S2MPS11 IC

====================================================================================================

           SAMSUNG S2MPS11 (SM PS11) MAIN PMIC REWORK & DIAGNOSTIC GUIDE

====================================================================================================

1. FUNCTIONAL ARCHITECTURE & CIRCUIT ROLE:

----------------------------------------------------------------------------------------------------

- Multi-Phase Synchronous Buck Regulators:

  * Converts primary battery voltage (VBAT / VSYS 3.7V–4.2V) into high-current, low-voltage power rails:

    - VDD_ARM: CPU Core power supply with Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS 0.8V to 1.25V).

    - VDD_G3D: Mali GPU graphics core power rail.

    - VDD_MIF: Memory interface and LPDDR3 RAM power rail (~1.1V to 1.2V).

    - VDD_INT: Internal digital core logic supply (~0.9V to 1.0V).

- Massive Integrated LDO Array (30+ Channels):

  * Delivers clean, regulated linear voltages for camera sensors (AVDD, DVDD), AMOLED display bias, touch IC, 

    audio codec, sensors (gyro/accel), and eMMC/UFS flash memory (1.8V, 2.8V, 3.0V, 3.3V).

- System Master Control & Power Sequencing:

  * Monitors power key press (PWR_ON pulled low to ground).

  * Houses the 32.768kHz Real-Time Clock (RTC) crystal oscillator buffer.

  * Coordinates master hardware reset lines (PS_HOLD / RESET_N) with the Exynos processor.

2. BOARD-LEVEL FAULT SYMPTOMS:

----------------------------------------------------------------------------------------------------

- Phone Completely Dead (Zero Current Draw / 0.000A):

  * Motherboard connected to DC bench power supply shows 0.000A. Pressing the power key produces zero 

    current or a minuscule 0.01A pulse because S2MPS11 fails to initiate the boot sequence.

- Boot Current Freeze / Hang (0.05A – 0.08A Stagnant Draw):

  * Pressing the power button causes current to rise to 50mA–80mA and lock up permanently. Caused by a 

    missing VDD_ARM buck voltage, broken secondary LDO rail, or dead 32.768kHz RTC clock buffer.

- Primary Short Circuit to Ground on VBAT / VSYS:

  * Internal high-side buck switching FET breakdown connects the battery line directly to ground (0.000V in 

    diode mode), tripping or beeping the bench power supply immediately upon connecting battery terminals.

- Boot-Loop / Reboot on Samsung Logo:

  * Phone starts, displays the Samsung Galaxy boot logo, and instantly restarts or shuts down due to voltage 

    drop on VDD_ARM / VDD_G3D when high CPU load kicks in.

- Partial Hardware Failures:

  * Touchscreen unresponsive, camera crashes, or Wi-Fi icon grayed out due to burnt-out dedicated LDO 

    power channels inside S2MPS11.

- Severe Motherboard Overheating:

  * S2MPS11 gets burning hot within seconds of connecting power, frequently caused by internal silicon breakdown.

3. STEP-BY-STEP MULTIMETER TESTING & DIAGNOSTICS:

----------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Cold Testing (Diode Mode Check - Battery Disconnected):

   1. Set digital multimeter to Diode Mode. Place RED probe on ground (metal shield frame) and probe 

      surrounding inductors and capacitors with the BLACK probe:

      - Main Battery / VSYS Input Capacitors: Normal reading is ~380mV to 480mV. (0.000V indicates a dead short).

      - VDD_ARM Buck Coils (Large grey inductors near CPU): Normal reading is ~180mV to 280mV (low resistance 

        is normal for CPU core, but must NOT read dead short 0.000V).

      - VDD_G3D Buck Coil: Normal reading is ~200mV to 300mV.

      - VDD_MIF / VDD_INT Buck Coils: Normal readings are ~320mV to 420mV.

      - Surrounding LDO Output Capacitors: Normal readings range from ~400mV to 650mV.

