なぜBGAのはんだ除去には赤外線ヒーターが適しているのか
スマートグリッドコントローラーのような装置を見ているとき、ボードの他の部分が溶けてしまわないようにしながらBGAチップを取り出そうとすることになります。多くの人は単純にホットエアガンを使います。それが普通のやり方です。しかし問題は、ホットエアは表面しか加熱できないという点です。
「熱を浸透させる」という課題
ホットエアが実際にどのように機能するか考えてみましょう。熱をチップの表面に当てて、その熱がシリコンや基板を通って下のはんだ球に届くことを願うのです。
これは非常に遅いプロセスです。多くの場合、チップの表面が焦げてしまい、一方で下のはんだ接続部は依然として冷たいままです。これは非常にイライラするし、正直、賭けのようなものです。
だからこそ、私は赤外線ヒーターを好むのです。空気を送る代わりに、赤外線は放射熱を利用します。この波動は空気の流れを必要とせず、直接内部に入り込みます。これにより、コンポーネントやPCB自体の分子が活性化されます。
熱は下から上に向かって伝わります。これは体積的な効果です。その結果、はんだ接続部が融点に達するのは、チップの表面が危険な温度に達するよりもずっと早いのです。これはずっと効率的です。
爆発を防ぐために
私たちは皆、「ポップコーン現象」を見たことがあるでしょう。チップ内の水分が急激に膨張し、パッケージが割れてしまうという恐ろしい現象です。これは本当に深刻な問題です。
赤外線ヒーターを使えば、このような問題を避けることができます。なぜなら、熱が均一に広がるからです。ノズルが少しずれていると、局所的に熱が集中してしまいますが、赤外線ヒーターではそういうことは起こりません。
ただし、注意が必要です。短波長の赤外線は強力すぎます。速く加熱できるのは良いことですが、PIDコントローラーの設定が間違っていると、目標温度を超えてしまう可能性があります。
また、銅製のグラウンドプレーンがあるボードを扱う場合、その銅がヒートシンクとして働き、熱を奪ってしまいます。そのため、チップだけを加熱するのではなく、まずボード全体を約150℃まで予熱する必要があります。そうすれば、PCBが変形するのを防ぎ、最終的なはんだ付けもスムーズに行えます。