*0524: 回想起来我的心情变得十分沮丧. 如今的电子行业已经拒绝爱好者而完全转向了庞大的系统工程, 因为个体无法参与. 为了缩小体积, 行业中采取了极端的制造工艺, 把电路板模块化, 就像把一块大尺寸的电路板做成一片集成电路, 而每个器件都像是集成电路中的一个单元, 每个组件也都成了一个微型模块. 这种工艺几乎杜绝了维修性, 也杜绝了手工操作, 而是完全依赖大规模的机械加工工艺来实现. 例如平板电视, 其内部有庞大的高集成度的电路板; 又如手机, 电路板的集密程度几乎不亚于大规模芯片. 这些电子设备几乎没有维修性, 成千上万的微电子元件只要有一个损坏就不得不更换整个主板! 如此造成的巨大浪费和经济损失是制造商乐见的, 甚至有开发商故意设计低质量的环节, 保证电器的寿命不会超过5年. 对于像我这样的电子爱好者来说, 这几乎是灾难性的.

就拿BGA工艺的集成电路来说. 它的焊盘位于芯片的底部, 平均分布于整个底部面积. 要想焊接此类芯片, 就不得不从芯片的上方用热风枪来加热. 热风直接吹在芯片的封装物上面, 使得封装物的温度迅速升高, 这个热量向下传递, 传导到底部的铜焊盘上, 让焊盘上镀好的锡融化, 融化的焊锡又把热量传给电路板上的焊盘, 让它上面的锡也融化, 两者才能融合在一起, 完成了焊接的过程. 细细分析一下, 这个过程中存在严重的缺陷. 其一, 芯片封装材料本身属于非金属物质, 其导热系数远低于金属, 因此, 要想把顶面的热量传递到底部的焊盘, 就会受到很大的阻碍, 如果焊锡的熔点在183°C, 可能需要330°C的热风才可能达到目的, 这个温度已经高于半导体材料的最高承受温度, 如果加热的时间一长, 就非常容易把芯片的内核电路烧坏; 其二, 芯片上的焊盘和电路板上的焊盘上面都已经事先镀好了锡, 这些表面都形成了圆弧形态, 但是它们的高度却没有严格的一致性, 高低错落, 相差可能会达到100um; 那么当某个锡球融化以后, 它可能没有亲密接触电路板上的焊盘锡球, 所以就不会让电路板上的锡球融化; 这就会造成一种现象: 尺寸最高的锡球融化以后, 开始把下面的锡球融化, 然后第二高的锡球又开始融化进程, 如此一个一个的锡球进入自融焊接过程, 整个焊接过程需要一段时间, 才可能把全部锡球都融化, 使得整个芯片的高度下落, 两面焊盘之间的缝隙缩小, 达到了理想熔焊的目的, 此时撤掉热风, 让双方冷却, 才能完成焊接过程. 很明显, 这个过程需要较长的时间, 甚至比过去的大规模波峰焊的时间还长, 这就更容易伤害到芯片内部的电子电路. 因此, 把芯片焊坏的可能性相当高. 如果温度稍高一点儿, 可能芯片就废了.

为了尽可能提高安全系数, 一个较好的办法是, 从电路板的底部加热, 然后再从芯片的顶部加热, 两者同时加热, 让上下焊盘上的锡更容易融化, 能更快速地焊接, 这样就可以适当降低焊接温度, 缩短焊接时间, 但是, 为了提高电路板的集成度, 很多电子工程师设计的电路板都是双面部件的, 让电路板的底部不平, 无法使用恒温台来做大面积加热. 我看到了有维修工程师, DIY了一个台式热风机, 从下面同时加热, 这的确是一个高明的主意. 但无论如何, 在我的电子知识中, 半导体的耐热温度是153°C, 超过这个临界温度, 半导体的性能就会受到影响, 超过的温度越高, 时间越长, 影响就会越严重, 直至半导体器件报废, 彻底损坏. 那么, 这种BGA焊接工艺的危险性有多高就可想而知了. 为了降低危险性, 许多笔记本电脑工程师又开始广泛利用低温锡工艺. 但是却没有想到这种工艺带来了一场大灾难.

