Löten wie die Profis. Die Lötstation unter der Lupe
Info Ratgeber, Test und Kaufberatung
Wir möchten Ihnen hier die besten Techniken und Hilfsmittel zum Löten vorstellen.
Worauf kommt es beim Löten an? Welche Geräte und Spitzen kommen wann zum Einsatz? Welche Lötstationen überzeugen und warum?
Das Löten benötigen wir bei vielen Aufgaben gerade in handwerklichen Berufen. Es gibt aber viele Arten und Techniken, wie ein Löt-Vorgang ablaufen kann und was für Geräte wir dafür einsetzen können.
Im Hobby Bereich wird auch viel gelötet. Hier geht es meistens etwas feiner zu als bei den Dachdeckern, aber auch hier werden immer bessere Produkte auf den Markt gebracht, welche dem Modellbauer und Elektronik Fan weiterhelfen.
Hat hier der alte Lötkolben von damals ausgedient und es wird ein neuer benötigt, lohnt es sich etwas genauer hinzuschauen und die aktuellen Varianten unter die Lupe zu nehmen. Wir sehen einen großen Vorteil bei den Lötstationen und deren Entwicklung, aber auch bei anderen speziellen Helfern zum Löten.
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Richtig löten mit einer Lötstation
Inhalt
Löten – was ist das und wie funktioniert es?
Wer richtig löten will, benötigt das richtige Werkzeug. Und wer das richtige Werkzeug besitzt, muss den korrekten Umgang damit beherrschen. Der Königsweg zum richtigen Löten ist die Lötstation, und in diesem Ratgeber möchten wir Ihnen die richtige Technik des Lötens mit einer Lötstation erklären, sowie die einige Hilfsmittel und Werkstoffe vorstellen.
Als Löten bezeichnet man das Verbinden von zwei (in der Regel metallischen) Komponenten durch Erhitzen einer Metalllegierung, des Lotes, das nach dem Erkalten beide Komponenten fest miteinander verbindet. Dabei werden im Unterschied zum Schweißen die zu verbindenden Teile nur erwärmt, aber nicht geschmolzen oder sonst wie verändert. Es wird zwischen Hartlöten und Weichlöten unterschieden, wobei hier der Unterschied in der verwendeten Temperatur liegt: Unterhalb von etwa 450° C spricht man von Weichlöten, oberhalb dieses Wertes von Hartlöten. Lötstationen erreichen ihr Temperaturmaximum im Bereich von 450° C – 500° C und werden zum Weichlöten verwendet.
Entscheidend für erfolgreiches Löten ist die verwendete Temperatur, die wiederum vom verwendeten Lot abhängt. Daher beginnen wir mit einem Überblick über die verschiedenen Arten von Loten und ihre Eigenschaften.
Lötstation Video: Grundlagen zum Löten vom Anwender. Dieses Video ist sehr gut zum Einstieg geeignet. Hier werden die Unterschiede zwischen dem Lötkolben und der Lötstation erklärt, sowie nützliches Zubehör praxisnahe vom einem erfahrenden DIY Anwender vorgestellt.
Der richtige Werkstoff: Das Lot
Das Lot dient, wie eingangs erwähnt, dazu, eine Verbindung zwischen zwei Komponenten herzustellen. Lötstationen kommen fast ausschließlich im elektronischen Bereich zum Einsatz, daher konzentrieren wir uns auf diesen Fall. Beim Löten elektrischer Kontakte kommen Lote auf Zinnbasis zum Einsatz, man spricht auch von Lötzinn. Die hierbei zu beachtenden Parameter sind die Legierung des Lötzinns, deren Zusammensetzung den Schmelzpunkt (und damit die Verarbeitungstemperatur) bestimmt, und der Durchmesser des Lötdrahtes. Ein weiterer Faktor ist der Kern des Lötdrahtes: Neben massivem Draht wird auch Lötzinn angeboten, in dessen Kern sich ein Flussmittel befindet, das die Verarbeitung des Lotes vereinfacht und das im elektronischen Bereich bevorzugt verwendet wird.
