Lot und Lötkolben

Richtig löten auf dem Raspberry Pi und Co.

Für gute Ergebnisse beim Löten auf dem Raspberry Pi und Co. ist der umsichtige Umgang mit Lötmaterial, Lötstück und Lötkolben Voraussetzung. Doch keine Sorge: Es ist ein Handwerk und keine Zauberei.

Kurzer Rückblick: Schon vor mehr als 5000 Jahren wurden im alten Ägypten und in den hellenistischen Stadtstaaten Metalle, vorrangig Gold und Silber, miteinander verbunden. Vor 4000 Jahren fand die heute als Weichlöten bekannte Methode weite Verbreitung. Immerhin waren die alten Römer damit sogar in der Lage, bis zu 400 Kilometer lange Wasserleitungen aus Bleirohren zusammenzufügen.

Man spricht bei Temperaturen bis 450 Grad Celsius von Weichlöten und darüber von Hartlöten. Die moderne Weichlöttechnik begann mit der Erfindung des ersten elektrischen Lötkolbens durch Ernst Sachs, der dafür 1921 auch ein Patent erhielt und in Berlin die Firma Ersa für elektrische Lötkolben gründete.

Aufgrund der industriellen Lötverfahren in der Elektronikfertigung kommt Handlöten heute nur noch bei Einzelstückbau, Nachbestückung, Reparatur und Wartung vor. Und natürlich im Do-it-yourself-Bereich, der seit rund zwei Jahren wieder enorm an Bedeutung zunimmt.

Ausrüstung: Was Sie zum Löten brauchen

Wer mit dem Löten beginnen will, braucht einen Handlötkolben oder eine Lötstation, die Temperaturen zwischen 320 und 360 Grad Celsius liefern. Zum häufigen Löten von Bausätzen und Schaltungen ist eine temperaturgesteuerte Lötstation am besten geeignet. Zum einen wird die eingestellte Temperatur in einem engen Bereich kontrolliert, und zum anderen ist die Bedienung gerade für Anfänger komfortabel. Um metallische leitfähige Verbindungen herzustellen, dient das Lot. Dabei handelt es sich um eine Legierung mit niedrigen Schmelzpunkt (180 bis 230 Grad Celsius). In der Regel enthält der Lotdraht in seiner Mitte als sogenannte Seele bereits das Flussmittel. Dies sind Baumharze wie Kolophonium oder künstliche Harze, die zum Benetzen der Lötstelle und zum Binden von Oxidprodukten sowie Verschmutzungen wichtig sind.

Zum Löten wird der heiße Lötkolben zusammen mit dem Lotdraht mit ruhiger Hand an die Lötstelle gebracht. Das sich schnell verflüssigende Lötzinn stellt dann innerhalb sehr kurzer Zeit die Verbindung her. Die gesamte Lötstelle muss gut benetzt und mit genügend Zinn versorgt sein. Das ist erkennbar daran, dass nach dem Abkühlen die Konturen der verbundenen Teile noch erkennbar sind, das Lot jedoch Leiterbahn und Pin völlig umschließt und die Oberfläche nicht porös, körnig oder brüchig ist.

Die heute verwendeten bleifreien Lote führen zu glatten, leicht matten Oberflächen an der Lötstelle. Während der Übergangsphase vom flüssigen in den erstarrten Zustand darf die Lötstelle keinesfalls bewegt werden. Praktikertipp: Anblasen der Lötstelle verkürzt die Abkühlzeit. Sogenannte "kalte Lötstellen", die keinerlei Zuverlässigkeit aufweisen, sondern nur schlecht zusammengefügte Verbindungen sind, die bei der geringsten Bewegung versagen, müssen unbedingt vermieden werden. Im Idealfall dauert ein Lötvorgang maximal zwei bis drei Sekunden, optimal wäre etwa eine Sekunde. Dafür ist aber viel Übung nötig.

Kalte Lötstelle: Schlechte Verbindungen entstehen, wenn das noch weiche Lot erschüttert wird oder nicht heiß genug war und die Kontakte nicht benetzt hat.
Kalte Lötstelle: Schlechte Verbindungen entstehen, wenn das noch weiche Lot erschüttert wird oder nicht heiß genug war und die Kontakte nicht benetzt hat.
Foto: Coronium, CC-BY-SA-3.0, GFDL

Zeiten über vier bis fünf Sekunden weisen auf einen schlecht vorgeheizten Lötkolben oder eine zu niedrig eingestellte Lötstation hin und müssen unbedingt vermieden werden. Zu lange Lötzeiten können außerdem erhebliche Schäden zur Folge haben. Ablösen der Kupferleiterbahn von der Leiterplatte (Delamination) und Defekte an der Schaltung durch überhitzte Bauelemente werden durch kurzes, flottes Löten vermieden.

Weil sich zudem gegen elektrostatische Entladung äußerst empfindliche Halbleiter wie MOS-ICs auf Baugruppen befinden, müssen Lötgeräte gut geerdet sein (ESD-sicher) und eine antistatische Arbeitsumgebung sowie ein Potenzialausgleich hergestellt werden. Auch die Hände entladen oder per hochohmigem Band erden. Für einzelne Arbeiten in empfindlichen Schaltungen können Praktiker auch kurz Lötkolben oder Lötstation vom Netz trennen und rasch kleine Lötarbeiten durchführen. Die in der Lötkolbenspitze gespeicherte Wärmeenergie reicht dafür im Allgemeinen aus.