Hybrid X-Clamp Fix eXtreme ROD Reparatur Anleitung

Einleitung

Video Anleitungen:

Wenn Hilfe benötigt wird können Sie auch gerne eine Email(sales@xboxexperts.com) schicken, Reparaturen können manchmal komplizierter sein, wir wissen meistens Rat. :)

Zum Start: Materialien & Werkzeuge

Materialien:
- *Alkoholtupfer/Isopropylalkohol/Nagellackentferner oder Spezialreiniger für Wärmeleitpaste (Arcticlean z.B.)
- Klebeband

Werkzeuge:
- Schere
- Schlitz-Schraubendreher
- Zange
- *Schmirgelpapier(ca. 160)/Schmirgelaufsatz für Bohrmaschine oder Dremel
- Akkuschrauber/Bohrmaschine/Dremel
- *5mm Metall-Bohrer
- *Torx T8 Schrauber/*Torx T10 Schrauber

*Wenn man ein "eXtras+Werkzeuge" Kit gekauft hat sind diese schon enthalten

Hinweis: Alle Werkzeuge und Teile sind auch erhältlich in unserem Shop, wenn also etwas benötigt wird am besten dort schauen, die Preise sind fair und man sollte es nirgendwo preiswerter finden.

Warnung: Ist Ihre Konsole gar nicht kaputt? Verwenden Sie bitte NICHT unser Kit als Vorsorge! Auch wenn es logisch sehr viel Sinn macht das Kit zu verbauen, wenn die Konsole noch funktioniert, empfehlen wir dies ausdrücklich nicht! Der einfache Grund ist, das bei jedem Auseinanderbauen das Mainboard leicht gebogen wird, was alleine schon dazu führen kann, dass etwas kaputt geht. Riskieren Sie dies also nicht, versuchen Sie nichts zu reparieren, dass noch nicht kaputt ist.

Eines unserer Hauptziele war es deshalb, die Ober- und Unterseite von CPU und GPU unter gleichmäßigen Druck zu setzen, um sie daran zu hindern in die andere Richtung zu biegen. Microsoft hat die gesamte Kraft auf einen kleinen Plastikpin konzentriert, wodurch zu viel Kraft auf eine zu kleine Fläche trifft und das Mainboard sich sozusagen um dem Pin herum biegt. Unsere neue Reparaturmethode basiert auf dem gleichen Prinzip allerdings wird die Kraft auf die Gesamtfläche aufgeteilt. Anstatt eine kleinen Plastikpins wird ein Schaum/Gummipad verwendet das so groß ist wie der ganze jeweilige Chip darüber und dadurch wird die Kraft, die auf den Chip von oben wirkt perfekt von der unteren Fläche durch eine gleiche Gegenkraft neutralisiert und es entsteht keine Biegung. Dieser Druck von unten ist die exakte Gegenkraft für den Druck von oben (vom Kühlkörper und den Kreditkartenstreifen). Eines schönen Tages grübelten wir mal wieder wie man das realisieren könne und an diesem Tag veröffentlichte Jimbobjim dann seine sogannante "GPU sandwichmethode", die eine leichte Verbesserung von Microsofts X-Clamp Design war(er hatte die Plastikpins durch die RAM Wärmeleitpads ersetzt), das gab uns die Idee die X-Clamps ebenfalls weiter zu verwenden, jedoch auf eine andere Weise. Davon findet man in unserem Entwicklugsverzeichnis auch noch viele Bilder(bei den alten Prototypen).

