Waarom je BGA-componenten moeite hebben met het smelten (en hoe IR dit oplost)
Als je ooit met BGA-componenten hebt gewerkt, weet je vast wat voor nachtmerrie de ‘shadow effect’ kan zijn. Stel je voor: er zitten honderden kleine loodkogeltjes onder een groot stuk silicium. Wanneer je hete lucht gebruikt, werkt die chip als het ware als een paraplu. De lucht bereikt alleen de bovenkant van de chip, maar niet de plekken waar het echt nodig is. Het resultaat? Ongelijkmatige verwarming. Koude verbindingen. Veel frustratie.
Hier komt infraroodstraling om de hoek kijken.
Het voordeel van infraroodstraling is dat het geen lucht nodig heeft om warmte over te dragen. De straling beweegt zich rechtstreeks van de bron naar het doel. In plaats van hete lucht in een kleine ruimte te duwen, gaan de infraroodgolven recht door het component heen. Ze raken de moleculen in de loodpasta en zorgen ervoor dat deze trillen. Het is een rechtstreekse actie.
Omdat we de golflengte kunnen instellen op die van het bord en de loodpasta, wordt alles tegelijkertijd opgewarmd. De verbindingen onder de chip bereiken op hetzelfde moment het smeltpunt als het oppervlak. Geen gezeur meer over of het midden van de chip wel genoeg warm is.
Maar het is niet allemaal rozengeur en maneschijn.
Infraroodstraling werkt zeer snel. Dat betekent dat de tijd die nodig is om de temperaturen op te voeren, aanzienlijk wordt verkort. Maar hier is het probleem: infraroodstraling reageert sterk op het uiterlijk van het oppervlak. Als je PCB een glanzende, reflecterende laag heeft of als de koperdichtheid ongelijkmatig is, zullen sommige plekken de warmte opnemen terwijl andere plekken de warmte weer weerspiegelen.
Je kunt niet zomaar de sterkte van de straling verhogen in de hoop dat alles goed gaat. Als je te veel vermogen naar één plek stuurt, kan het bord zelfs beschadigen. Het gaat erom de afstand en de sterkte van de straling zorgvuldig af te stemmen, zodat de BGA-verbindingen smelten zonder dat de kleinere componenten beschadigen. Het vereist wat ervaring met de machine, maar eenmaal dat gedaan, werkt het proces perfect.