Löten! Aber wie?

Hier im Forum werden häufiger Fragen zur Vorgehensweise beim Löten und Entlöten gestellt, die ich an dieser Stelle beantworten möchte. Dieser Beitrag enthält grundsätzliches zum Thema Löten: Was ist das überhaupt? Welches Werkzeug benötigt man? Wie lötet man richtig? Ein zweiter Beitrag wird sich dann dem Entlöten widmen.

Zunächst einmal eine Definition:
Löten ist das stoffschlüssige verbinden von metallenen Werkstücken durch ein anderes Metall oder ein Metallgemisch, Lot genannt, das mit den Werkstücken im Oberflächenbereich eine Legierung eingeht.

Man unterscheidet dabei zwischen zwei Lötverfahren, die durch den Temperaturbereich charakterisiert sind, in dem die verwendeten Lote schmelzen und legieren. Beim sogenannten "Hartlöten" liegt die Arbeitstemperatur oberhalb von etwa 450°C, beim "Weichlöten" darunter. Verbindungen, die durch Hartlöten hergestellt werden, weisen eine stärkere mechanische und thermische Belastbarkeit auf als Weichlötverbindungen. In der Elektronik wird ausschließlich weichgelötet, daher sei das Hartlöten an dieser Stelle nur der Vollständigkeit halber erwähnt. Beide Varianten haben aber gemein, dass das verwendete Lot eine geringere Schmelztemperatur hat als die zu verbindenden Werkstücke.

Dem Elektronik-Einsteiger stellt sich als erstes die Frage nach dem richtigen Werkzeug. Das wichtigste ist natürlich das geeignete Lötgerät, der Lötkolben. Lötkolben gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen und Leistungsstufen. Die Heizleistung bestimmt, wie schnell ein Lötkolben die an die Lötstelle abgegebene Wärme nachführen kann, und - beim ungeregelten Lötkolben - wie heiß die Lötspitze wird. Mit einer Lötstation kann die Temperatur der Lötspitze geregelt werden; hier kann man also einen Lötkolben mit hoher Heizleistung verwenden, ohne dass die Lötspitze zwangsläufig hohe Temperaturen erreicht, bei denen elektronische Bauteile schnell beschädigt werden. Lötstationen sind leider erheblich teurer als einfache Lötkolben, allerdings kann man als Anfänger erst einmal von einer solchen Anschaffung Abstand nehmen, bis man etwas Erfahrung gesammelt hat. Der Umgang mit dem Lötkolben ist zu einem großen Teil einfach Übungssache, und jeder entwickelt mit der Zeit seine eigenen Vorlieben und Arbeitsabläufe, was sich auch im Bedarf am passenden Werkzeug niederschlägt. Für den Anfang ist ein ungeregelter Lötkolben mit ca. 15 Watt Leistung, wie z.B. ein Ersa Tip 260 oder ein Ersa Multitip 15, eine gute Wahl. Zum einen genügt deren Leistung, um nicht gleich vor der ersten etwas größeren Lötstelle kapitulieren zu müssen, zum anderen ist die Lötspitze mit 350°C noch nicht zu heiß. Vom Kauf absoluter Billiglötkolben sollte man besser absehen.

Als Lötspitze für die genannten Lötkolben empfiehlt sich die 162KD oder die etwas spitzere 162BD, die beide fein genug sind, um die üblichen bedrahteten Bauteile zu verlöten, aber noch nicht so dünn, dass sie den Wärmefluss zur Lötstelle unnötig behindern. Lötspitzen gibt es übrigens in einfacher Kupferausführung und als Dauerlötspitze. Letztere zeichnet sich dadurch aus, das ihre Oberfläche galvanisch mit einer dauerhaften Schutzschicht versehen ist, die ihre Lebensdauer erhöht. Es versteht sich von selbst, dass diese Schutzschicht vor mechanischen Beschädigungen geschützt werden muss.

Als nächstes stellt sich die Frage nach dem geeigneten Lot, in der Elektronik nach seinem Hauptbestandteil auch "Lötzinn" genannt. Die für Handlötungen am besten geeignete Legierung besteht zu 60% aus Zinn, der Rest ist Blei und geringe Beimischungen anderer Metalle. Die genaue Bezeichnung unter Verwendung der chemischen Zeichen lautet Sn60Pb. Die Eigenschaft des Zinns, Kupfer zu lösen, ist wegen der genannten Legierungsbildung an der Lötstelle erwünscht, aber das Zinn unterscheidet dabei nicht zwischen dem der Lötstelle und der Lötspitze: Lötspitzen aus Kupfer werden durch den Kontakt mit dem flüssigen Zinn langsam aber sicher ausgewaschen und zerstört. Um dem ein wenig entgegenzuwirken, verwendet man ein Lötzinn, dem Kupfer (Cu) zugesetzt wurde. Also: Sn60Pb für Dauerlötspitzen, Sn60PbCu2 für Kupferlötspitzen. Für den Anfang reicht eine 100g-Spule Lötdraht mit 1 mm Durchmesser.

