S515 IC

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

SAMSUNG S515 / S2MPU05 HARDWARE & CHIP-LEVEL REPAIR GUIDE

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

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

SECTION 1: FUNCTIONAL ARCHITECTURE & CIRCUIT ROLE

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

- Architecture: Integrated Multi-Channel Secondary Power Management IC (Sub-PMIC) 

  combining DC-DC Step-Down (Buck) converters, multi-rail low-dropout (LDO) 

  regulators, and USB power-path switching.

- Operating Electrical Parameters:

  * Input Power Source (VBAT / VDD_SYS): 3.2V to 4.5V DC from the main battery / 

    V_BAT rail.

  * USB VBUS Input: 5.0V DC (rated for 6.0V DC maximum input breakdown).

  * Regulated Output Rails:

    - Multiple LDO outputs ranging from 1.05V, 1.2V, 1.8V, 2.8V, to 3.3V DC.

    - Synchronous step-down Buck rails supplying peripheral subsystems.

  * Standby Quiescent Current: Under 30 µA during deep sleep mode.

- System Integration:

  * Powers auxiliary subsystems that require clean, noise-free voltages, such 

    as front/rear camera analogue voltages (CAM_AVDD), optical image sensors, 

    touchscreen controller ICs, and hall sensors.

- Digital Bus Communication:

  * High-speed I2C serial control bus (I2C_SDA, I2C_SCL, and INT line) tied directly 

    to the Samsung Exynos application processor for dynamic power rail enabling 

    and power sequencing.

- Built-In Protections:

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

    Lockout (UVLO), and Thermal Shutdown (TSHUT) triggers at 145°C.

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

SECTION 2: BOARD-LEVEL FAULT SYMPTOMS

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

1. Dead Phone / No Power-On (0.00A - 0.08A Stagnant Boot Current):

   - Pressing the power key on a DC bench power supply shows a low current draw 

     (e.g., jumps to 0.05A - 0.08A and freezes, or drops back to 0.00A when the 

     key is released). Occurs when S515 fails to output the required secondary 

     sleep clock or 1.8V / 1.2V auxiliary rails needed for the CPU boot sequence.

2. Short Circuit on Main Battery Rail (VBAT / VDD_SYS):

   - Connecting the motherboard to a DC supply immediately trips to maximum current 

     (2A - 4A at 4.0V) before pressing power. A direct internal punch-through in 

     the high-side FET of S515 shorts VBAT directly to ground.

3. No Charging / USB Not Recognized / 0.00A Current Draw:

   - Plugging in a USB cable produces no reaction on screen, and a USB ammeter 

     remains at 0.00A or stuck at 0.06A. Caused by damaged internal VBUS power-path 

     switches.

4. Camera Failure / "Warning: Camera Failed" Application Crash:

   - Opening the camera app causes an immediate crash or blank viewfinder. Caused 

     by a missing 2.8V CAM_AVDD or 1.2V CAM_DVDD output from S515's dedicated 

     camera LDO channels.

5. Touchscreen Unresponsive / Sensor Malfunction:

   - Display shows image clearly, but touch does not work despite replacing the 

     screen assembly. S515 fails to supply the TSP_AVDD (3.0V / 3.3V) touch rail.

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

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 Filter Capacitors (around S515):

  * Normal Diode Value: 0.350V - 0.450V (350mV - 450mV).

  * If < 0.030V: Direct VBAT short; test if S515 or bypass caps are shorted.

- VBUS 5V Input Line (at input test point):

  * Normal Diode Value: 0.500V - 0.650V.

- Buck Switching Inductors (LDO / Buck coils around S515):

  * Measure both sides of each surrounding coil:

    - 1.2V Rail Coil: 0.300V - 0.400V.

    - 1.8V Rail Coil: 0.350V - 0.450V.

  * If any coil reads 0.000V, that specific power domain is shorted.

- Camera / Touch LDO Output Capacitors:

  * Normal Diode Value: 0.420V - 0.580V.

- I2C Bus Pull-Up Resistors (SDA / SCL):

  * Normal Diode Value: 0.420V - 0.520V on both lines (must be balanced within ±10mV).

[B] Hot Testing (Live Measurements with DC Power Supply / USB Cable):

- Connect DC power supply (4.0V) and press power button:

  * Check for 1.8V Always-On rail on the output filter caps.

  * Check for 1.2V core secondary rail during boot sequence.

- Plug in USB cable:

  * Verify 5.0V DC at the VBUS input test point.

  * Verify 3.8V - 4.2V DC on the output rail to the battery terminals.

- If VBUS is 5V but output is missing, and I2C lines are unresponsive, S515 is 

  faulty and requires replacement.

[C] Rosin Smoke / Thermal Imaging Short Isolation:

- In cases of direct VBAT or VDD_SYS shorts, coat S515 and its surrounding ceramic 

  capacitors with rosin smoke.

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

- Rapid melting of the rosin over the surface of the S515 glass die verifies 

  irreversible internal silicon destruction.

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

SECTION 4: SOLDERING, REBALLING & REWORK SPECIFICATIONS

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

- Component Fragility:

  * S515 is a fine-pitch WLCSP / BGA IC (~49-56 balls, 0.40mm pitch). The silicon 

    die is exposed, brittle, and sensitive to excessive thermal or mechanical 

    shock. Never pry with sharp tweezers before solder reaches full liquidus.

- Surrounding Component Shielding:

  * S515 is typically positioned near the primary PMIC (e.g., S2MPU06 / S2MPU03) 

    and the Exynos CPU. Protect neighboring components, SIM slots, and plastic 

    connectors using two layers of Kapton thermal tape and copper heat sinks.

- Desoldering Guidelines:

  * Hot Air Station Temperature: 335°C - 345°C.

  * Airflow Rate: 35% - 40% with a 5mm circular nozzle.

  * Apply a small drop of premium tacky flux (Amtech NC-559-V2 or Kingbo).

  * Heat the chip in uniform, gentle circular motions around the edges for 15 - 20 

    seconds.

  * Once the solder balls liquefy, lift the IC vertically using fine curved 

    tweezers. Never pull horizontally to avoid tearing copper pads from the PCB.

- PCB Pad Cleanup & Flattening:

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

    fine mini-chisel soldering iron tip (320°C) to blend with factory lead-free 

    solder.

  * Use 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 damaged or bridged pads.

- Reballing Procedure:

  * Stencil: Dedicated Samsung S515 / Universal 0.40mm pitch BGA stencil.

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

  * Fill the stencil apertures evenly and scrape off any excess paste.

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

    identical, bright spherical solder balls.

- Installation:

  * Apply an ultra-thin layer of tacky flux over the PCB footprint.

  * Carefully align the Pin 1 corner index dot with the board silkscreen mark.

  * 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 room temperature before applying power.

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