... gegen Computerkopfschmerzen

Reparatur eines MacBook Pro Mid 2010 mit GPU Panic

Der MacBook Pro 15 ", Mitte 2010 (MacBookPro6,2) stürzt mit GPU Kernel Panic ab. Dieses Problem tritt am Anfang sporadisch und später immer häufiger auf, bis man den Rechner irgendwann nicht mehr nutzen kann, weil er schon beim Hochfahren abstürzt.

Der MacBook Pro 6,2 besitzt eine Intel- und eine NVIDIA-Grafikkarte. Das GPU Panic-Problem tritt bei Nutzung der leistungsstärkeren NVIDIA GeForce GT 330M-Grafikkarte auf. Es gab dazu ein verlängertes Austauschprogramm von Apple, welches jedoch Ende 2016 abgelaufen ist.

Die Ursache der GPU Kernel Panic ist ein Kondensator auf der Hauptplatine, der sehr klein ist und nach einiger Zeit verschleißt. Als Folge davon funktioniert die NVIDIA-Grafikkarte nicht mehr und der Rechner stürzt ab, sobald er diese Grafikkarte nutzt.
Fehlermeldung in der Konsole
Anonymous UUID:       CB04790C-BFD9-0222-F1DB-DE8F4378FB69

Fri Nov 25 14:17:01 2022
panic(cpu 0 caller 0xffffff7f9421cfac): "GPU Panic: [<None>] 3 3 7f 0 0 0 0 3 : NVRM[0/1:0:0]: Read Error 0x00000100: CFG 0xffffffff 0xffffffff 0xffffffff, BAR0 0xd2000000 0xffffff81286bf000 0x0a5480a2, D0, P3/4\n"@/SourceCache/AppleGraphicsControl/AppleGraphicsControl-3.4.12/src/AppleMuxControl/kext/GPUPanic.cpp:127
Backtrace (CPU 0), Frame : Return Address
0xffffff810551ad50 : 0xffffff8013422f69
0xffffff810551add0 : 0xffffff7f9421cfac
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0xffffff810551bf70 : 0xffffff80134c921d
0xffffff810551bfb0 : 0xffffff80134f3e26
Kernel Extensions in backtrace:
com.apple.driver.AppleMuxControl(3.4.12)[A4934A66-0E30-36E9-984A-650481102449]@0xffffff7f9420f000->0xffffff7f94221fff
dependency: com.apple.driver.AppleGraphicsControl(3.4.12)[661E3C87-5B97-3272-88FF-B9BA9B6E24ED]@0xffffff7f941f9000
dependency: com.apple.iokit.IOACPIFamily(1.4)[045D5D6F-AD1E-36DB-A249-A346E2B48E54]@0xffffff7f939f7000
dependency: com.apple.iokit.IOPCIFamily(2.8)[447B4896-16FF-3616-95A2-1C516B2A1498]@0xffffff7f939fe000
dependency: com.apple.iokit.IOGraphicsFamily(2.3.6)[38E388A5-92D6-3388-B799-F2498E582287]@0xffffff7f94169000
dependency: com.apple.driver.AppleBacklightExpert(1.0.4)[E04639C5-D734-3AB3-A682-FE66694C6653]@0xffffff7f9420a000
com.apple.nvidia.classic.NVDAResmanTesla(8.1.8)[0A1B6F41-168D-307A-BABD-162F3B3C2786]@0xffffff7f94530000->0xffffff7f9479efff
dependency: com.apple.iokit.IOPCIFamily(2.8)[447B4896-16FF-3616-95A2-1C516B2A1498]@0xffffff7f939fe000
dependency: com.apple.iokit.IONDRVSupport(2.3.6)[86BA68C6-18DD-30A1-ABF6-54597AD6C277]@0xffffff7f941fc000
dependency: com.apple.iokit.IOGraphicsFamily(2.3.6)[38E388A5-92D6-3388-B799-F2498E582287]@0xffffff7f94169000
com.apple.nvidia.classic.NVDANV50HalTesla(8.1.8)[3666E0FC-87C7-3329-BD8C-2F1ADED100A4]@0xffffff7f9479f000->0xffffff7f94a4bfff
dependency: com.apple.nvidia.classic.NVDAResmanTesla(8.1.8)[0A1B6F41-168D-307A-BABD-162F3B3C2786]@0xffffff7f94530000
dependency: com.apple.iokit.IOPCIFamily(2.8)[447B4896-16FF-3616-95A2-1C516B2A1498]@0xffffff7f939fe000
com.apple.GeForceTesla(8.1.8)[7DAF283F-6FD3-3783-B3CC-D23964F1B9B8]@0xffffff7f94a4c000->0xffffff7f94b16fff
dependency: com.apple.iokit.IOPCIFamily(2.8)[447B4896-16FF-3616-95A2-1C516B2A1498]@0xffffff7f939fe000
dependency: com.apple.iokit.IONDRVSupport(2.3.6)[86BA68C6-18DD-30A1-ABF6-54597AD6C277]@0xffffff7f941fc000
dependency: com.apple.iokit.IOGraphicsFamily(2.3.6)[38E388A5-92D6-3388-B799-F2498E582287]@0xffffff7f94169000
dependency: com.apple.nvidia.classic.NVDAResmanTesla(8.1.8)[0A1B6F41-168D-307A-BABD-162F3B3C2786]@0xffffff7f94530000

