MS Surface Book 3

전자부품
1. 컴퓨터
  1. 노트북
    1. 2020년 05월 출시 노트북, MS Surface Book 3 - 이 페이지
      1. 마이크로소프트 모델 1706 직류전원장치
  2. 참고
    1. 태블릿 컴퓨터
정보
1. Microsoft Model: 1908
2. 나무위키 https://namu.wiki/w/Surface%20Book%203
3. 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_Book_3
4. 2022/10/04 넥스벨 회사로부터 기증받음
외형
1. 외관
  - 영문키보드이다.
  - 태블릿 컴퓨터가 붙는, 키보드 독에 모델명이 기록되어 있다. Microsoft Model: 1908
2. 태블릿 컴퓨터 베이스(뒤판) 및 키보드 독 앞뒤면 모두 마그네슘 합금이다. CPU가 있는 태블릿 4측면에 바람 구멍 방열로 만들어져 졌다.. 마그네슘 합금 본체 4측면 중에서 3측면은 기계가공으로 일정한 배열을 갖는 방열구멍을 뚫었다.
  - 상단 측면은 WiFi 안테나 때문에 수지 막대기를 풀로 붙였다.
전원
1. 키보드 독에 전용 전원커넥터가 꼽힌다.
  - 커넥터 양쪽에 있는 자석으로 붙는다.
2. 마이크로소프트 모델 1706 직류전원장치 에서 자세히 분석
키보드 독
1. 외형
2. MS에서는 Dynamic Fulcrum Hinge(동적 받침대 힌지)라고 부른다.
  - 자석으로 붙는다.
3. 내부
  - 오른쪽은 USB와 SD카드
  - 키보드,키보드백라이트,터치패드
4. USB 통신포트와 SD카드 리더기 보드
  1. SD메모리 카드접점
  2. USB 커넥터, USB 3.1 Gen 2 포트 2개를 사용.
    - 접점. 위 4개를 전형적인 접점. 아래 5개는 RX-+,접지,TX-+
    - 커넥터가 납땜되는 PCB 뒤면에 (부품이 없음에도 붉구하고) 실드 깡통이 붙어 있다.
  3. Genesys Logic GL3590 configurable USB 3.1 Gen 2 hub controller, RealTek RTS5314 SD card reader
    - USB 컨트롤러 IC용 Xtal세라믹 공진기
    - 조명 A상태(금색으로 보인다)
    - 조명 B상태(은색이다.)
  4. USB 포트 ESD 보호소자
    - TVS다이오드
  5. 잡음제거용 CMF 부품. 한 포트에 경로가 3개이지만, 이 부품들은 Rx 쪽에만 있을 것이므로 2쌍만 존재하는 듯
    - 0.65x0.5mm CMF
    - 코일 층 위 및 아래로 페라이트 시트를 접착제로 붙였다.
    - 코일 피치 15um
  6. SD카드 리더기와 연결되는 커넥터에서 ESD 보호소자
    - TVS다이오드
5. 외장그래픽장치를 위한 옵션 전원케이블(?)
  - 외장그래픽장치를 위한 옵션 전원케이블(?)
  - 굵은 전선과 낮은 접촉저항을 제공하기 위한 크림프 커넥터
6. 메인보드에서
  1. 키보드 독에서 떼내어 뒤집어 촬영
    - 전원, USB IC, K24 MCU, PS8468 DisplayPort repeater
  2. 위 사진에서 오른쪽, 충전 및 PCI-e 겸용 DC커넥터 소켓
    - 이 플러그가 소켓에 꼽힌다.
    - 상하 핀 중간에 차폐용 접지판이 있다.
  3. 6층 PCB 및 파워 인덕터
  4. SMD타입 전류검출용R
    1. R010 R001로 마킹된 두 개
    2. R010. 검정색 수지는 발연질산에 빠르게 녹지 않아, 불에 태운 후 깨뜨려 제거했다.
      - 프레스 윗면
      - 프레스 아랫면. 트리밍 흔적이 없기 때문에 어떻게 저항값을 맞추지?
    3. R001
