HowTo: Elektronik – Mein Freund der Lötkolben

Selbst als Teilzeit-Nerd kommt man auf Dauer nicht wirklich um den Lötkolben herum. Spätestens, wenn die erste Probeschaltung auf dem Steckbrett gut funktioniert hat und man den nächsten Schaltungs-Evolutionären Schritt gehen will ist es Zeit den Lötkolben zu schwingen.

Als Kind hatte ich lange fürchterlich Respekt vor diesem Ding. Es ist Heiß, es stinkt und raucht und als Laie hat man immer irgendwie ein halb schlechtes Gewissen ob das was man gerade tut so auch richtig ist.

Respekt habe ich nun immer noch. Der ist glaube ich auch ganz angebracht. Denn beim löten kann man immer noch viel kaputt machen. Sowohl am eigenen Körper als auch in der zu bauenden oder zu reparierenden Schaltung.

Beim löten kommt es deshalb viel auf die Dosierung an. Denn es heißt nicht nur die Temperatur muss stimmen, auch dürfen manche Bauteile nicht zu stark erhitzt werden. Gleichzeitig muss aber genug Temperatur da sein um das Bauteil elektrisch – und oft auch mechanisch ausreichend – mit der Trägerplatine(PCB) zu verbinden. Dazu gehört auch das passende Lötzinn, welches ausreichend aufgetragen werden sollte. Aber auch hier macht es wieder die Dosierung: Zu wenig und das Bauteil fällt ab. Zu viel das Bauteil hält super aber dafür gibt es eventuell Kurzschlüsse.

Ihr seht schon dabei wartet der ein oder andere Fallstrick auf Euch. Um euch einen leichten Einstieg in die Welt des Lötens zu ermöglichen findet Ihr im folgenden ein paar Tipps zur richtigen Auswahl und zum richtigen Umgang mit dem Lötkolben.


Sicherheitshinweise

Ich weiß die folgenden Hinweise sind immer irgendwie lästig und wirken unnötig. Aber leider haben schon viele Menschen die es "besser" wussten aus Leichtsinnigkeit Augen, Finger oder anderes verloren bzw. sich verletzt. Im Vergleich dazu ist ein Datenverlust fast nicht der Rede Wert, aber auch diese können echt ärgerlich sein. Deswegen nehmt Euch bitte fünf Minuten Zeit um die Sicherheitshinweise zu lesen. Denn auch das coolste Projekt ist keine Verletzung oder anderen Ärger wert.
https://www.nerdiy.de/sicherheitshinweise/


Voraussetzungen

Hilfreiche Artikel:
Zusätzliche Informationen zu verschiedenen Löttechniken, findet Ihr auch in folgenden Artikeln.
Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten
Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten

Benötigtes Material:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Teile die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.

Benötigtes Werkzeug:

In der folgenden Liste findet Ihr alle Werkzeuge die Ihr zur Umsetzung dieses Artikels benötigt.


Sicherheit

Worte zur Sicherheit werden meistens gerne überlesen, weil Sicherheitsmaßnahmen immer erst dann als notwendig akzeptiert werden wenn man sich bereits verletzt hat. Um das zu verhindern also hier noch mal ein paar mahnende Worte. 🙂

Beim Löten gibt es im Prinzip dreieinhalb ernst zunehmende Gefahren:

1. Die Spitze des Lötkolbens wird sehr heiß. Dabei entstehen Temperaturen von 200-500°C. Hier besteht also erhebliche Verbrennungsgefahr. Achtet also unbedingt darauf, dass Ihr die Spitze und die damit verbundenen Metallteile nicht berührt. Achtet auch besonders darauf, dass Ihr den (heißen) Lötkolben nicht mit Kindern alleine lasst. Gerade verbotenes macht Kinder oft neugierig.

2. Durch die heiße Spitze besteht nicht nur ein erhebliches Verletzungspotential. Diese kann auch Brände auslösen. Lasst den eingeschalteten/heißen Lötkolben also nie unbeaufsichtigt. Unter günstigen Bedingungen kann sich ein Brand auch schon innerhalb einer Minute so weit ausbreiten, dass er nicht mehr so einfach gelöscht werden kann.

3. In dem normalerweise verwendeten Lötzinn ist eine Seele aus Flussmittel enthalten. Dies ist notwendig/nützlich, denn es begünstigt den Verbindungsprozess des Lötzinns mit den Metallen der jeweiligen Kontaktflächen. Manchmal kann es dadurch aber auch vorkommen, dass das Lötzinn „spritzt“ also teile davon unkontrolliert umherfliegen. Achtet also darauf, dass Ihr während des Lötvorgangs keine empfindlichen Teile (z.B. Smartphone-Display) in der näheren Umgebung liegen habt, die dadurch beschädigt werden könnten. Eine Schutzbrille ist zwar auch hier lästig aber gleichzeitig viel weniger lästig als eine schlimme Augenverletzung.

3,5. Während des Lötvorgangs und besonders während des Schmelzens des Lötzinns entstehen verschiedene Dämpe und Gase. Achtet darauf, dass diese Gase entweder abgesaugt werden oder der Raum in dem Ihr arbeitet gut belüftet ist. Am besten ist eine Kombination aus beidem. Während des Lötens könnt Ihr auch versuchen den aufsteigenden Lötrauch wegzupusten. In jedem Fall solltet Ihr vermeiden den Lötrauch zu inhalieren.


