IC (Integrierter Schaltkreis)

Wichtige ICs im Smartphone

Bauformen

ICs gibt es in verschiedenen Gehäusen. Große Chips wie Prozessor und Speicher sind fast immer BGA-Bauteile mit Lötkugeln unter dem Chip. Kleinere ICs sind oft QFN-Bauteile mit Kontakten am Rand der Unterseite. Bei manchen Chips liegt das Silizium sogar fast nackt auf der Platine, um Platz zu sparen. Allen gemeinsam ist: Die Anschlüsse sind von außen kaum oder gar nicht zu sehen.

Typische IC-Fehler

Häufig ist nicht der IC selbst kaputt, sondern seine Verbindung zur Platine. Durch Stürze, Biegung oder Temperaturwechsel reißen einzelne Lötstellen. Auch Wasser kann unter dem Chip Korrosion verursachen.

Wie ein IC getauscht wird

1. Diagnose. Mit Messgerät, Schaltplan und Wärmebildkamera wird der fehlerhafte Chip ermittelt.
2. Vorbereiten. Umliegende Bauteile werden geschützt, ein eventueller Underfill-Kleber vorsichtig entfernt.
3. Auslöten. Mit Heißluft wird der Chip erhitzt und abgenommen.
4. Pads reinigen. Die Lötflächen werden sauber und eben gemacht.
5. Neuen Chip einlöten. Mit neuem Lot, präzise ausgerichtet.
6. Testen. Funktion und Ruhestrom werden geprüft.

Was in einem Chip steckt

Von außen sieht ein IC aus wie ein kleines schwarzes oder silbernes Plättchen. Das eigentliche Herzstück ist ein winziges Stück Silizium, der sogenannte Die. Auf ihm wurden in vielen Belichtungs- und Ätzschritten Transistoren, Leitungen und andere Strukturen aufgebaut. Die Strukturen sind so klein, dass sie nur unter speziellen Mikroskopen sichtbar sind.

Der Die ist sehr empfindlich. Deshalb wird er in ein Gehäuse eingebettet, das ihn vor Feuchtigkeit, Licht und mechanischer Belastung schützt. Feine Drähte oder kleine Kontakthöcker verbinden den Die mit den Anschlüssen des Gehäuses. Über diese Anschlüsse wird der Chip schließlich auf die Platine gelötet.

1. Silizium-Die Enthält die eigentlichen Schaltungen.
2. Verbindung Bonddrähte oder Kontakthöcker führen nach außen.
3. Gehäuse Schützt den Die und trägt die Anschlüsse.
4. Platine Der Chip wird über Lötstellen mit dem Gerät verbunden.

Analoge, digitale und gemischte ICs

Nicht jeder Chip rechnet. Man unterscheidet grob drei Arten. Digitale ICs arbeiten mit Nullen und Einsen, etwa Prozessoren und Speicher. Analoge ICs verarbeiten stufenlose Signale, zum Beispiel Verstärker für Lautsprecher. Viele moderne Chips verbinden beides.

Gerade die gemischten Chips für Strom und Laden sind in der Reparatur besonders wichtig. Sie arbeiten mit höheren Strömen und werden dadurch stärker belastet als reine Logikchips.

Ein Smartphone enthält Dutzende solcher Chips. Manche übernehmen nur eine einzige Aufgabe, etwa das Erkennen eines eingesteckten Kabels, andere wie der SoC vereinen Prozessor, Grafik, Bildverarbeitung und vieles mehr auf einer Fläche von wenigen Quadratzentimetern.

Warum ICs kaputtgehen

Ein Chip hat keine beweglichen Teile und nutzt sich im normalen Betrieb kaum ab. Wenn er ausfällt, gibt es fast immer einen äußeren Auslöser. Die häufigsten Ursachen sind Überspannung, Kurzschlüsse, Flüssigkeit und mechanische Belastung.

