IR kontra przymusowa konwekcja: jak prawidłowo przeprowadzić proces topienia elementów BGA
Gdy pracujesz z pakietami typu BGA, masz przed sobą trudny problem. Musisz stopić kule cyny znajdujące się pod chipem, ale nie chcesz przy tym uszkodzić górnej części komponentu.
Większość ludzi korzysta z gorącego powietrza – to standardowy sposób postępowania. Ale jeśli spojrzymy na zasady fizyki, okazuje się, że promieniowanie podczerwone jest w tym przypadku lepszym rozwiązaniem.
Oto dlaczego:
Gorące powietrze polega na konwekcji – najpierw oddziałuje na powierzchnię, a potem trzeba mieć nadzieję, że ciepło dotrze do punktów spawania. To wolny proces. Powstaje duża różnica temperatur pomiędzy górną częścią chipa a elementami znajdującymi się poniżej – górna część jest bardzo gorąca, natomiast elementy poniżej ledwo się nagrzewają. To nie jest idealne rozwiązanie.
Promieniowanie podczerwone działa inaczej. Zamiast czekać, aż ciepło przeniknie przez materiał, fale podczerwone przenikają prosto przez plastikową obudowę elementu BGA. Działają bezpośrednio na kule cyny oraz miedziane powierzchnie. Ciepło pojawia się dokładnie tam, gdzie jest potrzebne. Nie musimy już liczyć na szybką przewodność cieplną.
Dodatkowo, przy użyciu promieniowania podczerwonego nie ma problemu z powietrzem – nie musimy używać dużych ilości powietrza. Dzięki temu unikamy nieprzyjemnego efektu „chłodu” na brzegach płyty. Wszystko jest znacznie bardziej równomiernie nagrzewane.
Ponadto, ponieważ promieniowanie podczerwone reaguje niemal natychmiast na zmianę mocy, strefy nagrzewania są precyzyjniej kontrolowane. Otrzymujemy czysty, wyraźny profil termiczny. To sprawia, że cała procedura wydaje się bardziej precyzyjna.
Ale to nie jest „czarodziejskie rozwiązanie”. Istnieją pewne ograniczenia. Promieniowanie podczerwone jest wrażliwe na wygląd elementów – elementy lśniące zachowują się inaczej niż te matowe. Jeśli Twoja płyta składa się z obu rodzajów elementów, pojawią się wahania temperatury.
Musisz więc upewnić się, że długość fal promieniowania podczerwonego odpowiada właściwościom Twoich materiałów. Jeśli to pominiesz, na elementach odbijających światło będą występować zimne miejsca, a wtedy wracasz do punktu wyjścia.