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Im Fokus: Löten leicht gemacht

Selbst ist der Musiker

So schwer kann Löten doch eigentlich nicht sein, oder? Nein, absolut nicht – wenn man weiß, was man tut.


Selbst ist der ...

Als Musiker haben wir oft elektrische und elektronische Komponenten im Einsatz. Wer sich gerne mit der Technik beschäftigt und Spaß am Basteln hat findet hier, je nach Fähigkeit und Vorbildung, einige Berührungspunkte, um selbst Hand anzulegen. Deshalb es ist durchaus sinnvoll, zumindest die Grundlagen des Lötens zu beherrschen. Wir zeigen dir, wie du den Einstieg schaffst und welches Equipment du dafür benötigst.

Stecker an ein Kabel zu löten, Pickups bei einer Gitarre tauschen sowie andere elektronische Bastelarbeiten oder sogar kleinere Reparaturen vorzunehmen sind typische Anwendungsfälle. Wer keine elektrotechnische Ausbildung hat wird sich das Löten in den meisten Fällen selbst aneignen oder es sich von jemanden zeigen lassen der es kann. Oft sind die Ergebnisse aber von mäßigem Erfolg, weil Grundlagenwissen, aber auch die Übung fehlt – und das Falsche üben hilft bekanntlich auch nicht weiter.

Lötverfahren gibt es für verschiedenste Anwendungsgebiete, dementsprechend auch spezielle Werkzeuge, Automaten und auch spezialisierte Lote. Das Anwendungsgebiet mit dem wir es als Musiker/Techniker zu tun haben, ist das Elektroniklöten von Hand (Weichlöten).

Genau damit werden wir und in diesem Artikel beschäftigen, Ziel ist es dir hierfür das nötige Basiswissen zu vermitteln so dass du dann mit etwas Übung wirklich gute Lötverbindungen herstellen kannst, auch wenn du dich bisher noch nicht daran getraut hast.

Im ersten Teil wird einiges theoretisches Grundwissen vermittelt, was du an Werkzeug benötigst, wofür und wie spezifisches Werkzeug verwendet wird. Im Weiteren wird anhand von typischen Anwendungsfällen die Praxis betrachtet. Auf Besonderheiten im Bereich der Musikelektronik wird natürlich ebenfalls eingegangen.

Das Prinzip
Löten ist ein an sich einfaches thermisches Verfahren zum Zusammenfügen von Metallen das bereits schon um 5000 v. Chr. bekannt war. Um die Verbindung herzustellen wird ein Lot benötigt, bestehend aus einer metallischen Legierung (z.B. Blei, Zinn, Kupfer), dessen Schmelztemperatur niedriger ist als die der zu verbindenden Metalle. Die zu verbindenden Materialien werden gemeinsam mit dem Lot erhitzt bis das Lot schmilzt. Hierbei entsteht eine stoffschlüssige Verbindung wobei die Metalle mit dem Lot eine molekulare und teilweise auch atomare Verbindung eingehen. Nach dem Abkühlen entsteht dann eine starre metallische, korrosionsbeständige, elektrisch und wärmeleitende Verbindung. Durch erneutes Erhitzen lässt sich diese Verbindung auch wieder lösen, jedoch nicht frei von Rückständen des Lots.


Löten ist keine Hexerei – und wenn man weiß, wie es geht, braucht man davür auch nicht viel Equipment.

Richtlinien

Seit es elektronische Geräte gibt, werden deren elektrische Bauteile bis auf sehr wenige Ausnahmen mittels Lötverfahren miteinander verbunden. Als Universal-Lot für die gesamte Elektro- und Elektronikindustrie kam vorwiegend die Legierung „Sn60Pb38Cu2“ (Sn=Zinn 60%; Pb=Blei 38%; Cu=Kupfer 2%) zur Anwendung –  bis zur Einführung der RoHS-Richtlinie in 2006. Mit dieser Richtlinie wurden Beschränkungen der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten geregelt (du hast vermutlich schon mal den RoHS-Aufdruck auf Geräten oder Instrumenten gesehen). Die EU-Richtlinie 2002/95/EG (kurz RoHS 1) wurde am 27.02.2003 veröffentlicht und am 03.01.2013 durch die Richtlinie 2011/65/EU (kurz RoHS 2) abgelöst.

