Рассмотрим типичные неисправности микросхем и методы их диагностики.
В целом, все неисправности можно разделить на три группы:
- Попадание влаги;
- Механические повреждения;
- Электрические повреждения.
Все эти неисправности могут комбинироваться друг с другом. Иногда механические повреждения платы приводят к электрическим повреждениям микросхемы, и наоборот.
Электрические повреждения микросхем
Любая микросхема может выйти из строя от короткого замыкания (КЗ). Да, у некоторых схем есть защита от КЗ, но бывают случаи, когда и она не срабатывает, и наступает тепловой пробой.
Когда остаются только угли
Тепловой пробой – это ситуация, при которой через микросхему прошел ток, который привел к повреждению p-n перехода из-за нагрева. Повреждение может быть, как и только внутри, так и снаружи. По-простому, она сгорела, и восстановлению не подлежит.
Пример микросхемы драйвера шагового двигателя. Микросхему не спас даже радиатор. Корпус микросхемы не выдержал нагрева.
Типичные наглядные признаки электрических повреждений микросхем: микросхема дымилась, на корпусе появилась дырка и следы гари. К неприятным последствиям данной неисправности можно отнести повреждение дорожек, обугливание текстолита и выход из строя соседних элементов.
Когда вроде бы все в порядке
Но электрические повреждения не всегда могут быть наглядными. Очень часто микросхемы повреждаются статическим электричеством. У статики ток не большой, но его достаточно, чтобы как минимум повлиять на ее работу, а как максимум - полностью ее уничтожить. Обычно такие ситуации возникают из-за того, что неопытные радиолюбители при самостоятельном ремонте техники забывают отключать от платы питание.
Например, вы решили сделать техническое обслуживание ноутбука, и забыли отключить аккумулятор. Что может пойти не так? Вы и уже дошли до платы, и даже коснулись ее отверткой (и самое главное металлической!!!), казалось бы, ничего страшного. Но статика в этот момент может повредить целую группу микросхем (хаб). Т.е. ноутбук у вас больше не будет загружаться. Почему так происходит? Защитные меры от статики у микросхем есть, но они не будут работать, если на микросхему подано питание. А оно есть от аккумулятора в виде дежурного напряжения. Риск повреждения микросхем статическим электричеством возрастает многократно. И тоже самое касается любой электроники. В ремонтных мастерских уже на опыте инженеры сразу знают, что проверять после таких случаев.
Поэтому нельзя касаться ничем металлическим до платы. Только пластиковыми медиаторами и лопатками.
Как диагностировать такие неисправности? Есть универсальный способ при помощи мультиметра, достаточно прозвонить питание. Микросхема должна прозваниваться как обычный диод.
Но для этого метода микросхему желательно выпаять их платы. И эта диагностика не даст на 100% верный результат.
Можно найти сервис мануал на плату, или даташит (документацию) микросхему, и попробовать проверить микросхему по предложенному алгоритму действий, как показано ниже.
Но сервис мануалы не всегда можно найти, да и они не могут ответить на все случаи. Даже наоборот, чаще всего все сводится к замене платы, либо блока.
Еще можно попробовать собрать типовую схему включения. Она чаще всего дается все в тех же даташитах.
Попадание влаги
Попадание влаги имеет разные последствия. Если плату сразу не отнесли в сервисный центр, то под микросхемой могут быть такие следы от жидкостей.
Причем с BGA микросхемами больше всего трудностей. Либо придется долго купать всю плату в ультразвуковой ванне с изопропанолом, либо перекатывать BGA микросхемы т.е. перепаивать их. И это не всегда помогает. Микросхема после попадания влаги выходит из строя уже от КЗ при попытке включения устройства.
Еще более серьезное последствие попадание влаги – это коррозия платы, поэтому не стоит медлить с ее чисткой.
Механические повреждения
Механические повреждения микросхем на первый взгляд может показаться не такой серьезной проблемой, но это не так.
Такое повреждение может быть и на этапе ремонта платы просто банально от давления пинцетом.
И такие ситуация неоднозначные. Микросхема может быть и исправна, а может полностью или частично выйти из строя.
Повреждение соседний деталей
Практически любая микросхема не может работать нормально без обвязки.
Микросхема может быть и рабочей, но это напрямую влияет на ее работу в схеме, поэтому косвенно это можно отнести к неисправностям микросхем.
«Отвал» контактов
Еще одной причиной механической неисправности может быть «отвал» контакта.
Отвал контакта от самой микросхемы может быть, если она маленькая.
А если микросхема большая, то чаще всего шарик может забрать с собой контакт с платы из-за удара или иного механического воздействия на плату.
Методы диагностики таких случаев могут быть электрические измерения и перепайка микросхемы.
Кстати, очень часто в сервисных центрах делают «прогрев». Это не пайка. Это временное решение проблемы. Как метод диагностики, «прогрев» можно использовать, но не более того.
Еще к сбою в работе можно причислить микротрещины, но это скорее уже проблема платы в целом, а не конкретной микросхемы.
Когда микросхема может быть исправна, но она греется
Когда микросхема греется – это не значит, что именно она неисправна. Через микросхему может просто проходить большой ток на другой участок цепи, где есть неисправность. Типичные примеры можно заметить на платах смартфонов.
Греется контроллер питания, смартфон не включается. Логично предположить, что именно он неисправен. Но тут может быть 3 варианта:
- Неисправна микросхема;
- Неисправна другая деталь в схеме, которая потребляет ток, который в свою очередь идет через подозреваемую микросхему и греет ее;
- Неисправна и микросхема и какая-то еще делать на плате.
Третью неисправность можно получить от первой за счет долгой работы платы. Т.е. чем дольше идет большой ток через микросхему, тем быстрее уже она сама выйдет из строя. Но причина будет все равно где-то в другом участке платы. Вы поменяете микросхему, и уже новая будет снова греться. Это борьба со следствием, а не причиной. Как же выяснить, от чего греется микросхема? Не целовать же плату в поисках радиодетали с коротким замыканием…
Есть несколько методов. Первый это использование фризера. Это такой низкотемпературный спрей, который позволяет охладить плату. Как только на плату подается питание, то неисправные компоненты, которые потребляют большой ток, начнут нагреваться быстрее всех и себя покажут на фоне остальных «замёрзших» компонентов.
Еще одни вариант – это использование обычного кассового чека. Достаточно приложить его плотно к плате, и подать питание.
На чеке останется отпечаток предполагаемой неисправной детали, от которой сильно греется микросхема.
При такой диагностике важно использовать лабораторные блоки питания с ограничениями по току и защитой, иначе вы рискуете уничтожить уже саму микросхему, которая и так греется от неисправного компонента на плате.
Итог
Диагностика неисправностей микросхем не всегда кажется простой на первый взгляд. Однако на самом деле все зависит от множества факторов. Это скорее больше опыт, внимание и навыки. И недостаточно просто найти неисправную микросхему. Нужно правильно припаять ее. А еще есть риск купить бракованную деталь (особенно на Алиэкспрессе) или случайно ее перегреть или убить статикой.
И тем не менее, со временем приходит опыт. Конечно в определенной отрасли, например, ремонт ноутбуков, мастер с ходу может указать на конкретной модели типичные неисправности. А вот если этот мастер не разбирал смартфоны и не паял их вообще ни разу, то тут возникают вопросы. И это нормально.