      - Power Key Test Point: Normal reading is ~500mV to 650mV (must measure ~1.8V to 3.8V DC in hot testing).

   2. Short-Circuit Verification:

      - If VBAT or a buck coil reads 0.000V, apply rosin smoke across S2MPS11 and inject appropriate voltage 

        (1.0V for core coils, 3.8V for VBAT, limited to 1.5A). If S2MPS11 melts first, the IC is internally shorted.

B. Hot Testing (Operating Voltage Checks with Motherboard Powered via DC Power Supply):

   1. Connect motherboard to bench DC supply at 4.0V:

      - Check VBAT Input: 4.0V DC must reach S2MPS11 input filter capacitors.

      - Check Power Key Pin: Must read steady high voltage (~1.8V to 3.8V). Pressing the power button must 

        pull this voltage down to 0.0V.

      - Check Buck Coils on Power Button Trigger:

        * VDD_ARM must output ~0.8V to 1.1V DC.

        * VDD_INT must output ~0.9V to 1.0V DC.

        * VDD_MIF must output ~1.1V to 1.2V DC.

      - Check 32.768kHz RTC Crystal: Must measure steady oscillation sine-wave on oscilloscope or ~0.9V DC 

        bias on multimeter. If input voltage and power key trigger are present but all buck outputs remain 0V, 

        S2MPS11 is dead.

4. SOLDERING, REBALLING & REWORK SPECIFICATIONS:

----------------------------------------------------------------------------------------------------

- Package Architecture:

  * S2MPS11 is a 169-pin BGA (Ball Grid Array) package soldered directly to the motherboard ground planes.

- Thermal Shielding & CPU Protection:

  * In Galaxy S4 (I9500) and Note 3 (N900), the Exynos CPU / PoP RAM is located close to S2MPS11. 

    Mask the CPU thoroughly using dual-layer thermal Kapton tape covered by thick heat-reflective aluminum foil.

  * S2MPS11 is factory soldered with high-temperature lead-free alloy on a heavy ground plane. Pre-heat 

    the motherboard from the underside at 120°C–140°C to prevent motherboard blistering.

- Desoldering Parameters:

  * Apply a small amount of non-corrosive RMA / NC-559 tacky flux around the perimeter of S2MPS11.

  * Hot air rework parameters: Temperature 330°C – 345°C, Airflow 25%–30%.

  * Apply heat evenly in circular motions for 25–30 seconds. Gently nudge the corner with micro-tweezers; 

    as soon as it floats freely on molten solder, lift it vertically without disturbing adjacent SMD components.

- Motherboard Pad Cleaning:

  * Apply 183°C leaded solder wire (Sn63/Pb37) to the motherboard pads using a soldering iron at 290°C to dilute 

    the factory lead-free solder.

  * Clean all 169 pads completely flat and smooth using quality copper desoldering wick and flux.

  * Clean thoroughly with 99% pure Isopropyl Alcohol (IPA); inspect under a microscope to confirm no bridged 

    or lifted copper pads.

- Reballing Procedure:

  * Use a dedicated Samsung S4 (I9500) / Note 3 (N900) S2MPS11 stencil or universal 0.35mm / 0.4mm BGA stencil.

  * Spread 183°C fine-grain leaded solder paste evenly into the 169 apertures.

  * Reflow using hot air at 280°C and low airflow (15%) until bright spherical solder balls form across all 169 pads.

- Installation:

  * Apply an ultra-thin film of tacky flux over the cleaned motherboard pad array.

  * Align the Pin 1 orientation index dot on S2MPS11 precisely with the silkscreen corner mark on the PCB.

  * Reflow using hot air at 310°C – 320°C with 20% airflow. Watch the chip snap into center alignment via 

    molten solder surface tension.

  * Give a gentle microscopic nudge; it should spring back to center immediately.

  * Allow the motherboard to cool down naturally for 3–5 minutes before connecting to DC power for boot testing.

====================================================================================================