Neben diesem Standard-Lot gibt es noch Lote mit Silberzusatz (Sn60PbAg2 o.ä.), die eine etwas bessere elektrische Leitfähigkeit haben, und seit neuerem auch bleifreie Lote. Deren Verwendung wird in der Industrie im Jahr 2006 zur Pflicht; für Bastler sind sie dagegen weniger geeignet, da ihre durchweg höhere Schmelztemperatur den Lötvorgang erschwert.

Für einen sauberen Lötvorgang wird außerdem ein Flussmittel benötigt, dem zwei Aufgaben zukommen: Zum einen verbessert es die Fließeigenschaften des geschmolzenen Lotes, zum anderen löst es Schmutzpartikel und die praktisch immer vorhandene Oxid-Schicht an der Lötstelle, die eine saubere Lötverbindung verhindern würden. Dieses Flussmittel ist im Elektroniklötdraht bereits enthalten, besteht aus Kolophonium oder einem synthetischen Harz und wird durch die beim Löten auftretenden hohen Temperaturen aktiviert. Nach dem Löten bleiben an der Lötstelle Flussmittelrückstände zurück, die nach den Lötarbeiten unbedingt entfernt werden sollten, da sie Kriechströme leiten könnten und die im Flussmittel enthaltenen Säuren die Lötstelle mit der Zeit sogar angreifen können. Natürlich hat man auch beim Flussmittel die Wahl zwischen verschiedenen Ausführungen. Am häufigsten findet man die Flussmittel mit der Bezeichnung F-SW 26 und F-SW 32. F-SW 32 ist ein milderes Flussmittel, dessen Rückstände unter Umständen sogar auf der Platine verbleiben können. F-SW 26 ist aggressiver und erleichtert so den Lötvorgang; die Reinigung der Platine ist hier aber zwingend erforderlich, wenn die Schaltung auch in einigen Jahren noch zuverlässig arbeiten soll. Die "F-SW"-Bezeichnungen sind in der alten DIN 8511 festgelegt; diese werden allerdings durch die neuere DIN EN 28454 abgelöst. Danach werden die beiden genannten Flussmittel mit "1.1.2" (F-SW 26) und "1.1.3" (F-SW 32) gekennzeichnet.

Bei besonders schwierigen Lötungen ist es manchmal hilfreich, vor dem Löten zusätzliches Flussmittel auf die Lötstelle aufzutragen. Im Elektronikhandel sind dazu Dispenser mit geeigneten Flussmitteln in Stiftform erhältlich, aus denen das Flussmittel direkt auf die Lötstelle aufgetragen werden kann. Das gute alte "Lötfett" oder "Lötwasser" sollte man ebenso wenig verwenden wie einen Salmiakstein zur Reinigung der Lötspitze. An seiner Stelle empfiehlt sich die Verwendung eines Mittels wie "Tippy" von Stannol, das die Lötspitze gleichzeitig reinigt und verzinnt.

Außerdem benötigt man noch ein wenig zusätzliches Werkzeug: Unentbehrlich sind ein kleiner Seitenschneider oder eine sogenannte Elektronik-Printzange zum Kürzen der Bauteildrähte und eine Pinzette; neben der Standardausführung ist auch eine Haltepinzette sehr nützlich, die umgekehrt arbeitet und sich beim Zusammendrücken öffnet. Bei der Kabelherstellung hilft eine Abisolierzange (in guter Qualität - das Billigprodukt für 2,50 EUR aus dem Baumarkt zerfetzt einem doch nur die feinen Einzeldrähte der bei Datenkabeln üblichen Litzen) und ein Satz Schraubendreher ist sicher auch schon im Bastelkeller vorhanden. Beim Löten von Steckern erweist eine "dritte Hand" gute Dienste; statt teurer Produkte aus dem Laden genügt hier auch ein Brett mit einer aufgeklebten Wäscheklammer aus Holz.

Ebenfalls nützlich ist ein solider Ablageständer für den Lötkolben; die bei ungeregelten Lötkolben mitgelieferten Drahtdinger sind eher unbrauchbar. Beim Kauf sollte man dann einen Ständer auswählen, bei dem auch ein Silikonschwämmchen dabei ist. An diesem kann man etwaige Zunderreste, Verunreinigungen oder einen Lötzinnüberschuss abstreifen. Der Schwamm muss dazu feucht sein - aber wirklich nur feucht, nicht tropfnass! Wer keinen Silikonschwamm hat, der kann auch ein feuchtes Küchenpapier zusammenfalten und auf eine feuerfeste Unterlage legen.

