IRとホットエア：BGAを処理するにはどちらが適しているのか？
スマートロックのPCBからBGAチップを取り出そうとしたことがある人なら、その大変さはよくわかるでしょう。実際には、表面張力や熱容量と戦っている状態です。多くの業者は単にホットエアガンを使ってみるだけですが、精密な作業を行う場合は、IRランプを使用する方が良いでしょう。
物理学上の違い
ホットエアは対流を利用しています。つまり、高温の空気を基板に当てて、その熱が小さなはんだ球に届くことを願うわけです。しかし、問題点があります。それは「ウィンドチル効果」です。高速で空気が吹き付けられると、小さなコンデンサーが基板から吹き飛んでしまったり、不均一な加熱が起こったりします。
一方、IRランプは放射を利用しています。空気を温めるのではなく、電磁波を放出し、それが直接部品やPCBに当たります。まるで寒い日に太陽の光が肌に当たるようなものです。部品自体が内部から加熱されるので、融点に達するのがずっと早くなります。
BGAチップにとっての意義
BGAの問題点は、はんだ接点がチップの下に隠れていることです。ホットエアを使う場合、まずチップの表面を加熱し、その熱がゆっくりとはんだ球に伝わるのを待つ必要があります。これは危険です。多くの場合、チップの表面が焦げてしまい、「ポップコーン現象」と呼ばれる状態になってしまいます。一方、IRランプを使えば、基板とチップの両方に同時に熱を与えることができます。放射線ははんだマスクを貫通して銅パッドに当たり、下からはんだ接点を溶かすことができます。これにより、シリコンダイへのダメージが少なくなります。
注意点
ただし、IRランプも万能ではありません。異なる色や材質はIRを異なる程度吸収します。黒い部品の方が銀色の部品よりもずっと早く熱くなります。そのため、単に設定して放置するわけにはいきません。基板の温度を監視するために熱電対が必要です。また、銅の量が多い基板の場合は、より高功率のランプが必要になります。