赤外線と強制対流：BGAのリフロー処理を正しく行うために もしBGAパッケージの扱い経験があるなら、その難しさはよくわかるでしょう。チップの下にあるはんだ球が完璧に溶ける必要がありますが、一方で、チップの上にある部品が壊れてしまっては困ります。これは微妙なバランスが求められる作業です。 多くの人々は、慣れ親しんだ方法として熱風による対流方式を使っています。しかし、物理的な観点から見ると、ここでは放射熱の方がより効果的です。 熱風を使う場合の問題点 熱風がどのように機能するか考えてみてください。実際、空気は熱を移動させるのにあまり適していません。空気はチップの周辺を回って流れるため、中心部分よりも端の方が先に熱くなります。この温度差が問題を引き起こします。PCBが変形したり、十分に固まらない接合部ができてしまったりします。これは賭け事のようなものです。 一方、赤外線は全く異なります。空気が動くのを待つ代わりに、赤外線は直接パッケージを通過し、内部の分子を振動させます。つまり、部品を内側から加熱するのです。非常に速いのです。また、エネルギーが直線的に伝わるため、BGA全体が均一に目標温度に到達します。 なぜ現場で効果的なのか それは主にエネルギー密度のおかげです。適切に調整された赤外線ヒーターと優れたデジタルコントローラーがあれば、PCBが吸収しやすい波長を選ぶことができます。オーブン全体を加熱する必要はありません。直接、加工対象物に熱を当てるだけです。その結果、温度上昇にかかる時間が大幅に短縮されます。 ただし、注意点もあります。赤外線は視界が遮られない状態でないと効果が出ません。もし高い部品が邪魔をしていると、冷たい部分ができてしまいます。単に設定して放置するだけではダメです。ヒーターの配置を慎重に考えるか、コンベヤーを使ってすべてのチップが均等に加熱されるようにしなければなりません。 自分の環境で使うためのコツ 本当の魔法はPIDコントローラーにあります。赤外線はほぼ瞬時に反応します。電力を変えれば、温度もすぐに変化します。これに対して、大きな熱風式の装置では冷却に時間がかかります。明らかに赤外線の方が優れています。赤外線を使えば、無鉛はんだが必要とする正確な温度曲線に合わせて温度を調整できます。これにより、全体のプロセスがよりスムーズで予測可能になります。