BSD process name corresponding to current thread: WindowServer

Mac OS version:
13B42

Kernel version:
Darwin Kernel Version 13.0.0: Thu Sep 19 22:22:27 PDT 2013; root:xnu-2422.1.72~6/RELEASE_X86_64
Kernel UUID: 1D9369E3-D0A5-31B6-8D16-BFFBBB390393
Kernel slide: 0x0000000013200000
Kernel text base: 0xffffff8013400000
System model name: MacBookPro6,2 (Mac-F22586C8)

System uptime in nanoseconds: 49897818443
last loaded kext at 48861251755: com.apple.driver.AppleHWSensor 1.9.5d0 (addr 0xffffff7f94c6e000, size 28672)
loaded kexts:
com.Cycling74.driver.Soundflower 2
com.apple.driver.AppleHWSensor 1.9.5d0
com.apple.driver.AudioAUUC 1.60
com.apple.filesystems.ntfs 3.11
com.apple.iokit.IOUserEthernet 1.0.0d1
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com.apple.driver.AppleUpstreamUserClient 3.5.13
com.apple.driver.AppleHDAHardwareConfigDriver 2.5.3fc1
com.apple.driver.AppleTyMCEDriver 1.0.2d2
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com.apple.driver.AppleMikeyHIDDriver 124
com.apple.GeForceTesla 8.1.8
com.apple.driver.AppleIntelHDGraphics 8.1.8
com.apple.iokit.IOBluetoothUSBDFU 4.2.0f6
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com.apple.Dont_Steal_Mac_OS_X 7.0.0
com.apple.driver.AppleMikeyDriver 2.5.3fc1
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com.apple.driver.AppleSMCPDRC 1.0.0
com.apple.driver.AppleSMCLMU 2.0.4d1
com.apple.driver.AppleHWAccess 1
com.apple.driver.AppleLPC 1.7.0
com.apple.driver.AppleMuxControl 3.4.12
com.apple.driver.ACPI_SMC_PlatformPlugin 1.0.0
com.apple.driver.AppleMCCSControl 1.1.12
com.apple.driver.AppleIntelHDGraphicsFB 8.1.8
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com.apple.filesystems.autofs 3.0
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com.apple.driver.AppleFileSystemDriver 3.0.1
com.apple.iokit.SCSITaskUserClient 3.6.0
com.apple.driver.XsanFilter 404
com.apple.BootCache 35
com.apple.AppleFSCompression.AppleFSCompressionTypeZlib 1.0.0d1
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com.apple.iokit.IOAHCIBlockStorage 2.4.0
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com.apple.driver.AppleFWOHCI 4.9.9
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com.apple.driver.AppleIntelCPUPowerManagement 216.0.0
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com.apple.driver.AppleFDEKeyStore 28.30
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com.apple.iokit.IOACPIFamily 1.4
com.apple.kec.pthread 1
com.apple.kec.corecrypto 1.0
Model: MacBookPro6,2, BootROM MBP61.0057.B11, 2 processors, Intel Core i7, 2.66 GHz, 8 GB, SMC 1.58f17
