Löten – Wie lötet man? – Ratgeber

Was ist richtiges Löten? Wie wird gelötet?

Unter Löten versteht man das dauerhafte und untrennbare Verbinden zweier Metallteile ohne physikalische Gewaltanwendung. Dabei wird eine Verbindung aus Metall verwendet.

Löten – Schritt für Schritt

Das Bindemittel sollte auf eine Temperatur erwärmt werden, die über dem Schmelzpunkt, aber unter dem Schmelzpunkt der zu verbindenden Bauteile liegt, damit die zu verbindenden Bauteile während des Lötens im Sollzustand bleiben und das Bindemittel seinen Aggregatzustand in den flüssigen Zustand ändert. Die Löttemperatur sollte daher gleich der Schmelztemperatur des Binders sein. Die Spannungsleitung zwischen zwei miteinander verbundenen Bauteilen ist das Ergebnis der Adhäsion, bei der die Oberflächenschichten ohne nicht dauerhafte chemische Bindungen miteinander verbunden werden. Die Leitung wird auch durch Diffusion unterstützt, d. h. durch die Ausbreitung von Molekülen und Energie in einem bestimmten Medium.

Es gibt zwei Arten des Lötens, die sich durch die Schmelztemperatur des Lotes unterscheiden:

• beim Hartlöten wird das Lot auf eine Temperatur von über 450 Grad Celsius erhitzt
• Weichlöten (kaltes Löten) – die Weichlöttemperatur ist gleich oder niedriger als 450 Grad Celsius

Beide Arten des Lötens können auch von Laien durchgeführt werden. Das nahezu flüssige Bindemittel füllt den Spalt zwischen den beiden zu verbindenden Teilen aus und haftet auch an den kleinen Poren der einzelnen Teile. Durch die Poren vergrößert sich die Kontaktfläche des Binders, so dass sehr feste Verbindungen entstehen können. Damit unser Lot jedoch genau das ist, muss unter anderem ein Flussmittel verwendet werden, das die zu verbindenden Oberflächen von Oxiden reinigt, so dass eine metallische Verbindung entstehen kann. Denken Sie daran, die Lötmethoden an die verwendeten Materialien anzupassen!

Was ist ein Lötmittel? Grundsätze des Lötens

Lötzinn wird zum Löten verwendet und zeichnet sich durch eine Zusammensetzung aus, die es ermöglicht, es bei der richtigen Temperatur zu erhitzen. Vor weniger als 15 Jahren war das gebräuchlichste Lot ein Gemisch aus Zinn und Blei, aber eine Beschränkung des letzteren Materials im Jahr 2006 veranlasste die Hersteller, bleifreies Lot zu verwenden. Dabei kann es sich um eine Lotlegierung mit Silber-, Kupfer- oder Wismutzusätzen oder sogar Antimon handeln. Die Bindemittel unterscheiden sich hauptsächlich durch ihren Schmelzpunkt. In der Regel liegt die Temperatur des Übergangs in den flüssigen Zustand jedoch zwischen 215 und 230 Grad Celsius. Das im Handel erhältliche Bindemittel wird in Form von Stäbchen oder auf einer Spule aufgewickeltem Draht angeboten.

Der Draht kann mit flussmittelgefüllten Kanälen versehen sein. Flussmittel machen den Lötprozess einfacher und schneller und ermöglichen gleichzeitig die Herstellung viel stärkerer Verbindungen durch die kontinuierliche Reinigung von Oxiden von den zu verbindenden Oberflächen. Interessanterweise gibt es im Handel auch flüssiges Flussmittel. Manchmal braucht man viel mehr davon, als das Lötzinn Kanäle hat. Es lohnt sich also, sich mit einer kleinen Flasche einzudecken, falls man das Lötzinn nacharbeiten muss.

Arten von Lötkolben – ein Leitfaden. Wie benutzt man einen Lötkolben?

Auf dem Markt gibt es viele Arten von Lötkolben. Die einzelnen Modelle unterscheiden sich vor allem in ihrer Bauweise, der Art der Anwendung und dem Bedienungskomfort sowie in der Art der Wärmeabgabe. Die wichtigsten Modelle, die sich in der Elektronik und darüber hinaus durchgesetzt haben, sind:

• Widerstandslötkolben (Heizlötkolben). Im Moment ist dies der am häufigsten verwendete Lötkolbentyp für die Robotik, in der Regel in Form einer Lötstation, die einen leichten Kolben (die letzte Komponente des Lötkolbens) und eine Stromversorgung enthält, die nicht in die Hand genommen werden muss. So zeichnen sich die Widerstandslötstationen durch ein sehr hohes Maß an Präzision dank des leichten und ergonomisch gestalteten Kolbens und gleichzeitig durch eine einfache Handhabung und Temperatureinstellung aus.
• Transformatorlötkolben sind die Vorgänger der Widerstandslötkolben und unterscheiden sich von diesen vor allem durch die Art der Energieerzeugung. Bei dieser Variante ist dafür ein massiver Transformator zuständig, der viel Energie erzeugt, die durch den Draht, der gleichzeitig die Lötspitze ist, fließt. Sehr hohes Gewicht und geringe Präzision sind die Hauptnachteile dieser Konstruktion. Von den Vorteilen sind die verschiedenen Leistungsstufen und die relativ hohe Lebensdauer bei kurzer Aufheizzeit der Klinge zu erwähnen.
• Heißluftlötkolben (Heißluftstationen) sind eine hochpräzise Variante dieses elektronischen Geräts, bei dem mit Luft gelötet wird, deren Temperatur ausreicht, um die Verbindung zu schmelzen. Die Lufttemperatur wird bei diesem Modell durch eine elektrische Heizung erhöht. Dieses Gerät eignet sich hervorragend zum Entlöten und für die SMD-Bestückung, weniger jedoch für das Löten selbst.

Lötverfahren mit Kaltlot

Während des Lötvorgangs können wir auf viele Fallstricke stoßen, die unsere Bemühungen zunichte machen. Ein häufiges Problem für diejenigen, die mit dem Löten beginnen, ist die Bildung von kaltem Lot, auch bekannt als kalter Kontakt. Diese Situation hängt immer mit einem unzureichend ausgeführten Lötprozess zusammen und kann daher vermieden werden, wenn man sich mehr Zeit zum Lernen nimmt.

Die Grundbedingung, die beim Löten erfüllt sein muss, ist unter anderem die Diffusion, d. h. die Übertragung von Molekülen oder Energie in einem bestimmten Medium. Von kaltem Lot spricht man, wenn das Lot beim Löten durch den Lötkolben geschmolzen wird und nicht durch die erwärmten zu verbindenden Bauteile. In diesem Fall findet kein Diffusionsprozess statt, sondern nur Adhäsion, d. h. zwei Bauteile “kleben” aneinander. Dauerhafte und feste Verbindungen ohne die Gefahr kalten Lötzinns entstehen nur, wenn sowohl die Lötspitze selbst als auch die anderen zu lötenden Bauteile auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes erhitzt werden. Dann sind die beiden Bedingungen für eine gute Lötung – Haftung und Diffusion – erfüllt. Kaltes Lot kann auch entstehen, wenn kein oder zu wenig Flussmittel verwendet wird. Auf den gelöteten Oberflächen befindet sich eine Oxidschicht, die als Barriere für das Lot wirkt und somit die Festigkeit der Verbindung beeinträchtigt.

Parameter einer guten Lötstation

Jeder Lötkolben und jede Lötstation unterscheidet sich in einer Reihe von Parametern, die beim Kauf zu berücksichtigen sind. Von diesen hängt vor allem die Leichtigkeit der Arbeit ab, aber auch die Präzision und das Fehlen von Ermüdungserscheinungen. Es ist auch wichtig zu wissen, dass einige Modelle für die betreffende Arbeit völlig ungeeignet sind, insbesondere für diejenigen, die sich professionell oder amateurhaft mit Robotik beschäftigen.

Es ist sehr wichtig, einen Lötkolben in Form einer Station zu wählen. Nur ein solches Modell gewährleistet Benutzerfreundlichkeit und vollen Arbeitskomfort, auch während stundenlanger Lötarbeiten an Bauteilen, die viel Präzision erfordern. Die Station ist getrennt, so dass Sie nur den Kolben mit der Lötspitze in der Hand halten, während die Station daneben den Rest der Elektronik enthält.

• Die Leistung des Lötkolbens ist bei weitem der wichtigste Parameter, der die Wahl eines bestimmten Modells beeinflusst. Eine zu geringe Leistung eines Widerstandslötkolbens bedeutet, dass es bis zu 30 Minuten dauert, bis die Lötspitze aufgeheizt ist, was im Extremfall dazu führt, dass der Lötkolben eingeschaltet werden muss, bevor mit den Arbeiten begonnen werden kann. Eine weitere Folge von zu wenig Leistung ist, dass die Temperatur der Lötspitze während des Lötvorgangs sinkt. Beim Löten von kleinen Widerständen ist das kein Problem, beim Löten von Steckverbindern hingegen schon, da das Gerät nicht in der Lage ist, die richtige Temperatur für die Arbeit zu liefern.
• Ebenso wichtig ist die Lötspitze, der man viel Aufmerksamkeit schenken sollte, da von ihr der Erfolg einer Lötung abhängen kann. Die Lötkolbenspitze ist das letzte Bauteil des Lötkolbens, das von den Herstellern billigster Geräte oft zu pauschal behandelt wird, was dazu führt, dass es sich sehr schnell abnutzt, weil es seine Form und Eigenschaften verliert. Eine beschädigte Lötspitze muss bereits nach wenigen Lötvorgängen ausgetauscht werden, während eine Lötspitze eines seriösen Herstellers ihre Arbeit über einen viel längeren Zeitraum fortsetzen kann.
• Große Aufmerksamkeit sollte auch dem Bedienungskomfort gewidmet werden. Der Griff sollte leicht sein und gut in der Hand liegen, aber nicht zu schnell heiß werden. Es ist wichtig zu wissen, dass die in der Robotik arbeitenden Elektroniker oft viele Stunden mit dem Löten verbringen.

