Perché il riscaldamento radiativo funziona meglio per i componenti BGA Se avete mai lavorato con componenti di tipo Ball Grid Array (BGA), conoscete bene il problema legato all’“effetto ombra”. In pratica, si tratta di una sorta di “giochi nascondino”: nell’forno a aria calda tradizionale, l’aria deve farsi strada attorno al corpo del componente per raggiungere quelle piccolissime sfere di rame presenti al loro interno. Se la direzione del flusso d’aria è anche solo leggermente errata, si ottiene un riscaldamento irregolare e punti di saldatura non uniformi. E questo significa solitamente una scheda elettronica rovinata e tanta delusione.
Riscaldare esattamente dove serve Il riscaldamento a infrarossi funziona in modo diverso: non richiede il movimento dell’aria. Invece, utilizza il trasferimento termico radiativo. Immaginate che le onde a infrarossi non rimangano sulla superficie, ma penetrino nei materiali che avvolgono il componente, facendo muovere le molecole all’interno di esso. Lo chiamiamo riscaldamento volumetrico: in parole povere, il calore colpisce direttamente il bersaglio e si trasforma in energia termica quasi istantaneamente. Non si tratta quindi di riscaldare soltanto la superficie, sperando che il calore penetri nel centro del componente.
La sfida dei componenti BGA: aria contro luce La convezione forzata si basa esclusivamente sulla superficie del componente: l’aria colpisce prima la parte superiore del chip, creando così una differenza di temperatura tra la parte superiore e quella inferiore. Le radiazioni a infrarossi, invece, evitano questo problema: i fotoni viaggiano in linea retta e penetrano direttamente attraverso il substrato. Questo è il segreto del metodo a infrarossi: garantisce che le sfere di rame – la parte più importante della connessione – raggiungano il punto di fusione nello stesso momento in cui fa lo stesso il resto del componente. Niente supposizioni… né rischi che il calore non sia sufficiente.
I limiti (perché ci sono sempre dei limiti) Ovviamente, il riscaldamento a infrarossi è più veloce e preciso, ma non è certo una soluzione magica. Il metodo dipende dall’emissività dei materiali utilizzati: in altre parole, colori diversi o maschere per la saldatura assorbono il calore in modo diverso. Non basta semplicemente premere un interruttore… bisogna considerare attentamente i materiali utilizzati e regolare la lunghezza d’onda e la densità di potenza del riscaldamento. Altrimenti, si rischia di rovinare la scheda elettronica mentre si cerca soltanto di far fondere il rame. Inoltre, se la scheda presenta ampie superfici di rame, queste assorbiranno l’energia a infrarossi come una spugna. Bisogna quindi impostare il profilo di riscaldamento in modo preciso, per evitare che la scheda si deformi sotto la pressione del calore. Ci vuole un po’ di tempo per impostare tutto correttamente, ma i risultati ne valgono la pena.