當蘋果長蟲的時候 - Mac維修大事記 1.iMac主機板維修與GPU Rework (重工)更換

說到Mac維修，就不得不提蘋果，老虎哥是Steve Jobs的支持者，也是蘋果產品的愛用者，雖然話說這家工司最近越來越有快壞掉的跡象，但是在沒有更好的替代產品出現前，也只能默默接受事實（攤手）。



蘋果這家公司很奇怪，怎麼說呢？老虎哥有朋友再蘋果供應鏈裡面上班，他說：蘋果常常不計代價的要求最高品質的零件，甚至到無理取鬧的程度。這點，老虎哥自己的相關知識裡面知道，要將iPhone 4的不鏽鋼機殼作為大量生產的產品，這個要求的難度接近於要求市售車有全CNC零件一樣的刁難(這部份老虎哥日後會有專文介紹)，然而，這商品現在不是滿街都是嗎？

有人會問，既然用料這麼好，設計優良，為什麼還會壞？修起來還那麼貴？這個嘛，蘋果的故障不像日系電器那樣有設定壽命，在我看來，大部份的蘋果設備的設計 都是為了用到產品被自然淘汰而設計的，當然還是有東西是設計瑕疵，酸民先不要跳出來，忍一下，等等該拿出來鞭的不會少的。

當初2004年時，老虎哥買了這台17吋iMac，那時後賓士剛推出奈米烤漆不久，這機器簡直是奈米高科技、人類智慧的結晶（咦，關奈米屁事）， 擁有了它就好像擁有全世界，上網都覺得同一個網頁在我的電腦上顯得特別高級，產出的paper也光鮮亮麗了起來，連帶整個人都高級了起來，胯下都變成香的。

iMac一路陪伴我到2008年的時候，它開始不穩，那時候每天都活在愁雲慘霧中，國外論壇充滿著爆漿電容的照片，這天，我把它拆開了...開始了老虎哥業餘修蘋果的第二春，寒冬中的草地，頓時又綻放了鮮花，哪怕只是一朵小菊花...


圖片中第一代的比薩機，相信是很多老蘋果的工作伙伴
但iMac這產品可以說是多災多難
從一開始蘋果發表的電源供應器召回計劃，到後來影響層面廣泛的nichcon電容爆漿事件，GPU熱死(從eMac G4到目前INTEL Mac都有見過)…到後來的面板變色等等…實在問題不少…
但是排除零件不良以外，核心問題出在”熱”，熱會讓所有電子零件的壽命減低，讓散熱膏提早失效，讓電容的ESR壽命減短，當ESR壽命結束，事情只會越來越嚴重，nVidia的GPU特別容易熱死等等（這個上代MacBook的8600GT狀況更是淒慘...），如此惡性循環最後機器葛屁…

這部iMac G5前鎮子就已經有預兆了，風扇常常轉的跟吹風機一樣，有時進入睡眠再喚醒時，常常CCFL要點兩次才會成功，那時就有心理準備隨時老朋友會蒙主寵召…不過沒料到這麼快，快到我不能接受…有一天在跑CS3時突然發生某些特效一啟動就花屏…重開機又正常，當初不以為意，之後越來越嚴重，機器一熱就出現抖動，雜訊，黑方塊，花屏等等…
我經手過的新舊Mac其實不少，我心理評估過，我目前不需要換新機器，沒有那樣的需求，老朋友有感情等等，決定將它從鬼門關前拖回來…

先拆機，電容問題有出現，通常會爆的電容大多是nichcon的HM，這部機器上是Rubycon的MCZ，這種電容出問題的機會很少，不過運氣特好的還是被老虎哥給碰上了。

電源供應器是台達，我修Mac的經驗，出問題的大多是康舒與三星，台達沒遇過壞的...
好，電源供應器排除

主要問題是GPU被熱死了，其實一開始我打算買一塊良品回來換，但是後來反覆思考後，決定突破這個問題，一片蘋果主機板貴貴的，總不能每次都逃避檢修主機板的問題，更要想辦法預防再度熱死的問題


先從工業設計說起，拆開的iMac，請先看左邊的CPU與GPU的散熱模組，這整個模組完全是銅製品，確保散熱性能，我驚訝的是，怎麼會有一家公司在看不到的機殼內的散熱器上加裝飾板？每根電線的設計是這麼樣的整齊，連PCB的Layout都有特別為了零件排列整齊而做的特殊設計，這點完全符合追求完美的老虎哥的嚴格標準。全機總共有三個風扇，除了冷卻CPU與GPU有專屬風扇外，主機板與硬碟，還有電源供應器其實是透過整體系統熱循環發散，而非頭痛醫頭，腳痛醫腳的一個裝置一個風扇設計，也就是這台機器安靜的原因。
看看CPU供電的三相穩壓設計，CPU的部份就用了14顆2200uF的日本Rubycon電容，這麼大陣仗的CPU供電，令人忍不住誇獎，可惜剛好遇到了2000年初日本電容電解液配方有問題的時候，所以這批機器都有爆電容的問題，這點是非戰之罪，絕不能說是蘋果偷料。