Die klassische Variante des Lötzinns ist eine Legierung aus 60 % Zinn und 40 % Blei und wird unter Bezeichnungen wie Sn60Pb40 oder einfach 60/40 angeboten. Inzwischen hat sich bei bleihaltigen Loten der Zinnanteil etwas nach oben verschoben: Geläufige Legierungen liegen im Bereich von 62/38 bis 65/35. Der Schmelzpunkt solcher Lote liegt in allen Fällen knapp unterhalb von 180° C. Da Blei ein giftiges Schwermetall ist, verbietet eine EU-Richtlinie seit 2006 die Verarbeitung bleihaltiger Lote in elektronischen Geräten. Für Reparaturarbeiten und den Hobbybedarf sind diese aber weiter erhältlich. Ihr Vorteil liegt im geringeren Schmelzpunkt der Legierung und der daraus resultierenden leichteren Verarbeitung.
Inzwischen werden auch im Bereich für Hobbytreibende und in Reparaturbetrieben vermehrt bleifreie Lote verwendet. Diese bestehen zumeist aus 95 % Zinn und Zusätzen wie 3 % Silber und 0,5 % Kupfer. Ihr Schmelzpunkt liegt im Bereich um 220° C. Zur Verarbeitung bleifreier Lote ist also eine höhere Arbeitstemperatur nötig.
Zur Übersicht hier noch eine Tabelle mit einigen Beispielen für Lötzinn-Legierungen und ihre Schmelzpunkte:
| Legierung | Zinn | Blei | Silber | Kupfer | Schmelzpunkt |
|---|---|---|---|---|---|
| Sn60Pb40 | 60 % | 40 % | – | – | ca. 180° C |
| Sn62PbAg2 | 62 % | 36 % | 2 % | – | ca. 180° C |
| Sn95,5AgCu0,5 | 95,5 % | – | 4 % | 0,5 % | ca. 218° C |
Die übliche Verkaufsform von Lötzinn ist Lötdraht in verschiedenen Durchmessern. Für elektronisches Löten empfiehlt sich eine Stärke unterhalb von 1 mm, für die meisten Arbeiten dürften 0,5 – 0,7 mm ausreichend sein. Dünnere Lötdrähte sind nur in seltenen Fällen sinnvoll, da sich ein solch dünner Draht kaum schnell genug nachführen lässt, um die Schmelze an der Lötstelle zu speisen.
Neben der klassischen Form als Draht auf einer Spule wird Lötzinn auch in anderen Formen angeboten. Erwähnenswert ist hier vor allem die Lötpaste, also pulverisiertes Lötzinn, das mit Flussmittel vermischt in eine pastöse Form gebracht und in Dosen oder Spritzen verkauft wird. Diese Paste wird vor allem bei der Montage oder Reparatur von SMD-Bauteilen benutzt (surface-mount devices, Bauteile, deren Verbindungen nicht durch die Platine durchgesteckt werden, sondern auf Kontakte auf der Platine aufgelötet werden). Allerdings kann sie auch sehr nützlich sein, wenn bei der Montage oder Reparatur herkömmlicher Bauteile die Verwendung von Lötdraht nicht zum gewünschten Ergebnis führt.
Das bereits erwähnte Flussmittel ist eine Substanz, die sich im erhitzten Zustand verflüssigt und das geschmolzene Lötzinn umgibt. Meistens handelt es sich hierbei um ein natürliches oder synthetisches Harz, zum Beispiel Kolophonium. Durch das Flussmittel wird die Oberfläche von Kontakten gereinigt und ihre Oxidationsschicht entfernt. Hierdurch entsteht ein wesentlich besserer Kontakt zwischen Lötstelle und Lot. Flussmittel ist im Kern vieler Lote bereits eingearbeitet, ist aber auch separat erhältlich.
Das richtige Werkzeug: Lötkolben oder Lötstationen?
Die einfache Variante: Der Lötkolben
Löten ist ein thermisches Verfahren, es geht also darum, das Lot über seinen Schmelzpunkt hinaus zu erhitzen, sodass nach dem Erkalten des Lotes die Werkstücke fest verbunden sind. Beim Löten im elektronischen Kontext geschieht dies durch einen Lötkolben, der durch Kontakthitze die Lötstelle erhitzt und das Lötzinn zum Schmelzen bringt.
Lötkolben gibt es in einer Vielzahl von Varianten. Neben (eher seltenen) Extras wie Temperaturregelung oder Akku-Betrieb macht vor allem die Leistungsaufnahme, also die Wattzahl den Lötkolben aus.