Wie man lötet – Schritt für Schritt

Das in diesem Leitfaden beschriebene Lötverfahren ist nur auf Unterhaltungselektronik anwendbar, daher beziehen sich alle hier enthaltenen Informationen auf das Weichlöten – bis zu 450 Grad Celsius. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass das Löten von Elektronik bei einer viel niedrigeren Temperatur erfolgt, die normalerweise 250 Grad Celsius nicht überschreitet. Das Löten ist ein relativ einfacher Vorgang, der jedoch Erfahrung und hohe Präzision erfordert, selbst bei fortgeschrittenen und professionellen Konstrukteuren. Jede Bewegung muss sicher und fest, aber gleichzeitig auch relativ ruhig und langsam sein. Die meisten Hobby-Löter machen zwei grundlegende Fehler, die die Haltbarkeit der Arbeit und ihre Sicherheit beeinträchtigen können. Dazu gehören das Tragen von geschmolzenem Zinn auf der Lötspitze und die Eile beim Arbeiten.

Beim Löten wird zunächst die Spitze des Lötkolbens an das zu lötende Bauteil angelegt. Wir halten die Spitze nicht an das Lot, sondern an die Bauteile, die wir zusammenschweißen wollen, und erhöhen so deren Temperatur. Viele Menschen verstehen den ersten Schritt völlig falsch und beginnen ihre Arbeit, indem sie ein Stück Zinn erhitzen, das sich auf der Spitze unseres Lötkolbens absetzt, um es dann auf die zu verlötenden Elemente zu übertragen. Das ist ein großer Fehler und eine Handlung, die völlig gegen die Technik erfolgt.

Die zweite Phase des Lötens ist die Pause, die wir brauchen, damit sich die Oberflächen richtig erwärmen können. Denken Sie jedoch daran, dass es darum geht, die Oberflächen zu erwärmen, nicht darum, sie mit übermäßiger Hitze zu verbrennen. Die Teile sollten heiß sein, aber nicht so heiß, dass sie beschädigt werden. Es sollte nicht länger als ein paar Sekunden dauern.

Während wir den Lötkolben noch an der Verbindungsstelle halten, gehen wir zum letzten Punkt über, an dem wir Zinn, z. B. in Form eines Drahtes oder Stabes, an der Stelle auftragen, an der die Spitze die zu lötenden Teile berührt. Die Temperatur der Spitze in Verbindung mit der Temperatur der zu schweißenden Gegenstände verändert dann den Aggregatzustand des Zinns, indem es schmilzt. Dadurch wird die Verbindung fest, dauerhaft und sehr gleichmäßig.

Nützliches Zubehör

Unabhängig davon, ob Sie Robotik beruflich oder als Hobby betreiben, sollten Sie immer über eine gut ausgestattete Werkstatt verfügen. Ein Mangel an Werkzeugen kann unter anderem zu schlecht ausgeführten Arbeiten und Ärger führen und sollte daher unbedingt vermieden werden. Was sollte man haben?

• Der Zinnabsauger ist immer und überall nützlich. Mit diesem Werkzeug kann das erhitzte Zinn abgesaugt werden. Es hat die Form einer medizinischen Spritze ohne Nadel. Dieses kleine Zubehörteil funktioniert jedoch nach dem umgekehrten Prinzip, denn wenn man den Knopf auf der Oberseite drückt, erzeugt man statt eines Überdrucks ein Vakuum, durch das das geschmolzene Zinn nach innen fließen kann. Dieses kleine Gerät ist unter anderem bei der Reinigung von Platinen sehr nützlich.
• Es ist sehr wichtig, immer eine zusätzliche Flasche Flussmittel zur Hand zu haben. Diese Flüssigkeit erleichtert das Löten und bereitet die Oberflächen der Bauteile vor, indem sie sie von vielen Ablagerungen wie Oxyden befreit. Darüber hinaus erleichtert und beschleunigt das Flussmittel das Schmelzen des Zinns.
• Eine Schutzbrille schützt die Augen und ist auch bei sehr kurzen Lötarbeiten sinnvoll. Ein Zusammentreffen unglücklicher Umstände kann dazu führen, dass ein Stück abgeschnittener Draht in Richtung unseres Gesichts schießt und im Extremfall das Auge verletzt.
• Zangen sind zum Abschneiden der Lötfüße unverzichtbar und sollten immer griffbereit sein. Das Gleiche gilt für Schraubendreher und Schraubenzieher in vielen Größen. Sie nehmen nur wenig Platz ein und sind manchmal unverzichtbar.

