Микросхемы платы для контакта

Неисправности микросхем

Любая современная техника не может обойтись без применения микросхем. Они универсальны, практичны и очень эффективны по сравнению с дискретными деталями. Одна микросхема может заменить целую плату деталей.

Но как диагностировать микросхемы, если все компоненты находятся в одном корпусе?

Микросхему на исправность сложнее проверить, чем условный биполярный транзистор или резистор, но это вполне возможно сделать даже без мультиметра.

Визуальная диагностика

Радиодетали не выходят из строя просто так. И последствия их неисправностей можно увидеть визуально. Рассмотрим наиболее частые неисправности, когда их можно заметить визуально.

Условно все причины неисправностей можно разделить на 3 категории: попадание влаги, механические и электрические повреждения.

Все они могут быть взаимосвязаны, и даже зависеть друг от друга. Рассмотрим поподробнее каждую типичную неисправность микросхем с диагностикой и примерами.

Электрические повреждения

Микросхема может выйти из строя из-за банального короткого замыкания. Обычно на таких микросхемах могут появиться дырки. Это называется тепловым пробоем.

Тепловой пробой – это когда через микросхему прошел ток, который повредил ее настолько, что на корпусе появилась дырка. Т.е. она «сгорела», и даже дымилась какое-то время. Дырка на корпусе появляется от большого количества тепла, который создал проходящий через микросхему ток. Микросхема не рассчитана на такой ток, поэтому ее корпус не выдерживает, и начинает разрушение в уязвимом участке.

Ниже приверед наглядный пример теплового пробоя микросхемы управления шаговым двигателем (драйвер).

На микросхеме был установлен радиатор, но даже это не спасло микросхему от теплового пробоя.

Как правило такие микросхемы полностью утрачивают свою работоспособность. А еще при таком тепловом пробое могут повредиться дорожки. После выпаивания поврежденной микросхемы внимательно посмотрите на дорожки и окружающие детали, чтобы они были целые и без повреждений. Еще может вздуться текстолит, но это происходит очень редко.

Также при коротком замыкании микросхемы могут полностью обуглиться, и оставить следы нагара на плате и окружающих деталях. Нагар надо обязательно удалять с платы т.к. он может проводить ток.

Проверка микросхем мультиметром

Иной пример абсолютно аналогичной неисправности можно найти в ноутбуках.

Например, на платах ноутбуков достаточно случайно закоротить USB порт (или статическим электричеством), и тут же может выйти из строя хаб (группа микросхем). И это 100% короткое замыкание. И при этом визуально микросхема будет без каких-либо повреждений. Тем не менее, таких микросхемы можно легко проверить на исправность мультиметром.

В качестве примере рассмотрим проверку микросхемы в DIP корпусе.

У каждой микросхемы есть питание. И как правило именно оно и выходит из строя, если микросхема не выполняет своих функций.

Ниже приведен пример распиновки микросхемы-таймера NE555.

У этой микросхемы (как и у любой другой) есть питание. Питание обозначается Vcc (грубо говоря плюс) и GND (минус). При помощи мультиметра можно проверить целостность питания, как будто проверяем обычный диод на исправность.

В примере ниже мультиметром будет проверяться другая микросхема, но суть одна и та же.

Переключаем мультиметр в режим прозвонки.

Режим прозвонки обычно показывают в виде УГО диода со знаком излучения звука.

И теперь достаточно прозвонить Vcc и GND (питание) микросхемы.

Как и диод, она не должна показывать нули при прямой прозвонке (плюсовой щуп мультиметра к плюсу (Vcc) микросхемы, минусовой щуп мультиметра к минусу (GDD)).

Так и при обратной.

Конечно этот метод не универсален. Например, есть платы у которых обвязка возле микросхем может влиять на измерения. Либо придется выпаивать микросхему из платы, либо отпаивать детали или выводы микросхемы, чтобы они не влияли на проверку.

