IR versus geforceerde convectie: hoe je BGA’s op de juiste manier kunt smelten
Wanneer je werkt met BGA-pakketten, kom je voor een lastig probleem te staan. Je moet de soldeerbollen die zich onder de chip bevinden, laten smelten. Tegelijkertijd wil je voorkomen dat het bovenste deel van de chip wordt beschadigd.
De meeste mensen kiezen ervoor om hete lucht te gebruiken. Dat is immers de standaardmethode. Maar als je naar de fysica kijkt, blijkt dat infraroodstraling in feite de betere optie is voor dit soort situaties.
Hier is waarom:
Hete lucht werkt door convectie. De hitte bereikt eerst het oppervlak, en daarna moet je hopen dat de hitte zich verder naar beneden verspreidt. Dit proces is langzaam. Er ontstaat een groot temperatuurverschil: het bovenste deel van de chip wordt erg heet, terwijl de soldeerbollen eronder nauwelijks opwarmen. Dat is natuurlijk niet ideaal.
Infraroodstraling werkt anders. In plaats van te wachten tot de hitte zich verspreidt, dringen de infraroodgolven recht door het plastic van de BGA heen. Ze raken rechtstreeks de soldeerbollen en de koperen padjes. De hitte komt precies waar het nodig is. Je hoeft geen hoop te hebben dat de warmte zich snel genoeg verspreidt.
Bovendien is er nog het probleem van de luchtstroom. Met infraroodstraling hoef je geen grote hoeveelheden lucht te gebruiken. Hierdoor ontstaat geen ‘windkou’-effect aan de randen van het bord. Alles blijft veel consistenter.
Omdat infraroodstraling bijna onmiddellijk reageert op wijzigingen in de sterkte van de straling, zijn de tijden die nodig zijn om de temperatuur te verhogen, veel korter. Hierdoor krijg je een scherp en precies temperatuurprofiel. Het voelt gewoon nauwkeuriger aan.
Maar let op: het is geen magische oplossing. Er zijn nadelen. Infraroodstraling is gevoelig voor de eigenschappen van het materiaal. Een glanzend, reflecterend component zal zich anders gedragen dan een mat zwart component. Als je bord uit zowel glanzende als matte delen bestaat, zul je temperatuurschommelingen zien.
Je moet ervoor zorgen dat de golflengten van de infraroodstraling overeenkomen met die van je materialen. Als je deze stap overslaat, zul je koude verbindingen op de reflecterende delen krijgen. Dan ben je weer terug bij af.