Aufbau und richtige Haltung des Lötkolbens

Ein Lötkolben ist eigentlich immer nach dem gleichen Prinzip aufgebaut. Einen einfachen Lötkolben dr sogar per USB betrieben werden kann seht Ihr im folgenden Bild.

1. Spitze

Die Spitze des Lötkolbens ist am vordersten Ende. Sie ist meistens austauschbar und in verschiedenen Größen und Formen verfügbar. So gibt es Spitzen die sich sehr gut zum verlöten von SMD Bauteilen eignen und auch Spitzen mit denen Dachrinnen verlötet werden können. 🙂
Die Spitze des Lötkolbens ist außerdem meistens speziell beschichtet damit das Lötzinn an dieser – zumindest etwas – haftet. Dazu sollte die Spitze auch vor jedem Lötvorgang gut gesäubert werden. Aber dazu später mehr.

Die Spitzen eines Lötkolbens sind oft austauschbar. Bei diesem Lötkolben sind Spitze und Heizpatrone in einem Element kombiniert.

2. Heizpatrone

Direkt nach der Sptze kommt ein weiteres Metallisches Röhrchen. In diesem ist meistens eine Heizpatrone und ein Temperatursensor enthalten, welche beide thermisch an die Spitze des Lötkolbens gekoppelt sind. So wird sichergestellt, dass Metallröhrchen, Heizpatrone, Temperatursensor und Spitze immer die gleiche Temperatur haben. Mithilfe des Temperatursensors wird die Temperatur dieser (Heiz-)Einheit bei vielen Lötkolben bis auf wenige °C genau geregelt.

3. Griffstück

Das Griffstück ermöglicht es Euch die Spitze des Lötkolbens ordentlich Führen zu können. Es isoliert dabei von den hohen Temperaturen der Heiz-Einheit und ist meistens durch eine gummierte Oberfläche sehr griffig ausgeführt. Das Griffstück ist auch der einzige Teil des Lötkolbens den Ihr berühren solltet.

4. Anschlussleitung

Die Anschlussleitung hängt als mehr oder weniger lästiges Anhängsel am anderen Ende des Lötkolbens. Dazu wird dem Lötkolben die nötige Energie zugeführt um ihn auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Oft werden dadurch auch die aktuellen vom Temperatursensor gemessenen Werte zurück an die Lötstation geleitet. Hier solltet Ihr immer darauf, achten, dass die Leitung nicht geknickt oder verknotet ist. Außerdem sollte sie natürlich nicht mit der heißen Lötspitze in Kontakt kommen.

Haltung des Lötkolbens:

Die Haltung des Lötkolbens ist eigentlich ganz leicht. Haltet diesen wie einen Stift mit dem Ihr schreiben wollt. Dabei haltet Ihr ihn soweit wie möglich vorne am Griffstück des Lötkolbens. Achtet dabei aber natürlich darauf, dass Ihr nicht versehentlich die heiße Spitze des Lötkolbens berührt.


Lötkolben vs. Lötstation

Die „Lötkolben vs. Lotstation“-Frage lässt sich gar nicht so pauschal beantworten. In den meisten Fällen reicht tatsächlich ein ganz normaler Lötkolben. Solltet Ihr bereits einen Lötkolben zuhause liegen haben und nur gelegentlich nutzen, um zum Beispiel Leitungen zu verbinden, so braucht Ihr Euch keine neue Lötstation kaufen. Die meisten Vorteile von Lötstationen offenbaren sich meistens erst wenn man regelmäßiger zum Lötkolben greift oder speziellere Aufgaben damit bewältigen will.

Die groben Vorteile einer Lötstation gegenüber eines Standalone-Lötkolben sind:

  • Die Lötkolben(Handstücke) sind oft leichter
  • Die Leitungen sind länger und flexibler und das Arbeiten damit einfacher
  • Die Temperatur lässt sich (genauer) einstellen
  • Anzeige der aktuellen Temperatur ist möglich
  • Erdungs-Anschluss zum Schutz vor ESD ist möglich
  • Viele Lötstationen haben einen integrierten (standfesten) Halter für den Lötkolben inkl. Halterung für einen Reinigungs-schwamm

Ihr seht das sind alles keine „Killerargumente“ gegen den Lötkolben. Lediglich in dem Fall, dass Ihr Bauteile verlöten wollt die sehr kritische Temperaturanforderungen haben kann es zwingend notwendig werden eine Lötstation mit einstellbarer Temperatur zu kaufen. In den meisten anderen Fällen ist die Lötstation einfach die luxoriösere Version eines Lötkolbens.

Lediglich bei speziellen (sehr kleinen) SMD-Bauteilen werdet Ihr einen Lötkolben mit einer sehr feinen Spitze benötigen. Durch diese ggf. erzwungene Neuinvestition landen die meisten spätestens dann bei einer Lötstation.


Löten mit Heißluft

Neben dem Löten mit dem Lötkolben(auch Kontaktlöten genannt) gibt es auch die Möglichkeit Bauteile mit Heißluft zu verlöten. Dabei wird das gesamte Bauteil inklusive Platine erhitzt und das vorab aufgebrachte Lötzinn bzw. die Lötpaste verschmilzt dabei mit Platine und Bauteil.