Однако диагностировать те же ноутбуки на исправности видеочипа или хаба достаточно просто, если знать их рабочие сопротивления и состояния. И там влияние компонентов не толь велико. Все зависит от платы.

Проверка при помощи сервис мануалов

У каждой выпускаемой техники существуют сервис мануалы. По ним можно проверять работоспособность плат (соответственно, и микросхем) следуя инструкциям. Например «На контакте шлейфа номер 12 есть напряжение 5в?». И далее несколько следующих шагов, которые приведут к окончательному решению по ремонту.

Хотя в сервис мануалах рекомендуют менять плату сразу целиком, даже без конкретных замены радиодеталей.

Конечно не получится найти мануал на любую технику в силу различных обстоятельств, но можно найти технику, где используется аналогичная микросхема или плата. У смартфонов разных производителей могут быть одинаковые контроллеры питания. Поэтому здесь важен опыт и навыки поиска информации.

Также не стесняйтесь спрашивать информацию о микросхемах на форумах и группах в социальных сетях об электронике. (естественно перед этим самостоятельно поискав информацию во всех доступных источниках)

Типовые схемы включения

Помимо сервис мануалов еще есть и даташиты с простыми схемами выключения. Т.е. грубо говоря можно собрать схему для простой проверки работоспособности микросхем.

Почему микросхема греется и методы ее диагностики

Еще один типичный случай с кротким замыканием – это когда микросхема сильно греется. Здесь возможны сразу несколько вариантов.

Большинство начинающих ремонтников сразу же заявляют, что если микросхема греется, то именно она неисправна. Это отчасти правда, но только в редких случаях. Если микросхема греется – это не значит, что именно она неисправна. Но именно это влияет на ее функции и общую работоспособность платы и устройства в целом.

В качествен примера рассмотрим ситуацию с контроллерами питания на смартфонах. Эти микросхемы управляют питанием всей узлов устройства. И именно через нее проходят все токи. Допустим, микросхема греется, и вы поменяли ее. И снова та же проблема. А проблем оказалась вообще не в ней, а в другой части платы, где есть короткое замыкание.

Через микросхему проходит большой ток именно в ту часть платы, где находится неисправная радиодеталь, которая как раз вызывает сильный нагрев микросхемы.

Можно как визуально найти неисправную коротящую деталь (она может быть повреждена, со следами окисла, более темная, со следами ржавчинами и т.п.), так и по выделяемому теплу.

Если с визуальным обнаружением могут возникнуть проблемы (без микроскопа найти на плате поврежденный SMD конденсатор или резистор довольно проблематично + нужно внимание), то с обнаружением по выделяемому теплу все куда может быть проще.

Конечно тут тоже бывают разные случаи. Одно дело нагрев от 2 А, а другое дело от 20 мА. Хотя природа неисправностей могут быть идентичны, но методы диагностики придется использовать разные.

Диагностика при помощи кассового чека

Подключите плату к лабораторному блоку питанию с ограничением по току короткого замыкания. Это нужно для того, чтобы окончательно не добить нагревающуюся микросхему.
Далее прислоняем кассовый чек к плате.

И как результат можно увидеть на бумаге силуэт той детали, из-за которой происходит короткое замыкание.

Естественно будет след и от нагрева микросхемы, но саму микросхему греет другая неисправная деталь.

1. Нагрев микросхемы происходит из-за короткого замыкания на другом участке платы.В данном случае неисправна не сама микросхема, а другая радиодеталь. Микросхема просто стоит на пути у большого тока, и пропускает его через себя;
2. Неисправна и микросхема и другая радиодеталь.Так получилось, что неисправная радиодеталь добила микросхему. Она не может постоянно нагреваться, и рано или поздно выйдет из строя;
3. Все-таки неисправна сама микросхема. Да, так бывает. особенно если проблема с контактами;
4. На плате имеются следы попадания влаги.. Далее разберём подобные случаи.

