования игровой видеокарты. При включении ПК графический процессор видеокарты разогревается с комнатных 20-25 градусов до 35-45 градусов в режиме простоя. В случае использования функции «FAN STOP», которую в наше время все чаще применяют производители, видеокарта в простое может разогреваться и до 50-60 градусов. Это зависит от качества ее системы охлаждения и эффективности вентиляции в корпусе.

«FAN STOP» не только снижает шум и износ вентиляторов, но и уменьшает количество пыли на видеокарте

При запуске игры температура видеопроцессора обычно поднимается до 65-85 градусов — опять же в зависимости от эффективности охлаждения видеокарты и корпуса ПК. Но температура постоянно скачет при снижении нагрузки на видеокарту, например, при входе в инвентарь, загрузке уровня или проигрывании кат-сцены.

То есть на шарики припоя BGA-чипа постоянно действует перепад температур, вызывающий их расширение и сжатие. А при частом свертывании игры в трей и развертывании ее обратно перепады температуры могут составить и до 40-50 градусов, что еще сильнее бьет по шарикам припоя. За несколько часов игры может быть несколько сотен подобных циклов нагрева и остывания.

Почему чипы видеопамяти уязвимы для отвала?

Указанные выше температуры нормальны для видеопроцессора, их мы обычно видим в мониторинге таких программ, как MSI Afterburner или HWiNFO. А вот температуру чипов видеопамяти зачастую не мониторят на видеокартах бюджетного и среднего сегмента, хотя их нагрев может достигать гораздо более высоких значений, чем у видеопроцессора.

Ситуацию усугубляет то, что производители часто не уделяют охлаждению видеопамяти должного внимания, сосредотачиваясь на охлаждении видеопроцессора. В результате мы получаем видеокарту с холодным видеопроцессором, нуждающимся в небольшом потоке воздуха для охлаждения, но с видеопамятью, которой этого потока для должного охлаждения не хватает.

Яркий пример таких видеокарт — ASUS GeForce GTX 1060 Strix с массивной и избыточной СО на видеочипе, и маленькой пластиной, которая должна охлаждать видеопамять, но даже не накрывает все чипы.

Тем не менее, дорогая видеокарта с массивной системой охлаждения, в которой охлаждаются и чипы памяти — еще не гарантия низких температур. Очень высокие температуры чипов видеопамяти GDDR6X были зафиксированы пользователями на видеокартах GeForce RTX 3080 и RTX 3090. Температуры доходят до 102 градусов в играх, и до 110 при майнинге Ethereum, а при превышении рабочей температуры памяти в 100 градусов уже начинается троттлинг со сбросом частот.

Почему майнинг считается более безопасным в плане отвала чипов видеокарты?

В отличие от скачущей игровой нагрузки, в майнинге видеокарты круглосуточно работают при практически одинаковых нагрузках и температурах. Это более щадящие условия для шариков припоя на чипах BGA. Температуры видеокарт в открытых фермах обычно ниже, чем в игровых ПК, а дополнительным фактором их снижения является частое использование майнерами андервольта для экономии электроэнергии.

Но не стоит думать, что после пары лет майнинга видеокарта будет как новенькая. После длительного майнинга обычным делом для видеокарт является износ вентиляторов СО, а также деградация чипов памяти за счет эффекта электромиграции.

Как продлить жизнь видеокарте и минимизировать риск отвала чипов?

Видеокарты в наше время стали настоящим сокровищем, очень важно позаботиться о комфортных условиях работы для них. Чтобы минимизировать риск отвала чипов, надо в первую очередь уменьшить перепад температур между состоянием простоя видеокарты и режимом максимальной нагрузки в играх. Добиться этого можно несколькими способами, одним из них является ручная настройка работы вентиляторов, например, через утилиту MSI Afterburner.

Но даже видеокарта с качественной системой охлаждения может перегреваться в тесном корпусе с плохой вентиляцией. Оптимальным выбором на сегодня являются корпуса с двумя-тремя вентиляторами на вдув и на выдув. Такое количество вентиляторов создаст отличную продуваемость в корпусе и сохранит комфортный уровень шума при установке малооборотистых вентиляторов.

В отличие от остальных комплектующих, цены на корпуса за последний год практически не росли: хорошую в плане вентиляции модель можно купить по цене от 3000-4000 рублей.

Очень важно регулярно чистить видеокарту от пыли, желательно использовать корпус с качественными съемными пылевыми фильтрами — тогда запыление комплектующих внутри будет минимальным. Это поможет соблюсти нормальный температурный режим.