Hat man alle benötigten Utensilien zusammen, kann es losgehen. Wer noch nie einen Lötkolben in der Hand hatte, sollte erst mal ein wenig üben. Am einfachsten geht das am klassischen "Lötbrett": Man schlägt 20 Nägel so in ein Holzbrett, dass man einen blanken Draht im 5x5 Gittermuster (ca. 2 cm Maschenbreite) darüber spannen kann und verlötet die Drähte an den Kreuzungspunkten. Wer anschließend glaubt, dass er schon prima löten kann, versucht das ganze dann noch mal mit altem oxidierten Kupferdraht.

Beim Löten selbst kommt es nicht nur darauf an, irgendwie geschmolzenes Lot auf die Lötstelle zu bringen; das Lot muss auch eine stabile Verbindung mit den zu verbindenden Teilen eingehen können. Da dies, wie eingangs geschildert, durch Legierungsbildung geschieht, muss die Lötstelle beim Löten über die Schmelztemperatur des Lotes erhitzt werden, was ein wenig Vorbereitung benötigt. Im einfachsten Fall haben die zu verbindenden Teile bereits mechanischen Kontakt: Drähte können miteinander verdrillt werden, und die Beinchen von Bauteilen kann man an der Lötstelle auf der Platine ein wenig abbiegen, damit sie nicht verrutschen (dabei sollte man es aber nicht übertreiben, da sich die Bauteile später sonst nur schwer wieder auslöten lassen, wenn es mal erforderlich sein sollte). Kann man vor dem Löten keinen direkten Kontakt herstellen, z.B. beim Anlöten von Drähten an Steckverbindern, dann sollte man die zu verbindenden Teile vorher verzinnen. Beim Steckerbeispiel verzinnt man das abisolierte Drahtende und lässt ein wenig Lötzinn in den Lötkelch des Steckverbinders fließen.

Anschließend wird die Lötstelle mit dem Lötkolben auf die Arbeitstemperatur gebracht. Hat die Lötspitze die richtige Temperatur, so ist das nach ca. 2 bis 3 Sekunden der Fall. Dann wird das Lötzinn zugeführt, dass im Optimalfall sofort in die Lötstelle fließt. Nach weiteren 2 bis 3 Sekunden sollte sich das Lötzinn verteilt haben, worauf man erst den Lötdraht und anschließend die Lötspitze vorsichtig von der Lötstelle entfernt, die dann wieder abkühlt. Während dieser Zeit darf die Lötstelle keinerlei Erschütterungen ausgesetzt sein, da es sonst nicht zur gewünschten Legierung kommt und keine sichere Verbindung entsteht. Eine saubere Lötstelle glänzt nach dem Abkühlen silbrig. Das Lötzinn sollte während des Lötens keinen direkten Kontakt zur Lötspitze haben, sondern nur mit der Lötstelle, denn nur so kann man sicher sein, dass man nicht nur geschmolzenes Lötzinn auf die Lötstelle packt, sondern wirklich lötet. Die Lötspitze selbst muss allerdings verzinnt sein, denn erst das flüssige Zinn ermöglicht einen guten Wärmeübergang zwischen Lötspitze und Lötstelle. Da sich überschüssiges Lötzinn nur schwer wieder von der Lötstelle entfernen lässt, sollte man hier sparsam sein und der Lötstelle nur so viel Lötzinn zuführen, wie zur Herstellung der Verbindung nötig ist. Dicke Lötzinnbatzer verbessern die Verlötung nicht!

Wurde die Lötstelle nicht genügend erwärmt, dann kann das Zinn nicht ordentlich in die Verbindung fließen. Durch seine Oberflächenspannung zieht sich das flüssige Zinn zu einem Kügelchen zusammen, das dann irgendwo am Bauteil hängt, und die Lötstelle muss noch einmal nachgearbeitet werden. (Bei einer guten Lötung sorgt die Oberflächenspannung dagegen für den richtigen Kontakt: Man kann richtig sehen, wie sich das flüssige Zinn wie von selbst um die Lötstelle zieht.) Eine zu geringe Temperatur kommt dann vor, wenn der Lötkolben nicht genügend Leistung hat um die Lötstelle innerhalb einer kurzen Zeit zu erwärmen. Das ist z.B. dann der Fall, wenn größere Metallteile für einen schnellen Abfluss der Wärme sorgen. Bei Platinen sind das vor allem die größeren Kupferflächen für die Versorgungsspannung und Masseführung. In diesem Fall kann man die für das Löten verwendete Zeit ein wenig ausdehnen, muss dabei aber aufpassen, dass man es nicht übertreibt. Durch zu langes Erhitzen können sowohl das Bauteil als auch die Platine beschädigt werden. Besitzer einer temperaturgeregelten Lötstation sind hier fein raus, denn sie können einfach die Temperatur der Lötspitze ein wenig hochdrehen, wenn die ohnehin schon höhere Heizleistung des Lötkolbens nicht ausreichen sollte. Für die weiteren Lötpunkte sollte man die Temperatur dann aber wieder zurücknehmen, da eine heiße Lötspitze das Zinn auch schneller oxidieren lässt. Die Lötstellen werden dann matt und lassen sich somit nicht mehr anhand ihres Aussehens von einer schlechten Lötstelle unterscheiden.