Попадание влаги

Ниже пример микросхемы со следами от воды.

Вообще попадание влаги на плату это не всегда одинаковый сценарий. Может быть как частичное залитие платы, так и полное уничтожение коррозией.

Механические повреждения

Механические повреждения микросхем (и радиодеталей в частности) носят обширный характер. Это могут быть последствия ударов по корпусу прибора, и неаккуратные эксплуатация и ремонт.

Повреждения корпуса

Типичный пример повреждения корпуса.

Корпус можно повредить пинцетом просто передавив его. Но тут спорная ситуация. Микросхема может быть и исправна, если на ее стеклянном основании нет трещин, даже если корпус серьезно поврежден.

А здесь пример окончательного уничтожения микросхемы. Только полная замена.

Повреждения окружающих деталей

Микросхема не может работать без «обвязки» — радиодеталей, которые создают условия для работы.

SMD конденсаторы очень легко сносятся пинцетами. Будьте аккуратнее при замене модулей на смартфонах.

Отвал контактов

Схема не будет работать, если контакты с радиодеталями повреждены. Среди основных типовых корпусов микросхем (DIP, SMD, BGA) BGA труднее всего визуально оценить на предмет отвала контактов.

Отвал контакта может быть от микросхемы (небольшие микросхемы — это питание, память, модемы на смартфонах):

Шарики припоя отсутствуют на контактах микросхемы.

А вот тут пример отвала уже контакта с микросхемой (т.е. шарик остается на микросхеме), причем с повреждениями (большие микросхемы — это обычно это материнские платы).

Как можно заметить, большие BGA контакты чаще всего забирают с собой кусочки платы.

В принципе отвал можно отнести к механическим повреждениям, но к отвалу можно отнести и плохое качество пайки.

Методы диагностики отвала

Прогрев платы может быть как вариант диагностики, но не ремонта.

Защита от производителей

На фото ниже следы от компаунда. Это вещество снижает вероятность перегрева, механического повреждения и попадания влаги. Однако диагностировать микросхему с комаундом труднее чем кажется. Даже просто отпаять микросхему с компаундом становится в разы сложнее. На фото нижэе пример остатка компаунда от микросхемы памяти (EMMC) на BGA контактах

Источник

Урок 2.5 — Транзисторы и микросхемы

Транзистор

Я очень долго думал, как объяснить простыми человеческими словами, что же такое транзистор. Даже если рассказывать о транзисторе очень-очень поверхностно, мне придётся написать не менее пяти листов, используя заумные термины.

Потом меня осенило: ведь главная цель моего обзора – не дать академические знания (за ними пожалуйте в университет или хотя бы в Википедию), а научить начинающего радиолюбителя хотя бы отличать транзистор от конденсатора и резистора, чтобы успешно собрать свои первые конструкции (например, наборы Мастер Кит).

Поэтому лучше всего сказать так: транзисторы – это радиодетальки с тремя выводами, предназначенные для усиления и преобразования сигналов. Так они могут выглядеть в жизни:

Так обозначается транзистор на схеме:

У транзистора, как мы уже поняли, три вывода: база (B), коллектор (C), эмиттер (E).
На базу обычно подаётся входной сигнал, с коллектора — снимается усиленный сигнал, а эмиттер является общим проводом схемы. Конечно, это очень примитивное описание принципов работы транзистора, и вообще есть очень много нюансов, но мы уже договорились, что я не буду мучить вас чтением многостраничного труда.

На самой радиодетали выводы никак не маркированы. Какого-либо стандарта расположения выводов тоже нет. Так как же определить, где какой вывод?
Придётся воспользоваться справочной информацией: на каждый транзистор имеется так называемый даташит, или, иными словами, паспорт радиодетали. В даташите приводится вся информация по транзистору: максимально допустимые ток и напряжение, коэффициент усиления, расположение выводов и многое-многое другое. Даташиты проще всего искать в сети Интернет, также основные параметры транзисторов можно найти в радиолюбительской литературе.