Очень легко повредить видеокарту при установке или извлечении из ПК. Начинающим пользователям надо совершать эти манипуляции крайне осторожно и при хорошем освещении. Недопустимо применять чрезмерную силу или надавливать только на систему охлаждения — это вызовет перекос видеокарты.

Массивные и длинные видеокарты могут провисать под своим весом, что чревато изгибом текстолита и может вызвать отвал чипов. В этом случае помогут специальные подставки под видеокарту, принимающие на себя ее вес.

Выводы

Может показаться, что видеокарты очень ненадежны и отвал чипов со временем неминуем, однако на практике все не так однозначно и сильно зависит от серии видеокарт и каждого конкретного случая. Если такие серии видеокарт, как Nvidia 8X00, были рекордсменами по отвалам, то их конкуренты, довольно горячие ATI Radeon HD 48X0, оказались гораздо более надежными.

Довольно редко отвалы чипов встречаются в поколении видеокарт Nvidia Pascal, которые существуют на рынке уже пять лет и пережили майнинг-бум 2017-2018 годов. Дополнительно подстраховаться от отвала чипов можно, выбрав видеокарту с хорошей системой охлаждения и приличным сроком гарантии, а затем обеспечить ей комфортные условия работы.

Источник

При поломке северного моста или мобильной видеокарты на ноутбуках, перед их владельцами стоит непростой выбор – производить замену детали или её переустановку (reball).

Что такое реболл чипа?

Реболл чипа заключается в его отпайке, очистке и установке обратно. В большинстве случаев это даёт краткосрочный эффект – от пары недель до нескольких месяцев. Если мастер утверждает, что после процедуры ноутбук будет работать как с новой деталью, то он либо не компетентен в данном вопросе, либо пытаться Вас обмануть.

Стоимость реболла в большинстве сервисных центров составляет 40-50% цены установки нового чипа, поэтому в данной процедуре нет никакого смысла, так как это пустая трата денег.

Среди главных причин отказа от реболла стоит отметить:

Для того чтобы непосвящённому пользователю было понятно, рассмотрим структуру чипа на примере GPU – мобильного видеоадаптера.

Его основным элементом является кристалл, который соединятся с подложкой при помощи BGA пайки. Подложка в свою очередь также соединяется с материнской платой при помощи аналогичной пайки.

Реболл позволяет временно восстановить работоспособность чипа исключительно в случае отвала или повреждения BGA между кристаллом и подложкой. Если же причиной поломки служит выход из строя кристалла, эффекта от работы не будет.

Почему стоит покупать комплектующие для ноутбуков в нашем магазине?

При необходимости замены чипа, стоит покупать его самостоятельно, так как мастера сервисного центра зачастую запрашивают за него сумму, на 20-30% превышающую его реальную цену. Мы предлагаем большой ассортимент оригинальной продукции по минимальным ценам. Среди преимуществ нашего магазина также стоит отметить:

Наши консультанты с удовольствием предоставят Вам необходимую информацию, а также ответят на любой интересующий Вас вопрос, касающийся чипов и их совместимости с определёнными моделями ноутбуков, материнскими платами, процессорами и т.д.

Источник

Что такое реболлинг

Термин реболлинг (реболлинг от англ. reballing — «лечение» отвала BGA чипов) — это замена шариков припоя, которые располагаются под электронными BGA-компонентами.

Является частью процесса re-work — ремонта электроники (PCB, печатных плат) с помощью паяльной станции (воздушной или инфракрасной) и/или термофена.

Реболлинг нужен в том случае, когда происходит отвал в местах соприкосновения чипа (BGA) и платы (PCB). Компонент (чип) перестаёт работать вследствие нарушения электрического контакта.

В большинстве случаев проблема так называемого отвала чипа происходят из-за деформации при перегреве или из-за использования низкокачественного припоя. В свою очередь к деформации и отвалу шаров припоя может приводить эксплуатация электроники в условиях постоянного перегрева.

Мы настоятельно рекомендуем проводить чистку ноутбука от пыли и замену термопасты не реже 1 раза в год для профилактики перегрева ноутбука.

До принятия дериктивы RoHS (Данная директива ограничивает использование потенциально опасных элементов в электротехническом и электронном оборудовании, в данном случае свинец) производители применяли припои с содержанием свинца. После принятия директивы в 2006 году свинцовые припои попали под запрет, и, компании были вынуждены использовать другие сплавы. Вследствие этого с 2006 года количество брака в электронике выросло в несколько раз.