Dies wird meistens beim verlöten von SMD-Teilen angewandt. Infos dazu findet Ihr in dem Artikel Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten


Leistung des Lötkolbens

Neben dem einstellbaren Temperaturbereich bzw. der Temperatur des Lötkolbens ist auch die Leistung ein nicht zu vernachlässigender Faktor. Denn während die Temperatur angibt wie Heiß die Spitze bzw. das damit (thermisch) verbundene Lötzinn/Lötpad/Bauteil/Leitung wird, gibt die Leistung (im übertragenem Sinne) an wie schnell diese „Hitze“ nachgeliefert werden kann.

Denn grundsätzlich entzieht jedes metallische Teil, das thermisch leitend mit der Spitze des Lötkolbens verbunden ist, der Spitze Hitze. Desto größer dieses Teil ist(zum Beispiel eine große Masse-Fläche) desto schneller wird diese Hitze abgeleitet. Passiert dies schneller als der Lötkolben in der Lage ist die Hitze nachzuführen, erreicht die Spitze und damit auch die zu verlötenden Teile nicht mehr die gewünschte Temperatur.

Das zu verlötende Bauteil wirkt in diesem Fall wie ein Kühlkörper für die Spitze des Lötkolbens. Ist die Leistung des Kühlkörpers (also das Vermögen Wärmeenergie abzugeben) nun größer als die ihm (vom Lötkolben) zugeführte Wärmeenergie so wird das gekoppelte System aus Lötkolben und Kühlkörper insgesamt kälter und nicht wärmer.

Man merkt dies recht schnell daran, dass das Lötzinn an der Spitze des Lötkolbens zwar sehr gut schmilzt, sich dann aber sehr schlecht mit Bauteil oder Leiterbahn/Lötpad verbindet. Dies liegt daran, dass der Lötkolben es nicht schafft die Leiterbahn/Lötpad schnell genug auf die Schmelztemperatur des Lötzinns zu erhitzen. In diesem Fall hilft oft nur mehr Leistung. Manchmal hat man aber auch glück und es reicht wenn man die Soll-Temperatur des Lötkolbens etwas erhöht. Vorausgesetzt man hat die Möglichkeit die Temperatur zu verstellen und die verwendeten Bauteile vertragen die höhere Temperatur.


Zeitdauer des Lötvorgangs

Kurz gesagt sollte ein Lötvorgang immer so kurz wie möglich aber so lang wie nötig sein.

Ihr solltet es also vermeiden Bauteile zu „braten“. Falls Ihr euch unsicher seid, welche Temperaturen das von euch verwendete Bauteil aushält, könnt Ihr auch einen Blick in das entsprechende Datenblatt werfen. Dort sind die erlaubten Temperaturen mit den jeweiligen Wirkdauern aufgeführt. Im Zweifelsfall lasst Ihr das Bauteil zwischen den „Lötversuchen“ einfach etwas abkühlen bevor Ihr den nächsten Versuch startet.

Vorsichtig solltet Ihr auch bei Lötpads auf Leiterplatten(PCB’s) sein. Diese können sich durch hohe und lang einwirkende Temperaturen von der Leiterplatte ablösen. Auch hier hilft: Im Zweifelsfall alles etwas abkühlen lassen, einen frischen Kaffee holen und danach nochmal versuchen. 🙂


Lot/Lötzinn was ist sinnvoll, was ist erlaubt und wieviel ist nötig

Lot – oder umgangssprachlich auch Lötzinn oder Lot-draht genannt – ist beim Löten im Prinzip „der Klebstoff“ um zwei andere Metalle miteinander zu verbinden. Natürlich ist das Prinzip des Lötens und des Klebens vollkommen unterschiedlich, aber es veranschaulicht ganz gut wozu das Lötzinn beim Löten benötigt wird. Eine gute Lötverbindung führt im Idealfall dazu, dass zwei Metallteile(z.B. zwei Kabelenden) elektrisch und thermisch (manchmal auch mechanisch) stabil miteinander verbunden werden.

Zwei unterschiedliche Dicken an Lötdraht. Links Lötzinn mit dem Durchmesser 1,5mm. Rechts Lötzinn mit dem Durchmesser 0,35mm. Gerade für feine Lötarbeiten eignet sich dünnes Lötzinn besser.

Damit das Lötzinn seiner verbindenden Aufgabe nachkommen kann muss es zuvor erhitzt werden. Dazu ist es wichtig, dass die Schmelztemperatur der zwei zu verbindenden Metalle(z.B. zwei Kabelenden) geringer als die des Lötzinns ist. Diese verringerte Schmelztemperatur wird dabei durch eine spezielle Mischung aus verschiedenen Metallen – auch Legierung genannt – erreicht. Das geschmolzene Lötzinn fließt dann in alle zwischen den Metallteilen bestehenden Ritzen und verbindet diese miteinander. Daher kommt auch der Name „Lötzinn“, denn viele Lot-Legierungen enthalten oft zu einem Großteil das Metall Zinn.

Somit kommen wir auch schon zu der ersten wichtigen Eigenschaft des Lötzinns: Die Legierung. Denn diese bestimmt über eine wichtige Eigenschaft unseres Lötzinns: Die Schmelztemperatur.
Die Zusammensetzung des Lötzinns ist immer mit angegeben aber leider nur etwas „verschlüsselt“ lesbar. Ein paar Beispiele:

  • Sn60Pb40
  • Sn50Pb49Cu1
  • Sn99Cu1

Diese Angaben werden genutzt um die Zusammensetzung des jeweiligen Lötzinns anzugeben. Dabei wird immer zuerst der abgekürzte Name des Elements bzw. Metalls gefolgt von der relativen Menge angegeben. Habt Ihr zum Beispiel ein Lot, dass mit Sn60Pb40 gekennzeichnet ist, bedeutet dies, dass dies zu 60% aus Zinn(Sn) und zu 40% aus Blei(Pb) besteht. Manchmal wird dabei auch die zweite relative Mengenangabe weggelassen. Dies bedeutet, dass das letztgenannte Element die restliche Menge erfüllt. Sn60Pb40 ist zum Beispiel das gleiche wie Sn60Pb.

