Как заменить транзистор на плате

  Сегодня мы с Вами рассмотрим, как заменить транзистор на материнской плате компьютера? Причем, естественно, не просто заменить, а так, чтобы эта плата после этого работала! Надеюсь, по самим транзисторам мы с участниками проекта SebeAdmin) напишем отдельную статью, здесь же рассмотрим саму технику по замене неисправного элемента и продиагностируем неисправность.

  Итак, оказалась у нас на ремонте вот такая старенькая материнская плата Asus A7NBX

  "Диагноз" - не включается. В данном случае это значит следующее: плата крутит вентилятором на процессоре, но запуска компьютера не происходит. Звуковых сигналов нет, замена комплектующих (память, видеокарта, блок питания) ничего не дает.

  Будем пробовать ремонтировать! Что для этого нужно сделать в первую очередь? Произвести как можно более тщательный визуальный осмотр неисправного устройства. Запомните этот момент! Отдельно даже выделю эту мысль в нашей статье.

  Важно! Любая диагностика неисправности начинается с внимательного осмотра! Это - первый этап этой самой диагностики!

  Иногда бывает так, что на этом она и заканчивается :) В том смысле, что неисправность удается уверенно идентифицировать чисто визуально. Матерые ремонтники для этого дела используют, как минимум, хорошее увеличительное стекло или цифровые микроскопы. К слову простой USB микроскоп с 200 кратным увеличением можно приобрести за долларов 20-30.

 

  Но лично я так "глубоко не копаю", да и не об этом мы сейчас говорим. Проведя осмотр платы с пристрастием, под AGP разъемом (без всяких микроскопов) была и обнаружена явная неисправность, которая мешала материнской плате стартовать.

 

  Видите полевой транзистор между конденсатором и дросселем? Вот это и есть наша будущая "жертва" :) Согласен, видно не очень, поэтому сфотографируем этот же участок под увеличительным стеклом.

 

  Видите большой овал, частично перекрывающий маркировку транзистора? Знаете что это такое? Так выглядит банальная "дыра" в пластмассовом или металлокерамическом корпусе элемента! Если поскоблить иголкой зону повреждения, можно увидеть, как из нее посыпется мелкая крошка, похожая на графитовую.

  Итак, "виновника торжества" мы обнаружили!  Можно зайти на любой сайт с документацией к радиоэлектронным компонентам (я пользуюсь datasheet-pdf.com) и убедиться, что - это N-канальный силовой мосфет-транзистор (15N03H, согласно маркировке на нем).

  Весьма очевидно, что транзистор нужно заменить (на такой же или аналогичный по характеристикам и исполнению корпуса). Чтобы окончательно убедиться в его неисправности, давайте "прозвоним" транзистор с помощью мультиметра. О том, как пользоваться мультиметром, у нас рассказано вот здесь.

 

  Как видите на фото выше, мы "звонили" транзистор по всем направлениям и во всех случаях раздавался характерный писк тестера, сигнализирующий о его "пробое" (фактически - коротком замыкании внутри элемента).

  Будем выпаивать и менять транзистор на аналогичный. Где можно взять аналогичный (или похожий) элемент для замены неисправного? Здесь несколько вариантов:

1. выпаять с "донора" (платы, не подлежащей ремонту)
2. купить на радиорынке или специализированном магазине
3. заказать через Интернет
    

  В нашем случае я воспользовался вторым вариантом. Приобрел за доллар на рынке вот такой транзистор, немного отличающийся по характеристикам, но, в целом, подходящий для замены "пробитого".

  Работать мы будем, используя термовоздушную паяльную станцию, но сначала нам нужно будет подготовить место пайки. Что я имею в виду? Дело в том, что транзистор, который мы должны заменить, расположен между электролитическим конденсатором и дросселем. Очень близко к ним. И при обработке потоком горячего воздуха эти элементы могут пострадать. В подобных случаях самым простым решением является выпаивание близко расположенных элементов и установка их обратно после окончания работ.

  Так мы и поступим! О том, как заменить конденсаторы на плате и о самой технологии работы с паяльником мы уже подробно говорили в отдельной статье, так что не будем повторяться. После применения паяльника будущий "фронт работ" у нас выглядит вот так:

 

  Чтобы уберечь от оплавления пластмассовый AGP разъем, мы прикроем его куском металла, который будет забирать на себя тепло от фена. Также еще одной заслонкой можно прикрыть близко расположенные PCI слоты.

  Итак, наносим на место будущей пайки флюс (я пользуюсь флюс-гелем «Amtech RMA-223»), устанавливаем на паяльной станции температуру 360-380 градусов Цельсия (вполне достаточно для такой операции, как замена транзистора) и приступаем к работе.

