IR対ホットエア：BGAのはんだ付けを正しく行うために
Ball Grid Array（BGA）コンポーネントを扱ったことがある人なら、その難しさはよくわかるでしょう。チップの下に隠れている小さなはんだ球を溶かす必要がありますが、基板やチップ自体を壊さないように注意しなければなりません。
多くの人々はホットエアを使いますが、これはあまり良い方法ではありません。空気は熱を効果的に伝えることができません。空気はコンポーネントの周りを渦巻きながら流れ、その結果、チップの上部だけが加熱されてしまい、下部のはんだ接合部は依然として冷たいままです。理想的ではありません。
赤外線の利点
赤外線加熱は全く異なる仕組みで動作します。空気を温めて部品を温めるのではなく、電磁波を直接材料の中に送り込みます。つまり、内側から加熱するのです。エネルギーはパッケージを通過してBGA基板内の分子を動かします。熱が均一に伝わるため、はんだ球も直接加熱されます。
これにより、すべてが均等に温まります。そのため、「ポップコーン効果」という、物質が不均等に膨張して割れてしまう現象を心配する必要がありません。
なぜホットエアより優れているのか
強制対流方式では、空気と戦っているようなものです。密なBGAの中心部まで十分な熱を届けるためには、温度や送風速度を最大限に上げる必要があります。そして、うっかりすると、表面実装コンポーネントが基板から吹き飛んでしまうこともあります。
一方、赤外線はより効率的です。波長を調整して、はんだペーストやPCBの正確な場所に熱を当てることができます。光速で動作するため、高速かつ正確です。
注意点
ただし、赤外線も万能なわけではありません。重要なのは「放射率」です。つまり、材料がどれだけ効率的にエネルギーを吸収するかということです。もし厚い銅板と薄いFR4が混在している場合、銅板はスポンジのように熱を吸収してしまいます。そのため、温度を高く設定しすぎると、基板の端が焼けてしまう可能性があります。
ゆっくりと温度を上げていく必要があります。タイミングを正確に把握することが重要です。これが真の技術力と言えます。