Por que o aquecimento por radiação é eficaz para embalagens de tipo BGA
Se você já trabalhou com componentes do tipo Ball Grid Array (BGA), certamente conhece o problema do “efeito sombra”. Basicamente, é como um jogo de esconde-esconde. Em um forno a ar quente convencional, o ar precisa se mover ao redor do componente para chegar até aquelas pequenas esferas de solda localizadas em sua parte inferior. Se o fluxo de ar não for bem controlado, o aquecimento será desigual, resultando em conexões de solda fracas. Isso geralmente significa que a placa será desperdiçada e causará muita frustração.
Levar o calor até onde realmente é necessário
O aquecimento por infravermelho faz as coisas de maneira diferente. Ele não precisa mover o ar; em vez disso, utiliza a transferência de calor por radiação. Pense nisso assim: as ondas infravermelhas não ficam apenas na superfície. Elas penetram nos materiais da embalagem e fazem com que as moléculas dentro do componente se movam. Chamamos isso de aquecimento volumétrico. Em outras palavras, o calor atinge o alvo e se transforma em energia térmica quase imediatamente. Você não está apenas aquecendo a superfície, esperando que o calor penetre no interior do componente.
O desafio do BGA: ar versus luz
O aquecimento por convecção depende da superfície do componente. O ar atinge primeiro a parte superior do chip, criando uma diferença de temperatura entre a parte superior e inferior. A radiação infravermelha – especialmente as ondas de curto e médio comprimento – evita esse problema. Os fótons viajam em linhas retas e penetram diretamente no substrato. Esse é o segredo. Isso garante que as esferas de solda – a parte mais importante da conexão – atinjam o ponto de fusão ao mesmo tempo que o resto do componente. Sem necessidade de adivinhações ou esperança de que o calor seja suficiente.
As limitações (pois sempre há alguma)
O aquecimento por infravermelho é mais rápido e preciso, mas não é mágico. A questão é que ele depende da emissividade. Ou seja, cores diferentes ou máscaras de solda absorvem o calor de maneiras diferentes. Não basta simplesmente ligar o equipamento e ignorar tudo. É preciso analisar os materiais utilizados e ajustar a frequência e a densidade de potência. Caso contrário, você pode acabar danificando a placa enquanto tenta derreter a solda. Além disso, se o layout da placa contiver grandes áreas de cobre, elas vão absorver essa energia infravermelha como se fossem esponjas. Será necessário ajustar cuidadosamente o perfil de aquecimento para evitar que a placa se deforme sob a pressão. Requer um pouco mais de trabalho, mas os resultados valem a pena.