Für das Arbeiten an elektronischen Schaltungen empfiehlt sich ein Lötkolben mit einer Leistungsaufnahme von etwa 40 bis 70 Watt. Leistungsschwächere Kolben sind nicht zu empfehlen, da sie das Lötzinn nicht ausreichend erhitzen können. Stärkere Werkzeuge wie Lötpistolen mit 100 Watt und darüber erhitzen elektronische Bauteile und Platinen zu stark und können sie so beschädigen. Für beide Extreme gibt es aber dennoch Anwendungen: Besonders kleine (und dabei eben oft auch schwache) Lötkolben sind oft die einzige Möglichkeit, Bauteile unter beengten Verhältnissen zu erreichen. Stärkere Kolben und Lötpistolen erlauben es, Litzen und Bauteilverbindungen zu löten, die durch einen Standardlötkolben in der empfohlenen Stärke nicht ausreichend zu erhitzen sind.
Die Spitze eines Lötkolbens lässt sich bei den meisten Modellen auswechseln. Und zwar nicht nur, um defekte oder verschmutzte Spitzen durch eine neue, saubere zu ersetzen, sondern auch um die Vorteile verschiedener Bauformen auszunutzen. Die gebräuchlichsten sind Spitzen in Bleistift- und in Meißelform. Welcher Spitze beim Einsatz der Vorzug gegeben wird, hängt vom Einsatzgebiet und vom persönlichen Geschmack des Lötenden ab.
Ein Lötkolben sollte übrigens nur für den Zweck des Lötens verwendet werden, und seine Spitze sollte im erhitzten Zustand nicht mit anderen Materialien wie Plastik oder Holz in Berührung kommen. Daher kann es sinnvoll sein, einen günstigen Kolben zu erwerben (oder einen alten für diesen Zweck auszurangieren), der zum Beispiel für kleine Reparaturarbeiten an Plastikgehäusen oder dergleichen verwendet wird. Dies natürlich immer unter der Voraussetzung, dass das Gerät nach Aufnahme seiner neuen Tätigkeit nicht mehr für eigentliche Lötarbeiten herangezogen wird. In der Praxis wird es den meisten Hobbyelektronikern und Bastlern auf Dauer so gehen wie allen Heimwerkern: Von den am häufigsten benutzen Werkzeugen sammeln sich im Verlauf der Zeit immer mehrere Exemplare an und erfüllen je nach Bedarf unterschiedliche Aufgaben.
Jetzt ist es aber an der Zeit, dass wir uns der Königsklasse unter den Lötwerkzeugen zuwenden, der Lötstation.
Die gehobene Variante: Die Lötstation
Ursprünglich aus dem Bereich professioneller elektronischer Montage stammend, haben Lötstationen in den letzten Jahrzehnten auch in den Werkstätten von Bastlern und Hobbytreibenden Einzug gehalten. Auf den ersten Blick sieht eine Lötstation aus wie ein Lötkolben, der einfach an ein regelbares Netzteil angeschlossen ist. Im Prinzip ist dies auch richtig, eine Lötstation bietet im Vergleich zum Lötkolben aber eine Reihe wesentlicher Vorteile:
- Lötstationen sind modular aufgebaut, das heißt, der eigentliche Lötkolben lässt sich von der Station trennen und an seiner Stelle ein anderer anschließen.
- An einer Lötstation lässt sich die Arbeitstemperatur des Kolbens regeln. Üblich (und wünschenswert) ist ein Spielraum von 150 – 450° C.
- Bei einer Lötstation ist zumeist ein Lötkolbenständer integriert, zusammen mit Vorrichtungen zur Reinigung des Kolbens. Solche Halterungen lassen sich allerdings auch einzeln erwerben und mit einem einfachen Lötkolben verwenden.
- Für Lötstationen wird eine größere Auswahl an Zubehör und Lötspitzen angeboten. An guten Stationen lassen sich neben einer Vielzahl von Lötspitzen auch Lötpinzetten und Entlötwerkzeuge betreiben.
- An manchen Lötstationen lassen sich zwei (selten mehr) Kolben anschließen und unabhängig voneinander steuern (2-Kanal-Lötstation).
