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Aus Raspberry Pi Geek 08/2017

Grundlagen des Lötens

© Luchschen, 123RF

Heiße Sache

Martin Mohr

Wer eigene Elektronikprojekte plant, kommt früher oder später nicht darum herum, selbst den Lötkolben zu schwingen. Der Artikel zeigt, worauf Sie dabei achten müssen.

Damit Ihr erstes Lötprojekt nicht mit einer Enttäuschung endet, stellt Ihnen der Artikel einige Tipps vor, mit denen Sie schnell zu einem Meister des Lötkolbens avancieren. Er erklärt die Grundlagen des Lötens und wirft einen Blick auf die unterschiedlichen Lötzinnsorten. Zu guter Letzt beleuchtet er die unterschiedlichen Lötgeräte und ihre Anwendungsgebiete. Als Übungsobjekt dient ein günstiger Wechselblinker.

Das Löten

Der Begriff Löten per se steht als Oberbegriff für verschiedene Varianten, etwa das Hart- und Weichlöten, Sanitär- und Tiffany-Löten und vieles mehr. Warum wird so häufig gelötet?

Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich beim Löten um so etwas wie das Verkleben von Metall. Das Lot dient dabei als Klebstoff. Es besteht aus einer Legierung, die sich bei einer niedrigeren Temperatur verflüssigt als das zu verlötende Metall. Beim Löten verbinden sich die Materialien über eine intermetallische Grenzfläche: Sie lösen sich minimal auf und verbinden sich auf Kristallebene. Sobald das Lot wieder erkaltet, sind die zwei zu lötenden Metalle miteinander verbunden.

Im Gegensatz zum Kleben lassen sich gelötete Verbindungen problemlos voneinander lösen. Da es sich um eine metallische Verbindungstechnik handelt, leiten Lötverbindungen elektrisch. Nicht zuletzt deswegen kommt diese Technik so häufig in der Elektronik zum Einsatz.

Anders als beim Löten werden beim Schweißen die Metalle so heiß, dass sie sich verflüssigen und direkt miteinander verbinden. Das klappt naturgemäß nur bei Metallen mit vergleichbaren Schmelzpunkten. Beim Schweißen verziehen sich die Werkstücke zwangsläufig, da sie sich bei einer so starken Erwärmung immer ausdehnen. Daher bekommt Löten häufig dann den Vorzug, wenn sich die Werkstücke nicht verziehen dürfen.

Safety first

Um Schäden und Verletzungen zu vermeiden, gilt es vor dem Griff zum Lötkolben, einige Grundregeln und Gegebenheiten zu beachten.

Ein Elektroniklötkolben erreicht Temperaturen von bis zu 450 Grad Celsius – entsprechend besteht akute Verbrennungsgefahr. Greifen Sie also nie nach dem Lötkolben, ohne hinzuschauen. Ähnliches gilt auch für das verwendete Lötzinn. Gerade bei den ersten Versuchen kommt es vor, dass überflüssiges Lötzinn nach unten tropft.

Tragen Sie daher immer eine lange Hose und achten Sie darauf, dass auch der Fußboden einen Lötzinnklecks unbeschadet übersteht. Falls ein solcher Klecks stattdessen Sie trifft, wundern Sie sich nicht darüber, wie lange es auf der Haut noch heiß bleibt: Metalle nehmen erheblich mehr Wärmeenergie auf als Wasser oder Wachs. Um Brandflecken vorzubeugen, sollten Sie die Arbeitsfläche mit einer nicht brennbaren Unterlage abdecken.

Das Lötzinn selbst ist giftig, da es bis zu 40 Prozent Blei enthält. Es gibt allerdings auch Sorten ohne Blei. Denken Sie jedoch daran, dass Elektronik-Lötzinn grundsätzlich auch Flussmittel enthält – entsprechend ist auch bleifreies Lötzinn giftig. Beim Löten entstehen immer giftige Flussmitteldämpfe, die Sie möglichst nicht einatmen sollten.

Allerdings ist man beim Löten mit dem Gesicht meist sehr dicht am Geschehen. Um den schädlichen Lötdampf abzusaugen, offeriert der Handel sogenannte “Lötdampf-Absaugsysteme” in den unterschiedlichsten Preisklassen. Wenn Sie nur gelegentlich löten, genügt es aber, darauf zu achten, keinen Dampf einzuatmen und gut zu lüften. Wenn es zu sehr qualmt, halten Sie einen Moment den Atem an oder pusten Sie den Qualm weg.