Eine weitere Eigenschaft des Lötzinns ist der Durchmesser. Gerade für das Löten von sehr kleinen Bauteilen wie bei SMD-Bauteilen, ist es sinnvoll auch einen sehr feinen Löt-draht zu verwenden. Um für die meisten Löteinsätze gewappnet zu sein reicht es oft ein normales und einen sehr feinen Lötdraht vorrätig zu haben.

Ein „sehr feiner Lötdraht“ wäre dabei ein Durchmesser von 0,3-0,5mm.
Ein „normaler Lötdraht“ wäre ein Durchmesser von ~1mm.

Eine weitere wichtige Eigenschaft die Ihr beim Kauf von Lötzinn beachten solltet ist, dass dieser mit einer Flussmittelseele versehen ist. Im Prinzip ist ein Löt-Draht nämlich kein „Draht“ sondern ein „Rohr“ nur halt in einem sehr kleinen und dadurch schlecht sichtbarem Maßstab. Dieses Rohr ist im Inneren mit Flussmittel gefüllt, welches die Fließeigenschaften des Lots verbessert. Ohne dieses Flussmittel – welches beim Löten oft vollständig verdampft – würde das Lot viel schlechter zwischen die zu verbindenen Metalle fließen und sich mit diesen verbinden. Achtet also immer darauf, dass das von Euch verwendete Lötzinn auch etwas Flussmittel enthält.

Im folgenden eine Nahaufnahme der Flussmittselseele in einem Lötdraht.

Um die Flussmittelseele sichtbar zu machen wurde der Lötdraht mit einem scharfen Messer Diagional zur Drahtrichtung aufgeschnitten. Unter einem Mikroskop oder einer stark vergößernden Kamera erkennt mann dann…
…sehr gut, dass im Lötzinn fünf Kanäle vorhanden sind. Dies sind die mit Flussmittel gefüllten Kanäle.
Diese Flussmittelseele stellt sicher, dass die zu verlötende Stelle nicht nur mit Lötzinn sondern auch kontinuierlich mit Flussmittel versorgt wird

Bei der Menge des Lötzinns gibt es eine ähnliche Regel wie bei der Zeitdauer des Lötvorgangs. Zur Menge gilt auch hier „soviel wie nötig aber so wenig wie möglich“. In Produktionen versucht man die eingesetzte Menge des Lötzinns so gering wie möglich zu halten, da so auch die Kosten so gering wie möglich gehalten werden. Dieses Argument ist im Normalfall für den Heimanwender zwar nicht so kritisch, trotzdem sollte man auf dem heimischen Bastelltisch wenn möglich auch sparsam mit dem Lötzinn umgehen. Aber woran macht man die perfekte Menge an Lötzinn fest?

Dies lässt sich am besten an ein paar Beispielen und Bildern erklären. Diese findet Ihr unter anderem in dem Abschnitt „Beispiele von schlechten und guten Lötstellen“ weiter unten und in den Artikeln Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten und Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten.


Die richtige Unterlage

Eine Sache die ich persönlich noch wichtig finde ist die verwendete Unterlage. Beim Löten erwärmt man nämlich manchmal die Platine, Durchkontaktierungen und andere Punkte so sehr, dass die darunter liegende Unterlage schnell in Mitleidenschaft gezogen wird.

Ihr solltet deswegen darauf achten, dass Ihr keine leicht brenn- oder verformbare Unterlage aus Kunststoff oder ähnlichem verwendet. Auch eine Unterlage aus Metall ist nicht immer geeignet, weil sie dem zu verlötendem Punkt auf Eurer Leiterplatte Wärme entziehen könnte.

Falls Ihr bei Eurem Projekt also keine außergewöhnlichen Anforderungen an den ESD-Schutz habt, empfehle ich eine einfache massive Holzplatte. Wirklich nicht-brennbar ist die natürlich nicht, aber bis so eine Holzplatte brennt muss man den (eingeschalteten) Lötkolben schon sehr lange mit ihr unbeaufsichtigt lassen. Und das ist ja etwas was man generell nicht tun sollte. 🙂


Platinenhalterung, dritte Hand und Co.

Oft wird auch empfohlen, dass man Platinen und Co. während des Lötvorgangs in spezielle Halterungen klemmen oder anderweitig arretieren sollte. So richtig überzeugend sind diese Halterungen aber alle nicht. Zumindest nicht für das verlöten von Bauteilen auf einer Platine. Oft machen die Halterungen die Handhabung der Platine komplizierter als ohne Halterung. Denn um Bauteile zu verlöten muss man diese zuerst von oben durch die Platine stecken um sie dann von der anderen Seite verlöten zu können. Dies hat zur Folge, dass man die Platine ständig aus der Halterung entnehmen und wieder einsetzen muss.

Wie es mit „Hausmitteln“ auch einfacher geht ist im folgenden Beschrieben.

Um Bauteile vor dem Verlöten auf einer Leiterplatte zu befestigten eignet sich, meiner Meinung nach, ein Stück Tesafilm oder Klebeband am besten.

