U-MTK 2

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1. SYSTEM SILICON ARCHITECTURE & POWER-TREE TOPOLOGY

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The AMAOE U-MTK2 template addresses the thermal and electrical complexity of MediaTek's

first flagship 20nm/28nm high-power application processors and their companion split-rail power nets:

A. TENSOR / HELIO MULTI-CORE PROCESSORS:

   - MT6797W (Helio X20 / X25):

     * Tri-Cluster CPU: 2x Cortex-A72 @ 2.3 GHz - 2.5 GHz (Max Performance) + 4x Cortex-A53 @

       2.0 GHz (Medium Load) + 4x Cortex-A53 @ 1.4 GHz (Low-Power Efficiency).

     * GPU: Arm Mali-T880 MP4 @ 780 MHz.

     * Thermal Behavior: Under sustained thermal dissipation, thermal expansion between the 20nm

       silicon die and the BT-resin substrate causes center solder ball micro-fractures on VDD_CPU

       and VDD_GPU rails, causing sudden reboots, bootlooping at the vendor logo, or a completely dead board.

   - MT6795W (Helio X10):

     * 28nm HPM process with 8x Cortex-A53 cores running up to 2.2 GHz with PowerVR G6200 GPU.

     * Uses the 256-ball Package-on-Package (PoP) upper interposer ring for LPDDR3 memory mounting.

B. SPLIT-POWER DELIVERY: MT6351V / MT6331P / MT6332P / DA9214:

   - Master PMIC (MT6351V / MT6331P):

     * Generates baseband reference voltages, digital I/O rails (VIO18: 1.8V), analog supply

       (VAUD28: 2.8V), 32.768 kHz RTC clock, and manages power-on reset sequencing.

   - Slave PMIC (MT6332P):

     * Takes the brunt of battery current from the charging port (supporting 15W-18W Pump Express Plus).

     * Directly powers auxiliary core buck phases. Common failure point: internal high-side buck MOSFET

       shorts drain-to-source, clamping VBAT to ground.

   - Dialog DA9214 Sub-PMIC:

     * High-frequency dual-phase synchronous step-down converter providing up to 20A dynamic current

       specifically for the dual Cortex-A72 cluster. If DA9214 is unseated or cold-soldered, the device

       will power on but crash instantly when high CPU clock states are engaged.

C. WIRELESS & RF SUBSYSTEM:

   - MT6630QP: Highly integrated 5-in-1 combo chip requiring clean, coplanar solder joints to prevent

     Wi-Fi 5 GHz signal degradation or GPS fix dropouts.

   - SKY77643-11 & SKY77916-31: High-density RF Power Amplifier modules with central ground thermal pads.

     Excessive paste under the center pad causes the module to tilt, leading to perimeter open circuits.

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2. SOLDER PASTE & ALLOY SELECTION SPECIFICATIONS

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- Stencil Thickness: 0.12 mm precision laser-cut Japanese steel.

- Alloy Hierarchy (Dual-Temperature Rule for PoP Rework):

  * Bottom SoC Layer (MT6797W / MT6795W / MT6595W to Motherboard):

    - Alloy: Sn63/Pb37 Leaded Solder Paste (Melting Point: 183°C).

    - Particle Mesh: Type 4 (20 - 38 microns) or Type 5 (15 - 25 microns).

  * Top RAM Layer (RAM 256 onto MT6795W/MT6797W Interposer):

    - Alloy: Sn42/Bi58 Low-Temperature Alloy (Melting Point: 138°C) or Sn62/Pb36/Ag2 (179°C).

    - Rationale: The upper RAM reflow temperature (230°C - 240°C air) must not reach the 183°C

      melting point of the lower SoC balls, preventing bridging and inter-ball solder squish.

  * Peripheral PMICs & RF (MT6351V, DA9214, SKY77643-11):

    - Alloy: Sn63/Pb37 (183°C).

