Il problema legato al riscaldamento dei pacchetti BGA: radiazione versus convezione
Se avete mai lavorato con pacchetti di tipo Ball Grid Array (BGA), conoscete sicuramente il problemalegato all’“effetto ombra”.
Ecco il problema: quando si utilizza la convezione dell’aria calda, quest’ultima deve farsi strada sotto il chip per poter raggiungere le sfere di solda. Nella maggior parte dei casi, l’aria segue semplicemente il percorso più facile, circolando attorno al componente.
Il risultato? I bordi del chip vengono riscaldati, mentre il centro rimane freddo. È un disastro.
Un modo diverso di pensare al calore
Il riscaldamento a infrarossi non segue queste regole. Invece di riscaldare l’aria e sperare che questa raggiunga il componente, gli emettitori a infrarossi inviano onde che arrivano direttamente sul componente stesso.
È simile a come il sole riscalda la pelle in una giornata fredda: l’energia viene assorbita direttamente dal substrato e dalle giunzioni di solda. Poiché il riscaldamento a infrarossi non richiede l’ausilio dell’aria, ignora completamente la struttura fisica del pacchetto BGA. Il calore arriva esattamente dove è necessario, cioè alle giunzioni di solda. Non c’è più bisogno di indovinare se il centro del chip sia abbastanza caldo.
I limiti dell’aria calda
L’aria calda è semplicemente lenta. Si attacca alla PCB in uno strato sottile; se si tratta di una scheda con componenti alti, questi ultimi agiscono come barriere, bloccando il flusso d’aria e creando zone fredde.
Si potrebbe pensare di aumentare la velocità del ventilatore o l’intensità del calore… Ma è un rischio. Facendo così, si rischia di far staccare i piccoli componenti SMD dai loro supporti oppure di danneggiare la scheda a causa di un calore eccessivo.
La realtà
Il riscaldamento a infrarossi è più veloce e preciso, ma non è una soluzione magica. I diversi materiali reagiscono in modo diverso: un componente nero assorbe il calore molto più velocemente di uno superficiale e argentato. Questo significa che bisogna essere attenti quando si utilizza il controller di temperatura digitale. Se le impostazioni PID non sono corrette, si può superare la temperatura di fusione del silicio, causando danni prima ancora di rendersene conto.
Il mio consiglio? Usate un termocoppia calibrata e una scheda di prova. Dedicate del tempo per regolare le impostazioni fino a ottenere i risultati desiderati. In questo modo vi eviterete molti problemi in seguito.