      - 마킹면. PCB 구조. 상층은 방열용 구리판인듯
      - 밑면. 좌우 대칭 double L-cut (발열이 심한 퓨즈 등에서 발열분포를 균일하게 하기 위해?) 레이저 트리밍
  5. 점퍼 및 퓨즈(1.6x0.8mm)
    1. 전체
      - 하양 칩 10 마킹품이 퓨즈
    2. 알루미나 기판에 만든 SMD퓨즈
      - 퓨즈 아랫면
      - 동박 단열을 위해 위아래로 수지 코팅. double plunge cut(double cut) 레이저 트리밍
    3. 칩점퍼
      - 점퍼 저항 패턴
7. 터치패드 항목에서 자세히 분해
8. 키보드
  1. 키보드 백라이트
    - 키보드 중간에서 12개 LED를 사용한다.
    - 사이드뷰 LED-SMD LED
  2. 키 하나하나 동일한 밝기를 내기 위해 정교하게 반사점이 설계된 도광판
    1. 광도파용 도광판 전체
    2. 최상단 배열
    3. 어떤 수평 배열
  3. 키보드 아랫판을 못으로 고정했다. 키를 누르는 힘을 모두 받는다. 키보드 수리가 불가능하므로 키보드 독 전체로 교환해야 한다.
    - 키 하나마다 못이 박혀 있다.
    - 나선골(spiral-shank) 못 형태
  4. 키 구조
    - 팬터그래프 받침
    - 멤브레인 스위치
    - 누르면 공기가 빠져나가야 한다.
9. Dynamic Fulcrum Hinge(동적 받침대 힌지) 분해
  1. 키보드 독에서 고정
    - 키보드 독에서는 3개의 나사로 고정된다.
  2. 힌지를 떼어내면
    - 키보드 독과 맞닿는 고정부위
  3. 3개 원통 분해
  4. 회전하는 원통끼리 마찰 베어링, 아세탈 수지 재질로 추측됨.
  5. 태블릿을 고정시키는 래치 및 래치 쪽 분해
    - 마지막 기구물을 끼우고 용접하여 붙였다.
    - 자석이 좌우에 존재한다.
  6. 힌지. 마찰에 의해 고정되어야 하므로 단단한(무거운) 강철 구조이다. 마모되면 화면이 고정되지 않고 무게에 의해 스스로 접힐 것이다.
    - 화면을 펼칠 때, 접을 때 힌지 형태
    - 원통속에 마찰이 큰 회전체가 있다.
태블릿에서
1. Detachable Notebook, 2-in-1 구조(태블릿 컴퓨터와 키보드 독)이므로 결합 및 분리 원리
  1. 도킹 접점에서, PCB에 RF케이블 연결 및 커넥터
    1. 현재 이 모델에서는 키보드 독에 있는 접점이 제거된 상태에서 입수되었다. 수리센터에서 버린 것으로 추정된다.
    2. PC용 동축케이블
      - 뽑히지 않게 철사 고리가 있다.
      - 좌우대칭이다.
      - 빨강선만 DC 케이블이다.
    3. 태블릿 컴퓨터에 있는 많은 접점은 GPU가 있는 또 다른 키보드 독 모델에 꼽았을 때, 고성능 데이터 통신(특히 비디오 통신)을 하기 위해서 필요하다.(?)
  2. 내부
    - 결합
    - 분리
  3. 자물쇠
    - 빨강선은 자석
    - dead bolt(중앙부위가 약간 꺼졌다.)
    - 액추에이터
    - 액추에이터에 있는 롤러 베어링
  4. 결합용 자석
    1. 왼쪽 두 개 화살표는 도킹 접점용, 오른쪽 및 (사진에서 나오지 않지만 사진 바깥쪽 왼쪽)은 키보드 독과 결합용 자석
    2. 키보드 독과 결합용 자석
      - 매우 단단한 에폭시 접착제로 자석을 본체 프레임에 붙였다.
      - 이런 NS 구조가 가장 결합력이 높은 듯.
  5. Muscle Wire 라고 부르는, Nitinol 재료를 사용한 형상기억합금 액추에이터
    1. 단열 커버를 벗기면.
      1. 사진
        
        Chariot Act(uator?)
        