 

  При подборе правильного термопрофиля (соответствия температуры поставленной задаче) и соблюдения технологии работы, транзистор должен оказаться у нас "в руках" секунд через 20-30:

 

  Отлично! Теперь нам нужно подготовить посадочно место для нового элемента. Каким образом? Нужно залудить его (нанести на контактные площадки некоторое количество припоя, чтобы новому транзистору было чем припаиваться). Справедливости ради стоит отметить, что при аккуратном съеме детали часто ничего наносить и не нужно (на площадках остается достаточное количество припоя), но я хочу показать Вам еще один метод, поэтому специально полностью зачистим все "пятачки" от остатков припоя.

  Для начала, нанесем на поверхность достаточное количество флюса.

 

  Это нужно для того, чтобы медная оплетка, которую мы будем использовать для удаления припоя, скользила по поверхности и сама не припаялась :) Оплетка бывает разной ширины (обращайте на это внимание при покупке). Я пользуюсь 2-х миллиметровой.

 

  Площадки зачищены (на них нет олова, только металл самой подложки). Если мы сейчас попробуем просто сверху припаять транзистор, то у нас попросту не получится. Металл к металлу без припоя (материала, который их сцепляет) не паяется.

  Теперь мы подходим к интересному моменту: для нанесения припоя на контактные площадки мы воспользуемся такой вещью, как паяльная паста для BGA. Вот, например, такой от фирмы «BAKU» (цена 3-5 долларов):

  Посмотрел на фото и сам удивился. Кажется, что - это такая большая емкость, но на самом деле все это выглядит немного иначе:

 

  В такой баночке всего 50 грамм "продукта". Как видим, в составе его шестьдесят три процента олова (63Sn) и тридцать семь процентов свинца (37Pb). Также в эту смесь добавлено некоторое количество флюса, который "связывает" оба компонента.

  Что же такое BGA паста и для чего она используется? Основное ее предназначение - формирование BGA шариков с тыльной стороны чипа. Если сейчас не все понятно, то дальше по тексту, надеюсь, все прояснится :)

  Что такое есть аббревиатура BGA? Расшифровывается как Ball Grid Array (массив из шариков). В отличие от SMD - Surface Mounted Device (технологии поверхностного монтажа), здесь элементы крепятся к подложке (плате) с помощью массива из маленьких шариков припоя, расположенных на тыльной стороне микросхемы.

  Технология bga монтажа сейчас приобретает все большую популярность среди производителей. Таким образом на плату напаиваются мосты, на видеокарту - графические процессоры, на оперативную память - чипы DDR. Вот, например, как выглядит северный мост, только что снятый с платы ноутбука:

 

  Видите сетку из этих самых шариков? Посмотрим на это дело поближе:

 

  Вот именно таким образом и осуществляется электрический контакт микросхемы с печатной платой. Если хотите, можете ознакомиться с разновидностями корпусов микросхем и принципами их монтажа, скачав с нашего сайта вот этот файл.

  Паяльная паста для BGA используется именно для формирования подобных шариков на "подошвах" микросхем. В процессе нанесения используются специальные трафареты. Можно купить BGA шарики и отдельно, но здесь есть нюанс: они бывают разного диаметра (в зависимости от типа микросхемы), а паяльная паста может (при помощи тех же трафаретов) сформировать массив шаров любого диаметра. Наверняка, Вы слышали такое слово, как «реболлинг» (reball или реболл)? Именно оно и обозначает процесс восстановления (нанесения) шариковых выводов припоя на чип.

  Примечание: имейте в виду, что все описанное выше, относится именно к паяльной пасте для BGA. Часто в магазинах можно встретить баночки с надписями: "паяльная паста". Это своеобразное "желе" (по типу геля), которое используется, как флюс для облегчения работы с паяльником. Бывает разного цвета и консистенции.

 

  Здесь не содержится ни олова, ни свинца. По сути, как мы уже и говорили, - это флюс. Настоящая BGA паста, которую мы будем использовать для замены транзистора на плате, выглядит следующим образом:

 

  Совет: хранить подобную пасту рекомендуют при небольшой минусовой температуре (идеально - на дверце холодильника). Если температура будет комнатная, паста начнет расслаиваться: флюс, как менее плотный ее компонент, постепенно выдавится вверх и будет "плавать" на поверхности. В холодильнике же субстанция сохраняет однородность и дольше - свои свойства.

  Перед применением ее весьма желательно хорошенько перемешать (особенно после холодильника). Или дать постоять при комнатной температуре не менее четырех часов. Рекомендую потом все равно перемешать! Субстанция станет действительно больше похожей на пасту, а не на подзастывший обойный клей :)

 

  Перемешиваю я это дело при помощи тонкого шила. С его же помощью и буду наносить паяльную пасту на контактные площадки на плате. Идея какая: наносим паяльную пасту, "сажаем" на нее транзистор и прогреваем все это дело термофеном. Олово и свинец в ней расплавляются и припаивают компонент к плате. Поскольку в субстанции содержится флюс, то отдельно не нужно наносить даже его!

  По идее, микросхему (вроде мультиконтроллера) можно макнуть "ножками" прямо в паяльную пасту, установить на плату и запаять (излишки олова можно потом убрать с помощью медной оплетки).