Graphics: Intel HD Graphics, Intel HD Graphics, Built-In, 288 MB
Graphics: NVIDIA GeForce GT 330M, NVIDIA GeForce GT 330M, PCIe, 512 MB
Memory Module: BANK 0/DIMM0, 4 GB, DDR3, 1067 MHz, 0x80CE, 0x4D34373142353237334348302D4346382020
Memory Module: BANK 1/DIMM0, 4 GB, DDR3, 1067 MHz, 0x80CE, 0x4D34373142353237334348302D4346382020
AirPort: spairport_wireless_card_type_airport_extreme (0x14E4, 0x93), Broadcom BCM43xx 1.0 (5.106.98.100.22)
Bluetooth: Version 4.2.0f6 12982, 3 services, 15 devices, 1 incoming serial ports
Network Service: Parallels Shared #0, Ethernet, vnic0
Serial ATA Device: Hitachi HTS725050A9A362, 500,11 GB
Serial ATA Device: MATSHITADVD-R UJ-898
USB Device: Hub
USB Device: Internal Memory Card Reader
USB Device: BRCM2070 Hub
USB Device: Bluetooth USB Host Controller
USB Device: Apple Internal Keyboard / Trackpad
USB Device: Hub
USB Device: IR Receiver
USB Device: Built-in iSight
Thunderbolt Bus:



Auf MacRumors werden ausführlich Lösungsvorschläge für das GPU Kernel Panic-Problem diskutiert.

Hier ein kurzer Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten:
  • Tausch der Hauptplatine
    Apple bietet keinen Hardwareservice für abgekündigte Produkte an und liefert auch keine Ersatzteile mehr an Service Provider aus. Hauptplatinen vom Typ 820-2850-A kann man im Internet kaufen, dort ist allerdings ebenfalls der Original-Kondensator verbaut.
  • Deaktivieren der NVIDIA-Karte per Kernelmodifikation
    Es gibt mehrere Methoden, wie man per Kernelmodifikation den Gebrauch der Karte, in deren Stromkreis der Hardwarefehler liegt, unterbindet. Hier eine Zusammenstellung auf MacRumors.
  • Deaktivieren der NVIDIA-Karte per Software
    Mit dem Programm gfxCardStatus v1.8.1 kann man das automatische Umschalten zwischen den Grafikkarten unterbinden. Der Rechner nutzt dann nur noch die Intel-Grafikkarte.
    Bei meinem Rechner war das nicht möglich, da er schon beim Starten des Programms abgestürzt ist.
  • Reparatur
    Anstatt die gesamte Platine zu tauschen, kann man den defekten Kondensator C9560 ersetzen. Hierzu gibt es zahlreiche Videos, in denen das Vorgehen gezeigt wird. Einige davon finden sich in der Liste der externen Ressourcen am Ende dieses Beitrages.

Anleitung zur Reparatur

Hier folgt eine Beschreibung der Reparatur, die ich auch ohne Vorkenntnisse im Löten von Elektronik durchführen konnte. Eines vorweg: so einfach und schnell wie in den Reparaturvideos ging das Ganze natürlich nicht. Ich mußte den Rechner mehrmals auseinanderbauen und den Kondensator neu anlöten bis es funktioniert hat.