Реболлинг чаще всего применяется при ремонте ноутбуков (материнских плат) и ремонте видеокарт, так как стоимость процедуры намного меньше стоимости целого модуля. При замене северного моста реболлинг не производиться, если чип сразу встал на свою место.

Видео: реболлинг BGA

Источник видео: https://www.youtube.com/user/fineplacer

Как происходит весь техпроцесс реболлинга

Защита от статического электричества. Статическое электричество опасно для компонентов BGA!

Ниже приведён небольшой список средств для защиты от статики (ESD-Защита):

Демонтаж BGA Компонента

Демонтаж BGA компонентов намного сложнее, чем кажется на первый взгляд! Для качественного демонтажа необходимо наличие паяльной станции (желательно профессиональной инфракрасной паяльной станции) в состав который входит: термостол, верхний нагреватель на штативе и регулятор температуры желательно с возможностью работы по заданному термопрофилю! После прогрева платы,BGA компонент нужно быстро снять в момент оплавления выводов! Снимать можно механическим или вакуумным пинцетом. (Вакуумным безопаснее меньше шанс повредить плату во время снятия!)

Инструменты и материалы

Последовательность действий

Установите плату в рамочный держатель или на фторопластовые стоики неисправным компонентом к вверху, и поместите на термостол паяльной станции.

Нанесите флюс вокруг BGA компонента, закройте фольгой компоненты вокруг чипа, установите термодатчик вблизи от BGA компонента для контроля работы по термопрофилю.

Установите верхний нагреватель над неисправным компонентом задайте термопрофиль для пайки и ждите завершения.

После того как процесс пайки завершиться быстро снимите Компонент при помощи вакуумного или механического пинцета.

Процесс снятия шариковых выводов (деболлинг)

После снятия BGA компонента с платы необходимо убрать оставшийся припой как с платы, так и с самого компонента!(собственно эта процедура и называется деболлинг) Существует много инструментов, которые позволяют снять остатки припоя с BGA компонента. Это могут быть как вакуумные инструменты с горячим воздухом, так и паяльники, так же существуют низкотемпературные установки пайки волной, которые более предпочтительны в данном случае, они не сильно нагревают компонент, из чего следует что шансов повредить компонент нагревом стремиться к нулю!
Поскольку паяльники с температурным контролем пайки не так редки, мы опишем процесс деболлинга с использованием паяльника с жалом.

Внимание: Процесс деболлинга содержит множество потенциально опасных для чипа механических и температурных стрессов, по этому следует быть аккуратней.

Инструменты и материалы

Дополнительные рекомендуемые инструменты

Примечание: Проведение сушки компонента, для удаления влажности рекомендуется делать до выполнения его деболлинга.

Последовательность действий

Положите BGA компонент на антистатический коврик, стороной контактных площадок вверх. Нанесите равномерно Флюс пасту на BGA компонент. (Слишком малое количество флюса сделает процесс деболлинга затруднительным.)

Используя плетёнку и паяльник, чтобы снять шарики припоя с контактных площадок Чипа. Положите плетенку на чип поверх флюса, после чего прогревайте паяльником. Перед тем, как сместить плетенку по поверхности чипа, дождитесь чтобы паяльник ее прогрел и расплавил шарики припоя.

После Удаления припоя с поверхности чипа, Сразу же очистите чип с помощью салфетки, смоченной в изопропиловом спирте. Своевременная очистка чипа облегчит удаление остатков флюса.

Протирая поверхность чипа, удалите с него флюс. Постепенно сдвигайте чип при протирке на более чистые участки салфетки. При очистке всегда поддерживайте за противоположную сторону чипа.

1. Никогда не очищайте BGA чип загрязненным участком салфетки.

2. Всегда используйте новую салфетку для каждого нового чипа.

Рекомендуется, чтобы проверка проводилась под микроскопом.

Проверяйте чистоту контактных площадок, поврежденные площадки и неудаленные шарики припоя.

Поскольку флюс имеет коррозийное действие, рекомендуется провести дополнительную очистку, в случае, если реболлинг чипа не будет сделан сразу.

Нанесите деионизованную воду (Вода не имеющая электически заряженных частиц.(ионов)) на контактные площадки чипа и потрите их щеткой (можно использовать обычную зубную щётку). Это поможет смыть остатки флюса с чипа. После чего просушите чип сухим воздухом. Повторно проверьте поверхность (Шаг 4).

Если чип будет некоторое время лежать без нанесенных шариков, необходимо убедиться. Что его поверхность очень чистая. Погружение чипа в воду на любой промежуток времени НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.

