IR contro aria calda: come saldare correttamente i componenti BGA
Se avete mai lavorato con componenti di tipo Ball Grid Array (BGA), sapete bene quanto sia difficile farlo correttamente. È necessario far sciogliere quelle piccole sfere di stagno presenti sotto il chip, ma bisogna farlo senza danneggiare la scheda o il chip stesso.
Molte persone ricorrono all’uso dell’aria calda per riscaldare i componenti, ma si tratta di un metodo rischioso. L’aria, infatti, non è molto efficace nel trasferire calore: tende a circolare intorno al componente, lasciando una “zona oscura” sotto di esso. Di conseguenza, il chip viene riscaldato solo in superficie, mentre le giunzioni di saldatura rimangono fredde. Non è certo ideale.
Il vantaggio dell’irradiazione infrarossa
L’irradiazione infrarossa funziona in modo diverso. Invece di cercare di riscaldare l’aria, vengono inviate onde elettromagnetiche direttamente nel materiale del componente. In pratica, il calore arriva dall’interno verso l’esterno. L’energia penetra nel materiale e fa muovere le molecole all’interno del substrato BGA. Poiché il calore è distribuito uniformemente, le sfere di stagno vengono riscaldate direttamente, senza problemi.
Tutto si riscalda in modo più uniforme. Questo significa che non c’è bisogno di preoccuparsi di effetti negativi legati all’espansione non uniforme dei materiali.
Perché l’irradiazione infrarossa è migliore
Con il metodo di convezione forzata, bisogna lottare contro l’aria stessa per riscaldare i componenti. Per raggiungere una temperatura adeguata nel centro di un componente BGA, è necessario aumentare al massimo la temperatura e la velocità dell’aria. Un errore può portare alla distruzione del componente.
L’irradiazione infrarossa, invece, è un metodo più preciso. È possibile regolare la lunghezza d’onda per colpire esattamente le zone necessarie. Il calore viene trasmesso alla velocità della luce: è veloce e preciso.
I limiti
L’irradiazione infrarossa non è certo una soluzione magica. Tutto dipende dall’“emissività” dei materiali: in altre parole, da quanto bene i materiali assorbono l’energia. Se si utilizzano piani di rame spessi insieme al FR4 sottile, il rame assorbirà tutto il calore disponibile. Se si aumenta troppo la potenza di irradiazione, si rischia di bruciare i bordi della scheda prima ancora che il centro si riscaldi.
È quindi necessario procedere con cautela, scegliendo il tempo giusto per riscaldare il componente. Ecco dove entra in gioco la vera abilità del tecnico.