Steckt dazu einfach das Bauteil an der gewünschten Position von oben durch die Leiterplatte und befestigt es mit einem kleinen Streifen Klebeband.

Danach könnt Ihr die Leiterplatte umdrehen und die Bauteilkontakte mit der Leiterplatte verlöten.

Falls jemand beim Löten doch eine „dritte Hand“ benötigt, empfehle ich die Folgende. Der große Vorteil bei dieser ist nämlich, dass man sie an der Tischplatten-Kante festklemmen kann. Somit fällt die Halterung nicht um und bietet deutlich besseren Halt als die freistehenden Halterungen.

Die Halterung hat neben zwei Krokodilklemmen auch noch eine Lupe und LED-Beleuchtung um den „Operationsbereich“ zu beleuchten.
Ob man die Lupe wirklich braucht hängt natürlich von jedem einzelnen selber ab. Die integrierte LED-Beleuchtung ist aber oft hilfreich.
Die halterung lässt sich mit einer Klemmvorrichtung auch an dicken Tischplatten festklemmen.

Temperatur ist wichtig, zuviel ist schlecht

Das mit der richtigen Temperatur ist eine etwas zweischneidige Geschichte. Natürlich muss diese hoch genug sein um das Lot zum schmelzen zu bringen. Ohne geschmolzenes Lot funktioniert das Lötzinn ja nicht.
Der Nachteil der hohen Temperatur ist aber, dass diese sich während des Lötvorgangs auch auf alle Metalle überträgt die während des Lötvorgangs verbunden werden. Wollt Ihr zum Beispiel ein SMD-Bauteil mit einem SMD-Pad verlöten so wird während des Lötvorgangs sowohl das Lot als auch das SMD-Bauteil und das SMD-Pad auf die eingestellte Löttemperatur erhitzt.

Manche Bauteile können mit dieser „thermischen Belastung“(hohe Temperatureinwirkung) gut umgehen, manche dagegen weniger. Pauschal ist es also ratsam den Lötvorgang so kurz wie möglich aber so lang wie nötig zu halten.

Oft findet Ihr Infos zu den maximal erlaubten Löttemperaturen in den Datenblättern der jeweiligen Bauteile. Die folgenden zwei Bilder sind zum Beispiel Auszüge aus den Datenblättern der WS2812B RGB-LED’s.

Hierbei soll die Höchsttemperatur(Peak-Temperatur) zwischen 235°C und 250°C liegen. Wobei diese Temperatur weniger als 10 Sekunden bestehen soll.
In dieser Ansicht könnt Ihr die maximal erlaubten Temperaturen und Wirkdauern(Zeitdauer in der eine bestimmte Temperatur besteht) in Form einer Funktion der Temperatur über die Zeit sehen.

Reinigen des Lötkolbens

Ein wichtige Voraussetzung für einen erfolgreichen Lötvorgang ist eine saubere Spitze des Lötkolbens. Gerade wenn es um filigrane Lötarbeiten wie beim SMD-löten geht solltet Ihr darauf achten, dass Eure Lötspitze vor jedem Lötvorgang gereinigt wird.

Durch vorherige Lötvorgänge setzen sich nämlich schnell Lot- und Flussmittelreste ab, welche den Wärmeübergang und manchmal sogar die Sicht auf das „Operationsgebiet“ erschweren.

Zum Reinigen der Spitze gibt es im Prinzip zwei Möglichkeiten.
Die erste Möglichkeit ist ein feuchter Schwamm an dem die Rückstände an der Spitze abgestriffen werden können. Zieht dazu den Lötkolben ein paar mal von Vorne nach Hinten über den angefeuchteten Schwamm.

Die zweite Möglichkeit Besteht aus so genannten „Trockenreinigern“ welche sehr stark an Metall-Spülschwämme erinnern. Bei diesen wird der Lötkolben einfach zwei bis drei Mal in die verflochtenen Metallfasern getaucht bis die Spitze sauber ist.

WICHTIG: Die Spitze Eures Lötkolbens ist speziell beschichtet, deswegen solltet Ihr diese niemals mit Schleifpapier oder einer Feile im kalten Zustand bearbeiten. Ansonsten kann es passieren, dass Ihr die Beschichtung entfernt/beschädigt und das Lot dann nicht mehr an der Spitze hält.


Kritische Stellen abdecken

In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, auf der Leiterplatte bestimmte nicht genutzte Teile mit Klebeband abzudecken. So schützt Ihr empfindliche andere Bauteile vor Lot- oder Flussmittelspritzern. Welche im besten Fall hässlich aussehen und im schlimmsten Fall Kurzschlüsse und zerstörte Bauteile zur Folge haben können.

Dazu eignet sich fast jedes Klebeband. Wenn Ihr dagegen auf Nummer Sicher gehen wollt, empfielt es sich „Kapton-Tape“ zu verwenden. Dies ist Temperaturbeständig und lässt sich auch wieder leicht ablösen.

Diese Platine ist schon zum Großteil bestückt. Dieser Bereich lässt sich…
…mit etwas Kapton-Tape großflächig abkleben.

Reinigen der Lötstellen nach dem Verlöten

Nach dem Verlöten von Bauteilen auf Leiterplatten bleiben oft Flussmittelreste in Form von dunkelgelben/braunen Verunreinigungen zurück. Diese sind von der mechanischen und elektronischen Seite her nicht tragisch sehen aber oft unschön bzw. unprofessionell aus.