Es empfiehlt sich grundsätzlich, nach einer Lötsitzung die Hände zu waschen. Zudem sollten Sie während der Lötarbeit weder essen noch trinken.

Elektronik löten

Wenn Sie beim Löten von Elektronikplatinen einige Kleinigkeiten beachten, steht dem erfolgreichen Ausgang Ihres Lötprojekts nichts im Weg. Eine der wichtigsten Voraussetzungen stellen saubere, fett- und oxidfreie Verbindungsflächen dar. Oxidrückstände lassen sich einfach mit etwas Flussmittel entfernen. Dazu tragen Sie das Flussmittel auf und erwärmen es etwas mit dem Lötkolben. Dabei entwickelt sich ein Dampf, den Sie nicht einatmen sollten.

Auch die Spitze des Lötkolbens müssen Sie immer sauber halten. Dazu verwenden Sie entweder einen feuchten Schwamm oder einen metallischen Trockenschwamm. Größere Mengen an Lötzinnresten lassen sich einfach mit einem kleinen Ruck von der Lötspitze abklopfen. Da diese mechanische Belastung das Heizelement zerstören kann, raten die Hersteller von dieser Methode zwar ab, der Lötkolben des Autors überstand diese Prozedur allerdings die letzten 30 Jahre klaglos.

Das Wichtigste beim Löten von Elektronik ist die optimale Temperatur. Diese müssen Sie so wählen, dass sich das Lot sicher verflüssigt. Andererseits wirken sich zu hohe Löttemperaturen negativ auf die Qualität der Lötstelle aus, zudem nehmen Halbleiter durch eine zu hohe Löttemperatur unter Umständen Schaden. Der Lötvorgang teilt sich in drei Phasen auf.

Beim Benetzen versehen Sie die Lötspitze mit Lötzinn. Danach führen Sie die Lötspitze an die zu lötende Verbindung und erwärmen sie. Durch das vorherige Benetzen überträgt die Lötspitze die Wärme besser auf die zu lötenden Bauteile.

Nach dem ausreichenden Aufwärmen der Lötstelle fügen Sie den Lötdraht hinzu. Dadurch beginnt das Lot in die Hohlräume zwischen Bauteil und Platine zu fließen. Hat die Lötstelle ausreichend Lot aufgenommen, nehmen Sie zuerst den Lötdraht von der Lötstelle und kurz danach die Lötspitze.

Nun folgt das Binden: Das Lot muss erschütterungsfrei bis zum Erstarren abkühlen. Erst dann ist das Bauteil fest mit der Platine verbunden.

Die Lötdauer entscheidet über die Qualität der Lötstelle. Sie sollte etwa zwei bis fünf Sekunden betragen. Dauert es länger als fünf Sekunden, war vermutlich die Temperatur zu niedrig eingestellt oder der Lötkolben erzeugt nicht ausreichend Leistung.

Eine gute Lötstelle erkennen Sie zuerst einmal an der Form (Abbildung 1), die konkav ausfallen sollte. Eine eher konvexe oder gar tropfenförmige Lötstelle deutet auf zu viel Lot hin. Die Oberfläche einer guten Lötstelle glänzt metallisch. Sie sollte glatt und frei von Körnchen oder Rissen sein. Matte, unebene Oberflächen weisen auf eine zu lange Lötdauer oder eine zu hohe Löttemperatur hin. Bleifreie Lötstellen sehen immer etwas matter aus als bleihaltige.

Abbildung 1: Links: Eine gute Lötstelle mit konkaver Form. Rechts: Eine schlechte Lötstelle in Tropfenform. Ein Indiz dafür, dass zu viel Lot verwendet wurde.

Abbildung 1: Links: Eine gute Lötstelle mit konkaver Form. Rechts: Eine schlechte Lötstelle in Tropfenform. Ein Indiz dafür, dass zu viel Lot verwendet wurde.

Das richtige Werkzeug

Gutes und für die Anwendung passendes Werkzeug ist das A und O beim Löten. Die meisten Einsteiger beginnen Ihre Laufbahn mit einem einfachen Lötkolben. Wie so häufig gilt auch hier: Wer billig kauft, kauft zweimal – sparen Sie deswegen nicht an der falschen Stelle.

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