IR contro aria calda: quale metodo funziona davvero per i chip BGA?
Se avete mai provato a staccare un chip BGA dal circuito stampato di un dispositivo elettronico, sapete quanto sia difficile farlo. In pratica, si tratta di lottare contro la tensione superficiale e quella massa termica ostinata presente nei componenti elettronici. La maggior parte dei tecnici utilizza semplicemente un pistola ad aria calda, sperando che funzioni… Ma se si vuole ottenere risultati precisi, è necessario utilizzare lampade a radiazioni infrarosse.
Ecco come funziona la fisica alle spalle di questo metodo.
L’aria calda agisce attraverso la convezione: in pratica, si soffia aria calda sul circuito stampato, nella speranza che il calore raggiunga le piccole sfere di rame presenti sui componenti. Tuttavia, c’è un problema: l’effetto “vento freddo”. Quando l’aria viene soffiata ad alta velocità, è molto facile che i componenti vengano danneggiati o che si creino zone di riscaldamento irregolari.
Le lampade a radiazioni infrarosse invece funzionano in modo diverso: emettono onde elettromagnetiche che penetrano direttamente nell’aria e colpiscono i componenti e il circuito stampato. È come quando il sole colpisce la pelle in una giornata fredda: il materiale stesso si riscalda dall’interno. In questo modo, il punto di fusione dei componenti viene raggiunto molto più rapidamente.
Perché questo è importante per i chip BGA.
Il problema con i chip BGA è che i punti di saldatura sono nascosti sotto il chip stesso. Con l’aria calda, bisogna riscaldare la superficie superiore del chip, aspettando che il calore si diffonda lentamente verso le sfere di rame. Questo metodo è rischioso: spesso la superficie superiore del chip si danneggia prima ancora che il rame presente al di sotto si scaldi abbastanza.
Con le lampade a radiazioni infrarosse, invece, si riesce a riscaldare contemporaneamente il circuito stampato e il chip stesso. Le radiazioni penetrano attraverso lo strato di isolamento presente sul circuito stampato e colpiscono direttamente i componenti. In questo modo, i punti di saldatura si fondono dall’interno verso l’esterno, il che è molto meno dannoso per il chip stesso.
I limiti di questo metodo.
Tuttavia, le lampade a radiazioni infrarosse non sono magiche: non funzionano sempre allo stesso modo. Colori e materiali diversi assorbono le radiazioni in modi diversi. Un componente nero si riscalda molto più rapidamente di uno argento.
Pertanto, non basta semplicemente impostare la temperatura desiderata: è necessario utilizzare un termocuplo per monitorare la temperatura del circuito stampato, evitando così di danneggiarlo. Inoltre, se si tratta di un circuito stampato con una grande quantità di rame, sarà necessario utilizzare lampade più potenti per contrastare l’effetto di raffreddamento del rame stesso.