Подготовка к монтажу BGA компонента

Инструменты и материалы

Дополнительно рекомендуемые инструменты

Перед тем, как вы начнете, убедитесь, что фиксатор для трафарета чист.

Последовательность действий

Выставьте температурный профиль для оборудования, выполняющего оплавление припоя.

Разместите трафарет в фиксаторе. Убедитесь, что трафарет плотно зафиксирован. Если трафарет согнут или помят в фиксаторе, процесс восстановления не получится. Помятие, как правило, является следствием загрязнения фиксатора или плохой его регулировки под трафарет.

Используйте шприц для нанесения небольшого количества флюса на чип.

Примечание: Перед тем как начать, убедитесь. что поверхность чипа чиста.

Используя кисточку равномерно распределите флюс по стороне контактных площадок BGA чипа. Постарайтесь покрыть каждую контактную площадку тонким слоем флюса.

Убедитесь, что все контактные площадки покрыты флюсом. Старайтесь нанести флюс тонко и равномерно, при толстом слое будет плохой контакт между шариками припоя и контактными площадками.

Поместите BGA компонент в трафоретный держатель, контактными площадками к вверху.

Наложите сферху трафарет, напомним то что трафарет уже в фиксаторе (верхняя крышка трафаретного держателя), и зафиксируйте так чтобы трафарет прилегал к контактным площадкам.

Высыпте нужное количество шариков припоя на трафарет, наклонными движениями трафаретного держателя раскатывайте шарики, после того как шарики встанут на свои места в трафарете уберите излишки кисточкой.

Поместите трафарет в горячую конвекционную печь или станцию для реболлинга горячим воздухом или ИК, и запустите цикл оплавления.

В любом случае используемое оборудование должно быть настроено на разработанный для чипа BGA термопрофиль.

Выньте фиксатор из печи или станции для реболлинга и поместите его в проводящий поддон. Оставьте чип охладиться примерно на пару минут, перед тем, как вынуть его из фиксатора.

После того, как чип охладился, выньте его из фиксатора и поместите его в поддон для очистки, стороной шариковых выводов вверх.

Нанесите деионизованную воду на трафарет BGA и подождите примерно секунд тридцать, прежде чем продолжить.

Используя тонкий пинцет снимите трафарет с чипа. Лучше всего начинать с угла, постепенно снимая трафарет. Трафарет должен быть снят за один прием. Если он вдруг не снимается, добавьте еще деионизованной воды и подождите еще 15 — 30 секунд, перед тем, как продолжить.

Возможно, после снятия трафарета останутся небольшие фрагменты частиц или грязи. Уберите их с помощью иголки или пинцета.

Кончик пинцета острый, поэтому может поцарапать паяльную маску на чипе, если вы не будете осторожны.

Сразу после того, как вы сняли трафарет с чипа, очистите его с помощью деионизованной воды. Нанесите небольшое количество деионизованной воды и потрите чип щеточкой.

Поддерживайте чип, пока чистите его щеткой во избежание механического повреждения.

Промойте чип деионизованной водой. Это поможет удалить маленькие частицы флюса и грязи, оставшиеся после предыдущих этапов очистки.

Дайте чипу высохнуть на воздухе. Не протирайте его салфетками или тряпочками.

Используйте микроскоп для проверки чипа на загрязнение, пропущенные шарики или остатки флюса. При необходимости повторной чистки, повторите шаги 11 — 13.

Очистка фиксатора

В течение процесса реболлинга BGA, фиксатор становится все более липким и загрязненным. Необходимо очистить остатки флюса с фиксатора для того, чтобы трафарет сидел в нем правильно. Ниже описанный процесс подходит как для гибких, так и для жестких фиксаторов. Для лучшей очистки неплохо применять ванну с ультра звуковой очисткой

Инструменты и материалы

Дополнительно рекомендуемый инструмент

Вымочите фиксатор для трафаретов BGA в теплой деионизованной воде примерно 15 минут.

Выньте фиксатор из воды и потрите его щеткой.

Промойте фиксатор деионизованной водой. Дайте ему высохнуть на воздухе.

Монтаж BGA компонента

После того как мы сделали реболлинг очистили и проверили чип необходимо убедиться в том что контактные площадки на плате очищены от остатков припоя и грязи.

И только после проверки начать монтаж компонента для этого нужно нанести на контактные площадки тонкий слой флюса устоновить чип для дальнейшей пайки. Расположение чипа должно точно совподать с контактными площадками.

Отпустить верхний нагреватель и запустить заданный термопрофиль.

Источник