Aber es gibt einen einfachen Weg diese zu entfernen. Die Verunreinigungen lösen sich durch Alkohol sehr gut aus. Einfach einen Tropfen Isopropanol auf ein Wattestäbchen oder Tuch geben und damit die Verunreinigungen entfernen.


Generelle Vorgehensweise während des Lötens

In den Artikeln Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten und Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten ist das verlöten von THT- (also „Durchsteck“) und SMD-Bauteilen im Einzelnen näher beschrieben. Im Allgemeinen lässt sich aber jeder Lötvorgang in folgende Schritte einteilen.

  1. Maximale Löttemperatur aller beim Lötvorgang beteiligten Komponenten bestimmen und (wenn möglich) am Lötkolben einstellen.
  2. Lötkolben aufheizen und Spitze reinigen.
  3. Passendes – an die Größe der Lötstelle angepasstes – Lot bereit legen.
  4. Die zu verbindenden Bauteile (wenn möglich) mechanisch miteinander verbinden. Also mit Haltehilfen oder Klebstoffen so positionieren, dass die zu verlötenden Metallflächen miteinander Kontakt haben.
  5. Etwas Lötzinn auf die Spitze des Lötkolbens aufbringen. Dies erleichtert später den Wärmeübergang von der Spitze.
  6. Spitze des Lötkolbens wenn möglich so an beide Metallflächen halten, dass beide gleichzeitig erhitzt werden.
  7. Soviel Lötzinn an den erwärmten Metallflächen – nicht an der Spitze des Lötkolbens – zum schmelzen bringen bis beide Metallflächen ausgiebig miteinander verbunden sind.
  8. Lötkolben entfernen und Lot, Bauteil und Leiterplatte abkühlen lassen.

Einfache Übungen und Tipps

Kabel verlängern/verbinden:

Das verlängern und verbinden ist bei vielen Bastelarbeiten das „täglich Brot“. Prinzipiell sind benötigte Leitungen fast immer zu kurz. 🙂 Also kommt hier ein kleiner Guide wie Ihr Leitungen schnell verbinden bzw. verlänger könnt.

Option 1: Ihr habt genügend Leitung verfügbar

Bei dieser Option habt Ihr genug Leitung zur Verfügung und könnt beide Leitungsenden jeweils ca. 2cm abisolieren. Diese Möglichkeit ist mechanisch etwas stabiler und auch einfacher durchzuführen als die nachfolgende Variante.

Neben den beiden Leitungsenden(natürlich) braucht Ihr dazu außerdem ein ca. 3cm langes Stück Schrumpfschlauch und etwas Lötzinn.
Nun müsst Ihr die Leitungsenden jeweils ca . 2cm abisolieren und…
…in sich verdrillen, sodass die einzelnen Fasern der Leitung nicht mehr auseinander stehen.
Die verdrillte Leitung sollte dann in etwa so aussehen.
Nun schiebt Ihr als erstes den Schrumpfschlauch über eine der beiden Leitungen. (Diesen Schritt vergisst man leider oft und gerne. Was einem natürlich auch immer erst dann auffällt, wenn die beiden Leitungsenden bereits verlötet sind.)
Habt Ihr den Schrumpfschlauch über die Leitung gezogen könnt Ihr die beiden Leitungsenden nun miteinander verdillen.
Sorgt dabei dafür, dass die Leitungsfasern alle sehr kompakt umeinander gelegt sind.
Dann könnt Ihr die verflochtenen Leitungsenden mit etwas Lötzinn verzinnen, wodurch diese ordentlich verlötet werden.
Dies sollte dann in etwa so aussehen.
Nun könnt Ihr den Schrumpfschlauch mittig über die Verbindungsstelle ziehen…
…und mit einem Feuerzeug oder Heißluft…
…um die Leitung schrumpfen.
Dies sollte dann in etwa so aussehen. Die beiden Leitungsenden sind nun mechanisch und elektrisch sehr stabil verbunden. Außerdem sollte die Verbindungsstelle durch den Schrumpfschlauch sogar wasserdicht sein. Auf jeden Fall ist die Stelle dadurch isoliert und somit gegen Kurzschlüsse gesichert.

Option 2: Ihr habt wenig Leitung verfügbar

Oft ist es leider so, dass Ihr nicht genügend Leitung bzw. Kabel zur Verfügung habt um die Enden jeweils 2 cm abzuisolieren. Gerade in dem Fall, dass eine Leitung in einem Gerät gerissen ist, ist oft nicht genügend Leitung verfügbar um die Leitungsenden wie in Option 1 beschrieben, zu verbinden. Deswegen hier eine Möglichkeit mit der Ihr auch sehr kurze Leitungsenden miteinander verbinden könnt.

Auch bei dieser Option benötigt Ihr neben den beiden Leitungsenden ein ca. 1,5cm langes Stück Schrumpfschlauch und etwas Lötzinn.
Isoliert die Leitungsenden zunächst ca. 5mm weit ab…
…und verzinnt sie dann mit etwas Lötzinn.
Bevor Ihr die Leitungsenden nun verbindet, solltet Ihr zunächst den Schrumpfschlauch über eine der Leitungen ziehen.
Nun könnt Ihr die Leitungen verlöten indem Ihr bereits verzinnten Leitungsenden mit dem Lötkolben erhitzt und dann miteinander verlötet.
Danach könnt Ihr die Verbindungsstelle wieder mit etwas Schrumpfschlauch…
…isolieren und somit gegen Kurzschlüsse schützen.
Durch diese Methode könnt Ihr mit nur 5mm „Verlust“ an Leitungslänge die potentiell unterbrochene Leitung wieder verbinden.

