Infrarot gegen Heißluft: Wie wählt man die richtige Methode für die Wiederinbetriebnahme von BGA-Chips?
Haben Sie schon einmal versucht, einen BGA-Chip von einem Steuergerät zu entfernen – und dabei das Gefühl gehabt, gegen das Gehäuse des Geräts anzukämpfen? Das ist eine schwierige Situation. Man versucht, die Lötperlen zum Schmelzen zu bringen – doch man hat Angst, dabei das PCB zu beschädigen.
Die meisten Werkstätten nutzen einfach Heißluft. Doch das Problem ist: Luft ist eigentlich ziemlich schlecht darin, Wärme weiterzuleiten. Die Wärme erreicht zwar die Oberfläche des Chips, doch die Lötstellen darunter bleiben kalt. Dadurch entsteht eine unangenehme Temperaturdifferenz, was den gesamten Prozess zu einem Risiko macht.
Die Kraft des Infrarots
Hier kommt das Infrarot ins Spiel. Im Gegensatz zur Heißluft benötigt Infrarot keinen „Vermittler“, um Wärme weiterzuleiten. Es nutzt elektromagnetische Wellen, die direkt in das Innere des Chips eindringen. Dadurch wird die Wärme nicht nur von außen, sondern auch vom Inneren des Siliziums sowie der Lötstellen aus abgegeben. Dadurch erreichen die Lötperlen ebenfalls ihre Schmelztemperatur – ohne dass es zu ungleichmäßiger Erwärmung kommt. Somit entfällt das Problem des „Popcorn-Effekts“, bei dem der Chip aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung „explodiert“. Es ist einfach effektiver.
Warum ich Infrarot vorziehe
Es gibt noch einen weiteren Vorteil: Heißluft „drückt“ den Chip weg. Wenn die Vakuumpumpe nicht perfekt funktioniert, rutscht der Chip weg – das ist ein Albtraum. Infrarot hingegen ist leise und bewegt sich nicht. Es entstehen keine Windströmungen oder Verschiebungen – und es werden weniger Fehler bei der Bearbeitung verursacht. Zudem wird keine Energie verschwendet, indem das ganze Werkzeug erhitzt wird, nur um ein einziges Board zu reparieren. Die Wärme gelangt genau dorthin, wo sie benötigt wird.
Die Einschränkungen (Denn es gibt immer welche)
Infrarot ist zwar eine tolle Lösung – doch es hat auch seine Nachteile. Einige Materialien reagieren nicht gut auf Infrarotwellen. Wenn man mit einer glänzenden Lötmaske oder einer dicken Kupfergrundplatte arbeitet, reflektieren die Wellen einfach ab. Dadurch entstehen „kalte Stellen“, die nicht schmelzen wollen.
Der Trick, um dieses Problem zu umgehen: Nutzen Sie einen Vorheizer. Erhitzt das ganze Bauteil zunächst auf etwa 150°C – anschließend wird das Infrarotlicht eingesetzt. So wird verhindert, dass das Board verformt wird – und die thermischen Schocks schädigen die Komponenten nicht. Es handelt sich dabei um einen zusätzlichen Schritt – doch er ist notwendig, damit man nach der Reparatur ruhig schlafen kann.