الأشعة تحت الحمراء مقابل الهواء الساخن: كيفية لحام رقائق BGA بشكل صحيح
إذا كنت قد عملت من قبل مع رقائق من نوع Ball Grid Array (BGA)، فأنت تعرف التحديات التي تواجهها. يجب عليك إذابة تلك الكرات الصغيرة المستخدمة في اللحام الموجودة تحت الرقاقة، لكن يجب أن يتم ذلك دون تلف اللوحة أو الرقاقة نفسها.
يستخدم الكثيرون الهواء الساخن لتحقيق ذلك، لكن هذه الطريقة ليست موثوقة تمامًا؛ فالهواء لا يستطيع نقل الحرارة بشكل فعال، وغالبًا ما يتسبب في توزيع غير متساوٍ للحرارة، مما يؤدي إلى تلف الرقاقة.
مزايا استخدام الأشعة تحت الحمراء
تعمل الأشعة تحت الحمراء بطريقة مختلفة؛ فبدلاً من تسخين الهواء لتسخين الرقاقة، يتم إرسال موجات كهرومغناطيسية مباشرة إلى المادة نفسها. يمكن اعتبار ذلك تسخينًا من الداخل إلى الخارج. تخترق الطاقة الحزمة المحيطة بالرقاقة وتجعل الجزيئات داخلها تتحرك. وبما أن الحرارة تنتشر في جميع الاتجاهات، فإنها تصل مباشرة إلى كرات اللحام الموجودة تحت الرقاقة.
وبذلك، تتسخن الرقاقة بشكل متساوٍ، ولا حاجة للقلق بشأن تمدد الرقاقة بشكل غير متساوٍ، مما يؤدي إلى تلفها.
لماذا تفوق الأشعة تحت الحمراء الهواء الساخن؟
في حالة استخدام الهواء الساخن، يجب تسخين الهواء أولاً، ولكي يتم نقل الحرارة إلى مركز الرقاقة، يجب رفع درجة الحرارة وسرعة الهواء إلى أقصى حد. وهذا قد يؤدي إلى تلف الرقاقة.
أما الأشعة تحت الحمراء، فهي أكثر دقة؛ يمكن ضبط الطول الموجي لتحقيق أفضل نتيجة. يتم ذلك بسرعة الضوء، وبالتالي فهي طريقة سريعة ودقيقة.
العيوب
لكن الأشعة تحت الحمراء ليست حلًا سحريًا؛ فكل شيء يعتمد على “الانبعاث الحراري”، أي مدى قدرة المادة على امتصاص الطاقة. إذا كانت الرقاقة تحتوي على ألواح نحاسية سميكة مع مواد FR4 رقيقة، فإن النحاس سيمتص الحرارة بسرعة. وإذا حاولنا تعويض ذلك بزيادة الطاقة المستخدمة، فقد يتلف حواف اللوحة قبل أن تتسخن الرقاقة نفسها.
يجب أن نكون حذرين في تحديد معدل زيادة الحرارة، وأن نختار الوقت المناسب لذلك. هذا هو مكان تظهر المهارة الحقيقية.