Unser nächstes Ziel war ein geeignetes Material für die quadratischen "Pads" zu finden, dass sich zwar verformen kann(um die Komponenten die unter dem Mainboard angelötet sind nicht zu beschädigen) aber gleichzeitig auch noch die Unterseite unter genug Druck hält. Dies hat die Aufgabe wie gesagt den Druck von oben aufzufangen und durch Gegendruck von unten die Biegungen die bei anderen X-Clamp Fixes entsteht zu verhindern. Ein wesentlicher Aspekt war für uns dabei ein alltägliches Material zu finden, zu dem jeder einfachen Zugriff hat und das man günstig erwerben kann. Teure Wärmeleitpads waren nicht wirklich eine Option, da man immer ganze Bögen, die für gut 10 Anwendungen gereicht hätten und außerdem war die Konsistenz der jenigen die wir getestet haben unzufriedenstellend. Temperaturproben haben ebenfalls gezeigt, dass durch das unter den Chips verwendete Material, das isolierende Eigenschaften hat die Temperatur nicht ansteigt, da Luft Wärme am schlechtesten von allen leitet, die Messung ergab einen Unterschied von 0,1 C. Wir haben ziemlich viele Materialien ausprobierts, nur mal ein paar Beispiele: Baumwolle, Papier, komischen blauen Schaumstoff, Filz, und ebenfalls die RAM Wärmeleitpads, die man bei manchen Konsolen findet. Am Ende haben wir uns dann für gewöhnliches Moosgummi(4mm dick oder 2x2mm) entscheiden da es die perfekte Konsistenz hat und zudem günstig zu erwerben ist(für 3,99 EUR bekommt man Material für über 100 Anwendungen). Die zweite Alternative waren Papiertaschentücher, die sind relativ solide verformen sich aber auch ausreichend und sind auch eine relativ gut Alternative, am besten sind aber die Moosgummipads.

Als ich eines schönen Tages dann mal wieder eine ROD Konsole in der Hand hatte, fiel mir eine merkwürdige Biegung zu der Mitte des Mainboards auf, die mir komisch vorkam also nahm ich ein paar Messungen vor und entdeckte den Grund dafür. Die Entdeckung bestand darin, dass die 2 Abstandhalter von den beiden mittleren langen Gehäuseschrauben sehr viel höher waren als der äußere Rand des Gehäuses und außerdem höher als die Bolzen von den X-Clamps. Die besagten beiden Abstandhalter sind exakt 0,75mm zu hoch, das mag auf den ersten Blick nicht nach viel klingen, aber da sie exakt 3mm hoch sein sollten, sind 0,75mm genau 1/4 mehr, was sich schon in der Praxis mit einer starken Biegung bemerkbar macht. Zusätzlich haben wir herausgefunden, dass dementsprechend auch die mittlere Platte/Fläche mit den X-Formen(wo man die Kühlkörper schrauben durchdreht und die X-Clamps installiert) 0,5mm tiefer liegt, was den Effekt noch weiter verstärkt. Das verursacht, dass der mittlere Teil des Mainboards sozusagen heruntergezogen wird, wenn man die Schrauben anzieht, was zu einer weiteren Biegung führt. Dies verursacht starke Biegungen in verschiedene Richtungen über das ganze Mainboard verteilt, was auch erklärt warum es so eine große Anzahl an Fehlern gibt, die nichts mit dem GPU oder CPU zu tun haben.

1) Diese Biegungen erklären wie gesagt warum es manche Fehlercodes öfter gibt und andere weniger häufig. Aufgrund der Biegungen in den verschiedenen Bereichen des Mainboards, haben wir das Mainboard in 3 "Biegungs"-Zonen eingeteilt in Zone 1 stehen die Lötkugeln unter den Chips unter dem größten in Zone 3 unter dem kleinsten Stress/Druck.

Zone 1:
Die häufigsten Fehlercodes sind 0102 (0100;0101;0103 zählen auch dazu)und 0020. Dies sind hauptsächlich die CPU und GPU bezogenen Fehlercodes, lediglich 0020 kann in seltenen Fällen auch von dem RAM verursacht werden. Etwa 80% der Fehler fallen unter diese Kategorie, was Sinn macht, da die Lötkugeln unter dem GPU und CPU unter den größten Biegungen zu Leiden haben. Erstens biegen die X-Clamps den Bereich unter den Chips extrem, wie viele wissen und dazu kommt noch das Problem mit dem fehlerhaften Abstandhaltern und der zu niedrigen Mittelplatte welches die stärkste Biegungen von allen verurusacht. Zone 1 ist der Bereich von den Schrauben bis zum GPU und CPU.