Zu unterscheiden ist in erster Linie zwischen analogen und digitalen Lötstationen. Die analoge Variante besitzt neben dem Anschluss für den Lötkolben nur einen Regler oder Drehknopf, über den sich die Temperatur – in Stufen oder stufenlos – einstellen lässt. Die Funktionalität einer solchen Station ist also in etwa vergleichbar mit der einer Kochplatte oder eines einfachen Backofens. Für die meisten Zwecke reicht eine solche Station bereits aus, und analoge Lötstationen erfreuen sich unter Bastlern einer treuen Anhängerschaft.
Digitale Lötstationen ermöglichen dagegen nicht nur die Einstellung der Temperatur, sondern zeigen sie auch in einem Display an. Wie bei digitalen Geräten üblich, gibt es – abhängig vom Preis – darüber hinaus eine Vielzahl weiterer Funktionen: automatische Erkennung des Lötkolbens, unzählige Einstellmöglichkeiten, Speicherung und Vorwahl von Temperaturen, USB-Anschlüsse und so weiter. Der entscheidende Punkt ist hierbei aber die Einstell- und Ablesbarkeit der Arbeitstemperatur, die sich so optimal auf das verwendete Lötzinn abstimmen lässt.
Natürlich haben auch Lötstationen ihre Nachteile, die jedoch von den Vorteilen mehr als aufgewogen werden:
- Lötstationen werden, wie ihr Name schon sagt, stationär verwendet, sind also nur sehr eingeschränkt mobil. Inzwischen gibt es zwar auch Akku-Stationen, die zeitweilig ohne Netzanschluss auskommen, aber für den mobilen Einsatz dürfte der einfache Lötkolben (oder sein Verwandter, der Gaslötkolben ganz ohne Strombedarf) immer noch vorzuziehen sein.
- Lötstationen sind – gemessen an gleichwertigen Lötkolben – teurer. Es sind natürlich auch günstige Varianten im Handel, aber die Lötstation ist das zentrale Arbeitsinstrument des Elektronikenthusiasten. Nicht nur wer viel und oft lötet, sollte hier lieber etwas mehr als zu wenig investieren. Auf Dauer wird es sich auszahlen.
Richtig löten – Wie Sie schnell gute Ergebnisse erreichen
Die richtige Temperatur beim Löten ist wichtig
Dass wir gleich zu Beginn Lote und ihre Schmelztemperaturen erklärt haben, hatte seinen Sinn. Denn die richtige Arbeitstemperatur ist die Grundlage richtigen Lötens. Hierbei gilt es abzuwägen: Ist die Temperatur zu heiß, riskiert man die Beschädigung der Bauteile oder sogar der Platine; ist sie zu niedrig, lässt sich das Lot nicht richtig verarbeiten. Im Einzelnen geschieht Folgendes:
Bei zu hoher Arbeitstemperatur: Elektronische Bauteile sind in der Regel hitzeempfindlich. Allerdings ist bereits die korrekte Löttemperatur für viele Komponenten kritisch, sodass eine Beschädigung in jedem Fall am ehesten durch zügiges Arbeiten vermieden werden kann. So gesehen ist eine zu hohe Temperatur das kleinere Übel. Ein weiteres Problem liegt aber im Umgang mit dem Lötzinn: Bei zu großer Hitze und eher kleinem Durchmesser des Lötdrahtes schmilzt dieser so schnell, dass er nicht mehr schnell genug nachgeführt werden kann. Das Ergebnis sind schwache oder zu dünne Lötstellen.
Bei zu geringer Arbeitstemperatur: Ist die beim Löten verwendete Temperatur zu niedrig, schmilzt das Lötzinn nicht richtig oder wird an der der Lötspitze abgewandten Seite schon wieder fest. Dabei entsteht anstatt eines flüssigen Lotes ein Brei, der nach dem Erkalten sehr wahrscheinlich eine kalte Lötstelle bildet, die den Strom nicht richtig leitet und unweigerlich zu Problemen in der Schaltung führt. Kalte Lötstellen erkennt man an ihrer oft unregelmäßigen, ausgefransten Form und der matten Oberfläche. Schlimmer noch, immer wieder erkaltendes Lot kann sich beim Löten unkontrolliert an Leiterbahnen heften und diese womöglich von der Platine reißen.
