Як замінити транзистор на платі
Сьогодні ми з Вами розглянемо, як замінити транзистор на материнській платі комп'ютера? Причому, природно, не просто замінити, а так, щоб ця плата після цього працювала! Думаю, за самим транзисторів ми (хтось з учасників проекту SebeAdmin.ru) напишемо окрему статтю, тут же розглянемо саму техніку по заміні несправного елемента і продиагностируем несправність.
Отже, опинилася у нас на ремонті ось така старенька материнська плата Asus A7NBX
"Діагноз" - не включається. В даному випадку це означає наступне: плата крутить вентилятору на процесорі, але запуску комп'ютера не відбувається. Звукових сигналів немає, заміна комплектуючих (пам'ять, відеокарта, блок живлення) нічого не дає.
Будемо пробувати ремонтувати! Що для цього потрібно зробити в першу чергу? Зробити як можна більш ретельний візуальний огляд несправного пристрою. Запам'ятайте цю мить! Окремо навіть виділю цю думку в нашій статті.
Важливо! Будь-яка діагностика несправності починається з уважного огляду! Це - перший етап цієї самої діагностики!
Іноді буває так, що на цьому вона і закінчується :) В тому сенсі, що несправність вдається впевнено ідентифікувати чисто візуально. Досвідчені ремонтники для цього використовують, як мінімум, гарне збільшувальне скло або цифрові мікроскопи. До речі простий USB мікроскоп з 200-кратним збільшенням можна придбати за 20-30 доларів.
Але особисто я так глибоко не копаю", та й не про це ми зараз говоримо. Провівши огляд плати з пристрастю, під AGP роз'ємом (без всяких мікроскопів) була виявлена явна несправність, яка заважала материнській платі стартувати.
Бачите польовий транзистор між конденсатором і дроселем? Ось це і є наша майбутня "жертва" :) Згоден, видно не дуже, тому сфотографуємо цю ж ділянку під збільшувальним склом.
Бачите великий овал, частково перекриває маркування транзистора? Знаєте що це таке? Так виглядає банальна "діра" в пластмасовому або металлокерамическом корпусі елемента! Якщо поскоблить голкою зону ушкодження, можна побачити, як з неї посиплеться дрібна крихта, схожа на графітову.
Отже, "винуватця торжества" ми виявили! Можна зайти на будь-який сайт з документацією до радіоелектронним компонентів (я користуюся datasheet-pdf.com) і переконатися, що - це N-канальний силовий мосфет-транзистор (15N03H, відповідно до маркування на ньому).
Досить очевидно, що транзистор потрібно замінити (на такий же або аналогічний за характеристиками і виконанню корпусу). Щоб остаточно переконатися в його несправності, давайте "прозвоним" транзистор з допомогою мультиметра. Про те, як користуватися мультиметром, у нас розказано ось тут.
Як бачите на фото вище, ми "дзвонили" транзистор по всіх напрямках і у всіх випадках лунав характерний писк тестера, що сигналізує про його "пробої" (фактично - коротке замикання всередині елемента).
Будемо випоювати і змінювати транзистор на аналогічний. Де можна взяти аналогічний (або подібний) елемент для заміни несправного? Тут кілька варіантів:
У нашому випадку я скористався другим варіантом. Придбав за долар на ринку ось такий транзистор, трохи відрізняється за характеристиками, але, в цілому, підходящий для заміни "пробитого".
Працювати ми будемо, використовуючи термовоздушную паяльну станцію, але спочатку нам потрібно буде підготувати місце пайки. Що я маю на увазі? Справа в тому, що транзистор, який ми повинні замінити, розташований між електролітичним конденсатором і дроселем. Дуже близько до них. І при обробці потоком гарячого повітря ці елементи можуть постраждати. У подібних випадках найпростішим рішенням є випоювання близько розташованих елементів і встановлення їх назад після закінчення робіт.
Так ми і зробимо! Про те, як замінити конденсатори на платі і про саму технологію роботи з паяльником ми вже детально говорили в окремій статті, так що не будемо повторюватися. Після застосування паяльника майбутній "фронт робіт" у нас виглядає ось так:
Щоб уберегти від оплавлення пластмасовий роз'єм AGP, ми прикриємо його шматком металу, який буде забирати на себе тепло від фена. Також ще однією заслінкою можна прикрити близько розташовані слоти PCI.
Отже, наносимо на місце майбутньої пайки флюс (я користуюся флюс-гелем «Amtech RMA-223»), встановлюємо на паяльної станції температуру 360-380 градусів Цельсія (цілком достатньо для такої операції, як заміна транзистора) і приступаємо до роботи.
При підборі правильного термопрофілю (відповідності температури поставленої задачі) і дотримання технології роботи, транзистор повинен з'явитися в нас "в руках" через 20-30 секунд:
Відмінно! Тепер нам потрібно підготувати посадково місце для нового елемента. Яким чином? Потрібно залудити його (нанести на контактні площадки деяку кількість припою, щоб новому транзистору було чим припаиваться). Справедливості заради варто відзначити, що при акуратному зніманні деталі часто нічого наносити і не потрібно (на майданчиках залишається достатня кількість припою), але я хочу показати Вам ще один метод, тому спеціально повністю зачистили всі "п'ятачки" від залишків припою.