Взаимозаменяемость транзисторов

Так как транзистор имеет гораздо более сложное устройство и больше значащих параметров, чем резистор, конденсатор или диод, подобрать допустимую замену отсутствующему компоненту непросто. Как минимум, у заменяемого транзистора должен быть такой же тип корпуса и цоколёвка (расположение выводов). Новый транзистор должен иметь такую же структуру: NPN или PNP. Кроме того, необходимо учитывать электрические параметры: допустимые токи, напряжения, в некоторых случаях – граничную частоту и т.п.
Иногда разработчик схемы делает этот труд за вас, предлагая возможные аналоги транзистора. В сети Интернет и в радиолюбительской литературе также имеются справочные таблицы с информацией о возможных аналогах транзисторов.
В наборы Мастер Кит также иногда вкладываются вместо оригинальных (временно отсутствующих на складе) транзисторов их аналоги, и такая замена не ухудшает качества работы готовой конструкции.

Установка транзистора на печатную плату

Вообще же, для успешной сборки набора Мастер Кит необязательно знать, где какой вывод у транзистора. Достаточно совместить «ключи» на транзисторе и на печатной плате – и выводы транзистора «автоматически» установятся так, как положено.

Посмотрите на рисунок. У транзистора есть «ключ» — при взгляде на него сверху явно видно, что корпус полукруглый. Такой же «ключ» имеется на печатной плате. Для корректной установки транзистора достаточно совместить «ключи» на транзисторе и на печатной плате:

Микросхема

Микросхема – это уже почти готовое устройство, или, образно говоря, электронный полуфабрикат.

Микросхема содержит в себе электронную схему, выполняющую определённую функцию: это может быть логическое устройство, преобразователь уровней, стабилизатор, усилитель. Внутри микросхемы размером с ноготь могут содержаться десятки (а иногда и сотни, миллионы и миллиарды) резисторов, диодов, транзисторов и конденсаторов.

Микросхемы выпускаются в различных корпусах и имеют разное количество выводов. Вот некоторые примеры микросхем, с которыми может работать начинающий радиолюбитель:

Цоколёвка микросхемы

Выводы нумеруются против часовой стрелки начиная с левого верхнего. Первый вывод определяется с помощью «ключа» — выемки на краю корпуса или точки в виде углубления.

Взаимозаменяемость микросхем

Микросхема – это узкоспецифическая готовая электронная схема, содержащая в себе огромное количество элементов, и в общем случае каждая микросхема уникальна.
Но всё же в некоторых случаях можно подобрать замену. Разные производители могут выпускать одинаковые микросхемы. Проблема только в том, что не существует никакой унификации в названии (иногда, но не обязательно, могут совпадать цифры наименований). Например, MA709CH, MC1709G, LM 1709L SN72710L, К153УД1А/Б — это одна и та же микросхема разных фирм-производителей.

В некоторых случаях в наборы Мастер Кит также могут входить аналоги микросхем. Это нормально, и не ухудшает характеристик готовой схемы.

Микросхемы — стабилизаторы напряжения

Микросхемы стабилизаторов напряжения имеют три вывода, поэтому их легко можно перепутать с транзистором. Но в корпусе этого маленького компонента могут содержаться десятки транзисторов, резисторов и диодов. Например, на рисунке ниже представлена микросхема 78L05. Вы можете подавать на её вход напряжение от 5 до 30В, на выходе же микросхемы будет присутствовать неизменное напряжение 5В, при этом нагрузочная способность микросхемы – 100 мА. Подобный стабилизатор выпускается и в более мощной версии – до 1А нагрузочной способности, называется он 7805 и имеет более крупный корпус.

Установка микросхемы на печатную плату

На микросхеме и на печатной плате имеются «ключи», и при установке микросхемы на плату обязательно требуется их совмещать, как показано на рисунке ниже:

Источник