IR versus hete lucht: welke methode werkt eigenlijk voor BGA-chips?
Als je ooit hebt geprobeerd een BGA-chip los te maken van het circuitbord van een slimme sluiting, weet je hoe moeilijk dat is. Je moet immers vechten tegen de oppervlaktespanning en de enorme warmteopslag die zich op het circuitbord bevindt. De meeste bedrijven gebruiken gewoon een hete luchtpistool en hopen op het beste resultaat. Maar als je precisiewerk doet, is het beter om gebruik te maken van infraroodlampen.
Hier is de fysica achter dit proces:
Hete lucht werkt door convectie: je blaast hete lucht op het circuitbord, in de hoop dat de hitte de kleine lasballen bereikt. Er is echter een nadeel: het ‘windchill-effect’. Wanneer er veel lucht met hoge snelheid wordt geblazen, kan het gemakkelijk gebeuren dat er per ongeluk een kleine condensator van het circuitbord wordt geblazen, of dat er ongelijke warmteplekken ontstaan.
Infraroodlampen werken anders. Ze gebruiken straling. In plaats van de lucht op te warmen, sturen ze elektromagnetische golven uit die rechtstreeks door de lucht gaan en het component en het circuitbord raken. Het is alsof de zon op je huid schijnt op een koude dag. Het materiaal wordt van binnenuit opgewarmd. Hierdoor wordt het gemakkelijker om de smelttemperatuur te bereiken.
Waarom dit belangrijk is voor BGA-chips:
Het probleem met BGA-chips is dat de lasnaden zich onder het chip bevinden. Met hete lucht moet je eerst de bovenkant van de chip opwarmen, zodat de hitte langzaam naar beneden kan komen. Dit is risicovol: vaak wordt de bovenkant van de chip verbrand, voordat de lasnaden aan de onderkant überhaupt kunnen smelten.
Met infraroodlampen kun je tegelijkertijd het circuitbord en de chip opwarmen. De straling dringt door het lasmasker heen en raakt de koperen contactpunten. Hierdoor smelten de lasnaden van onderaf, waardoor de siliciumchip minder schade oploopt. Het is dus veiliger.
Het nadeel:
Infraroodlampen zijn geen magische oplossing. Ze zijn niet blind: verschillende kleuren en materialen absorberen infraroodlicht op verschillende manieren. Een zwart component wordt veel sneller warm dan een zilveren component.
Daarom kun je ze niet zomaar gebruiken. Je hebt een thermocouple nodig om de temperatuur van het circuitbord in de gaten te houden, zodat het substraat niet per ongeluk beschadigt wordt. En als het gaat om een circuitbord met veel koper, heb je een krachtigere, hogewattagelamp nodig om de hitte af te voeren.