Для початку нанесемо на поверхню достатню кількість флюсу.
Це потрібно для того, щоб мідна оплетка, яку ми будемо використовувати для видалення припою, ковзала по поверхні і сама не припаялась :) Оплетка буває різної ширини (звертайте на це увагу при покупці). Я користуюся 2-міліметровою.
Майданчики зачищені (на них немає олова, тільки метал самої підкладки). Якщо ми зараз спробуємо просто зверху припаяти транзистор, то у нас просто не вийде. Метал до металу без припою (матеріалу, який їх зв'язує) не паяется.
Тепер ми підходимо до важливого моменту: для нанесення припою на контактні площадки ми скористаємося такою річчю, як паяльна паста для BGA. Ось, наприклад, такий від фірми «BAKU» (ціна 3-5 доларів):
Подивився на фото і сам здивувався. Здається, що це така велика ємність, але насправді все це виглядає трохи інакше:
У такий баночці всього 50 грам "продукту". Як бачимо, у складі його шістдесят три відсотки олова (63Sn) і тридцять сім відсотків свинцю (37Pb). Також в цю суміш додано деяку кількість флюсу, який "зв'язує" обидва компоненти.
Що ж таке BGA паста і для чого вона використовується? Основне її призначення - формування BGA кульок з тильного боку чіпа. Якщо зараз не все зрозуміло, то далі за текстом, сподіваюся, все проясниться :)
Що таке є абревіатура BGA? Розшифровується як Ball Grid Array (масив з кульок). На відміну від SMD - Surface Mounted Device (технології поверхневого монтажу), тут елементи кріпляться до підкладки (плати) за допомогою масиву з маленьких кульок припою, розташованих на тильній стороні мікросхеми.
Технологія bga монтажу зараз набуває все більшу популярність серед виробників. Таким чином на плату напаиваются мости, на відеокарту - графічні процесори, на оперативну пам'ять - чіпи DDR. Ось, наприклад, як виглядає північний міст, тільки що знятий з плати ноутбука:
Бачите сітку з цих самих кульок? Подивимося на цю справу ближче:
Ось саме таким чином і здійснюється електричний контакт мікросхеми з друкованою платою. Якщо хочете, можете ознайомитися з різновидами корпусів мікросхем та принципів їх монтажу, скачавши її з нашого сайту ось цей файл.
Паяльна паста для BGA використовується саме для формування подібних кульок на "підошві" мікросхем. В процесі нанесення використовуються спеціальні трафарети. Можна купити BGA кульки і окремо, але тут є нюанс: вони бувають різного діаметру (залежно від типу мікросхеми), а паяльна паста може (за допомогою тих же трафаретів) сформувати масив куль будь-якого діаметра. Напевно, Ви чули таке слово, як «реболлинг» (reball або реболл)? Саме воно і означає процес відновлення (нанесення) кулькових виводів припою на чіп.
Примітка: майте на увазі, що все описане вище, відноситься саме до паяльної пасти для BGA. Часто в магазинах можна зустріти баночки з написами: "паяльна паста". Це своєрідне "желе" (по типу гелю), яке використовується як флюс для полегшення роботи з паяльником. Буває різного кольору і консистенції.
Тут не міститься ні олова, ні свинцю. По суті, як ми вже й говорили, - це флюс. Справжня BGA паста, яку ми будемо використовувати для заміни транзистора на платі, виглядає наступним чином:
Порада: зберігати таку пасту рекомендують при невеликій мінусовій температурі (ідеально - на дверцятах холодильника). Якщо температура буде кімнатна, паста почне розшаровуватися: флюс, як менш щільний її компонент, поступово видавиться вгору і буде "плавати" на поверхні. У холодильнику ж субстанція зберігає однорідність і довше - свої властивості.
Перед застосуванням її вельми бажано гарненько перемішати (особливо після холодильника). Або дати постояти при кімнатній температурі не менше чотирьох годин. Рекомендую потім все одно перемішати! Субстанція стане дійсно більше схожою на пасту, а не на подзастывший шпалерний клей :)
Перемішую я цю справу за допомогою тонкого шила. З його ж допомогою і буду наносити паяльну пасту на контактні площадки на платі. Ідея яка: наносимо паяльну пасту, "садимо" на неї транзистор і прогріваємо все це справа термофеном. Олово і свинець у ній розплавляються і припаюють компонент до плати. Оскільки в субстанції міститься флюс, то окремо не потрібно наносити навіть його!
По ідеї, мікросхему (зразок мультиконтроллера) можна вмочити "ніжками" прямо в паяльну пасту, встановити на плату і запаяти (надлишки олова потім можна прибрати за допомогою мідної обплетення).
