IBM Thinkpad T4x - defekt grafické karty

11.6.2011

Ani taková ikona mobilního světa, jako byla řada Thinkpad T4x (T40, T41, T42 a T43) od značky IBM, nebyla ušetřena sériových defektů. Jedním z nejčastějších je selhávání grafické karty ATI Mobility Radeon 7500, 9600, X300 a profi verzí FireGL (např. T2).

Makro GPU IC

V rámci řady Thinkpad T4x (a ekvivalentu R5x) ale např.i T60, zvolilo IBM zajímavé grafické řešení - tzv."makro GPU IC". Jedná se o IC tvořený nosným PCB, na kterém jsou BGA montáží připájeny GPU a VRAM a celý tento komplet je opět pomocí BGA montáže připájen k základní desce. Výhodou je kompaktnost, nevýhodou pak značná tuhost a velké tepelné namáhání celého makro GPU IC, což se v dlouhodobém horizontu ukázalo jako základní kámen úrazu této konstrukce.

Jak se defekt makro GPU IC projevuje

Defekt makro GPU IC má několik fází, pro které je charakteristické vždy to, že notebook reaguje na stisknutí tlačítka ON. Prvním signálem mohou být občasné restarty / zamrzání při zátěži popř.při manipulaci se zapnutým notebookem. Také může docházet k defektnímu zobrazování, tzv.artefaktům. Následují občasné blank screen po zapnutí popř.zamrzání v POST-u na logu IBM. Finální fáze je ryzí blank screen, kdy se po stisknutí tlačítka ON rozsvítí kontrolky, roztočí ventilátor a HDD ale interní i externí obrazovka zůstane černá.

Co je příčinou defektu

Viníkem je, stejně jako ve většině podobných případů, degradace BGA kontaktů. A to buď mezi GPU popř.VRAM a nosným PCB nebo mezi nosným PCB a základní deskou. Vlivem nadměrného tepelného a někdy i mechanického namáhání dochází v BGA kontaktech ke vzniku trhlin, které postupně snižují vodivost kontaktu až do jeho úplného selhání.

Jak na opravu

Poměrně spolehlivým způsobem opravy je v tomto případě tzv.REFLOW. Ve zkratce se jedná o ohřátí oblasti s BGA kontakty na teplotu tání materiálu, ze kterého jsou BGA kontakty vyrobeny. Tím dojde k jejich regeneraci stejně jako např.při přetavení "studených spojů" u klasických konvenčních el.součástek. Vzhledem k masivnosti makro GPU IC je ovšem základní podmínkou úspěchu homogenní prohřátí celého IC. To v praxi znamená použití BGA rework stanice s dostatečným výkonem a velikostí horního heater-u v kombinaci se spodním předehřevem. Samozřejmostí je příslušná teplovodivá pasta a správný teplotní profil.

Minimalizace recidivy

Regenerace BGA kontaktů pomocí REFLOW neřeší příčinu, ale důsledek. Uvědomíme-li si, že hlavní přičinou selhání je nadměrné přehřívání makro GPU IC, pak z toho logicky vyplývá potřeba snížení jeho teploty. Toho lze dosáhnout např.modifikací chladící soustavy, konkrétně pasivu chladiče. U některých modelů z řady T4x osazených základní grafikou ATI Mobility Radeon 7500 není makro GPU IC dokonce chlazen vůbec. Další modely (např.T40p) sice chlazením makro GPU IC disponují, nicméně je kvůli použití různých teplovodivých hmot mezi makro GPU IC a heatsinkem chladiče málo účinné.

Obecně bychom mohli říci, že cílem modifikace chlazení je zajistit:

1) odvod tepla z makro GPU IC pomocí chladiče
2) co nejnižší tepelný odpor ( = co nejvyšší tepelnou vodivost) mezi makro GPU IC a chladičem

Konkrétní řešení se vždy odvíjí od provedení chladiče v tom kterém modelu a může zahrnovat instalaci pomocné teplovodivé "dráhy" mezi makro GPU IC a hlavním chladičem, nahrazení teplovodivé hmoty měděnou podložkou příslušné tloušťky nebo třeba jen teplovodivou pastou.

Na co si dát pozor

Vzhledem k masivnosti celého makro GPU IC může být především u infra BGA rework stanic problém zajistit, aby při finálních stupních teplotního profilu nedošlo k nebezpečnému překročení maximální teploty a tedy i poškození GPU a VRAM. Řešením je umístění teplotního čidla zpětné vazby rework stanice mezi nosné PCB a GPU / VRAM popř.horní hliníkový heatspreader a druhého teplotního čidla (např.z multimetru) mezi základní desku a nosné PCB. Porovnáním obou hodnot respektive případnou úpravou teplotního profilu (čas jednotlivých stupňů) je pak možné zajistit správné prohřátí obou oblastí s BGA kontakty.

Závěr

Model IBM Thinkpad T4x a především jeho "p" verze mohou i v dnešní době nabídnout takové vlastnosti (především v oblasti odolnosti, kvality a rozlišení LCD, dílenského zpracování a uživatelského komfortu), které bychom našli jen u notebooků v cenách desítek tisíc. Ačkoliv se ani tomuto modelu nevyhnuly sériové defekty, stále se jedná o jeden z nejpovedenějších notebooků, který byl spatřil světlo světa.

-- DiL --

Diskuzní fórum

Diskuze k tomuto článku na http://forum.ntbook.cz.