        259231 5V eFuse+FET
      2. 동작실험
        
        2A가 흐르게 하였다.
        
        FET 스위치를 쇼트시켰다.
      3. 동영상
    2. 전원공급 방법은 마치 카드에지 커넥터와 같다.
    3. NTC 온도센서
      - 전류가 많이 흐르므로 접촉저항에 문제가 있으면 PCB가 뜨거워진다. 이를 감지하여 보호한다.
    4. Muscle Wire 저항온도계수 TCR 측정
      1. 2022/10/11
      2. 측정 방법
        
        1.42Ω @25'C
      3. 1차 실험
        
        온도프로파일
        
        저항변화율
      4. 2차 실험 40~100도씨 사이에서 더 정밀하게 측정함.
        
        온도프로파일
        
        저항. 상변화(phase transition)이 일어나므로 저항값이 급격히 변한다.
      5. 상변태 온도 (더 넓은 온도 범위로 더 천천히 실험해봐야겠다.)
        
        고온에서 저온으로 냉각될 때. 마텐사이트가 된다.
        
        Mf: 마텐사이트(M) 종료온도 finish 는 약 55도씨
        Ms: 마텐사이트(M) 시작온도 start 는 약 ??도씨
        
        저온에서 고온으로 가열될 때. 오스테나이트가 된다.
        
        As: 오스테나이트(A) 시작온도 start 는 약 70도씨
        Af: 오스테나이트(A) 종료온도 finish 는 약 80도씨
2. 노트북 LCD
  1. 13.5" 해상도 3000x2000 267PPI 95um/dot
  2. 연결 커넥터
    - 주변이 초록색인 커넥터는 LCD 디스플레이, 왼쪽 깡통속은 터치스크린용
  3. 두 개의 유리판으로 분리된다. LCD 회면이므로 액정이 주입된 빈공간으로 쉽게 분리된다.
    - 위쪽 컬러필터+터치스크린, 아래쪽 LCD 패널
  4. 컬러필터+ 정전식 터치스크린
    1. 접착구조
    2. 컬러필터
      - LCD 셔터가 형성된 유리판으로부터 살짝 떨어지기 위한 스페이서 기둥이 있다.
    3. 정전식 터치스크린용 IC, 1999년 설립된 N-Trig 회사가 Microsoft 회사에 인수되었다.
      - Microsoft 커스텀 IC 4개.
      - X904169 06 / CL2014 22-17,18,19, X904163 011 CL2022, Macronix MX25U1635F 16Mb serial flash
  5. LCD 셔터 패턴이 그려진 유리판
    1. 전체
      - 왼쪽에 수직 DDI가 붙어 있기 때문에, 왼쪽 가장자리가 넓다.
    2. LED 백라이트
      - 맨 뒤 마그네슘 합금 프레임, 맨 앞 LCD 유리, 그 사이에 6개 층이 있다.
      - 1번 LCD, 7번 반사시트, 6번 도광판
      - 아래쪽에 사이드뷰 LED-SMD가 붙어 있는 도광판
      - LED 도광판에 찍힌 확산점 분포
    3. LCD 셔터. 이 앞쪽으로 액정이 채워져 있고, 그 위로 컬러필터 유리가 덮힌다.
    4. PCB
      - D8184 PM ic
      - NOVATEK NT71394MBG, LCD 채널 driver(?)
      - 수평회로 DDI
3. 와이파이
  1. 노트북 안테나 WiFi 안테나
    1. 태블릿 컴퓨터 두께 방향으로 전파가 들어오게 하기 위해서
      - 4측면에 방열구멍이 있다. 3측면은 마그네슘 합금 본체에 뚫었다. 상단 측면은 WiFi 안테나 때문에 수지 막대기를 붙였다.
    2. 화면 방향 앞으로 전파가 가장 크게 들어 온다.
      - FIT, Merapi MIMO antenna
      - 세라믹 블록이 보인다.
    3. 전극 패턴을 뜯어내면. ***** 이런 방식의 안테나를 더 조사해보자. *****
      1. 사진
        
        왼쪽 5.8GHz 안테나는 직접 급전하고, 오른쪽 2.4GHz는 접점이 없다.
        
