De problemen bij het gebruik van hete lucht voor het smelten van solderballen: straling versus convectorstroming
Als je ooit hebt gewerkt met Ball Grid Array (BGA)-pakketten, weet je wat de ‘shadowing effect’ inhoudt.
Het probleem is dat wanneer je hete lucht gebruikt, deze eerst door de lucht onder de chip heen moet gaan om de solderballen te bereiken. Meestal neemt de lucht echter de gemakkelijkste route en stroomt rondom het component.
Het resultaat? De randen van de chip worden heet, terwijl het midden van de chip koud blijft. Het is een chaos.
Een andere manier om aan warmte te denken
Infraroodverwarming werkt anders. In plaats van de lucht op te warmen in de hoop dat deze de componenten bereikt, stuurt de infraroodstraalbron golven uit die rechtstreeks in de componenten terechtkomen.
Het is vergelijkbaar met hoe de zon op een koude dag je huid opwarmt. De energie wordt rechtstreeks opgenomen door het substraat en de solderverbindingen.
Omdat infrarood geen lucht nodig heeft om warmte over te dragen, wordt de fysieke vorm van het BGA-pakket genegeerd. De warmte komt precies waar het nodig is: rechtstreeks bij de verbindingen. Je hoeft niet meer te raden of het midden van de chip wel voldoende heet is.
Waar hete lucht tekortschiet
Hete lucht werkt gewoon te langzaam. De lucht blijft in een dunne laag rondom het PCB hangen. Als het om een dicht bord gaat met hoge componenten, dan werken deze componenten als ‘muren’ die de luchtcirculatie belemmeren en zo koude plekken veroorzaken.
Je zou denken: “Ik verhoog de temperatuur gewoon.” Maar dat is risicovol. Hierdoor kunnen kleine SMD-componenten van hun plek worden geblazen of kan het bord te snel te heet worden.
De realiteit
Infraroodverwarming is sneller en nauwkeuriger, maar het is geen magische oplossing. Verschillende materialen reageren anders op warmte. Een zwarte component zal warmte veel sneller opnemen dan een glanzende, zilveren component.
Dit betekent dat je goed moet opletten met de digitale temperatuurregelaar. Als de instellingen niet perfect zijn, kan de temperatuur te hoog worden en kan de siliciumschil beschadigen.
Mijn advies? Gebruik een gekalibreerde thermocouple en een proefbord. Besteed wat tijd aan het instellen van de parameters tot ze perfect zijn. Dit bespaart je later veel problemen.