Benötigtes Werkzeug

Für den Ausbau der Hauptplatine
  • Einen TX 6- und PH 0-Schraubendreher. Der Akku ist mit 7,4 mm TriPoint-Schrauben befestigt, die man auch mit einem anderen Werkzeug lösen kann, wenn man keinen passenden Schraubendreher besitzt.
  • Sehr hilfreich zum Entfernen der Stecker und Verbinder von der Hauptplatine ist ein Werkzeug aus Plastik mit einer flachen und einer spitzen Seite, wie es bei iFixit verkauft wird („Spudger“). Wer Zugang zu einem 3D-Drucker hat, kann sich das Modell electronics spudger v2 ausdrucken.

    Plastikspatel für Elektronikarbeiten
  • Eine Lupe. Manche Verbinder haben winzige Sicherungshebel, die man hochklappen muß, bevor das Kabel entfernt werden kann.
Für den Kondensatortausch
  • Lötzinn, 0,5 mm dick, gerne bleihaltig
  • Flußmittelstift
  • schmale Ablötlitze
  • Gaslötkolben mit Heißluftdüse oder Lötkolben (Lötstation) und Heißluftstation oder zwei Lötkolben
  • Lötspitze in Meißelform, 1,6 mm breit
  • Tischlupe oder Mikroskop für Elektroniker
  • gute Beleuchtung
  • spitze Pinzette
  • Wattestäbchen und Alkohol
  • kleiner Schlitzschraubendreher
  • Multimeter

Benötigtes Ersatzteil

Der originale Elektrolytkondensator (Elko) hat eine Kapazität von 330 µF und eine Spannungsfestigkeit von 2,0 V. Da er durch einen größeren Kondensator ersetzt wird, dessen Pole weiter auseinanderliegen als die Lötflächen auf der Platine, muß man improvisieren. Im Ausland kann man einen Kondensator mit einem zusätzlichen negativen Pol in der Mitte des Kondensators kaufen, der auf die vorhandenen Lötflächen paßt (solch einer wird in den Videos im zweiten Teil der Linkliste verwendet). Ein derartiger Kondensator scheint in Deutschland nicht verkauft zu werden. Ich habe solche Kondensatoren auf der Platine meines Rechners gesehen, wer also einen aus anderen Gründen defekten MacBook Pro zur Hand hat, kann sich dort bedienen.

Ich habe mich für einen 330 µF-Tantal-Elko von Panasonic (Modellnummer 2R5TPE330M9) entschieden. Er hat 2,5 V Spannungsfestigkeit anstelle der 2,0 V des Originalkondensators, das funktioniert genauso. Der Kondensator kostet nicht viel und man kann sich überlegen, ob man gleich mehr als einen kauft, damit man Reserve hat, falls etwas schiefgeht.
Elektrolytkondensator 330 µF


Üben

Wer keine Erfahrung im Löten hat, findet im Internet Anleitungen für das Löten von SMD-Bauteilen. Einige Lehrvideos und ein Dokument finden sich am Ende dieses Beitrages bei den Externen Ressourcen.

Bevor man startet, kann man an einer Platine aus einem defekten Rechner (z. B. aus dem Elektroschrott) üben. Vor allem das Entfernen von SMD-Bauteilen ist nicht so einfach wie ich es mir vorgestellt hatte.

Ich habe zum Entlöten des vorhandenen Kondensators einen Ersa Independent 130 Gaslötkolben mit Heißluftdüse und zum Löten eine Ersa ANALOG 60 Lötstation verwendet, die ich auf ca. 380 Grad eingestellt hatte. Ich habe bleihaltiges Lot verwendet. Das war eine gute Idee, da ich auch den neuen Kondensator entlöten mußte und das dann ohne Heißluft (nur mit einem Lötkolben) zu bewerkstelligen war.

Ausbau der Hauptplatine

Die Anleitung zum Ausbau der Platine findet man auf iFixit.

