IR gegen heiße Luft: Welche Methode eignet sich wirklich für BGA-Chips?
Wer schon einmal versucht hat, einen BGA-Chip von der Leiterplatte eines Smart-Locks zu entfernen, weiß, wie schwierig das ist. Im Grunde kämpft man gegen die Oberflächenspannung sowie die Wärme der Komponenten selbst. Die meisten Werkstätten verwenden einfach eine Heißluftpistole und hoffen auf das Beste – doch bei präzisen Arbeiten sollte man eher auf Infrarotlampen zurückgreifen.
Die Physik dahinter:
Heiße Luft basiert auf Konvektion. Man bläst heiße Luft auf die Leiterplatte – in der Hoffnung, dass die Wärme auch die winzigen Lötstellen erreicht. Doch es gibt ein Problem: Der „Windchill-Effekt“. Wenn die Luft mit hoher Geschwindigkeit weht, kann es leicht passieren, dass kleine Kondensatoren von der Leiterplatte weggeblasen werden oder ungleichmäßige Hitzebereiche entstehen.
Infrarotlampen funktionieren anders. Sie nutzen Strahlung. Anstatt die Luft zu erhitzen, senden sie elektromagnetische Wellen aus, die direkt durch die Luft hindurchgehen und die Komponenten sowie die Leiterplatte direkt erwärmen. Es ist, als würde die Sonne an einem kalten Tag die Haut erwärmen. Das Material selbst wird von innen heraus erhitzt. Dadurch wird der Schmelzpunkt viel schneller erreicht.
Warum das für BGA-Chips wichtig ist:
Das Problem bei BGA-Chips ist, dass die Lötstellen unter dem Chip liegen. Mit Heißluft muss man zunächst die Oberfläche des Chips erhitzen und darauf warten, dass die Wärme langsam bis zu den Lötstellen vordringt. Das ist riskant – oft verbrennt die Oberfläche des Chips, bevor die Lötstellen überhaupt schmelzen.
Mit Infrarotlampen kann man gleichzeitig die Leiterplatte und den Chip erwärmen. Die Strahlung dringt durch das Lötmaskierungsmaterial und erreicht die Kupferflächen. Dadurch schmelzen die Lötstellen von unten nach oben – was für den Siliziumchip viel schonender ist. Das ist also sicherer.
Der Haken:
Infrarotlicht ist keine Magie – es funktioniert nicht blindlings. Verschiedene Farben und Materialien absorbieren das Infrarotlicht unterschiedlich stark. Ein schwarzer Chip wird viel schneller heiß als ein silberner Chip.
Deshalb kann man die Infrarotlampe nicht einfach so einstellen und vergessen. Man braucht einen Thermoelement, um die Temperatur der Leiterplatte im Auge zu behalten – damit das Substrat nicht versehentlich beschädigt wird. Wenn es sich um eine Leiterplatte handelt, die aus viel Kupfer besteht, braucht man eine leistungsstärkere Lampe, um die Wärme abzuleiten.