Stazione di rilavorazione BGA

Il controllo della temperatura della stazione di rilavorazione BGA è molto importante

Le stazioni di rilavorazione con i design più intuitivi sono quelle dotate di riscaldatori di precisione nella parte superiore e inferiore. Con questo design, puoi mantenere la temperatura costante lungo entrambe le estremità del PCB. Le stazioni di rilavorazione ad aria calda in genere utilizzano aria calda concentrata nella parte superiore e un riscaldatore per scheda non concentrato per la parte inferiore dell'area di riscaldamento. Il flusso d'aria riscalderà sopra il BGA e anche sotto la scheda. La parte inferiore del vano di riscaldamento sarà costituita da un riscaldatore a piastra o da un riscaldatore a luce infrarossa. Su alcuni modelli, la piastra sarà dotata di fori che consentono il passaggio dell'aria riscaldata. Se l'area che intendi riscaldare è piccola, potrebbe essere necessario posizionare l'area direttamente sopra uno dei fori nella piastra da cui emette calore. Potrebbe anche essere necessario contrassegnare il punto in cui è stato posizionato il PCB. Se il foro e il punto non sono correttamente allineati, la saldatura potrebbe essere riscaldata alla temperatura sbagliata. Inoltre, le stazioni di rilavorazione dovrebbero essere dotate di un programma software per impostare le temperature e regolare la temperatura per ciascuno dei riscaldatori ai gradi esatti necessari per il progetto in questione. Se progettata correttamente, la stazione di rilavorazione calibrerà l'impostazione della temperatura del software e la temperatura del calore che esce dall'ugello. Il problema principale è che l'aria inferiore non è focalizzata, il che rende difficile garantire una distribuzione uniforme del calore tra la parte superiore e inferiore di una determinata scheda. Senza alcuna funzione che focalizzi l'aria lungo la parte inferiore del PCB, potrebbe essere necessario regolare manualmente la temperatura lungo la parte inferiore del vano di riscaldamento. I riscaldatori inferiori sui modelli di stazione di rilavorazione IR sono progettati senza messa a fuoco inferiore per l'aria riscaldata. Alcune stazioni di rilavorazione IR utilizzano una luce di calore dotata di un diffusore nero che semplifica il riscaldamento uniforme della scheda di circuito da un'estremità all'altra. A causa dell'impossibilità del software di calibrare con il calore sul riscaldatore inferiore a infrarossi, può esserci una variazione di temperatura fino a 100 gradi C in alcune unità. Su alcuni modelli, il software non consente nemmeno di impostare il calore in gradi. Invece, è consentito solo di impostare il calore in percentuali, il che può rendere le impostazioni ancora più difficili da impostare correttamente. Potrebbe essere necessario posizionare delle termocoppie sul circuito stampato e controllare le temperature frequentemente. Quando si inizia a familiarizzare con il processo, alcuni chip rischiano di finire fritti.

Caratteristiche principali da considerare quando si acquista una stazione di rilavorazione BGA