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3. CHIP-LEVEL REBALLING & REWORK PROCEDURE

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PHASE 1: DESOLDERING & POP STACK SEPARATION

1. Secure the board in a dedicated motherboard fixture. Place thermal tape over cameras and plastic slots.

2. Bottom Pre-Heat: 150°C across the bottom of the PCB.

3. Top Air: Set hot-air wand to 350°C - 365°C with an 8 mm circular nozzle (airflow 45%).

4. Heat the RAM 256 perimeter uniformly for 30 seconds. Slide a 0.06 mm separation blade between

   the RAM and CPU to slice the corner epoxy and lift the RAM off without exerting downward pressure.

5. Reheat the lower SoC (MT6797W/MT6795W) to 365°C and lift vertically with vacuum or fine tweezers.

PHASE 2: RESURFACING & UNDERFILL CLEANING

1. Lower hot air to 250°C and apply RMA flux. Use a copper scraper blade to peel softened black underfill

   from both the PCB landing pads and the chip base.

2. Add leaded 183°C solder to the pads with a 330°C iron (C210 bevel tip) to lower the melting point.

3. Level all pads using desoldering wick until coplanar and mirror-smooth. Clean with 99.9% IPA.

PHASE 3: REBALLING WITH AMAOE U-MTK2

1. Position the cleaned IC into the matching aperture on the U-MTK2 stencil:

   - For MT6797W, align with the marked Deca-Core matrix.

   - For RAM, align with aperture "RAM 256".

   - For PMIC/RF, align with MT6331P, MT6332P, MT6351V, DA9214, or MT6169V.

2. Ensure the circular expansion relief vents surround the IC edges to prevent heat bulging.

3. Apply Sn63/Pb37 solder paste with a flexible steel blade at a 45° angle. Scrape off all surface excess.

4. Hot Air Reflow:

   - Direct hot air at 310°C - 325°C (airflow 30%) from 3 cm away, circling inward.

   - Solder paste coalesces into uniform balls across all apertures.

   - Cool for 10 seconds before lifting the stencil vertically.

   - Apply a drop of liquid flux and pass hot air for 3 seconds at 300°C for final sphere centering.

PHASE 4: TWO-STAGE INSTALLATION

1. Stage 1 (Base SoC to PCB):

   - Apply a microscopic layer of tacky flux to the PCB pads.

   - Align the SoC to the silkscreen corner brackets. Reflow at 345°C - 355°C (bottom preheat at 150°C).

   - Once surface tension aligns the SoC, perform a gentle 0.1 mm tweezer nudge test to verify all balls

     have collapsed and bonded.

2. Stage 2 (RAM 256 to SoC):

   - Cool the board completely. Apply a micro-layer of flux to the top interposer ring of the SoC.

   - Align the reballed RAM 256 (Pin 1 orientation matched).

   - Reflow at 250°C (if using 138°C low-melt paste) or 310°C (if using 179°C paste) with low air (25%).

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4. ELECTRICAL DIAGNOSTICS & FAULT MATRIX

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1. Diode Mode Impedance Values (Red probe to Ground, Black probe to test point):

   - VCORE / VPROC (Main CPU Core Inductors) : 0.025 V - 0.080 V (Normal low-impedance buck loop).

   - VIO18 (1.8V System I/O Rail)           : 0.380 V - 0.480 V (Short indicates bridged PMIC or CPU ball).

   - VBAT / VSYS Rail                       : 0.420 V - 0.540 V (Short < 0.050 V indicates blown MT6332P FET).

   - LPDDR RAM VDD1 / VDD2                  : 0.280 V - 0.410 V.

2. DC Power Supply Boot Signatures (4.0V VBAT Input):

   - 0.000 A Standby: Normal prior to pressing Power button.

   - Fixed 35 mA - 60 mA Current: MT6331P/MT6351V has initiated, but the 26 MHz system clock is absent,

     or the CPU is not responding to RESET release.

   - Jumping 80 mA -> 160 mA -> Drops to 0 mA: RAM 256 open/bridged joint or corrupt eMMC BGA153 bootloader.

   - Immediate Overcurrent (> 1.5 A on connection): Shorted MT6332P, DA9214, or damaged primary power inductor.

   - Steps 100 mA -> 280 mA -> 650 mA -> 1.2 A+: Successful boot into Android OS.