لماذا يواجه عملية إعادة تدفئة الرقائق من نوع BGA صعوبات؟ وكيف يمكن للأشعة تحت الحمراء حل هذه المشكلة؟
إذا كنت قد عملت من قبل مع رقائق من نوع Ball Grid Array (BGA)، فأنت تعرف جيدًا مشكلة “تأثير الظل”.
فكر في الأمر: هناك مئات الكرات الصغيرة المستخدمة في اللحام، وهي مختبئة تحت طبقة كبيرة من السيليكون. عند استخدام الهواء الساخن، فإن الرقاقة تعمل كمظلة؛ فالهواء يضرب سطح الرقاقة، لكنه لا يستطيع الوصول إلى الجزء السفلي منها.
النتيجة؟ تسخين غير متساوٍ، ووجود نقاط باردة في الرقاقة، مما يسبب الكثير من المشاكل.
هنا تأتي أهمية الأشعة تحت الحمراء.
ميزة الأشعة تحت الحمراء هي أنها لا تحتاج إلى هواء لنقل الحرارة. فهي لا تتحرك في دوائر، بل تنتقل مباشرة من المصدر إلى الهدف.
بدلاً من محاولة دفع الهواء الساخن إلى الفجوات الصغيرة، فإن موجات الأشعة تحت الحمراء تخترق جسم الرقاقة مباشرة. تصطدم هذه الموجات بالجزيئات الموجودة في مادة اللحام، مما يجعلها تهتز. إنها طريقة فعالة لنقل الحرارة.
وبما أننا يمكننا ضبط طول الموجة ليتناسب مع الرقاقة ومادة اللحام، فإن كل شيء يسخن معًا. وبالتالي، تصل النقاط الموجودة تحت الرقاقة إلى درجة الانصهار في نفس الوقت الذي تصل فيه السطح إلى نفس الدرجة. لا حاجة بعد ذلك إلى التخمين بشأن ما إذا كان الجزء السفلي من الرقاقة ساخنًا بما فيه الكفاية أم لا.
لكن الأمور ليست دائمًا سهلة.
الأشعة تحت الحمراء سريعة جدًا، وهذا أمر رائع لعملية اللحام. لكن هناك مشكلة: الأشعة تحت الحمراء تعتمد كثيرًا على خصائص السطح. إذا كان لدى اللوحة الدوائرية طبقة لامعة أو إذا كان تركيز النحاس غير متساوٍ، فإن بعض النقاط ستمتص الحرارة بينما تعكس نقاط أخرى الحرارة.
لا يمكنك ببساطة زيادة قوة الإشعاع والأمل في النتائج الجيدة. إذا زدت القوة أكثر من اللازم، فقد يؤدي ذلك إلى تدمير اللوحة الدوائرية.
الحل يكمن في التوازن بين المسافة وقوة الإشعاع، حتى تذوب النقاط الموجودة تحت الرقاقة دون تدمير الرقائق الأخرى الموجودة حولها. يتطلب الأمر بعض التجربة لفهم كيفية استخدام الجهاز، لكن بمجرد أن تتقن الأمر، ستكون العملية مثالية.