BGAリワークステーション

BGAリワークステーションの温度制御は非常に重要です

最もユーザーフレンドリーな設計のリワークステーションは、上部と下部に精密ヒーターが装備されているものです。この設計により、PCB の両端に沿って温度を一定に保つことができます。熱風リワークステーションでは通常、上部に集中した加熱空気を使用し、加熱領域の下部には非集中ボードヒーターを使用します。空気の流れにより、BGA の上とボードの下も加熱されます。加熱コンパートメントの下部は、プレートヒーターまたは赤外線ヒーターのいずれかで構成されます。一部のモデルでは、プレートに加熱空気を通過させる穴が装備されています。加熱する領域が小さい場合は、プレートの熱を放出する穴の 1 つに領域を真上に配置する必要が生じる場合があります。PCB を配置した場所にマークを付ける必要がある場合もあります。穴と場所が適切に位置合わせされていない場合、はんだが間違った温度に加熱される可能性があります。さらに、リワークステーションには、温度を設定し、各ヒーターの温度を手元のプロジェクトに必要な正確な温度に調整するためのソフトウェア プログラムが装備されている必要があります。 適切に設計されていれば、リワークステーションはソフトウェアの温度設定とノズルから出る熱の温度を較正します。主な問題は、下側の空気が集中していないため、特定のボードの上部と下部の間で熱が均等に広がることを保証するのが難しいことです。PCB の下部に沿って空気を集中させる機能がない場合、加熱コンパートメントの下側に沿って手動で温度を調整する必要があります。IR リワークステーション モデルの下側ヒーターは、加熱された空気が下側に集中しないように設計されています。一部の IR リワークステーションは、黒い拡散器を備えたヒート ライトを使用しており、回路基板を端から端まで均等に加熱しやすくしています。ソフトウェアが赤外線アンダーヒーターの熱を較正できないため、特定の単位では 100 度 C もの温度差が生じることがあります。特定のモデルでは、ソフトウェアで熱を度数で設定することさえできません。代わりに、熱をパーセンテージでのみ設定できるため、設定を適切に行うことがさらに難しくなります。 プリント基板に熱電対を設置し、頻繁に温度をチェックする必要があるかもしれません。プロセスに慣れ始めたばかりの頃は、チップの一部が焼けてしまう可能性があります。

BGAリワークステーションを購入する際に考慮すべき主な機能

ホットエア BGA は、ポンプで空気を吹き付けます。そのため、ホットエア リワークステーションは通常、ある程度の騒音を発します。新しいモデルには通常、より静かなポンプが装備されていますが、このタイプのリワークステーションを使用する場合は、依然として音の問題を受け入れなければならない要素です。IR ステーションは通常、まったく騒音を発しません。リワー​​クステーションから発生する騒音の量を制限する必要がある場合は、IR ステーションの方が適しています。騒音は、特定の設定、特に複数の騒音の大きいマシンが同時に稼働している場合に問題になることがあります。ホットエア リワークステーションには、プリント回路基板のさまざまな領域に空気の流れを集中させやすくするノズルが装備されています。熟練した作業員がプロセスを実行する場合、ホットエア BGA を使用すると、加熱が難しい繊細な部分を簡単に分離できるため、タスクをより早く完了できることがよくあります。フォーカス ビーム IR を使用すると、各ビームを自由に再フォーカスできるため、さまざまなサイズのヒート ノズルを購入する必要はありません。ただし、繊細な部分を目的の温度にするには、多くの場合、より長い時間がかかります。 IR ビームでは、ボール グリッド アレイの明るい部分を加熱できない場合があります。IR ビームで特に問題となるのは、BGA の銀色の部分です。この部分を必要な温度にするには、多くの場合、黒いテープが必要です。さらに、リワーク マシンの成功率は、そのユニットが 1 日に達成したいリワークの量に十分であるかどうかによって決まります。大量の作業に最適な BGA リワーク ステーションは、通常、熱風式です。熱風式ステーションを使用すると、はんだの加熱が容易になり、作業が早く完了します。熱風式マシンには、さまざまなサイズのノズルが必要なため、部品やアクセサリが多くなります。そのため、修理やメンテナンスが複雑になることがあります。IR BGA は複雑な部品が少ないため、メンテナンスや修理が簡単になります。欠点としては、これらのユニットの品質はさまざまで、低価格モデルの一部には通常、標準以下のパフォーマンスを提供する低品質の部品が装備されています。低品質の IR リワーク ステーションでより複雑な一連の作業を実行する場合、追加のツールが必要になることがよくあります。 また、それぞれのユニットのメンテナンスが必要になる頻度も考慮する必要があります。リワーク ステーションが多数の複雑な部品で構成されている場合、故障の可能性は現実的でコストのかかる脅威になる可能性があります。リワーク マシンが最小限の部品で構成され、優れた結果を提供する場合、おそらく最適なリワーク ステーションを見つけたことになります。リワーク ステーションのもう 1 つの重要な機能は、自動冷却ファンです。この機能により、プリント回路基板とマシン内の各ヒーターは、必要に応じてすべて冷却されます。PCB を次々に処理すると、ユニットは各ボード間で必要に応じて自動的に冷却されます。ほとんどのリワーク ステーションでは、アプリケーション間の冷却が遅い傾向があるため、冷却ファンはプロジェクトの効率化に不可欠です。ドリル加工された金属プレートを使用する BGA マシンは、特に冷却に時間がかかります。ボードのサイズと感度によっても、どのタイプのリワーク ステーションが操作に最適かが左右されます。マシンによっては、最大 36 インチのボードを保持できます。ヒーター内のスペースは、PCB 全体を 150 度 C まで加熱するのに十分な回路基板を収容できる必要があります。これにより、起こり得る反りの影響を相殺できます。 基板の古さも、どのマシンが最適かに影響する可能性があります。過去 20 年間で、鉛フリーはんだ付けは製造業の新しい標準になりました。その結果、新しいプリント回路基板の再加工には、より高い温度が必要になります。古い PCB では、錫鉛はんだはより低い温度で溶けるため、再加工に必要な熱はそれほど多くありませんでした。主に新しい PCB を扱う場合は、より高い温度を実現できるより強力なステーションが必要になる場合があります。

BGAリワークステーションの動作原理

BGA リワークステーションの作業を行ったことがある専門家は、「ウォームアップ」がリワークを成功させるための前提条件であることを知っています。 高温 (315-426 度) で長時間 PCB を処理すると、多くの潜在的な問題が発生します。 パッドとリードの反り、基板の剥離、白い斑点やふくれ、変色などの熱損傷。 高温によって引き起こされる PCB の「目に見えない」損傷は、上記の問題よりもさらに深刻です。 巨大な熱応力が発生する理由は、室温の PCB コンポーネントが突然、約 370 度の熱源のはんだごて、はんだ除去ツール、または熱風ヘッドに接触して局所加熱を停止すると、回路基板とそのコンポーネントに約 349 度の温度差が生じ、「ポップコーン」現象が発生するためです。 したがって、PCB アセンブリ プラントがウェーブはんだ付け、赤外線気相はんだ付け、または対流リフローはんだ付けのいずれを使用するかに関係なく、各方法では通常、予熱または保温処理が必要であり、温度は通常 140-160 度です。 リフローはんだ付けを実施する前に、PCB を短時間予熱するだけで、リワーク中の多くの問題に対処できます。これは、リフローはんだ付けプロセスで何年も成功しています。したがって、PCB コンポーネントの普及において予熱を停止することの利点は多岐にわたります。