決定試著維修後。開始拆主機板

每一顆螺絲我都會記錄位置

這邊有地雷，拔電源供應器需要一個角度，太大力會爆殼

這邊要注意，無線網卡的天線要先拔，不然等等拆板子一拉整條天線被扯下來

角角邊這線很脆弱，在拆時要小心

硬碟溫度感應器的線，要小心，扯斷機器風扇會跑全速

依序把所有零件卸下來後

可以拆主機板了，注意北橋晶片有塗散熱膏，散熱膏久了變很黏，要稍微搖一搖邊拔，不能太用力，不然主機板被拉內傷就慘了

卸下散熱器

這是個該鞭的地方了，蘋果在CPU與GPU煞費苦心的使用同一個散熱器，還用了這麼高品質的散熱器，然後..你砍砍...在GPU上面給我墊一塊散熱膠導熱，以現代GPU的發熱量，這遲早會死的嘛，這裡老虎哥曾經懷疑是不是有雷？但是蘋果使用銀材質散熱膠已經有很長一段歷史，包含現在的產品裡面仍然可以看到這塊小白墊的蹤跡，在這次的維修裡面，老虎哥去訂製了一塊可以補足散熱器與GPU之間高度的銅片，有沒有效呢？由溫度軟體的數據看起來差不多...


所有的散熱膏大概也都固化的差不多了

一抹…都粉掉了…

原兇出現，nVidia的GPU

幫兇噴火龍Power FX970 CPU(PowerPC G5)

博通網路晶片

IBM整合控制晶片(南北橋合一)

機殼，蘋果為了幫整合晶片散熱，還幫它做了一塊獨立的銅散熱器

可以看出來機內曾經過熱，有零件燒毀的煙，還在機箱內留下氣流循環的痕跡…

iMac這代開始到最新的27吋，氣流走法都差不多，我個人認為這部分沒有太大的改善空間(不在意外表者除外)，可以作文章的地方是於熱傳導跟熱容量有改善空間

在這邊我們可以來看看Mac好聲的秘密…很多錄音室用Mac，很多人說Mac的音質比一般PC好，但是總是不知道原因，這次我們可以一起來揭密

看看類比電路部份，蘋果竟然再數類解碼的部份使用了發燒的BB晶片，Dale電阻，難怪老虎哥一直覺得蘋果的設備播音樂的素質不錯，這點看來就不是心理作用了。

VISHAY(Dale) SMD電料，這顆比較肥，看的到商標，一些小顆的用放大鏡看的到，懂電料的人就知道VISHAY的電料是一般品的好幾倍價格阿


KEMET坦質電容，這東西在各年份的MAC裡都很多，我有印象以來，從迷你塔開始就見過這些電容

這些猛料用下來，這塊主機板成本真的很高，加上厚實的PCB…我能認同它的售價…

接下來就是漫長的待料，FX5200Ultra非常不好找，後來是拜託在某原廠工作的朋友才順利取得全新料件，本來中間也想過拆舊料，但是我希望這次的重工能夠讓機器撐到自然淘汰為止


看看CPU供電的三相穩壓設計，CPU的部份就用了14顆2200uF的日本Rubycon電容，這麼大陣仗的CPU供電，令人忍不住誇獎，可惜剛好遇到了2000年初日本電容電解液配方有問題的時候，所以這批機器都有爆電容的問題，這點是非戰之罪，絕不能說是蘋果偷料。

另外要注意iMac的機內空間很小，主機板上的電容特別難買，1800uF 63.V市面上的規格都是8X20，裝上去機箱會蓋不起來，務必使用原廠規格的10X16大小，否則都會出問題，這10X16非常難找，電容部份，類比電源部份換上發燒補品飛利浦電容，CPU供電部份不能隨便使用，必須要使用超低ESR的產品，最後請朋友訂一批日本化工高階的KZJ電容，這款電容跟主機板專用的KZG有點不同，KZJ是電器性能最好的型號，同時也適合於音響喔

初級濾波，這邊使用飛利浦/VISHAY的儀器級電容，這款電容廣泛使用於儀器設備，高階廣播器材，發燒音響上，更是很多發燒友喜歡使用的補品電容，電器性能優秀，壽命超長，當然，價格也是一般電容的好幾倍

