IR과 핫에어: BGA 칩 처리에는 어떤 것이 효과적인가?
스마트 로크의 PCB에서 BGA 칩을 떼어내려고 시도해본 적이 있다면 그 어려움을 잘 알 것입니다. 사실상 표면 장력과 그 끈질긴 열량과 싸우는 셈입니다. 대부분의 업체들은 그냥 핫에어 건을 사용하여 최선을 다하지만, 정밀한 작업을 해야 한다면 IR 램프를 사용하는 것이 좋습니다.
물리학적 원리는 다음과 같습니다.
핫에어는 대류를 이용합니다. 즉, 따뜻한 공기를 보드 위에 불어넣어서 그 열이 작은 납땜 점들까지 전달되기를 기다리는 것입니다. 하지만 문제점이 있습니다. 바로 ‘윈드 칠’ 효과입니다. 고속으로 공기가 불어오면, 작은 커패시터가 보드에서 날아가거나, 불균일한 열이 발생할 수 있습니다.
IR 램프는 다릅니다. 방사선을 이용하기 때문에 공기를 가열하는 대신 전자파를 보내어 그 에너지가 직접 부품과 PCB에 도달합니다. 마치 추운 날에 햇볕이 피부에 닿는 것과 같습니다. 재료 자체가 내부에서부터 가열됩니다. 따라서 녹는 점에 도달하는 속도가 훨씬 빠릅니다.
BGA 칩에 있어서 이것이 중요한 이유는 무엇인가?
BGA의 문제점은 납땜 점들이 칩 아래에 숨어 있다는 것입니다. 핫에어를 사용할 경우, 칩의 윗부분을 먼저 가열해야 하며, 그 열이 천천히 납땜 점들까지 전달되기를 기다려야 합니다. 이는 위험한 방법입니다. 종종 칩의 윗부분이 타버리는 경우가 있으며, 이를 ‘포프콘링’이라고 합니다. 반면 IR 램프를 사용하면 보드와 칩을 동시에 가열할 수 있습니다. 방사선이 납땜 패드를 통과하여 구리 패드에 직접 닿아 납땜 점들을 아래쪽에서부터 녹입니다. 이 방식은 실리콘 칩에 훨씬 더 친절한 방식입니다.
단점은 무엇인가?
IR도 마법은 아닙니다. 모든 색상과 재료가 IR을 다르게 흡수합니다. 검은색 부품은 은색 부품보다 훨씬 빨리 뜨거워집니다. 그래서 그냥 설정해두고 방치할 수는 없습니다. 보드의 온도를 확인하기 위해 온도 센서가 필요합니다. 또한, 구리가 많이 포함된 보드의 경우, 더 강력한 고출력 램프가 필요합니다.