        2.4GHz 안테나 도체 밑에 세라믹 유전체(참고:유전체필터) 블록이 있다.
        
        유전체 세라믹 블록이 양면접착제로 붙어 있어 안테나 패턴과 C 커플링되어 있다.
      2. C 커플링 안테나(그러면 capacitance coupling pannar patch antenna가 된다.????)를 사용하는 이유
        
        고주파 대역에서 매칭 대역폭이 넓어진다.
  2. M.2 WiFi 카드 + BT 5
    1. CRF(Companion RF): 아날로그 처리부분만 M.2 폼 팩터에 넣는 인텔 기술.
    2. intel AX201D2W, 2x2 Wi-Fi 6, OFDMA 및 1024QAM 160MHz 대역폭으로 2.4Gbps속도. (종래에 비해 3배 또는 4배 늘어났다.) 폼팩터 M.2 1216
      - IPX 안테나 커넥터
    3. 분해
      - WCSAX201, Gig+ AX201용 칩
      - 종전에 비해 부품수가 많이 줄었다.
4. 파우치 2차-리튬
  1. 기술
    1. 비교적 작은 면적의 파우치 셀 두 개를 직렬(8.7V 전압이라고 적혀 있다.)로 사용했다.
    2. 셀 면적을 줄여 부풀어 오르는 문제를 줄이기 위해서인 듯.
  2. 위에 있는 메인보드에서 방출되는 열을 위해 방열(열전도)을 위한 조금 두꺼운 검정색 테이프가 있다.
  3. 배터리 밑면 방열 구조
    - 거울면과 거울면이 서로 닿으면 안되므로 그 사이에 검정테이프를 붙였다.
  4. 배터리 팩 모델: G3HTA044H
    - Zhuhai Guanyu Battery 회사에서 셀 제조, Simplo Technology에서 배터리 팩 제조
  5. 배터리 셀
    1. 모델: CA306291HV, 2435mAh, 3.8V, 두께 3mm 폭 62.1mm 높이 91.6mm
      - 얇고 딱딱하다. 잘 부풀지 않을 것 같아 내부가 궁금해 분해함.
      - Bourns HC72AY-1L 바이메탈 TCO 스위치
      - 파우치를 뜯으면
      - 9번 접었다. 동박이 두껍다고 느껴진다.
    2. 같은 용량에서(또는 같은 두께를 갖는) 타 제품과 접은 횟수를 비교해보자. 즉, 배터리 부풀음 문제를 해결하기 위해, 용량을 희생하고 적게 접었는지.
  6. BMS
    1. 전체
    2. 단자 접점에 spark gap이 보인다.
    3. NTC 온도센서
      - 보드용
      - 배터리 셀용
    4. TCO퓨즈
      - Cyntec FRC2 10A
      - 내부
5. 메인보드에서
  1. 이 모델은 팬이 없다.
  2. 메인보드 분리
    - 메인보드 뒷면 방열
  3. 메인보드에 CPU가 납땜되는 부근에서 기판 층수는 10층이다.
    - 코어가 없다.
  4. CPU를 위한 방열
    - 나사 4개로 고정시킨다.
    - 서멀 그리스가 도포된 부근을 제외하고 검은색 적외선 흡수 테이프를 붙였다.
  5. 서멀 그리스 도포 방법
    - 서멀 그리스는 무조건 얇게 발라야 한다. 그렇게 하기 위해서는 이렇게 칠한다.
  6. 구리방열판과 나사가 걸리는 스테인리스과의 접합.(왜 스테인리스판을 사용할까? 변형에 따른 스트레스를 흡수하기 위해서 일듯)
    - 납땜으로 접합하였다.
  7. CPU, Intel Core 10세대, i5-1035G7, BGA1526, 1.2GHz, 10nm, 15W, 2019년 8월 출시
    1. 제품 코드 SRGKJ, 왼쪽이 SoC(~11.44mmx~10.71mm 10nm) 오른쪽이 PCH;platform controller hub(~5.69mmx9.45mm 14nm)
      - 매우 딱딱한 언더필로 다이를 고정한다. 리플로우 납땜 때 금속프레임이 인터포저 휨을 방지한다.
    2. BGA1526
      - 50mm x 25mm
    3. low ESL MLCC
    4. 4회선 어레이 초크 인덕터
      1. 외관
        
