Проблеми, пов’язані з процесом розплавлення припою в корпусах типу BGA: випромінювання проти конвекції
Якщо ви коли-небудь працювали з корпусами типу Ball Grid Array (BGA), то знаєте про проблему „ефекту тіні“.
Суть проблеми полягає у тому, що під час використання конвекційного нагрівання повітрям це повітря мусить пробиратися під чіп, щоб досягти самого припою. У більшості випадків повітря обирає легший шлях – проходить навколо компонента.
Результат? Краї чіпа нагріваються, а середина залишається холодною. Це справжній хаос.
Інший спосіб нагрівання
Інфрачервоне опромінювання не діє за цими правилами. Замість того, щоб нагрівати повітря, інфрачервоні випромінювачі посилають хвилі, які потрапляють прямо в компоненти. Це схоже на те, як сонце нагріває вашу шкіру в холодний день. Енергія всмоктується безпосередньо матрицею та припойними з’єднаннями. Оскільки інфрачервоне опромінювання не потребує повітря для передачі тепла, воно ігнорує фізичний об’єм корпусу BGA. Тепло потрапляє саме туди, де це необхідно – прямо на з’єднання. Більше немає потреби гадати, чи достатньо гарячою є середина чіпа.
Недоліки конвекційного нагрівання
Конвекційне нагрівання є повільним. Повітря залишається на поверхні PCB у тонкому шарі. Якщо у вас є щільна платформа з великими компонентами, ці компоненти стають своєрідними „стінами“, які блокують потік повітря та створюють „холодні зони“.
Можна подумати: „Я просто посилю щільність потоку повітря чи температуру нагрівання“. Але це ризиковано. Такий підхід може призвести до того, що дрібні компоненти будуть вилітати з своїх місць чи плата може пошкодитися через надмірне нагрівання.
Реальність
Інфрачервоне опромінювання є швидшим та точнішим, але це не чарівне рішення. Різні матеріали реагують по-різному. Чорний компонент поглинає тепло значно швидше, ніж блискучий сріблястий компонент. Це означає, що потрібно бути обережним із налаштуваннями контролера температури. Якщо налаштування PID не будуть правильними, можна перегріти чіп, перш ніж це стане очевидним.
Моя порада? Використовуйте калібрований термопару та тестову плату. Витратьте час на налаштування параметрів, щоб усе було ідеально. Це допоможе уникнути проблем у майбутньому.