Wichtige Regel beim verbinden von Leitungen:
Die verlötete Fläche sollte immer größer als der Kabelquerschnitt sein um zu hohe Übergangs-Widerstände zu vermeiden.

Lötaugen auf Lochrasterplatine verbinden:

Vor dem ersten Prototypen auf einer speziell angefertigten Leiterplatte oder bei Einzelstücken werden Schaltungen oft auf Lochrasterplatinen aufgebaut. Lochrasterplatinen sind Leiterplatten auf denen Löcher in einem Raster(Daher der Name :)) angeordnet sind. Oft in einem Abstand von 2,54mm was 0,1inch entspricht. Dies ist das quasi Standard-Rastermaß für viele Bauteile.

Das angenehme bei Lochrasterplatinen ist, dass auf der Unterseite der Leiterkarte(also der Kupferseite) sehr schnell Verbindungen zwischen Lötpunkten bzw. Bauteilen hergestellt werden können. Dazu wird im Prinzip eine „Lötzinn-Wurst“ über die zu verbindende Strecke gelegt.

Wie Ihr dabei vorgehen könnt ist in den folgenden Bilder beschrieben.

Um die abgebildete Strecke auf der Lochrasterplatine zu überbrücken, müsst Ihr zunächst alle dazwischen liegenden Punkte des Lochrasters mit Lötzinn verzinnen. In den folgenden Schritten werden diese dann zu einem Strang verbunden.
Nun werden zunächst immer zwei verzinnte Lochrasterpunkte miteinander verbunden. Dazu genügt es etwas Lötzinn an der Spitze des Lötkolbens zum schmelzen zu bringen und mit diesem Lötzinntropfen dann beide Lochrasterpunkte zu verbinden.
Mithilfe des gleichen Verfahrens könnt Ihr dann die restlichen Punkte miteinander verbinden. Wichtig ist jedoch, dass Ihr die zuvor verbundenen Lötzinn-Stränge immer erst abkühlen lasst. Sonst kann es passieren, dass die Oberflächenspannung des flüssigen Lötzinns das komplette Lötzinn auf einen Lochrasterpunkt zusammen zieht.
Habt Ihr alle Punkte verbunden sollte das ganze letztendlich so aussehen.

Bauteile mit sehr größen Kontaktflächen(z.B. XT60 Verbinder):

Der Nachteil bei Lötverbindung mit sehr großen metallischen Flächen ist, dass es sehr lange dauert diese auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Zusätzlich wird die zugeführte Wärme auch noch sehr schnell wieder abgeführt. Es kann also sehr lange dauern diese Teile auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen. Manchmal schafft man es sogar gar nicht, weil dieses (z.B. eine große Massefläche einer Platine) über seine große Fläche die Hitze schneller abgibt als man sie über den Lötkolben zuführen kann.

Als kleines Beispiel kommt Hier eine Anleitung wie Ihr an XT60 Steckverbindern Leitungen anlötet. Diese Steckverbinder werden oft im Modellbaubereich verwendet. Der große Vorteil von diesen ist, dass sie einen Dauerstrom von 60A übertragen können, was gerade bei größeren Multicoptern nicht selten ist. Nachteil ist, dass es durch die massiven Steckkontakte und die massiven Zuleitungen schwieriger wird beides miteinander zu verbinden.

Das schwierige dabei ist, dass Ihr nicht oder nur sehr schwer beide Kontaktflächen einzeln verzinnen und dann verlöten könnt. Meistens dauert es dann nämlich sehr lange den bereits verzinnten (und massiven) Kontakt des XT60-Steckers neu zu erwärmen und mit der Anschlussleitung zu verbinden. Der Trick dabei ist es den massiven Kontakt (in diesem Fall des XT60-Steckers) zu erhitzen, zu verzinnen und dann erst abkühlen zu lassen wenn er bereits mit der Anschlussleitung zusammengeführt wurde.

Klemmt den XT60-Stecker dazu zunächst so ein, dass Ihr beide Hände frei habt. Dazu eignet sich ein Schraubstock oder eine dritte Hand recht gut.

Dazu benötigt Ihr natürlich einen XT60 Stecker (oder Buchse), das Stück der Leitung die Ihr an den Stecker anlöten wollt und etwas Schrumpfschlauch mit dem Ihr den Kontakt des XT60 Steckers später isolieren könnt.
Isoliert zunächst ca. 5-10mm der Anschlussleitung ab und verdrillt die einzelnen Leitungsdrähte.
Die verdrillten Leitungsdrähte solltet Ihr danach unbedingt wie abgebildet verzinnen.
Nun setzt Ihr den Lötkolben in den Kontakt des XT60-Steckers ein und fügt solange Lötzinn hinzu bis der Kontakt des XT60-Steckers mit Lötzinn gefüllt ist. Ohne den Lötkolben aus dem Kontakt zu entfernen taucht Ihr nun den vorher verzinnten Kontakt Eurer Anschlussleitung in den flüssigen Lötzinn ein. Nun könnt Ihr den Lötkolben entfernen. Haltet die Anschlussleitung nun mindestens noch 10 sekunden ohne sie zu bewegen. So stellt Ihr sicher, dass das Lötzinn genug Zeit zum abkühlen hat und vermeidet kalte Lötstellen.
Die angelötete Anschlussleitung sollte in Kombination mit dem XT60-Stecker nun so aussehen. Um die öffene Kontaktstelle nun noch gegen Kurzschlüsse abzusichern solltet Ihr diese mit …
… etwas Schrumpfschlauch abdecken.

