Les problèmes liés au reflow des packages BGA : rayonnement contre convection
Si vous avez déjà travaillé avec des packages de type Ball Grid Array (BGA), vous connaissez bien le problème lié à l’« effet d’ombre ».
Le problème est le suivant : lorsqu’on utilise la convection par air chaud, cet air doit se frayer un chemin jusqu’en dessous du circuit imprimé pour atteindre les boules de soudure. La plupart du temps, l’air prend plutôt le chemin le plus simple, c’est-à-dire qu’il circule autour du composant.
Résultat ? Les bords du circuit imprimé chauffent excessivement, tandis que le centre reste froid. C’est un vrai désastre.
Une autre façon de penser au chauffage
Le chauffage infrarouge ne fonctionne pas selon ces règles. Au lieu de chauffer l’air, les émetteurs infrarouges envoient des ondes qui atteignent directement le composant. C’est un peu comme quand le soleil réchauffe votre peau par un jour froid : l’énergie est absorbée directement par le substrat et par les points de soudure.
Comme le chauffage infrarouge n’a pas besoin d’air pour transmettre la chaleur, il ignore complètement la structure physique du package BGA. La chaleur est ainsi délivrée exactement là où elle est nécessaire – directement aux points de soudure. Plus besoin de se demander si le centre du circuit imprimé est suffisamment chaud.
Où la convection par air chaud échoue
L’air chaud est simplement trop lent. Il reste en couche fine sur le circuit imprimé. Si le circuit imprimé est dense et que les composants sont hauts, ceux-ci agissent comme des barrières, bloquant le flux d’air et créant ainsi des zones froides.
On pourrait penser : « Je vais simplement augmenter la puissance du ventilateur ou la température de chauffage ». Mais c’est risqué. En agissant ainsi, on risque de détruire les petits composants SMD ou de endommager le circuit imprimé en raison d’une chaleur excessive.
La réalité
Le chauffage infrarouge est plus rapide et plus précis, mais ce n’est pas une solution miracle. Les différents matériaux réagissent différemment : un composant noir absorbe beaucoup plus facilement la chaleur qu’un composant brillant et argenté.
Il faut donc être prudent avec le contrôleur de température numérique. Si les paramètres PID ne sont pas corrects, on risque de dépasser la température idéale et de endommager le silicium avant même de s’en rendre compte.
Mon conseil ? Utilisez un thermocouple calibré et un circuit imprimé de test. Prenez le temps d’ajuster les paramètres jusqu’à obtenir des résultats parfaits. Cela évitera beaucoup de problèmes par la suite.