IR versus hete lucht: Hoe je BGA-componenten goed kunt lassen
Als je ooit met Ball Grid Array (BGA)-componenten hebt gewerkt, weet je hoe moeilijk het kan zijn om ze te lassen. Je moet de kleine loodballen die zich onder de chip bevinden smelten, maar je moet dit doen zonder dat het circuitbord beschadigd raakt of de chip zelf kapotgaat.
Veel mensen kiezen voor hete lucht om dit te bereiken, maar dit is een risicovolle manier. Lucht is niet erg goed in het overdragen van warmte. De lucht beweegt zich rondom de component, waardoor er een ‘schaduwzone’ ontstaat onder de chip. Hierdoor wordt de chip aan de bovenkant verhit, terwijl de lasnaden eronder nog steeds koud blijven. Dat is natuurlijk niet ideaal.
Het voordeel van infraroodverwarming
Infraroodverwarming werkt op een andere manier. In plaats van de lucht op te warmen, sturen we elektromagnetische golven rechtstreeks in het materiaal. Het is alsof het materiaal van binnenuit wordt verwarmd. De energie dringt door het pakket heen en zorgt ervoor dat de moleculen in het BGA-materiaal gaan bewegen. Omdat de warmte zich verspreidt over het hele gebied, worden alle delen van de chip gelijkmatig verwarmd. Hierdoor hoef je je geen zorgen te maken over oneffen verwarming die tot barsten kan leiden.
Waarom infraroodverwarming beter is dan hete lucht
Bij conventionele verwarming moet je tegen de lucht vechten. Om voldoende warmte in het midden van een dichte BGA-component te krijgen, moet je de temperatuur en de snelheid van de luchtcirculatie zo hoog mogelijk instellen. Eén verkeerde beweging kan er echter toe leiden dat de component van het circuitbord wordt geblazen.
Infraroodverwarming is daarentegen veel preciezer. Je kunt de golflengte instellen zodat de warmte precies op de juiste plek terechtkomt. Het gebeurt zeer snel en nauwkeurig.
De nadelen
Infraroodverwarming is geen magische oplossing. Het hangt af van de ‘emissiviteit’ van het materiaal – oftewel, hoe goed het materiaal de energie kan opnemen. Als je te maken hebt met dik koperen materiaal gecombineerd met dun FR4-materiaal, zal het koper de warmte als een spons opnemen. Als je de warmtetoevoer te hoog instelt, kunnen de randen van het circuitbord beschadigen, voordat het midden zelfs maar warm wordt.
Je moet dus goed opletten bij het instellen van de temperatuur. Neem de tijd en zorg dat je de timing goed hebt ingesteld. Hierin ligt de echte vaardigheid.