alt-tab

Chips que rompen… las bolas

Hace un par de días charlando por e-mail, un lector de este Blog me hizo acordar de eso de que una placa de video al horno normalmente se arregla como por obra y gracia del espíritu santo, tema que ya se trató en Alt-Tab en este artículo a raíz de un Top Post en Taringa!.

Bueno, al menos en este caso, el espíritu santo no tiene nada que ver. El asunto son los SMD de tipo BGA que para que el que no está muy puesto en electrónica me entienda, son las siglas de Surface Mounting Device de tipo Ball Grid Array y que a su vez para que el que no se lleva muy bien con el inglés me entienda, quiere decir: Dispositivos de montaje superficial de tipo matriz grillada de bolas.

Explicado en criollo:

Hubo un momento en la evolución de los componentes electrónicos en que la cantidad de pines -de patitas- que conectan un componente con otro se volvió tan grande que se empezó a complicar eso de andar soldando una a la par de la otra con estaño como se hizo toda la vida, por mas robot super preciso que hubiera, a menor espacio entre una patita y la otra, mayor posibilidad de que el sistema falle durante el armado.

(Las buenas épocas… cuando las patitas estaban lejos unas de otras)

Para salvar esta dificultad, aparece el famoso BGA a rompernos las bolas a todos -por que no debe quedar ser humano conectado a internet hoy en día al que no le haya fallado un componente BGA, se haya enterado de esto o no-. Se trata de reemplazar patitas de metal con bolitas de estaño. Típicamente en un componente BGA no ves a simple vista ninguna conexión entre este y la placa PCB en donde hace contacto.

(Las Bolitas, el sistema BGA)

Cada bolita de estaño de esas se derrite y hace contacto entre el chip y la placa que lo conecta, con esto logran una altísima densidad de conectores en la misma superficie de toda la vida (estamos hablando de que usualmente cada bolita tiene 0.4mm de diámetro, menos de medio milímetro), una mejor disipación de calor entre el componente y la placa base y menor inductancia entre un pin y otro.

Cualquiera diría que BGA es la mejor opción, ¿No?

Malas noticias: Todo lo que sea electrónico y moderno tiene componentes BGA. Las fallas en los chips de tipo BGA son tan pero tan frecuentes que casi me atrevería a decir que son la causa de por lo menos la mitad de todos los males. Cuando algo falla y hay un componente de tipo BGA, voy derechito a revisar eso antes que cualquier otra cosa.

El caso de fallo de un componente tipo BGA mas mentado o que mas difusión ha tenido por internet es sin duda el de las luces rojas del Xbox 360 quizás con un poco de menos prensa pero muy común también el fallo en GPUs tanto de placas madre de PC como de Laptop, lo mismo que en placas de video propiamente dichas, donde el GPU o las memorias dejan de hacer contacto.

De la teoría a la práctica y de la práctica a la leyenda urbana realmente no sé cuanto hay de cierto pero según tengo entendido todo el problema radica en que o bien por exceso de temperatura o bien por exceso de tracción originado por diferencias de temperatura, se rompen las bolas -se fracturan- y dejan de hacer contacto. Sea cual sea la causa, pasa, pasa con mucha frecuencia, y no es para menos, algunos componentes pueden llegar a 100ºC en reposo.

¿Diagnosticarlo? Un dolor de bolas -valga la redundancia-, hay que tener un equipo de rayos X para eso.

Según dicen nada de esto pasaría si no fuera por que el plomo contamina. Como el plomo contamina ya no se suelda mas con bolitas de aleación de estaño con un porcentaje de plomo si no que se ha eliminado al plomo por completo. La aleación resultante pierde ductilidad además de fundirse a menor temperatura -alrededor de 190ºC-, el resultado es el combo explosivo que comentaba antes: Electrónica descartable por que las soldaduras no aguantan, en aras de la ecología.

Sumado al hecho de que no se suelda mas con plomo está el otro asunto: No es lo mismo las patitas de toda la vida que hasta cierto punto son flexibles que estas bolitas de estaño derretidas que le dan mucha mas rigidez al conjunto. Al ser mas rígido, mucho mas propenso a romperse por tracción, al ser menos dúctil la soldadura, con mas razón aún. Si el chip en cuestión es un chip poderoso, que no te quepa duda: Si se recalienta se va a desoldar.

Esta es por ejemplo la causa de la mala fama de las Notebooks con GPU nVIDIA o ATI:

• Chip poderosísimo + Mala ventilación + estaño sin plomo = Portátil que enciende pero no muestra nada en la pantalla.

Esta misma es la causa por la que por poner otro ejemplo, nunca vas a ver fallar por este motivo a una portátil de cualquier marca que tenga un GPU intel: No llegan a temperaturas críticas. O por que están muy bien diseñados o por que son muy poco potentes, a ver si adivinan…

¿Como saber si corrés algún tipo de riesgo?

Fácil: Si tenés una placa de video potente nVIDIA o ATI, el riesgo existe. Es importantísimo controlar la temperatura de tu placa de video con cualquier programita afín tipo Speedfan. Cuanto mas se aleje la temperatura de tu GPU de la del punto de fusión del estaño, mas improbable es que la tracción te rompa las pelotas.

¿Como se arregla?

Domésticamente hablando -con herramientas caseras, digamos- están los que dejan toda la noche el equipo encendido con el cooler trabado para que recaliente, o los que le dan con un secador de pelo, los que usan una velita de las aromáticas, el horno de la cocina o una pistola de calor. Lo importante es que la fractura se vuelva a unir y esto se logra llevando la soldadura a una temperatura lo mas cercana posible a 190ºC.

La verdadera solución al problema es hacer reballing: Retirar el GPU o memorias de su lugar, limpiar el estaño sin plomo y volver a soldar las mas de 400/500 bolitas promedio que suele haber en estos componentes pero esta vez usando bolitas de aleación de estaño con plomo haciendo uso de un horno o una estación de soldado por aire a caliente o de preferencia la de soldado por infrarojos.

No viene al caso pero ayer mientras le daba forma mentalmente a este artículo, leía que están por mandar una sonda a la atmósfera del sol. Me mata la curiosidad, ¿Con qué sueldan los componentes electrónicos de una sonda de esas? Me la imagino llegando casi y a 200 metros de empezar las pruebas: “Houston, se le desoldó el GPU a la sonda, tenemos un problema…”