Zone 2:
Die nächst häufigen Fehlercodes sind E74, 0022 und 0110, die sind entweder ANA/HANA Chip bezogen oder haben mit dem RAM zu tun(0110). Obwohl E74 und 0022 auch GPU bezogen sein können. Der RAM und ANA/HANA Chip sind am nächsten zu der Biegung von Zone 1, und noch höher an den 2 zu hohen Abstandhaltern, die ebenfalls der Urprung weiterer starker Biegungen sind.
Diese Fehler treten nicht so häufig wie die Zone 1 Fehler auf aber decken immer noch etwa 12.5% von allen auftretenden Fehlern ab.

Zone 3:
Die Zone 3 erfährt verglichen mit den beiden anderen Zonen die schwächsten Biegungen, dieser Rest verursacht aber immer noch 7.5% der Fehler. Die darauf bezogenen Fehler sind E73, 0021, E79(wenn es nicht die Festplatte ist), E71(wenn es kein Updatefehler ist). Die Komponenten die in dieser Zone betroffen sind, sind die Southbridge, der Ethernet-chip und das NAND. Da das NAND und der Ethernetchips aber keine BGA-Chips sind, (ball grid array) Chips wie die Southbridge, GPU, CPU, HANA, etc. die mit Lötkugeln am Mainboard angelötet sind, sind sie wiederstandsfähiger.

*Die Prozentsätze haben wir durch unsere eigenen Erfahrungen gewonnen, deshalb können Sie nicht als offizielle Statistiken angesehen werden.

Hier ist eine kleine Grafik, die die 3 Zonen noch einmal zeigt...

Und eine weitere Grafik, die verdeutlicht, wie der Werkssetup von Microsoft aussieht im Querschnitt verglichen mit der Lösung auf unserem "Hybrid"-Fix.

Die Probleme die durch die Biegungen verursacht werden sind natürlich nur ein Teil des Gesamtproblems, wenn auch der wesentlichste, es müssen aber auch noch andere Aspekte einbezogen werden.

2) Viele beschuldigen für die Hardware-Fehler die Hitze die sich in dem System/Hauptchips aufbaut. Soweit war das anscheinend auch worauf Microsoft gesetzt hat durch bessere Kühlkörper und den Umstieg auf 65nm Technologie um die Temperatur geringer zu halten. Ingenieure von Nikkei Electronics in Japan haben den Hitzeausstoß des Systems untersucht und ein paar erschreckende Entdeckungen gemacht....

Click here to read their full article.

- Es gab einen enormen Temeraturunterschied von 22C von der Luft im Inneren des Gehäuses zu der Raumtemperatur, "When designing consumer products, it is common to seek a temperature gap of around 10C between exhaust and room temperatures,"(Deutsch: "Wenn man ein Produkt designt ist es üblich einen Temperaturunterschied von etwa 10C zwischen Raumtemperatur und der, der herausgeblasenen Luft zu erzielen") ist was der für die Lüftung zuständige Ingenieur sagte.

- Der maximale Luftausstoß beträgt ca. 1,1 Meter pro Sekunde, das ist nur etwa 1/2 bis ein 1/3 von dem was normale PCs mindestens ausstoßen. Der Experte sagte außerdem, "The amount of switched air is slightly in short considering the chassis' size (309 x 258 x 83 mm3)."(Deutsch: "Die Menge der auszutauschenden Luft ist bei der Planung zu kurz gekommen, wenn man die Größe des Gehäuses betrachtet(309 x 258 x 83 mm3)")

- Es dauert nur 5 Minuten bis die Kühlkörper eine Temperatur von 70C erreicht haben, das ist equivalent mit einem Anstieg von 10C/Minute bis zu 15 Minuten Spielzeit, kann der GPU Kühlkörper Temperaturen von bis zu 100C erreichen.

