ทำไมการใช้ความร้อนแบบรังสีถึงได้ผลดีกว่าสำหรับการบรรจุชิป BGA หากคุณเคยทำงานกับชิปแบบ Ball Grid Array (BGA) มาก่อน คุณคงรู้ดีถึงปัญหา “ผลกระทบจากเงา” ที่เกิดขึ้น โดยพื้นฐานแล้ว มันก็เหมือนกับเกมซ่อนหานั่นเอง ในเตาอบแบบใช้ลมร้อนแบบปกติ ลมจะต้องพยายามไหลไปรอบๆ ตัวชิป เพื่อไปถึงจุดที่มีลูกตะกั่วอยู่ด้านล่าง หากการไหลของลมไม่สม่ำเสมอเลย ก็จะทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ และทำให้จุดต่อของลูกตะกั่วเย็นลง และนั่นก็หมายถึงการสูญเสียแผงวงจรไป และความหงุดหงิดมากมาย
การนำความร้อนไปยังจุดที่สำคัญจริงๆ
การใช้ความร้อนแบบอินฟราเรดนั้นทำงานแตกต่างออกไป มันไม่ต้องใช้ลมในการถ่ายเทความร้อน แต่ใช้การถ่ายเทความร้อนแบบรังสีแทน ลองนึกภาพดูสิ: คลื่นอินฟราเรดไม่ได้แค่อยู่บนพื้นผิวเท่านั้น แต่มันจะซึมเข้าไปในวัสดุที่ใช้บรรจุชิป และทำให้โมเลกุลภายในชิปเคลื่อนที่ เราเรียกกระบวนการนี้ว่าการถ่ายเทความร้อนในรูปแบบที่ลึกซึ้ง ซึ่งก็คือความร้อนจะไปถึงจุดที่ต้องการได้ทันที คุณไม่จำเป็นต้องรอให้ความร้อนแผ่เข้าไปถึงจุดศูนย์กลางของชิปอีกต่อไป
ปัญหาของชิป BGA: ลม vs. แสง
การถ่ายเทความร้อนแบบการพาความร้อนด้วยลมนั้นจะมีปัญหาเรื่องพื้นผิว ลมจะไปกระทบกับด้านบนของชิปก่อน ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านบนกับด้านล่างของชิป แต่คลื่นอินฟราเรด—โดยเฉพาะคลื่นความยาวสั้นและความยาวกลาง—จะไม่มีปัญหานี้เลย โฟตอนจะเดินทางไปตามเส้นตรง และซึมเข้าไปในวัสดุที่ใช้บรรจุชิปได้เลย นี่แหละคือเคล็ดลับสำคัญ มันทำให้ลูกตะกั่วซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่สุดของการเชื่อมต่อชิป ได้รับความร้อนในเวลาเดียวกันกับส่วนอื่นๆ ของชิป ไม่มีการคาดเดา ไม่ต้องหวังว่าความร้อนจะเพียงพอ
ข้อเสีย (เพราะมักจะมีเสมอ)
แม้ว่าการใช้ความร้อนแบบอินฟราเรดจะรวดเร็วและแม่นยำกว่ามาก แต่มันก็ไม่ใช่สิ่งมหัศจรรย์อะไรหรอก ปัญหาก็คือ การใช้ความร้อนแบบอินฟราเรดนั้นขึ้นอยู่กับค่าความสามารถในการแผ่รังสีของวัสดุ กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ สีต่างๆ หรือวัสดุที่ใช้ปกปิดชิปนั้นมีความสามารถในการดูดซับความร้อนที่แตกต่างกัน คุณไม่สามารถเปิดเครื่องแล้วปล่อยให้มันทำงานไปเองได้ คุณจำเป็นต้องตรวจสอบวัสดุที่ใช้บรรจุชิป และปรับค่าความยาวคลื่นและความเข้มของพลังงานให้เหมาะสม มิฉะนั้น คุณอาจทำให้แผงวงจรเสียหายได้ แม้ว่าคุณจะพยายามเพียงแค่ละลายลูกตะกั่วเท่านั้นก็ตาม นอกจากนี้ หากแผงวงจรมีพื้นที่ที่เป็นทองแดงขนาดใหญ่ พื้นที่เหล่านั้นก็จะดูดซับพลังงานอินฟราเรดไปหมด คุณจึงจำเป็นต้องปรับค่าการให้ความร้อนให้เหมาะสม เพื่อไม่ให้แผงวงจรเสียรูปจากแรงดันความร้อน แม้ว่าจะต้องใช้เวลาในการตั้งค่ามากขึ้นอีกหน่อย แต่ผลลัพธ์ที่ได้ก็คุ้มค่ากับความพยายามนั้นแน่นอน