要解決熱問題，要從好幾個地方一起下手，絕非一招半式就能解決
第一:熱處理能力，這個是原廠設計問題，有些機器先天體質就不好，這個可以靠別的方法強化，比如氮化硼或是奈米鋅等等，但是在這個案例上，份量十足的純銅散熱器，我不認為問題出在這裡

第二:熱傳導，散熱器表面需要平滑並且沒有氧化物，CPU沒別的導熱方法，就靠散熱膏，某些GPU表面比較粗糙，散熱膏好壞影響就更大，這次我希望GPU別再熱斃，先測量距離後去金屬材料行訂製銅片取代原本的導熱膠

第三:周邊影響，如果附近的濾波電容已經老化衰退，將會導致漣波增加，電源品質下降，導致半導體原件發熱，電容內阻增加，導致廢熱更多以及電源供應器負載更大，產生的廢熱就更多，所以周邊電路健康也是很重要的





第四:傳熱介面:乾不乾淨?風扇順不順暢?這些當然有重大的影響，不過老虎哥的機器不髒就是了，髒了可能更慘…
一件一件的顧好，也不能說一定會有很大的轉變，但是物理性能提升，絕對會有幫助的，只是看效果如何而已

機構設計，這代的iMac有著老虎哥個人覺得最美觀的純白壓克力外殼，但是機器相當沈重，拆開後發現，壓克力部份只用做外觀裝飾，與機構強度無關，所有的機電元件全部固定在一個金屬框架中，框架再由螺絲與壓克力外殼接合，而北橋晶片就用散熱膏與機身框架接合，將溫度傳給龐大的框架去吸收，實為高竿的設計。

原諒老虎哥再機身與背蓋接合的地方沒有留照片，這個設計堪稱工業設計典範，一個背板只用三顆螺絲固定，螺絲本身還是CNC切銷出來，內附止付C還的設計，防止螺絲掉出來遺失，背板看不到螺絲孔，背板與機身的結合只靠螺絲迫緊的壓力，但是卻是相當穩固，足以支撐重達8.4公斤的iMac，20吋的機型更重達11.4公斤，可見內部金屬框架的用料扎實，事實上，蘋果在PCB的品質上也下足了工夫，這片PCB是一般同級PC主機板的兩倍重，銅箔厚實是主因，在第一次解焊零件時，因為沒有高周波烙鐵，而把goot溫控烙鐵加溫加到發紅還解不下來，因為熱能一直被銅箔給帶走所致。在這個產品身上，看到蘋果對品質的堅持。

回到主機板維修的話題

主機板上機台

拔除舊的GPU

這個是陣亡的GPU，是台積電封裝的早期版本，也不一定是會GPU本體故障，也有可能是下面的錫點裂開，這點不得而知，反正呢，既然決定重工了，也不差這塊晶片，重點是這塊全新晶片得來不易啊

這塊是準備換上去的新版本

重新植球，把原本的無鉛錫球換成6\4有鉛錫球，減低之後故障的機率，但是實際上測試結果，並沒有顯著改善，該死掉的還是會死...

除錫前的PAD

除錫後的PAD

上機台預熱

回焊完成

更換電容跟GPU後的主機板

準備組合

銅片加工前

加工拋光後

安裝銅片不僅加強導熱，也可以增加熱容量，理論上對晶片只有好沒有壞，但是做這類改裝首重平行精密度，也就是平行的晶片總高度必須跟原本設計一樣，如果有一邊落差太大，造成哪一顆晶片與散熱氣接觸不良，那就要跟那顆晶片說再見了

我其實拆了兩次，第一次裝好後試開完成再拆一次，確定晶片都有完整的接合才再裝一次(我個性比較謹慎)

散熱器接合面加工前

加工後，有沒有像鏡子一樣阿~~

擠上MX2

這裡要特別注意

這裡後面有一個導光罩，用來給呼吸燈用的，這個地方我裝了三次才成功，裝不好呼吸燈會很暗…

這裡的線要理整齊，太凸出殼會裝不回去

開機成功，小白麥又回來我身邊了
修了好多台Mac，還是習慣我的小白麥

之後老虎哥就開始了業餘修Mac的興趣，從G4到C2D，但是長期維修下來，似乎GPU
與電源供應器是Mac普遍的罩門，但是電容部份只有這年份的機器會出問題，可以說確定是供應商的問題，在這次維修的過程中，可以看到蘋果良好的工業設計，不是老虎哥要唱衰台廠，但是看看現在市面上賣的PC，哪台打開能比的上蘋果"20"年前的工業設計？