SPU15 IC

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

SAMSUNG SPU15 POWER MANAGEMENT IC HARDWARE & REPAIR GUIDE

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

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

SECTION 1: FUNCTIONAL ARCHITECTURE & CIRCUIT ROLE

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

- Architecture: Multi-Channel Integrated Power Management IC combining high-frequency 

  synchronous multi-phase Step-Down (Buck) converters and multiple low-noise LDOs.

- Operating Electrical Parameters:

  * Input Supply Voltage (VBAT / VDD_SYS): 3.2V to 4.5V DC supplied from battery / 

    charging circuit.

  * Regulated Output Rails:

    - Multi-Phase Core Buck Converters: 0.60V to 1.15V DC (Dynamically adjusted 

      via DVFS for CPU Big/LITTLE cores, Mali/Tensor GPU, and AI engines).

    - Memory Power Rails: 0.60V (VDDQ), 1.10V (VDD2) for LPDDR5/4X RAM.

    - Storage Rails: 1.2V and 1.8V/2.5V for UFS high-speed flash memory.

    - Low-Dropout (LDO) Regulators: 1.8V, 2.8V, 3.0V, 3.3V supplying analog 

      peripherals, touch, sensors, and clock generators.

- Power Sequencing & System Supervison:

  * Manages the strict multi-stage power-up sequence required by Exynos and Google 

    Tensor processors. If any single buck rail fails or suffers timing delay, the 

    PMIC asserts a hardware reset (RESET_N) and halts system boot.

- Telemetry & Digital Control:

  * High-speed System Power Management Interface (SPMI) / I2C serial bus connected 

    to the Application Processor for real-time telemetry, voltage stepping, and 

    fault register reporting.

- Comprehensive Hardware Protections:

  * Over-Current Protection (OCP), Over-Voltage Protection (OVP), Under-Voltage 

    Lockout (UVLO), Short-Circuit Protection (SCP) on all buck phases, and Thermal 

    Shutdown (TSHUT) at 140°C die temperature.

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

SECTION 2: BOARD-LEVEL FAULT SYMPTOMS

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

1. Completely Dead Board (0.00A or Weak Pulse on Power Button):

   - Connecting the board to a DC power supply and pressing the power button yields 

     0.00A current draw, or a microscopic jump to 0.02A - 0.04A that immediately drops 

     back to 0.00A upon key release. Indicates that the primary 1.8V Always-On (S2) 

     rail or base power-on sequencer inside SPU15 has failed.

2. Hanging on Startup / Stagnant Current (0.12A - 0.25A Freeze):

   - Current jumps to around 150mA - 220mA on the DC power supply and remains 

     completely flat without booting. Caused by a missing CPU core or RAM buck 

     voltage, leaving the processor unable to execute the bootloader code.

3. Direct VBAT / VDD_SYS Short to Ground:

   - Connecting the DC power supply instantly trips to the maximum set current 

     (2A - 5A at 4.0V) before pressing the power button. An internal high-side buck 

     MOSFET breakdown inside SPU15 shorts the main system power rail to ground.

4. Spontaneous Reboots Under Heavy Load (Gaming, Camera, 5G Data):

   - Phone boots up and operates in light tasks, but restarts or powers off the 

     instant a heavy application (camera, 3D gaming, high-speed 5G download) is 

     launched due to a degraded buck regulator phase or cracked inductor joint.

5. Overheating Near PMIC Shield Can in Standby:

   - The device consumes excessive standby battery (discharges 30-40% overnight) 

     with noticeable heat near the SPU15 shield due to internal substrate leakage.

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

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

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

[A] Cold Testing (Diode Mode Readings - Red Probe on GND, Black Probe on Pin):

- VBAT / VDD_SYS Input Filtering Capacitors:

  * Normal Diode Value: 0.340V - 0.440V (340mV - 440mV).

  * If < 0.030V: Direct system short to ground.

- CPU Core & GPU Buck Inductors (Large molded SMD power inductors around SPU15):

  * Low resistance is normal for CPU cores: 0.030V - 0.120V (30mV - 120mV) due to 

    high processor gate capacitance and low silicon impedance.

  * If 0.000V with audible continuous continuity beep: Dead short on CPU core rail.

- Memory & System Buck Inductors:

  * 1.1V / 1.2V Inductors: 0.260V - 0.360V.