        1.65x1.25mm
      2. 디솔더링하여 뒤집어보면
        
        외형이 뜨거운 인두기에 의해 쉽게 깍여지고 무너진다.
        
        불에 태워도 형태가 유지된다.
      3. 주파수 특성 데이터
        
        LCR미터로 1MHz까지 임피던스 측정하니
        
        서로 비교
        
        측정값은 2(L1+L2)+Lx이다.
        
        위상이 +로 빨리 변하므로 뭔가 L인것같다.
        
        네트워크 분석기로 8.5GHz까지 통과특성을 측정하니
        
        쓰루
        
        측정
        
        4GHz에서 -3dB정도 감쇠
      4. 분석 의견
        
        페라이트 가루와 접착제로 시트를 만들어 잘라 만든 듯.
        한 패키지 내에 SoC 와 (PCH;platform controller hub)가 같이 있기 때문에, 복잡한 동작 때문에 초크 인덕터가 필요한듯.
    5. CPU용 인터포저 기판 층수는 10층이다.
      - 코어가 있다.
    6. (불에 탈 정도로 열을 가해) 다이를 뜯어보면. 빈공간이 있으면 열전달을 방해하므로 언더필을 채웠다. 빈틈없이 솔더볼이 빽빽하다. 100x100=1만개는 넘을 듯
    7. 솔더볼을 걷어내면
      - 매우 두꺼운 RDL인 구리배선이 보인다.
      - 구리배선을 깍아내면
  8. DRAM, K4U6E3S4AA-MGCL, 16Gbit, LPDDR4X, 4개 사용하므로 모두 8Gbyte
  9. SSD
    1. 위치하는 곳
    2. 방열
      - 최대 7W 전력소모하므로 방열을 잘해야 한다.
      - 뒤쪽 깡통 방열은 비교적 두꺼운 마그네슘 합금 시트로. 진한회색 도전성 양면접착테이프인듯
    3. M.2 SSD NVMe PCIe, 폼팩터 M.2 2230 S3
      - SK hynix, HFM256GDGTNG-87A0A BA, 3.3V 2A, 256GB
      - 방열을 위한 적외선 흡수가 잘되는 듯. 뜨거움 표시
    4. 256GB 용량이므로, 3D로 여러 층을 쌓았기 때문에 좁은 면적에서 열이 집중화 되므로, 방열에 매우 신경쓰는 듯
  10. 카메라 조명용, 와이어본딩된 플래시LED
    - (쉽게 긁히는) 실리콘 구형 렌즈
    - 렌즈를 뜯어내면
    - 금도금 리드프레임(은도금이 아니다.) 및 렌즈는 패키지 상면에 모두 사출함.
6. 노트북용 스피커, Front-facing stereo speakers with Dolby Atmos
  1. 위치
    - 본체 밑에 얇은 탄성테이프가 있어 부딪히는 진동을 제거한다.
  2. 보드를 살펴보면 코일 두 개가 병렬 연결되어 동작한다.
    - (오른쪽 박스, 좌상단에 배출구가 있다.) 스피커박스에 코일이 두 개이다. 왜?
    - 두 코일 위상차를 180도로 연결
  3. 어느 한 스피커에서 임피던스 측정 엑셀 파일
    1. 임피던스 그래프
    2. 의견
      1. 얇고 넓은 진동판을 하모닉없이 기본모드로 진동시키기 위해 코일을 두 개 사용하는 듯.
      2. 만약 두 코일이 서로 반대방향으로 움직이면(극성 교차해서 병렬) 공진주파수는 저주파로 이동된다. 실제 소리를 들어보면 음량이 무척 작아진다.
  4. 분해하면
    - 꽤 두꺼운 동박. 왜 붙였을까? 스피커박스가 가장 두꺼워 위에 있는 LCD 패널을 확실히 접촉하여 접지시키기 위해서인듯
    - 병렬로 연결된 독립 스피커.
    - 백볼륨을 늘리기 위해 스폰지를 사용
    - 표면적을 최대한 넓혀야 하는 스폰지
7. 핸드폰용 이미지센서를 카메라로 사용함. 태블릿이므로 들고 들고 다니므로 다양한 용도로 3개 카메라를 사용한다.
  1. 전면 카메라, (5.0MP front-facing camera with 1080p HD video)
  2. 우면 적외선 카메라
  3. 후면 카메라, (8.0MP rear-facing autofocus camera with 1080p HD video)
    1. 사진
      - Ball Stitch On Ball(BSOB) Au 볼 와이어본딩
    2. 카메라 액추에이터 임피던스 측정 엑셀파일
      1. DC bias 전류에 따른 임피던스 그래프. DC 전류에 의해 렌즈가 앞뒤로 움직인다. 초기에는 렌즈가 거의 위로 붙어있다. +전류를 가하면 아래로 내려간다.
        