An einem heißen Sommertag ist es möglich, dass die Komponenten somit großen Schaden nehmen können (bei über 100C), jedoch ist Hitze nur ein sekundärer Aspekt und darf nicht überbewertet werden, ohne die Biegung würdedie Hitze nicht einmal annähernd so viele Problem verursachen. Die Hitze verstärkt die Biegungen nur noch ein wenig und schwächt die Struktur der Lötkugeln. Während des Betriebs dehnen sich das Mainboard und die Lötkugeln aus und ziehen sich wieder zusammen, aber wie gesagt ohne die Biegung hätte das nur einen geringen Einfluß auf die Verlässlichkeit der Konsole. Der Effekt auf die BGA-Chips wir dadurch nur leicht verstärkt.

3) Die letzte weitere Ursache die viele Leute nennen ist der bleifreie Lötkugelzinn und Kaltlötstellen die dadurch entstehen sollen. Die Vorgeschichte dessen ist, dass im Juli, 2006, die E.U. strenge Natur- und Jugendschutzrichtlinien gesetzt hatte, die sog. "RoHS Directive", die bleihaltigen Lötkugelzinn aus allen Produkten für Kinder verbannte. Für über 50 Jahre war dieser Lötkugelzinn aber der Standardlötzinn der einen Schmelzpunkt von etwa 183C hatte. Der neue bleifreie Lötkugelzinn schmilzt erst bei Temperaturen von über 217C. In Furcht vor der potienziellen Gefahr, dass die Chips beim löten zu heiß werden hatten Microsoft's Ingenieure wahrscheinlich Temperaturprofile mit zu niedrigen Temperaturen gewählt. Reflow/Lötkugel Experten von Manncorp haben eine aufwändige Analyse der Qualität der dabei entstandenen Lötkugelstellen durchgeführt und sahen mit Hilfe von Röntgenbildern, dass viele der Lötkugelstellen, vor allem in der Mitte nicht einmal geschmolzen wurden und somit nicht fest verbunden waren.
Hier ist der Link zu ihrem Artikel zum Nachlesen. Außerdem haben sie herausgefunden, dass die mittleren Lötkugeln aufgrund des dicken Sockels wahrscheinlich "isolierter" waren als die anderen und deshalb nicht soviel Wärme erfahren konnten. Möglicherweise wusste Microsoft davon und entwarf deshalb das problematische X-Clamp Design um diese losen Lötkugeln durch Druck verbunden zu halten, aber offensichtlich hat es nicht so gut funktioniert wie vielleicht beabsichtigt.

Es wurde außerdem spekuliert, dass wenn die Temperatur der Lötkugeln schnell abfällt(wie beim Ausschalten der Konsole) sich Risse bilden und diese somit porös und instabil werden, was im Endeffekt wieder zu einer Kaltlötstelle führt. Wenn die kleinen Risse nicht zu Fehlern führen können kleine Splitter der Lötkugeln abbrechen und Brücken/Kurzschlüsse verursachen. Der spezifische Fehlercode für Kurzschlüsse in der GPU - RAM Gegend ist 0020. Manche sagen , dass der Fehler auch vorkommt wenn man den gesamten GPU entfernt aber wir sprechen hier über versiegelte Originalgeräte also braucht man das nicht berücksichtigen. In Wirklichkeit ist diese Theorie allerdings aber auch sehr unwahrscheinlich, die Lötkugeln mögen vielleicht Risse bekommen aber es ist sehr unwahrscheinlich, dass dabei Stücke abbrechen. Bis jetzt konnte diese Theorie auch noch nicht bewiesen werden also kann man das ausschliessen.