Beim Entfernen der Stecker bitte genau die Anweisungen lesen und die Fotos ansehen, denn es gibt verschiedene Arten der Verbindung. Fast alle Stecker lassen sich leicht entfernen, einzig die Steckverbindung zum Akku sitzt relativ fest.

Die winzigen Verbinder sind erstaunlich robust, ich habe meinen MacBook Pro fünfmal auseinandergebaut ohne etwas zu beschädigen.

Kondensatortausch

Kondensator entfernen
Nachdem man den defekten Kondensator identifiziert hat, muß man ihn von der Platine entfernen. In allen Reparaturvideos wird dafür Heißluft verwendet, da es schwierig ist, mit einem Lötkolben gleichzeitig beide Lötstellen zu erhitzen. Alternativ kann man es mit zwei Lötkolben oder einer selbstgebauten Lötpinzette versuchen. Beim Entlöten mit Heißluft darauf achten, daß der Luftstrom Richtung Aussparung für den Ventilator gerichtet ist und nicht auf die CPU, die in der Nähe des Kondensators verbaut ist.

Lötzinn entfernen
Das alte Lötzinn mit Flußmittel benetzen, Entlötlitze auflegen und so lange erhitzen, bis es von der Kupferlitze aufgesaugt wird.

Neue Lötfläche für den Minuspol herstellen
Der neue Kondensator hat eine Größe von 7,3 mm mal 4,3 mm und ist damit deutlich größer als der originale, wie dieser Größenvergleich zeigt:
Größenvergleich alter und neuer Elko

Quelle: youtube, Powerbook Medic

Da seine Kontakte weiter auseinanderliegen, benötigt man eine neue Lötfläche.

Die Platine hat unter der schwarzen Beschichtung eine durchgehende Schicht aus Kupfer, die Massepotential hat, d. h. man kann überall da, wo keine Leiterbahn verläuft, die Beschichtung abkratzen und einen neuen Kontakt für Minus erstellen. Glücklicherweise ist am Kondensator ausreichend Platz für eine zusätzliche Lötfläche.

Mit einem flachen scharfkantigen Werkzeug (z. B. einem kleinen Präzisionsschraubendreher) behutsam eine Stelle freikratzen, auf die der negative Pol des Elkos gelötet werden wird. Wie das aussieht, kann man hier sehen:
freigekratzte Stelle auf der Platine

Quelle: youtube, Powerbook Medic, Bild nachbearbeitet

Die Stelle muß nicht wie auf dem Foto mit der vorhandenen Lötfläche verbunden sein, es reicht, wenn einen ausreichend große Stelle im richtigen Abstand zum Pluspol frei ist. Ich habe noch deutlich weiter Richtung Rand der Platine freigekratzt, da sonst der Minuspol des Kondensators keinen Kontakt mit der neuen Lötfläche hatte. Bei mir war die freie Stelle kupferfarben.

Die freigekratzte Stelle muß nun verzinnt werden. Dazu die Stelle mit dem Lötkolben erhitzen und ganz wenig Lot auftragen. Falls es zu viel ist, mit Flußmittel benetzen und mit der Entlötlitze fast alles wieder entfernen. Es darf kein Berg aus Lötzinn mehr da sein, da sonst der Kondensator im nächsten Schritt nicht flach auf die Platine gelötet werden kann. Dieser Schritt unterscheidet sich von der Vorgehensweise in den Anleitungen zum SMD-Löten, in denen die zweite Lötfläche nicht verzinnt wird, bevor der erste Kontakt angelötet wird.

Pluspol anlöten
Die Plus-Lötfläche erhitzen und eine kleine Menge Lötzinn auftragen. Dann den Lötklecks erwärmen und den Kondensator mit der Pinzette von der Seite her hineinschieben. Dabei darauf achten, daß der Kondensator richtig herum liegt (Pluspol Richtung Platine). Lötkolben entfernen und testen, ob der Kondensator fest sitzt und richtig auf der Lötfläche platziert ist.