        약 +15mA에서 이동가능거리의 50%에 위치하는 듯
      2. 2차 측정. DC -10mA에서 +35mA까지
        
        +25mA 흘리면 렌즈가 밑바닥과 부딪힌다. 선형적으로 움직이는 지점은 +5mA~+25mA 사이이다. 이 지점에서 촛점이 맞춰져야 한다.
        
        앞 그림의 3차원 그래프
공통
1. 자석
  1. 자석 고정 방법
    1. 위치 1
      - 자석1, 철판을 밑에 받치고 풀칠을 한다.
    2. 위치 2
      - 자석이 좌우에 존재한다.
      - 자석2, 키보드 독과 태블릿을 잡아당기는 네오디뮴(?) 자석
      - 자석2, 철판을 밑에 받치고 풀칠을 한다.
  2. 화면을 덮으면 동작하는 홀스위치를 위한 영구자석(덮는 각도를 구분하기 위해 두 개를 사용하는 것으로 추측했으나, 키보드 독 쪽에 아무런 회로가 없다.
    - 태블릿 컴퓨터 화면 좌측에 영구자석이 두 개 있다.
    - 방향 표시를 한 영구자석
2. 전도성 실드 테이프에서
  - 전기가 통하는 검정,구리,천,스폰지 4개 층 사이에는 (전기가 통하지 않는??????) 접착제가 붙는다. 확인할 것.
3. ESD 보호소자, CMF
  1. USB 커넥터 USB 3.2 Gen 2x1 Type-C 포트
    - TVS다이오드 12개, 잡음제거용 CMF는 4개 보인다.
  2. Microsoft Surface Connect 포트. PCI-e 커넥터를 겸한다.
    - TVS다이오드 20개가 보인다. 잡음제거용 CMF 5개가 보인다.(5채널 통신인듯)
  3. SSD용 PCI-e 포트에서
    - CMF 5개
  4. 키보드 독과 연결되는 곳에 CMF, TVS다이오드 등이 보인다.
    - CMF분해
    - 상층에 형성딘 구리색 코일이 오른쪽 경로, 하층에 왼쪽 코일이 있다.
4. 실드 깡통. 내부에는 캡톤 접착테이프를 붙였다.
  1. 전면 카메라 연결 부근에서
    - 왜 바깥은 적외선 흡수를 위한 검정 금속 방열판을 위해 검정색칠을 하고
    - 안쪽은 왜 적외선 흡수(?)를 위한 노랑테이프를 붙였을까?