  * 1.8V Always-On Inductor: 0.380V - 0.480V.

- I/O & Analog LDO Output Capacitors:

  * Normal Diode Value: 0.450V - 0.600V.

- SPMI / I2C Serial Lines:

  * Normal Diode Value: 0.420V - 0.520V (must match within ±10mV).

[B] Hot Testing (Live Measurements with DC Power Supply at 4.0V):

- Standby Check:

  * Before pressing the power button, verify 1.8V Always-On rail on its designated 

    filter capacitor. If 1.8V is absent, SPU15 is dead or held in hardware lockout.

- Power-On Trigger Check:

  * Press and hold the power button; probe the surrounding buck coils simultaneously:

    - CPU Core Coils: Must measure 0.70V - 0.95V DC.

    - RAM Coils: Must measure 1.10V DC steady.

    - UFS Storage Coils: Must measure 1.20V DC and 1.80V DC.

- If all primary buck voltages pulse once for a fraction of a second and immediately 

  shut down, SPU15 detects an over-current fault or missing feedback signal.

[C] Rosin Smoke / Thermal Imaging Short Isolation:

- In cases of direct VBAT / VDD_SYS shorts, remove the PMIC shield frame.

- Coat SPU15 and its surrounding buck inductors and capacitors with white rosin smoke.

- Inject 3.8V DC (current limited to 2.0A) onto the shorted rail.

- If rosin melts instantly over the SPU15 silicon die rather than surrounding ceramic 

  capacitors, internal silicon failure is confirmed and the chip must be replaced.

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

SECTION 4: SOLDERING, REBALLING & REWORK SPECIFICATIONS

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

- Component Sensitivity & Package Type:

  * SPU15 is a high-density, fine-pitch BGA chip (0.40mm ball pitch). The package 

    is extremely heat-sensitive and susceptible to micro-warping and internal ball 

    bridging if overheated.

- Surrounding Component Shielding:

  * Located immediately adjacent to the Application Processor (Exynos 1380 / 1330 

    or Tensor G2/G3) and UFS storage. Always shield neighboring processors and 

    plastic FPC connectors with multiple layers of high-grade Kapton thermal tape 

    and thick copper heat sink plates.

- Desoldering Guidelines:

  * Bottom Preheating: Recommended 150°C - 160°C bottom preheat for multilayer 5G 

    motherboards.

  * Hot Air Station Temperature: 340°C - 350°C.

  * Airflow Rate: 35% - 40% with a 6mm straight nozzle.

  * Apply a small droplet of premium low-residue tacky flux (Amtech NC-559-V2).

  * Direct heat in smooth, circular paths around the chip edges for 20 - 25 seconds.

  * As soon as all solder balls reach complete liquidus, lift the IC vertically 

    using precision curved tweezers. Never pull horizontally to avoid tearing 

    microscopic motherboard PCB pads.

- PCB Pad Cleanup & Planarization:

  * Add a bead of leaded Sn63/Pb37 solder wire to the PCB footprint using a mini-chisel 

    soldering iron tip (320°C) to blend with high-temp lead-free factory solder.

  * Use premium narrow copper desoldering wick to gently sweep across the footprint 

    until all pads are completely flat and mirror-smooth.

  * Clean thoroughly with 99.9% Isopropyl Alcohol (IPA) and inspect under microscope 

    for missing or bridged pads.

- Reballing Procedure:

  * Stencil: Dedicated SPU15 / Samsung Exynos 5G PMIC 0.40mm pitch BGA stencil.

  * Solder Paste: Sn63/Pb37 (183°C melting point, Type 4 or Type 5 ultra-fine paste).

  * Squeegee dried solder paste uniformly into the stencil apertures.

  * Reflow using hot air at 280°C - 290°C with low airflow (20%) to form perfectly 

    identical, bright spherical solder balls.

- Installation:

  * Apply an ultra-thin film of tacky flux over the motherboard pads.

  * Carefully align the Pin 1 corner index dot with the white silkscreen alignment 

    mark on the board.

  * Reflow with hot air at 335°C - 340°C, 35% airflow.

  * Surface tension will pull the chip into exact alignment. Give an ultra-gentle 

    micro-touch with tweezers to verify molten ball elasticity.

  * Allow the board to cool naturally to ambient room temperature before connecting 

    to a DC bench power supply.

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