Beispiele von schlechten und guten Lötstellen:

Verschiedene Lötstellen bei einem THT-Bauteil:

Im folgenden seht Ihr eine Stiftleiste/PinHeader bei dem verschiedene Fehler beim verlöten der Pins gemacht wurden.

1.,2. und 4. wurden gar nicht verlötet/vergessen
3. und 5. wurde nur teilweise verlötet. Lösung: Nochmal erhitzen und etwas mehr Lötzinn hinzufügen
6. Gute Lötstelle
7. Gute Lötstelle
8. Zu wenig Lötzinn: Lösung: Nochmal erhitzen und etwas Lötzinn hinzufügen
9. Zu wenig Lötzinn und nur teilweise verlötet. Lösung: Nochmal erhitzen und Lötzinn hinzufügen
10. Gute Lötstelle ein klein wenig mehr Lötzinn würde aber nicht schaden
11. Zuviel Lötzinn. Lösung: Lötzinn mit Entlötpumpe oder Lötlitze absaugen/entfernen
12. Kalte Lötstelle. Lösung: Nochmal erhitzen und ggf. etwas Lötzinn hinzufügen

Schlechte Lötstellen bei SMD-Bauteilen:

Gerade bei SMD-Bauteilen bei denen die Kontaktflächen oft an der Seite und an der Unterseite der Bauteile liegen, ist es nicht immer leicht zu erkennen ob die Bauteile ordentlich verlötet sind. Manchmal reicht aber auch ein genauer Blick – zur Not auch mit der Lupe, dem Mikroskop oder einer vergrößernden Kamera.

Dieser Fall ist ziemlich eindeutig. Hier kann man leicht erkennen, dass die zwei Kontakte dieser 5050 LED nicht mit dem Pads auf der Leiterplatte verlötet sind. Dies liegt sehr wahrscheinlich daran, dass die LED schief aufgesetzt wurde und somit der Abstand zwischen Kontaktfläche und Leiterplatte viel zu groß ist um vom Lötzinn ohne weiteres überbrückt zu werden.
Dieser Fall ist dagegen schon kniffeliger. Die LED liegt relativ gerade auf der Leiterkarte auf und der Abstand zwischen Kontaktflächen und Pads ist auch gering. Trotzdem sind die Kontakte hier nicht ordentlich verlötet worden.
In diesem Fall ist die LED beim manuellen Verlöten wieder schief aufgesetzt worden. Die Kontakte konnten so nicht ordentlich verlötet werden.

SMD- und THT-Bauteile verlöten

Ihr habt es vllt. schon gemerkt: Über das löten kann man wirklich viel schreiben. Und weil sich das verlöten von SMD- und THT-Bauteilen auch nochmal unterscheidet, ist beides in den folgenden gesonderten Artikeln beschrieben.

Elektronik – SMD Bauteile per Hand verlöten
Elektronik – THT Bauteile per Hand verlöten


Verlötete Bauteile lösen/entfernen und Kontaktstellen reinigen

Genauso wie es beim verlöten von Bauteilen mit Platinen, Leitungen und Co. gibt, gibt es beim auslöten und entfernen bereits verlöteter Bauteile auch einiges zu beachten. Gerade wenn man alte Geräte ausschlachtet oder die Bauteile noch nutzen will müssen ein paar sachen beachtet werden. Infos dazu findet Ihr im folgenden Artikel.

Elektronik – Lötverbindungen lösen, reinigen und Bauteile entfernen


Weiterführende Informationen

https://www.computerwissen.de/hardware/pc-tipps/artikel/wichtige-massnahmen-zur-unfallverhuetung-beim-loeten.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Lot_(Metall)


Ich hoffe bei euch hat alles wie beschrieben funktioniert. Falls nicht oder ihr Fragen oder Anregungen habt lasst es mich in den Kommentaren bitte wissen. Ich trage dies dann ggf. in den Artikel nach.
Auch Ideen für neue Projekte sind immer gerne willkommen. 🙂

Fab

P.S. Viele dieser Projekte - besonders die Hardwareprojekte - kosten viel Zeit und Geld. Natürlich mache ich das weil ich Spaß daran habe, aber wenn Du es cool findest, dass ich die Infos dazu mit Euch teile, würde ich mich über eine kleine Spende an die Kaffeekasse freuen. 🙂

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2 Kommentare

  1. Toller Artikel, welcher detailliert die Wichtigkeit fehlerfreier Lötstellen beim Bestücken von Leiterplatten beschreibt. Ergänzend kann man bei Punkt 18 noch das Reflow-Löten von BGA-Bauteilen erwähnen. Bei diesen speziellen SMD-Bauteilen liegen die Anschlüsse in Form kleiner Lotperlen im Gegensatz zu normalen SMD-Komponenten kompakt auf der Unterseite der Platine. Diese Lotperlen werden mittel Reflow-Löten aufgeschmolzen und so mit den Kontaktpads der Leiterplatte verbunden.

    1. Hey, Danke für die nette Kritik. 🙂 Guter Hinweis. Die Details zu dem BGA Bauteilen werde ich bei Gelegenheit hinzufügen. Ich werde die Tage dazu ein erstes Beispiel posten dass den typischen Aufbau einer Platine mit SMD Bauteilen beschreibt. 🙂

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