Unsere Theorie für die Kurzschlüsse die zwischen den Lötkugeln entstehen sind ein Phänomen namens Tin Whiskers(matallerne Kristalle die auf Metallen wachsen, hier der deutsche Artikel). "Tin whiskers" sind kleine Kristalle die pro Jahr etwa 1mm wachsen. 1mm pro Jahr hört sich mal wieder nicht nach viel an, wenn man aber berücksichtigt, dass zwischen den einzelnen Lötkugeln weniger als 1mm Platz ist, dann macht es Sinn, denn ein einzelner "Tin whisker" kann unter normalen Umständen in weniger als einem Jahr einen Kurzschluss verursachen. Dabei gibt es viele verschiedene Metalle auf denen sie wachsen Zinn, Zink, Gold, Silver etc. Der bleifreie Lötkugelzinn enthält hauptsächlich Zink und Zinn was uns schon die Augen öffnen sollte, aber da sind noch weitere Eigenschaften die perfekt auf die Xbox 360 passen.

Es gibt bestimmte Faktoren, die das Wachstum dieser Kristalle noch beschleunigen und das passt bei der Xbox 360 perfekt wie schon gesagt. Der erste Faktor wäre "Externally Applied Compressive Stresses such as those introduced by torquing of a nut or a screw "/"Extern angewendeter kompressiver Druck/Stress, wie der durch eine festgezogene Schraube oder Mutter"(NASA) das ist was hier vorliegt, vor allem in der Mitte des Chips wo Sockel und X-Clamp Pin die Lötkugeln zusammen pressen. Ein weiterer Faktor sind "Bending or Stretching"/"Biegungen und Krümmungen"(NASA) und wie schon zuvor gesagt haben wir so oder so sehr viel mehr Biegungen und Stress als wünschenswert ist. Der letzte Faktor ist "thermally induced stress"/"temperaturbedingter Stress"(Wikipedia) und dank dem extrem heißlaufenden GPU, trifft das ebenfalls auf die Zustände innerhalb der Xbox 360 zu. Also dauert es für diese "Tin whisker" Kristalle weit weniger als ein Jahr um auf die Größe von 0,7mm anzuwachsen, die benötigt werden um einen Kurzschluss mit einem der benachbarten Lötkugeln auszulösen.

"Tin whiskers" sind ein bekanntes Problem in elektronischen Geräten. Ein berühmtes Beispiel ist der Galaxy IV Satellit der 1998 aufgrund von "Tin whiskers" lahm gelegt wurde und nicht mehr funktionierte. Das war der Grund warum die NASA auf diesem relativ unbekanntem Gebiet vermehrt Nachforschungen anstellte. Es gibt aber noch viele weitere Beispiele für Defekte die durch diese Kristalle verursacht wurden
Ein paar Beispiele...
"Tin whiskers" sind aber kein so neues Problem wie es scheint, sie wurden 1940 erstmals entdeckt und das einzige Mittel um den Wachstum der Kristalle effektiv zu verlangsamen ist Blei zu dem Lötkugelzinn hinzuzufügen. Wissenschaftler experimentieren ständig mit Mixturen, die wiederstandsfähiger gegen diese Kristalle sind, aber etwas Besseres als Blei ist dabei noch nicht herausgekommen. Ich muss allerdings einräumen, dass es im Moment noch keine definitiven Beweise gibt, dass es sich wirklich in der Xbox 360 darum handelt. Wenn jemand ein sehr gutes Mikroskop hat und Bilder von diesen Kristallen bei einer 002* Xbox machen könnte wäre das sehr hilfreich. :)

Ich hoffe diese "kurze" Erklärung unseres Konzepts hat Ihnen gefallen.

Nun fahren wir fort mit dem eigentlichen Fix für die unzähligen Probleme die wir soeben aufgezählt haben...