Питання: знаєте, як спаяти два дроти за допомогою запальнички? Якщо ні - дивіться відео в кінці статті :)
Сам опробирую подібну технологію вперше, тому ділюся тим, що вийшло в результаті. Пасту наносимо:
Як виявилося - перестарався (можна було намазувати" набагато меншу кількість) :)
Встановлюємо на все це неподобство зверху наш новий транзистор, який ми збираємося міняти. Плюс ще у чому: в'язка субстанція, тому елемент прилипає і позиціонувати його стає набагато простіше, та і струменем повітря від фена не сдуете.
Включаємо термофен і починаємо припаювати транзистор до плати:
В процесі ми побачимо, як паяльна маса, схожа на кашку з вкрапленнями дрібних частинок, збирається у грудку, потім з неї випаровується флюс і, в підсумку, під дією високої температури і сил поверхневого натягу, паяльна паста перетворюється на звичний нам олов'яний припій, який надійно фіксує транзистор на платі.
Примітка: Молекули рідини, як і будь-якої іншої речовини, відчувають взаємне тяжіння. На молекули всередині рідини сили тяжіння сусідніх молекул діють з усіх сторін, що взаємно врівноважує всю "конструкцію". Молекули ж на поверхні (на її зовнішньому обводі) не мають сусідів зовні, і загальна (сумарна) сила тяжіння всіх її молекул спрямована всередину самої рідини.
У результаті, уся поверхня води прагне, як би, стиснутися до свого центру під впливом цих сил. Цей ефект називають силою поверхневого (молекулярного) натягу, яка діє вздовж всієї поверхні рідини та призводить до утворення на ній чогось на зразок пружною незримою плівки. Саме тому можна налити чарку "з гіркою" і, піднісши до губ, не розплескати ні краплі. Розхлюпувати не можна ні в якому разі! :)
До речі, мисливську дріб виготовляють, використовуючи саме цю силу (силу поверхневого натягу): розплавленим краплях металу просто дають вільно падати з достатньої висоти, що призводить до їх природному охолодженню і перетворення їх у кульки дробу. Адже будь-яка рідина, якщо залишити її в спокійному стані, прагне прийняти форму з найменшою площею. А це і буде - сфера!
Повертаємося від теорії до практики! Після запаювання транзистора можемо взяти наш мультиметр і ще раз перевірити (продзвонити) елемент на коротке замикання.
На цей раз - все нормально: КЗ немає. Як кажуть паяльщики: "коротиш пішов!".
Що нам потрібно зробити тепер? Правильно! Очистити місце заміни транзистора від слідів пайки. Як і чим це робити, ми розглядали ось тут. Нічого нового не скажу і зараз: зубна щітка нам в допомогу :)
І останній "штрих" - нам потрібно повернути на місце конденсатор і дросель, які ми спаяли з плати в самому початку. Пам'ятаєте? Запаюють їх назад.
Що тепер? Збираємо наш тестовий стенд, підключаємо монітор і запускаємо всю конструкцію!
Як бачимо, все працює! У завершенні статті хочу показати Вам ще один приклад з моєї практики. Якась материнська плата не хотіла нормально працювати: включалася тільки якщо на неї натиснути в певному місці і так утримувати. Приблизно ось тут:
Так відразу і не скажеш, у чому несправність, вірно? Давайте подивимося на один з елементів під збільшувальним склом, а саме - одну з транзисторних збірок PHKD6N2 в СПК корпусі (Small-Outline Integrated Circuit - невелика мікросхема з висновками по довгих сторонах).
Зверніть увагу на два нижніх правих виводу елемента. Бачите, як вони почорніли і, фактично, втратили контакт ("отгорели ноги", як кажуть ремонтники). Це, до речі, цілком пояснює те, що при натисканні на цю область електричний контакт відновлювався і плата починала нормально працювати.
Чи ми будемо повністю заміняти транзистор на материнській платі? В даному випадку В цьому немає необхідності: просто гарненько пропаяем отгоревшие висновки (заллємо їх припоєм по всій довжині) і відновимо, таким чином, з'єднання елемента з платою. Пайку я буду здійснювати за допомогою ось такого гаджета, який називається "третя рука".
Погодьтеся, набагато зручніше працювати за допомогою збільшувального скла не тримаючи його в руці :) Також можна скористатися наголовної бінокулярною лупою з діодним підсвічуванням - дуже зручно!
Після закінчення робіт місце пайки у нас стало виглядати ось так:
На всяк випадок, були пропаяні всі чотири виводу. Після цього плата успішно "завелась" і до цих пір працює, встановлена в одному з численних корпусів комп'ютерів у нас на роботі.
Ось, власне, і все що я хотів розповісти Вам сьогодні про те, як замінити транзистор на платі. Коштував цей ремонт материнської плати одного долара і витраченого часу? Не мені судити. Якщо ж у Вас, шановні читачі, будуть якісь питання, побажання або зауваження - залишайте коментарі під відео, в якому паяльна паста нагадала мені кадри з фільму про "рідкого" термінатора :)