Kurzschluss auf der Platine: warum meist ein winziger Kondensator schuld ist

Was ein Kurzschluss auf einer Platine wirklich ist

Jede Spannung in einer Konsole hat zwei Seiten: die Schiene, auf der der Strom ankommt, und die Masse, über die er zurückfliesst. Dazwischen sitzen die Verbraucher, also die Chips. Sie haben einen Widerstand, deshalb fliesst ein bestimmter, gewollter Strom.

Ein Kurzschluss heisst: Irgendwo ist eine direkte Verbindung zwischen Schiene und Masse entstanden, an den Verbrauchern vorbei. Der Strom nimmt den kürzesten Weg, die Spannung bricht zusammen, und die Schutzschaltung schaltet ab. Nichts raucht, nichts riecht, die Konsole geht einfach aus.

Woran man es erkennt, ohne die Konsole einzuschalten: Wir messen den Widerstand zwischen Schiene und Masse. Bei einer gesunden Schiene liegt der im Bereich von einigen zehn bis einigen hundert Ohm. Liegt er bei wenigen Ohm oder darunter, ist die Sache klar.

Warum ausgerechnet die Kondensatoren sterben

Auf der Platine einer PS5 oder Xbox sitzen mehrere hundert winzige Kondensatoren, sogenannte MLCC. Die Abkürzung steht für Multilayer Ceramic Capacitor, also Vielschicht-Keramikkondensator. Sie bestehen aus dünnen Keramikschichten, zwischen denen sich Metallflächen abwechseln, gestapelt wie Blätterteig.

Ihre Aufgabe: Sie sitzen direkt an jeder Spannungsschiene und puffern. Wenn ein Chip plötzlich viel Strom zieht, zum Beispiel beim Laden einer Szene, würde die Spannung kurz einbrechen. Die Kondensatoren in der Nähe geben in diesem Moment Energie ab und halten sie stabil. Deshalb sind es so viele und deshalb sitzen sie so dicht an den Chips.

Und genau die Bauweise ist ihre Schwäche. Keramik ist hart und spröde. Drei Dinge bringen sie um:

• Mechanische Belastung. Wenn sich die Platine durchbiegt, etwa beim Sturz, beim Transport in zu dünner Verpackung oder weil jemand beim Reinigen auf das Board gedrückt hat, reisst die Keramik innen ein. Von aussen sieht man nichts.
• Temperaturschocks. Zu schnelles Aufheizen beim Löten durch ungeübte Hände erzeugt dieselben Risse.
• Alterung unter Dauerhitze. Eine Konsole, die jahrelang zu heiss lief, hat mürbere Kondensatoren als eine gut gekühlte.

Ein Riss allein macht noch keinen Kurzschluss. Aber durch den Riss wandert mit der Zeit Metall von einer Schicht zur nächsten. Erst wird das Bauteil leitfähiger, dann irgendwann vollständig leitend. Deshalb sterben Konsolen oft Wochen nach dem Sturz und nicht sofort, und deshalb glauben viele Kunden, es habe nichts damit zu tun.

Warum ein Bauteil für Cent die ganze Konsole stilllegt

Die Kondensatoren einer Schiene sind alle parallel geschaltet. Jeder einzelne liegt zwischen derselben Schiene und derselben Masse. Wird einer davon leitend, ist damit die ganze Schiene kurzgeschlossen, egal wie gesund die anderen hundert sind.

Das ist die schlechte Nachricht. Die gute: Weil sie parallel liegen, ist der Ausfall eines einzelnen Kondensators verkraftbar. Wir können ihn auslöten und die Schiene läuft wieder, die verbliebenen übernehmen seine Arbeit. Bei vielen Reparaturen setzen wir trotzdem einen neuen ein, aber die Konsole lebt in dem Moment schon wieder.

Genau deshalb lohnt sich die Suche. Ein defekter MLCC kostet im Einkauf Cent. Ein Mainboard-Tausch kostet ein Vielfaches der Reparatur. Wer bei einem Kurzschluss sofort das Board tauscht, hat nicht gemessen.