Es versteht sich von selbst, dass die zu lötenden Teile metallisch rein sein müssen. Etwaige Verunreinigungen kann man vorher mit Alkohol entfernen. Für hartnäckigere Oxidschichten, etwa auf blanken Kupferplatinen, bietet der Handel spezielle Produkte an (Polibloc), aber Sidolin Metallpolitur tut's auch.

Wenn man bedrahtete Bauteile verbaut, stellt sich auch meist die Frage, wann man die meistens viel zu langen Drähte von Widerständen und Kondensatoren kürzt: Vor oder nach dem Einlöten. Schneidet man die Drähte erst nach dem Löten ab, dann setzt man die Lötstelle einer mechanischen Belastung aus. Kürzt man sie vorher, dann lässt sich das Bauteil nur schlecht in der Platine fixieren, und man kann sich natürlich auch immer verschätzen und die Drähte zu kurz schneiden...

Wie bereits erwähnt, sollte man die Flussmittelrückstände an den Lötstellen nach dem Löten entfernen. Das geht man einfachsten mit 99%igem Isopropanol aus der Apotheke und einem Borstenpinsel. Wenn man ausschließlich waschdichte Bauteile verbaut hat, also keine Relais, Potentiometer u.ä., dann kann man das Isopropanol auch 2-3 mm hoch in eine flache Schale gießen und die Platine darin erst einmal einweichen. Anschließend spült man die Platine mit Wasser ab und befreit sie so - falls nötig in mehreren Durchgängen - von allen Rückständen. Wer nicht gerade in einem Gebiet mit Wasserhärtegrad 0 wohnt, sollte dann aber zumindest beim letzten Abspülen entmineralisiertes Wasser aus dem Kanister verwenden, denn Kalkflecken machen sich auf einer Platine nicht besonders gut. Vor dem ersten Einsatz muss die Platine dann selbstverständlich erst einmal gründlich trocknen.

Abschließend noch ein paar Worte zur Warnung: Eine Lötspitze ist extrem heiß. Gegenstände, die diese Temperaturen nicht vertragen, werden durch Berührung mit der Lötspitze beschädigt oder zerstört, wozu auch die Haut des Bastlers gehört. Ebenso darf man die Temperatur in der Umgebung der Lötstelle nicht unterschätzen. Beim Umgang mit dem Lötkolben besteht auch Brandgefahr. Das Lötgerät sollte im eingeschalteten und heißen Zustand in keinem Fall unbeaufsichtigt bleiben. Das im Lötzinn enthaltene Blei ist gesundheitsgefährdend. Nach dem hantieren mit Lötdraht sollte man sich also gründlich die Hände reinigen, und wegen des beim Löten auftretenden "Lötrauchs" sollte man für eine gute Belüftung des Arbeitsplatzes sorgen.

Mit der nötigen Umsicht und ein wenig Geduld kommt man schnell zu den ersten Erfolgen. Löten ist nicht schwer!

Dicker Pluspunkt für Dich !!! Ein sehr schöner und konstruktiver Beitrag, der auch sehr nützlich ist. DANKE, mehr davon !

Gruss
Pentagon

Hey, danke für die Beschreibung, genau das hab ich schon lange gesucht. Ich mach auch gerade meine allerersten Lötversuche, aber irgendwie klappt das noch nicht so wie ich will. Zwar funktioniert der Joystick, den ich gelötet hab, wieder, aber toll aussehen tut das ganze nicht. Deswegen meine Frage (für nen Dummy wie mich).

Gibts irgendwo auch so eine kleine, naja, Anleitung mit Bildern, damit man es einfach mal sieht wie man es macht? Besonder Kabel oder kleine Stecker anlöten? Wäre super, denn lesen ist halt doch immer was anderes als es auf nem Bild zu sehen.

Danke!

Christian

Hallo, daß ist ja unglaublich. genau solch einen Bericht bzw. Anleitung (Fibel) habe ich schon lange gesucht, möchte gerne das löten erlernen. Wir hatten mal in der Schule (vor ca.25 Jahren) eine Projektwoche und mann konnte zwischen mehreren Themen wählen, unter anderem Elektronik. Wir haben ein Radio und nee Lichtorgel gebastelt, es hat mir sehr viel Spaß gemacht. Nun möchte ich gerne mein Wissen auffrischen und richtig löten lernen.

Super Tread, 10 Sterne für den Verfasser !