왜 BGA 소자의 재융착이 어려운가요? 그리고 IR을 이용하면 어떻게 해결될까요?
Ball Grid Array(BGA) 소자를 다루어본 적이 있다면, “그림자 효과”라는 문제를 잘 알고 있을 것입니다.
생각해보세요: 수백 개의 작은 납덩어리들이 거대한 실리콘 패키지 아래에 숨어 있습니다. 열풍을 사용할 때, 그 칩은 마치 우산처럼 작용합니다. 열풍은 패키지의 윗부분만을 가열할 뿐, 실제로 납땜된 부분까지는 도달하지 못합니다.
그 결과, 열이 고르게 분배되지 않고, 납땜 부위가 제대로 녹지 않습니다. 정말 짜증나는 상황이죠.
이때 IR 방사선이 등장합니다.
IR의 장점은 열을 전달하기 위해 공기가 필요하지 않다는 것입니다. IR은 곡선으로 움직이는 것이 아니라, 발신기에서 목표물까지 직선으로 전달됩니다.
따라서 열풍을 좁은 공간에 밀어넣으려고 할 필요가 없습니다. IR 파동은 소자 내부를 그대로 통과하여 납땜된 부분의 분자들을 진동시킵니다. 이는 직접적인 열 전달 방식입니다.
파장을 조정함으로써 보드와 납땜된 부분의 특성에 맞춰 모든 부분이 함께 가열됩니다. 칩 아래쪽의 납땜 부위도 표면과 동시에 녹습니다. 더 이상 중앙 부분이 충분히 뜨거운지 추측할 필요가 없습니다.
하지만 모든 것이 순탄한 것은 아닙니다.
IR은 매우 빠릅니다. 그래서 프로세스 시간을 크게 단축시켜 줍니다. 하지만 문제는 IR이 표면의 상태에 매우 민감하다는 점입니다. 만약 PCB에 반사성 코팅이 있거나 구리의 밀도가 고르지 않다면, 일부 부분은 열을 흡수하는 반면, 다른 부분은 열을 반사할 수 있습니다.
단순히 전력을 높여서 해결할 수는 없습니다. 한 지점에 너무 많은 전력을 가하면 보드가 손상될 수도 있습니다.
핵심은 균형을 맞추는 것입니다. 거리와 전력을 신중하게 조절해야 합니다. 그래야 BGA 납땜 부위가 녹으면서도 주변의 작은 소자들이 손상되지 않습니다. 이에는 기계에 대한 적절한 이해가 필요하지만, 일단 성공적으로 조절할 수 있다면 프로세스는 매우 안정적입니다.