Angesichts dieser Probleme macht sich eine Lötstation mit Temperaturregelung bezahlt, denn hier kann man die benötigte Temperatur exakt vorwählen: Zur Verarbeitung bleihaltiger Lote sollte die Lötspitze eine Temperatur zwischen 190° C und 210° C haben, für bleifreie Lote zwischen 360° C und 370° C.
Der Lötvorgang
Wie lötet man also richtig? Sobald die Lötspitze auf die korrekte Temperatur vorgeheizt ist, führt man sie an die (gereinigte, entfettete und trockene) Lötstelle und erhitzt diese. Nach kurzer Zeit führt man das Ende des Lötdrahtes ebenfalls an die Lötstelle und lässt es dort schmelzen, bis das Lötzinn einen glänzenden und durch und durch flüssigen Tropfen gebildet hat, der durch Adhäsion sauber auf der Lötstelle hält. In der Praxis läuft dieser Vorgang oft so ab, dass Lötdraht und -spitze an dieselbe Stelle gehalten werden, wobei die Lötstelle selbst im Verlauf erhitzt wird. Die Hauptsache bleibt, dass die Lötstelle wie auch das Lötzinn komplett durch erhitzt werden, damit sich eine saubere, leitende Verbindung bilden kann.
Gutes Löten ist mehr eine Kunst als eine Wissenschaft. Und die richtige Handhabung von Werkzeug und Lot lernt man letztlich durch Erfahrung und ständiges Üben. Mit der Zeit ermittelt jeder Elektronikfreund für sich die für ihn besten Arbeitsmethoden und Kniffe – und lernt auf diesem Weg die Funktionsweise und das Verhalten seiner Arbeitsmittel stetig besser kennen.
Arbeitssicherheit – Darauf sollten Sie unbedingt achten
Lötkolben werden heiß, daher ist jederzeit darauf zu achten, dass die Lötspitze weder mit der eigenen Haut noch mit anderen hitzeempfindlichen Gegenständen in Berührung kommt. Vor allem stromführende Leitungen (zum Beispiel das Kabel des Lötkolbens selbst) sollten nicht den Arbeitsbereich beim Löten kreuzen. Dieser Gefahr vorzubeugen dient ein Lötkolbenständer (ob einzeln oder als Bestandteil einer Lötstation). Hier kann das Werkzeug auch im aufgeheizten Zustand sicher zwischengelagert werden.
Ein anderes Problem sind die Dämpfe, die der Lötvorgang unweigerlich entwickelt. Zwar verdampft beim Löten kein Blei, aber auch die Dämpfe von Flussmitteln gelten als bedenklich, und schon deswegen sollte bei der Arbeit auf ausreichende Belüftung geachtet werden. Bei sehr häufigem Löten sollte ein Ventilator mit Schlauch beschafft werden, der die Dämpfe als Abluft ins Freie befördert.
Ähnlich sieht es mit dem Kontakt der Haut mit den Arbeitsmaterialien beim Löten aus. Auch wenn kein bleihaltiges Lot verarbeitet wird – Kupfer, die anderen Metalle im Lot sowie das Flussmittel sollten nicht über längere Zeit Hautkontakt haben und keinesfalls in einem unachtsamen Moment mit der Hand ins Gesicht gebracht werden. Viele Routiniers tragen deshalb beim Arbeiten mit Elektronik (und nicht nur beim Löten) Handschuhe. Dünne Latexhandschuhe reichen für den Zweck völlig aus.
Fazit zur Lötstation
Mit dieser Übersicht über die Werkzeuge und Arbeitsmittel des Lötens wollen wir Ihnen einen Einblick und vielleicht auch Einstieg in diese vielseitige Tätigkeit ermöglichen. Wir haben Ihnen die Vor- und Nachteile von Lötstationen und ihre Anwendungsmöglichkeiten erklärt in der Hoffnung, Ihnen eine fundierte Grundlage für Auswahl und Kauf eines solchen essenziellen Gerätes mit auf den Weg geben zu können. Entscheidend ist aus unserer Sicht, dass eine Lötstation durch die Möglichkeit der Temperaturregelung die Grundlage für ein erfolgreiches elektronisches Arbeiten bildet. Denn funktionierende Schaltungen erhält man nur auf diesem Weg: durch sauberes, gutes und richtiges Löten.