Perché il riscaldamento a onde infrarosse è migliore dell’aria calda per i pacchetti BGA Se avete mai provato a saldare componenti BGA su una scheda PCB di un contatore intelligente, conoscete sicuramente i problemi legati all’“effetto ombra”. Il problema è che i forni a aria calda tradizionali si basano sull’aria che circola intorno al componente da riscaldare. Tuttavia, nei chip BGA ci sono centinaia di piccole sfere di stagno nascoste proprio sotto il pacchetto del componente. L’aria non riesce quindi a raggiungerle. Di conseguenza, il riscaldamento non è uniforme e si creano dei punti di saldatura deboli, che si rompono già dopo essere stati prodotti. La soluzione è utilizzare lampade a onde infrarosse. A differenza dell’aria calda, le lampade a onde infrarosse non hanno bisogno di un mezzo per trasmettere il calore: esse lo irradiano direttamente. Immaginate il sole che colpisce la vostra pelle in una giornata serena: le onde termiche viaggiano in linea retta e colpiscono direttamente le molecole della scheda PCB e dei componenti stessi. L’energia termica penetra effettivamente nella superficie del componente. Nel caso dei pacchetti BGA, l’irradiazione colpisce contemporaneamente la scheda e le sfere di stagno. Si tratta quindi di un riscaldamento uniforme. Non c’è più bisogno di aspettare che il calore raggiunga gradualmente il componente. Il metallo arriva più rapidamente al punto di fusione, e soprattutto il riscaldamento avviene in modo uniforme su tutta la superficie del componente. Ma bisogna fare attenzione. Le lampade a onde infrarosse funzionano molto velocemente… a volte troppo velocemente. Poiché agiscono su materiali specifici, i piani di riferimento in rame assorbono il calore molto più rapidamente rispetto alla scheda in FR4. Se non si fa attenzione, si può creare un divario di temperatura sulla scheda, il che potrebbe causarne il deforme. Per mantenere la stabilità, è necessario regolare la lunghezza d’onda delle lampade. Le onde infrarosse a breve lunghezza d’onda sono ottime per un rapido riscaldamento, mentre quelle a media lunghezza d’onda sono più adatte per un riscaldamento uniforme. Il segreto sta nel trovare il giusto equilibrio tra la distanza tra le lampade e la quantità di energia fornita. Se si utilizza troppa energia in un’unica zona, si rischia di danneggiare la scheda o, peggio ancora, di far scoppiare il rivestimento plastico del componente. Il compromesso Le lampade a onde infrarosse occupano molto meno spazio e riducono i tempi di lavorazione rispetto ai tradizionali forni a aria calda. Tuttavia, bisogna tenere presente che l’irradiazione a onde infrarosse funziona solo se ci è una visuale diretta tra la lampada e il componente da riscaldare. Se c’è un altro componente alto che blocca la vista della lampada, quella zona rimarrà fredda. È quindi importante progettare attentamente la disposizione dei componenti sulla scheda, in modo che nulla possa creare ombre sui punti critici da riscaldare.