Was ist die dritte Hand?

Ein Zubehörteil, das es wert ist, ausführlicher beschrieben zu werden, ist definitiv der Universalgriff, der gemeinhin auch als dritte Hand bezeichnet wird. Dieser Halter ist mit zwei Krokodilen und einer großen Lupe ausgestattet. Dieser Artikel ist in den meisten Fällen unverzichtbar. Er erleichtert den Lötvorgang und bietet dem Lötkolbenbediener großen Komfort.

Beim Löten halten wir mit einer Hand den Lötkolben am Kolben und mit der anderen Hand das Zinn. Mit anderen Worten – uns fehlt eine Hand, um die gelöteten Teile zu halten, was für die meisten Menschen, die gelegentlich löten, sehr ärgerlich ist. Wir befestigen die gelötete Platine an zwei Krokodilen (oder an einem, je nachdem) und beginnen dann in einer bequemen Position zu arbeiten. Wir können den Winkel praktisch nach Belieben einstellen und erhalten so eine ausgezeichnete Sicht und einen leichten Zugang zu allen Teilen des zu lötenden Bauteils.

Genauso wichtig ist die Lupe. Entgegen dem Anschein dient eine Lupe nicht nur als Hilfsmittel für ältere Menschen, die Sehprobleme haben. Viele Stunden Lötarbeit können zu einer schnellen Ermüdung der Augen und zu Akkommodationsproblemen führen. Das bedeutet, dass auch jüngere Bauherren von solchen Problemen betroffen sind, bei denen die Probleme irgendwann akut werden und zum Zwang führen können, eine Brille zu tragen. Eine Lupe ist ein hervorragender Schutz dagegen.

Woran kann man das Löten üben? Was kann gelötet werden?

Löten zu lernen, indem man übt, ist immer praktisch und ermöglicht es Ihnen, diese Tätigkeit schnell zu beherrschen, ohne gute Leiterplatten unnötig zu beschädigen. Dies sind PCB-Übungsplatinen. Die Übungsmodelle sind fachmännisch und qualitativ sehr hochwertig hergestellt, so dass sie den in der Robotik weit verbreiteten Leiterplatten ähneln.

Die zweite wichtige Ausrüstung für die Lötübungen ist der Lötkolben selbst. Sie sollten für die Übungen immer einen professionellen Lötkolben verwenden. Viele Menschen gehen fälschlicherweise davon aus, dass die Übungen mit einem einfachen und billigen Trafo-Lötkolben durchgeführt werden sollten. Die Wahrheit ist jedoch, dass Sie auf diese Weise bestimmte Gewohnheiten entwickeln, die Sie auch auf die Arbeit mit einem Widerstandslötkolben übertragen können.

Gedruckte Leiterplatten und ihre Eigenschaften – Löten von Kabeln

PCBs (Printed Circuit Boards) haben ein recht ähnliches Prinzip wie Kontaktplatten. Um ein elektrisches Gerät herzustellen, musste bei Kontaktplatten eine elektrische Verbindung mit Hilfe von Platten und Leitungen hergestellt werden. Bei gedruckten Schaltungen sind die Verbindungen zwischen den Kontakten aufgedruckt (was Lamellen und Kabel imitiert), so dass sie nicht neu verbunden werden müssen. Dies ist in der Unterhaltungselektronik und Robotik von großer Bedeutung. Das Verbinden von losen Drähten und der Einsatz vieler mechanischer Komponenten führt nicht zu einer längeren Haltbarkeit und Sicherheit der betreffenden Geräte.

PCBs (Printed Circuit Boards) haben ein recht ähnliches Prinzip wie Kontaktplatten. Um ein elektrisches Gerät herzustellen, musste bei Kontaktplatten eine elektrische Verbindung mit Hilfe von Platten und Leitungen hergestellt werden. Bei gedruckten Schaltungen sind die Verbindungen zwischen den Kontakten aufgedruckt (was Lamellen und Kabel imitiert), so dass sie nicht neu verbunden werden müssen. Dies ist in der Unterhaltungselektronik und Robotik von großer Bedeutung. Das Verbinden von losen Drähten und der Einsatz vieler mechanischer Komponenten führt nicht zu einer längeren Haltbarkeit und Sicherheit der betreffenden Geräte.