Minuspol anlöten
Nun die andere Lötstelle erhitzen und Lötzinn hinzufügen. Flußmittel auf beiden Seiten auftragen und beide Lötstellen nochmal kurz heiß machen. Im Idealfall hat man nun zwei schöne Lötstellen, die einen Meniskus ausbilden.

Kontakt prüfen
Mit einem Multimeter kann man sein Werk prüfen. Hierzu das Gerät auf Durchgangsprüfung stellen.

Test 1: Kurzschluß am Kondensator durch eine Brücke aus Lötzinn?
Dazu eine Meßelektrode an den Minuspol des Kondensators und die andere an den Pluspol halten. Es darf nicht piepen. Falls es piept, zurück auf Los.

Test 2: Minuspol des Kondensators richtig auf der freigekratzten Stelle kontaktiert?
Dazu eine Meßelektrode an den Minuspol des Kondensators und die andere an den Minuspol eines beliebigen anderen Kondensators halten. Hier soll ein Piepton zu hören sein.
Falls es nicht piept, die Lötstelle mit Flußmittel benetzen und noch einmal nachlöten. Anschließend noch einmal prüfen, ob der Kondensator kurzgeschlossen ist. Falls der Test dann immer noch negativ ausfällt: zurück auf Los.

Hier sieht man zwei Fotos des neuen Kondensators auf meiner Hauptplatine:
Lötstelle Minuspol

Lötstelle Pluspol

Deutlich erkennbar ist der Unterschied zwischen Lötstellen, die ein Profi gemacht hat und dem, was ein Anfänger hinbekommt. Wenig überraschend: mit diesen Lötstellen hat es nicht funktioniert, darum hieß es: zurück auf Los.

Funktionstest
Wenn man mit dem Ergebnis zufrieden ist, die Lötstellen und ihre Umgebung mit einem in Alkohol getränkten Wattestäbchen von Resten des Flußmittels befreien und den Rechner wieder zusammenbauen (dazu die Anleitung auf iFixit rückwärts abarbeiten). Dies ist eine gute Gelegenheit, die lästigen Tri-Point-Schrauben, mit denen der Akku befestigt ist, durch andere zu ersetzen.

Testen! Falls der Rechner beim Hochfahren abstürzt, nicht aufgeben, sondern nochmal von vorne anfangen.
Ich habe mehrere Anläufe gebraucht, bis der Kondensator so angelötet war, daß er guten Kontakt zur Platine hatte.

Freuen
Wenn der Rechner läuft, kann man sich mit dem Programm gfxCardStatus in der Version 1.8.1 (eine neuere Version hat auf meinem Rechner mit Mavericks nicht funktioniert) davon überzeugen, daß die NVIDIA-Grafikkarte verwendet wird und man zwischen beiden Karten hin- und herschalten kann, ohne daß der Rechner abstürzt.

Externe Ressourcen


Kondensatortausch auf der Platine 820-2850-A

Hier folgt eine Liste von Videos, in denen der Austausch des defekten Kondensators gezeigt wird:

Ersatz durch einen Kondensator mit zwei Kontakten:
Ersatz durch einen Kondensator mit drei Kontakten:

Beiträge zum Thema SMD-Löten

Der richtige Umgang mit SMD - Löten, Entlöten, Identifizieren ELVjournal
SMD LÖTEN ist EINFACH - wenn du diese Tipps beachtest, Tutorial | Geräte #13 von Elektrotechnik einfach erklärt
Löten von Elektronik, ein paar Tipps von MostOfFun
Danach seid ihr Profis! Fehler/Tipps fürs SMD Löten von eHaJo

Besonderen Dank an The man who knows everything about everything für fachliche und moralische Unterstützung, fernmündlich und per E-Mail, bei diesem nervenzehrenden Projekt.
„Reparierte Geräte halten bekanntlich ewig.“



MacBook Pro (15 Zoll, Mitte 2010) A1286
OS X Mavericks 10.9.1