Der „Kopfschmerz“ beim BGA-Reflow: Strahlung gegen Konvektion
Wenn Sie schon einmal mit BGA-Paketen gearbeitet haben, kennen Sie sicherlich das Problem des „Schatteneffekts“.
Das Problem ist folgendes: Wenn man heiße Luft verwendet, muss diese erst unter den Chip gelangen, um die Lötstellen zu erreichen. Meistens nimmt die Luft einfach den einfachen Weg und strömt einfach um den Chip herum.
Das Ergebnis? Die Ränder des Chips werden überhitzt, während der Mittelteil kalt bleibt. Das ist wirklich chaotisch.
Eine andere Art, an Wärme zu denken
Infrarotbeheizung funktioniert nach anderen Prinzipien. Anstelle dazu, die Luft zu erhitzen und darauf zu hoffen, dass sie die Komponenten erreicht, senden Infrarotstrahler Wellen, die direkt in die Komponenten eindringen.
Es ist ähnlich wie wenn die Sonne an einem kalten Tag Ihre Haut wärmt – die Energie wird direkt vom Substrat sowie den Lötstellen aufgenommen.
Da Infrarot keine Luft zum Übertragen der Wärme benötigt, ignoriert es einfach die physische Struktur des BGA-Gehäuses. Die Wärme kommt genau dorthin, wo sie benötigt wird – direkt an die Lötstellen. Man muss nicht mehr raten, ob der Mittelteil des Chips ausreichend erhitzt ist.
Wo heiße Luft versagt
Heiße Luft ist einfach zu langsam. Sie haftet in einer dünnen Schicht am PCB. Wenn es sich um ein dichtes Board mit hohen Komponenten handelt, wirken diese wie Wände, die den Luftstrom blockieren und Kältepunkte erzeugen.
Man könnte denken: „Ich erhöhe einfach die Leistung des Gebläses oder die Temperatur.“
Aber das ist ein Risiko. Dadurch kann es passieren, dass kleine SMD-Komponenten von ihren Halterungen gerissen werden oder das Board durch zu viel Wärme beschädigt wird.
Die Realität
Infrarotbeheizung ist zwar schneller und präziser, aber es ist keine magische Lösung. Verschiedene Materialien reagieren unterschiedlich. Schwarze Komponenten nehmen die Wärme viel schneller auf als glänzende, silberne Komponenten.
Deshalb muss man vorsichtig sein bei der Einstellung des digitalen Temperaturcontrollers. Wenn die Einstellungen etwas falsch sind, kann die Temperatur überschritten werden – und der Silikonkern wird zerstört, bevor man es überhaupt bemerkt.
Mein Rat: Nutzen Sie einen kalibrierten Thermoelement und ein Testboard. Nehmen Sie sich Zeit, um die Einstellungen so anzupassen, dass alles perfekt funktioniert. Das spart später viel Ärger.