曾经有一段时间, 大概是10年时间, 此间推出的很多型号的笔记本产品都采用了低温锡工艺. 这种焊锡的物理熔点在133°C, 大大低于传统含铅焊锡的183°C, 更低于无铅焊锡的225°C. 显然, 如果使用低温锡工艺, 即便是长时间焊接, 半导体器件也不会损坏, 完全可以用150°C甚至更高的温度来焊接, 这样就大大提高了焊接工艺的安全性, 提高成品率, 增加工厂的生产利润. 然而, 他们这些人并不精通机械, 也不精通材料物理学, 对于材料的冷热系数没有概念. 试想, 多种材料在自然25°C室温下和90-200°C的高温下的尺寸是不同的, 热胀冷缩的形变导致了极大的内应力, 而这些应力都作用在每一个焊盘上. 电脑在每日的工作中也会产生热量, 一旦运行游戏类高负荷的软件, CPU和GPU都会产生80°C-90°C的高温, 关机以后温度又会降低到室温, 如此日复一日地运行, BGA芯片的焊盘就会受到往复拉扯, 而低温锡的物理强度本来就要比无铅焊锡弱, 应力超过它们的界限时, 焊盘就会被剪断, 出现中间断层. 这种断层会让接触电阻大幅度上升, 而CPU的很多引脚的电力传输还有较大的电流, 屋漏偏赶暴风雨, 结果电脑就当机了. 如此导致的维修量在那个年代大幅度上升, 大量的低温锡笔记本都在使用一段时间后出现了故障, 不得不送修. 直到十年以后, 厂家才开始缩小低温锡的使用范围, 但是直到今天, 还有局部的低温锡工艺在用.

此次我的ThinkPad X1Carbon Gen9笔记本出现的清灰翻车事件, 就证明了这种低温锡有多么脆弱. 回忆我的操作, 没有任何问题. 出于经验和事先学习的大量视频, 我首先在打开机壳以后就拿掉了电池, 做了放电, 甚至连BIOS电池都拔掉了. 在拆卸散热器的期间, 我没有碰触任何零件, 没有刮碰任何主板元件, 也没有拆解其他部位, 仅仅是拧松4颗螺栓, 取下散热器和风扇, 拔掉了风扇的插头, 然后对风扇和散热器做了清灰处理; 然后擦除了CPU上面的硅脂, 用相变片替换了硅脂, 然后轻压相变片, 让它贴合CPU顶部的金属平面, 去除相变片多余的边缘, 最后装好了散热器. 一切操作都非常小心, 轻柔, 结果怎样? 笔记本不启动了! 我百思不得其解, 我的工位上下都有防静电贴, 当时的湿度有40%, 我也在每次接处电路板之前放掉身体上的静电(如果有的话), 并且每次都是首先接触的主板屏蔽铜面(地线), 如此操作, 怎么可能损坏主板??? 唯一的可能就是在粘贴相变片以后, 轻压CPU顶面造成的! 这台电脑就是低温锡年代的杰作, 故障率非常高, 我的这台机器本身就是二手, 很可能是组装机, 主板已经不知道被使用过多少次. 当我轻压CPU时, 发现主板连同C壳也出现了轻微的变形! 因为这种轻薄本的PCB非常薄, 可能只有0.7mm; 而且C壳和键盘也非常薄弱, 有一点儿压力它们就会产生变形. 因此当时我根本就没敢使用稍大的力量, 我用了最小的力量贴好了相变片. 但就是这一点力量, 也导致了CPU焊盘出现了虚焊, 可能虚焊早就存在, 这一点儿变形让它彻底断开了. 这是唯一的故障原因. 后来来我在网上调查, 发现因为清灰造成的笔记本不启动为数巨多! 大量的用户自己清灰的结果都是机器不启动了. 不得不送修. 正如上面的分析, 像CPU这种庞大的BGA芯片, 根本不能使用热风枪来拆修, 只能使用高档的热风机, 此类设备价格昂贵, 个人根本无法置办, 因此, 笔记本的维修令人沮丧, 即便你有再好的电子技术和经验也无济于事.

如此, 不仅是笔记本, 还有手机, 电视, 音响, 相机, 等等, 所有的当代电子产品都存在这个共同的弊端, 坏了只能报废, 维修要更换主板, 费用都可能超过物价的1/3, 可能这就是开发商的愿望. 是应该如此, 还是巨大的浪费, 请读者自己评判.

(最后, 我也根据自己的经验告知所有的笔记本用户, 不要自己清灰, 即便你有再高的技艺都没用, 这种东西的损坏是与生俱来的品质, 和你的水平无关. 宁可拿到专业的维修点去花钱清灰也不要自己动手, 大家记住我的教训).    

                                                                                                         jackwrh