Warum IR-Heizung besser ist als heiße Luft für BGA-Komponenten Wenn Sie schon einmal versucht haben, BGA-Komponenten auf der Leiterplatte eines Smart-Meters zu verlöten, kennen Sie sicherlich das Problem des „Schatteneffekts“. Das Problem ist folgendes: herkömmliche Heißluftöfen nutzen Luft, die um die Komponente herumströmt. Doch bei BGA-Chips befinden sich Hunderte von winzigen Lötballen direkt unterhalb der Komponente. Die Luft kann einfach nicht dorthin gelangen. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Wärmeverteilung – und die Lötstellen bleiben kalt, was dazu führt, dass sie bereits nach dem Verlassen der Fabrik versagen. Der Trick besteht darin, Infrarotlampen zu verwenden. Im Gegensatz zur Heißluft benötigt Infrarot keine Medium zum Übertragen der Wärme. Es strahlt die Wärme direkt aus. Stellen Sie sich vor, die Sonne scheint auf Ihre Haut an einem klaren Tag. Die Wellen bewegen sich in gerader Linie und treffen direkt auf die Moleküle der Leiterplatte sowie der Komponente. Die Energie dringt tatsächlich in die Oberfläche ein. Bei BGA-Komponenten trifft die Strahlung gleichzeitig auf die Leiterplatte sowie die Lötballen. Es handelt sich dabei um eine tiefe, volumetrische Wärmeentwicklung. Man muss nicht mehr warten, bis die Wärme langsam unter die Komponente vordringt. Der Lötstoff erreicht sein Schmelzpunkt schneller – und wichtiger noch: Die Wärmeverteilung ist gleichmäßig über die gesamte Fläche. Aber man muss vorsichtig sein. Infrarotstrahlung ist zwar schnell – manchmal sogar zu schnell. Da sie nur bestimmte Materialien beeinflusst, saugen die Kupfergrundplatten die Wärme viel schneller auf als die FR4-Leiterplatte. Wenn man nicht aufpasst, entsteht eine Temperaturunterschiede auf der Leiterplatte, was dazu führen kann, dass sie verbogen wird. Um alles stabil zu halten, muss man die Wellenlängen genau abwägen. Kurzwelliges Infrarot eignet sich gut für eine schnelle Erhitzung, während mittelwelliges Infrarot besser für eine gleichmäßige Erwärmung geeignet ist. Es geht dabei um das Gleichgewicht zwischen der Entfernung der Lampen und der Leistung, die eingesetzt wird. Wenn zu viele Watt in einen kleinen Bereich geleitet werden, besteht die Gefahr, dass die Leiterplatte beschädigt wird – oder noch schlimmer: dass das Kunststoffgehäuse platzt. Der Kompromiss Infrarotlampen nehmen viel weniger Platz ein und verkürzen die Bearbeitungszeiten im Vergleich zu den großen Konvektionsöfen. Man sollte jedoch bedenken, dass Infrarotstrahlung nur dann wirkt, wenn sie direkt auf die Komponente trifft. Wenn eine andere, hohe Komponente die Lampe blockiert, bleibt dieser Bereich weiterhin kalt. Man sollte daher die Anordnung der Komponenten sorgfältig planen, damit nichts einen Schatten auf die wichtigen Lötstellen wirft.