Wenn nicht der Kondensator schuld ist, sondern der Chip

Manchmal sitzt der Kurzschluss im Chip selbst. Typisch bei Überspannung von aussen, also nach einem Blitz oder einem defekten Netzteil. Dann ist innen eine Halbleiterstruktur durchgeschlagen und wirkt von aussen wie ein Draht.

Für dich macht das den entscheidenden Unterschied: Ein Kondensator ist ein Handgriff. Ein Chip bedeutet Auslöten, Reinigen, Neubestücken unter dem Mikroskop, und bei manchen Chips zusätzlich das Übertragen konsoleneigener Daten. Was das bei der Southbridge bedeutet, steht im Ratgeber Southbridge defekt.

Deshalb beginnt jede unserer Diagnosen mit derselben Frage: Wo genau sitzt der Kurzschluss? Nicht: Welches Teil tauschen wir?

Warum kurzes blaues Licht so oft ein Kurzschluss ist

Bei der PlayStation 4 leuchtet die Leiste beim Start blau und soll auf weiss wechseln, sobald die Konsole ein Bild ausgibt. Bleibt sie blau und geht die Konsole dann aus, ist das kein Fehlercode, sondern schlicht die Stelle, an der die Startkette abgebrochen ist.

Die Konsole fährt beim Einschalten eine Spannung nach der anderen hoch und wartet jedes Mal auf die Rückmeldung, dass sie stabil steht. Liegt auf einer dieser Schienen ein Kurzschluss, kommt die Rückmeldung nie. Die Steuerung bricht ab und fährt alles wieder herunter. Das blaue Licht ist also nicht die Ursache, es ist der Punkt, bis zu dem sie gekommen ist.

Deshalb hilft es uns, wenn du beschreibst, wie weit sie kommt: nur ein Zucken, Lüfter kurz an, Piep oder kein Piep. Jede dieser Stufen grenzt ein, welche Schiene betroffen ist. Mehr dazu im Ratgeber Stromschienen, VRM und Mosfet und, speziell für die PS4, unter PS4 geht nicht an.

So gehen wir bei einem Kurzschluss vor

• Sichtprüfung unter dem Mikroskop. Korrosion, Spuren von Flüssigkeit, mechanische Schäden, Reste früherer Reparaturversuche.
• Widerstandsmessung aller Schienen gegen Masse, stromlos. Das Ergebnis vergleichen wir mit den Werten, die wir von gesunden Boards kennen.
• Die betroffene Schiene mit niedriger, strombegrenzter Spannung speisen. Nie mit voller Spannung, sonst macht man aus einem kleinen Schaden einen grossen.
• Wärmebildkamera drauf. Das defekte Bauteil erwärmt sich als Erstes und ist in Sekunden gefunden.
• Bauteil auslöten, Schiene nachmessen. Ist der Kurzschluss weg, war es das. Ist er noch da, geht es weiter.
• Neues Bauteil setzen, Funktionstest unter Last, und bei Konsolen mit Thermikproblem gleich die Kühlung mit erneuern.

Dieser Ablauf ist der Grund, warum wir bei kostenloser Diagnose nicht ins Blaue raten müssen. Und er ist der Grund, warum wir dir manchmal nach einer halben Stunde absagen: Wenn die Wärme unter dem Hauptprozessor sitzt, ist jede weitere Minute dein Geld ohne Aussicht.

Was du tun kannst, damit es nicht wieder passiert

• Verpacke die Konsole für den Versand so, dass sie sich nicht durchbiegen kann. Mindestens drei Zentimeter Polster rundherum, stabiler Karton. Wie das geht, steht unter Konsole sicher verschicken.
• Lass sie frei stehen und atmen. Dauerhitze ist der langsamste, aber sicherste Weg zu mürben Bauteilen.
• Bei Gewitter: Netzwerkkabel ziehen, nicht nur den Stecker. Der häufigste Überspannungsweg ist das LAN-Kabel.
• Wenn sie einmal gefallen ist und noch läuft, warte nicht ab. Ein Riss in der Keramik wächst.