Le BGA ad aria calda applicano aria con una pompa. Di conseguenza, le stazioni di rilavorazione ad aria calda in genere producono un certo grado di rumore. I modelli più recenti sono solitamente dotati di pompe più silenziose, sebbene il problema del rumore sia comunque un fattore che devi accettare se utilizzi questo tipo di stazione di rilavorazione. Le stazioni IR in genere non producono alcun rumore. Se hai bisogno di limitare la quantità di rumore proveniente dalla tua macchina di rilavorazione, una stazione IR sarebbe l'opzione migliore. Il rumore può essere un problema in determinate impostazioni, soprattutto se ci sono già diverse macchine rumorose in funzione contemporaneamente. Le stazioni di rilavorazione ad aria calda sono dotate di ugelli che semplificano la focalizzazione del flusso d'aria su diverse aree di un circuito stampato. Quando il processo viene eseguito da un gruppo di mani esperte, l'attività può spesso essere completata prima con una BGA ad aria calda perché tali unità semplificano l'isolamento dei dettagli più delicati che possono essere difficili da riscaldare. Con un fascio di messa a fuoco IR, non hai bisogno di acquistare ugelli di riscaldamento di diverse dimensioni, poiché ogni fascio può rifocalizzarsi al tuo comando. Tuttavia, spesso ci vorrà più tempo per portare i dettagli più delicati alla temperatura desiderata. A volte il raggio IR non riesce a riscaldare i dettagli più chiari su un array di griglie a sfere. Un'area problematica particolare con i raggi IR sono i punti argentati su un BGA, che spesso necessitano di nastro nero per portarli alla temperatura necessaria. Inoltre, il tuo tasso di successo con una macchina di rilavorazione dipenderà dal fatto che l'unità sia sufficiente per il volume di rilavorazioni che speri di ottenere in un dato giorno. La migliore stazione di rilavorazione BGA per lavori ad alto volume sarà generalmente del tipo ad aria calda. Una stazione ad aria calda semplifica il riscaldamento della saldatura e completa il lavoro prima. Le macchine ad aria calda hanno più parti e accessori poiché sono necessari ugelli di dimensioni diverse. Ciò può renderle più complicate da riparare e manutenere. I BGA IR sono costituiti da meno parti complesse, il che consente una manutenzione e riparazioni meno complicate. D'altro canto, queste unità coprono tutta la gamma in termini di qualità, poiché alcuni dei modelli a basso prezzo sono in genere dotati di parti di bassa qualità che offrono prestazioni scadenti. Quando arriva il momento di eseguire una serie di attività più complesse con una stazione di rilavorazione IR di qualità inferiore, spesso saranno necessari strumenti extra. Dovresti anche considerare la frequenza con cui la manutenzione potrebbe essere necessaria per la rispettiva unità. Se una stazione di rilavorazione è composta da numerose parti complicate, la probabilità di un guasto potrebbe essere una minaccia reale e costosa. Se la macchina di rilavorazione è composta da un minimo di parti ma offre risultati eccellenti, probabilmente hai trovato la migliore stazione di rilavorazione. Un'altra caratteristica importante di una stazione di rilavorazione è una ventola di raffreddamento automatica. Con questa caratteristica, il circuito stampato e ciascuno dei riscaldatori nella macchina saranno tutti raffreddati quando necessario. Mentre lavori su un PCB dopo l'altro, l'unità si raffredderà automaticamente quando necessario tra ogni scheda. Una ventola di raffreddamento è essenziale per l'efficienza del progetto sulla maggior parte delle stazioni di rilavorazione, che tendono a raffreddarsi lentamente tra le applicazioni. Le macchine BGA che utilizzano piastre metalliche forate possono impiegare particolarmente tempo per raffreddarsi. Anche le dimensioni e la sensibilità delle tue schede possono influenzare il tipo di stazione di rilavorazione migliore per le tue operazioni. Alcune macchine possono contenere schede fino a 36 pollici. Lo spazio all'interno del riscaldatore dovrebbe ospitare il circuito stampato abbastanza bene da portare l'intero PCB fino a 150 gradi C. Ciò dovrebbe aiutare a compensare eventuali effetti di deformazione. Anche l'età delle tue schede può influenzare la scelta della macchina migliore. Negli ultimi due decenni, la saldatura senza piombo è diventata il nuovo standard nella produzione. Di conseguenza, la rilavorazione richiede temperature più elevate sulle schede a circuito stampato più recenti. Su PCB più vecchi, era necessario meno calore per la rilavorazione perché la saldatura stagno-piombo fonde a temperature più basse. Se lavori principalmente con PCB più recenti, potresti aver bisogno di una stazione più potente in grado di raggiungere temperature più elevate.

Principio di funzionamento della stazione di rilavorazione BGA

I professionisti che hanno eseguito lavori di rilavorazione BGA sanno che il "riscaldamento" è il prerequisito per una rilavorazione di successo. L'elaborazione di PCB ad alta temperatura (315-426 gradi) per un lungo periodo di tempo porterà molti potenziali problemi. Danni termici, come deformazioni di pad e lead, delaminazione del substrato, macchie bianche o bolle e scolorimento. Il danno "invisibile" al PCB causato dall'alta temperatura è ancora più grave dei problemi elencati sopra. Il motivo dell'enorme stress termico è che quando i componenti del PCB a temperatura ambiente entrano improvvisamente in contatto con un saldatore con una fonte di calore di circa 370 gradi, uno strumento dissaldante o una testa ad aria calda per interrompere il riscaldamento locale, ci sarà una differenza di temperatura di circa 349 gradi sul circuito stampato e sui suoi componenti, con conseguente fenomeno "Popcorn". Pertanto, indipendentemente dal fatto che l'impianto di assemblaggio PCB utilizzi la saldatura a onda, la fase di vapore a infrarossi o la saldatura a riflusso a convezione, ciascun metodo richiede generalmente un trattamento di preriscaldamento o di conservazione del calore e la temperatura è generalmente di 140-160 gradi. Prima dell'implementazione della saldatura a riflusso, un semplice preriscaldamento a breve termine del PCB può risolvere molti problemi durante la rilavorazione. Questo ha avuto successo per diversi anni nel processo di saldatura a riflusso. Pertanto, i vantaggi dell'interruzione del preriscaldamento nella prevalenza dei componenti PCB sono molteplici.