Oft ist nicht der Chip selbst kaputt, sondern nur die Verbindung zur Platine. Haarrisse in Lötstellen unter einem BGA-Chip führen zu Fehlern, die kommen und gehen. In solchen Fällen hilft ein Reballing statt eines neuen Chips.

Bei Laptops kommt Hitze als häufige Ursache hinzu. Verstopfte Lüfter lassen Chips dauerhaft sehr warm werden, was die Lötstellen über die Jahre belastet.

Wie ein defekter IC gefunden wird

Auf einer Smartphone-Platine sitzen Hunderte Bauteile. Den einen defekten Chip zu finden, ist der schwierigste Teil der Reparatur. Techniker gehen dabei systematisch vor und arbeiten sich von den Symptomen zu den Ursachen.

Erst wenn klar ist, welcher Chip betroffen ist, wird getauscht. Ein Tausch auf Verdacht wäre riskant, weil jeder Lötvorgang die Platine belastet.

Chip tauschen oder neu verlöten

Nicht jeder Fehler an einem IC verlangt einen neuen Chip. Liegt das Problem an den Lötstellen darunter, kann der vorhandene Chip abgenommen, gereinigt und mit neuen Lötkugeln versehen werden. Dieses Verfahren heißt Reballing. Der Vorteil: Der originale Chip bleibt erhalten, was bei gekoppelten Bauteilen wichtig ist.

Ist der Chip selbst defekt, etwa nach einer Überspannung, hilft nur ein Tausch. Ob das eine oder das andere nötig ist, zeigt die Diagnose. Häufig deuten Fehler, die bei Druck auf die Platine oder bei Wärme auftreten und wieder verschwinden, auf Lötstellen hin. Ein dauerhafter Kurzschluss oder ein heißer Chip spricht eher für einen inneren Defekt.

Woher Ersatz-ICs kommen

Einzelne Chips werden von den Geräteherstellern in der Regel nicht als Ersatzteil verkauft. Werkstätten beziehen sie deshalb über spezialisierte Händler. Teils sind es neue Chips aus der Produktion, teils werden sie aus defekten Spendergeräten ausgelötet.

Nicht jeder Chip lässt sich einfach tauschen. Manche sind fest mit anderen Bauteilen des Geräts verknüpft, etwa Speicherchips mit verschlüsselten Daten oder Chips mit eindeutigen Kennungen. Bei solchen Bauteilen ist ein Tausch nur in bestimmten Fällen möglich. Wir sagen dir vorher ehrlich, ob die Reparatur bei deinem Gerät Aussicht auf Erfolg hat.

So schützt du die Chips in deinem Gerät

Viele IC-Schäden lassen sich vermeiden. Die wichtigste Regel: Nutze Ladegeräte und Kabel von guter Qualität. Sehr billige Netzteile haben oft keine ausreichenden Schutzschaltungen und können Spannungsspitzen an das Gerät weitergeben.

1. Gute Ladegeräte Markengeräte oder zertifiziertes Zubehör verwenden.
2. Nicht biegen Handy nicht in der Gesäßtasche tragen.
3. Nach Wasser abschalten Strom und Feuchtigkeit sind die gefährlichste Kombination.
4. Hitze vermeiden Gerät nicht in der prallen Sonne liegen lassen.

Zusammengefasst sind ICs die Bausteine, aus denen jedes Smartphone, Tablet und jeder Laptop besteht. Fällt einer aus, muss nicht gleich das ganze Gerät ersetzt werden. Mit Mikrolöten und Platinenreparatur tauschen wir einzelne Chips gezielt und retten so oft auch deine Daten.

Auch ein vorsichtiger Umgang beim Öffnen des Geräts schützt die Chips. Wer selbst repariert und dabei Stecker bei eingeschaltetem Gerät löst oder mit Metallwerkzeug auf der Platine abrutscht, kann leicht einen Kurzschluss auslösen, der einen Chip zerstört.

Häufige Fragen