  Вопрос: знаете, как спаять два провода при помощи зажигалки? Если нет - смотрите видео в конце данной статьи :)

  Сам опробирую подобную технологию впервые, поэтому делюсь тем, что получилось в итоге. Наносим пасту:

 

  Как оказалось - перестарался (можно было "намазывать" гораздо меньшее количество) :)

  Устанавливаем на все это безобразие сверху наш новый транзистор, который мы собираемся менять. Плюс еще в чем: субстанция вязкая, поэтому элемент прилипает и позиционировать его становится намного проще, да и струей воздуха от фена не сдуете.

 

  Включаем термофен и начинаем припаивать транзистор к плате:

 

  В процессе мы увидим, как паяльная масса, похожая на кашицу с вкраплениями мелких частиц, собирается в комок, потом из нее испаряется флюс и, в итоге, под действием высокой температуры и сил поверхностного натяжения, паяльная паста превращается в привычный нам оловянный припой, который надежно и фиксирует транзистор на плате.

 

  Примечание: Молекулы жидкости, как и любого другого вещества, испытывают взаимное притяжение. На молекулы внутри жидкости силы притяжения соседних молекул действуют со всех сторон, что взаимно уравновешивает всю "конструкцию". Молекулы же на поверхности (на ее внешнем обводе) не имеют соседей снаружи, и общая (суммарная) сила притяжения всех ее молекул направлена внутрь самой жидкости.

  В итоге, вся поверхность воды стремится, как бы, ужаться к своему центру под воздействием этих сил. Этот эффект и называют силой поверхностного (молекулярного) натяжения, которая действует вдоль всей поверхности жидкости и приводит к образованию на ней чего-то вроде упругой незримой пленки. Именно поэтому рюмку можно налить "с горкой" и, поднеся к губам, не расплескать ни капли. Расплескивать нельзя ни в коем случае! :)

  К слову, охотничью дробь изготавливают, используя именно эту силу (силу поверхностного натяжения): расплавленным каплям металла просто дают свободно падать с достаточной высоты, что приводит к их естественному остыванию и превращению в шарики дроби. Ведь любая жидкость, если оставить ее в спокойном состоянии, стремится принять форму с наименьшей площадью. А это и будет - сфера!

  Возвращаемся от теории к практике! После запайки транзистора можем взять наш мультиметр и еще раз проверить (прозвонить) элемент на короткое замыкание.

 

  На этот раз - все нормально: КЗ нет. Как говорят паяльщики: "коротыш ушел!".

  Что нам нужно сделать теперь? Правильно! Очистить место замены транзистора от следов пайки. Как и чем это делать, мы рассматривали вот здесь. Ничего нового не скажу и сейчас: зубная щетка нам в помощь :)

 

  И последний "штрих" - нам нужно вернуть на место конденсатор и дроссель, которые мы спаяли с платы в самом начале. Помните? Запаиваем их обратно.

 

  Что теперь? Собираем наш тестовый стенд, подключаем монитор и запускаем всю конструкцию!

 

  Как видим, все работает! В завершении статьи хочу показать Вам еще один пример из моей практики. Некая материнская плата не хотела нормально работать: включалась только если на нее нажать в определенном месте и так удерживать. Примерно вот здесь:

 

  Так сразу и не скажешь, в чем неисправность, верно? Давайте посмотрим на один из элементов под увеличительным стеклом, а именно - одну из транзисторных сборок PHKD6N2 в SOIC корпусе (Small-Outline Integrated Circuit - небольшая микросхема с выводами по длинным сторонам).

 

  Обратите внимание на два нижних правых вывода элемента. Видите, как они почернели и, по факту, потеряли контакт ("отгорели ноги", как говорят ремонтники). Это, к слову, вполне объясняет то, что при нажатии на эту область электрический контакт восстанавливался и плата начинала нормально работать.

  Будем ли мы полностью заменять транзистор на материнской плате? В данном случае в этом нет необходимости: просто хорошенько пропаяем отгоревшие выводы (зальем их припоем по всей длинне) и восстановим, таким образом, соединение элемента с платой. Пайку я буду осуществлять при помощи вот такого гаджета, который называется "третья рука".

  Согласитесь, гораздо удобнее работать при помощи увеличительного стекла не держа его при этом в руке :) Также можно воспользоваться наголовной бинокулярной лупой с диодной подсветкой - очень удобно!

  После окончания работ место пайки у нас стало выглядеть вот так:

 

  На всякий случай, были пропаяны все четыре вывода. После этого плата успешно "завелась" и до сих пор работает, установленная в одном из многочисленных корпусов компьютеров у нас на работе.

  Вот, собственно, и все что я хотел рассказать Вам сегодня о том, как заменить транзистор на плате. Стоил ли данный ремонт материнской платы одного доллара и потраченного времени? Не мне судить. Если же у Вас, уважаемые читатели, будут какие-то вопросы, пожелания или замечания - оставляйте комментарии под видео, в котором паяльная паста напомнила мне кадры из фильма про "жидкого" терминатора :)