IR contro convettione forzata: come ottenere un raffreddamento ottimale dei componenti BGA
Quando si lavora con componenti BGA, si presenta un problema complesso: è necessario far sciogliere le sfere di saldatura presenti sotto il chip, ma allo stesso tempo non si vuole che la parte superiore del componente venga danneggiata dal calore.
La maggior parte delle persone ricorre semplicemente all’uso di aria calda. È il metodo standard. Tuttavia, se si considerano i principi fisici, l’uso delle onde infrarosse rappresenta in realtà il metodo più efficace per questo tipo di applicazione.
Ecco il motivo.
L’aria calda agisce attraverso la convettione: il calore colpisce prima la superficie esterna del componente, e poi bisogna sperare che il calore si diffonda verso le parti interne. Il processo è lento, e si crea una grande differenza di temperatura: la parte superiore del chip diventa estremamente calda, mentre le sfere di saldatura sotto di essa rimangono poco riscaldate. Non è certo ideale.
Le onde infrarosse, invece, funzionano in modo diverso: invece di aspettare che il calore si diffonda, le onde infrarosse penetrano direttamente nel materiale plastico che avvolge il componente BGA. Agiscono direttamente sulle sfere di saldatura e sui pad di rame. Il calore viene generato esattamente dove è necessario. Non c’è più bisogno di sperare che la conduzione termica funzioni abbastanza velocemente.
Inoltre, con le onde infrarosse non c’è il problema legato all’aria: non si generano correnti d’aria che possono causare effetti negativi sui bordi del circuito. Tutto rimane molto più uniforme.
Inoltre, poiché le onde infrarosse reagiscono quasi immediatamente alle variazioni di potenza, le zone di riscaldamento sono molto più precise. Si ottiene quindi un profilo termico preciso. Sembra davvero un metodo efficace.
Tuttavia, non è una soluzione magica: ci sono delle limitazioni. Le onde infrarosse sono sensibili all’aspetto esterno dei componenti: un componente lucido e riflettente reagisce in modo diverso rispetto a uno colore nero opaco. Se il circuito contiene entrambi i tipi di componenti, si verificheranno delle variazioni di temperatura.
È quindi necessario assicurarsi che le lunghezze d’onda delle onde infrarosse siano compatibili con i materiali utilizzati. Altrimenti, le parti riflettenti rimarranno fredde, e si tornerà al punto di partenza.