Dies ist eine Binnenmarktrichtlinie und gültig für alle Mitgliedstaaten der EU. Vergleichbare Richtlinien außerhalb der EU gibt es auch z.B. in der Schweiz, USA, Japan, China und auch Südkorea.

Eine der gefährlichen Substanzen ist Blei welche auf max. 0,1% zu reduzieren ist. Somit darf das verwendete Lot für industriell gefertigte elektrische oder elektronische Geräte seit 01.07.2006 (Datum Inkrafttreten von RoHS 1) so gut wie kein Blei mehr enthalten. Dies hatte eine nachhaltige Auswirkung bei Geräten der Musikelektronik (dazu später mehr in Teil 2). Seither kommen bleifreie Lote mit sehr hohem Zinnanteil oder auch mit geringen Silberanteil zum Einsatz.
Typische Legierungen sind z.B. „Sn99.3Cu0.7“ (Sn=Zinn 99,3%; Cu=Kupfer 0,7%) oder „Sn95Ag4Cu1“ (Sn=Zinn 95%; Ag=Silber 4%; Cu=Kupfer 1%). Privat, für Reparaturzwecke und bei speziellen Anwendungsfällen für bestimmte Elektronikkomponenten darf das bleihaltige Lot jedoch weiterhin verwendet werden.

Entsorgung
Lötzinn gehört, speziell die Legierungen mit Bleianteil, zur Müllkategorie „Problemstoffe“ und „Metallsammlung“. Da bei diesen Arbeiten typischerweise eine Vermengung aus Lötzinn und Metall anfällt, sammelst du die Reste separat und gibst diese bei deinem Wertstoffhof ab. In den Hausmüll gehören diese Abfälle auf gar keinen Fall!!!

Auch komplette Lötstationen wie hier die SIC-520ROHS von Monacor bekommt man schon für kleines Geld.

Ausstattung zum Löten

Was benötigst du nun an Ausstattung? Die nachfolgende Liste beinhaltet eine solche Ausstattung inklusive dem typischem Zubehör. Hiermit lässt sich nahezu alles umsetzen – die handwerklichen Fähigkeiten vorausgesetzt.

Allgemeines Werkzeug:
-    Kleiner Schraubstock (optional helfende Hand)
-    Seitenschneider, zwei Größen
-    Flachzangen (eine Feine, eine Kräftigere)
-    Einen Satz Flach- und Kreuzschlitz-Schraubendreher (je zwei bis drei Größen)
-    Einen Satz Torx-Schlüssel
-    Kuttermesser
-    Abisolierzange (optional zwei Varianten)

Spezifisches Werkzeug:
-    Lötkolben oder Lötstation mit Lötkolbenhalter und Abstreifer/Schwamm
-    Lötspitzen verschiedener Ausführung für verschiedene Lötarbeiten (optional)
-    Lot (je nach Bedarf evtl. unterschiedliche Legierungen)
-    Lötsaugpumpe/Lötsauglitze

Unter „Beispiel(e)“ findest du Links zu Produkten gängiger Anbieter mit einer großen Auswahl. Hier bekommst du alles was du für deine Ausstattung benötigst.

Verwendung der Werkzeuge    
Beim allgemeinen Werkzeug dürfte die Verwendung selbsterklärend sein. Beim spezifischen Werkzeug (hier habe ich das Werkzeug zusammengefasst welches du zum Löten und Entlöten auf jeden Fall benötigst) sieht das schon anders aus.

Lötkolben

Die in der Elektrotechnik üblichen Lote haben eine Schmelztemperatur zwischen 180 und 240 Grad Celsius. Zum Erhitzen der Metalle und des Lotes wird nun eine gewisse Wärmemenge innerhalb einer gewissen Zeit benötigt. Ja nach Anwendungsfall ergeben sich Mindestanforderungen an die Leistung eines Lötkolbens und der zu verwendenden Lötspitze.

Handlötkolben:
Ein einfacher Handlötkolben mit einer Leistung von 30 Watt und einer schlanken Lötspitze in Meißelform ist in der Lage eine Temperatur von ca. 380° C zu erzeugen. Ein solcher Lötkolben ist für einen Großteil an Anwendungsfällen ausreichend. Du kannst damit kleine Bauteile und Kabel mit dünnen Querschnitten (bis ca. 0,75 mm2) problemlos löten, z.B. Instrumentenkabel oder die Verdrahtung von Gitarrentonabnehmern etc.

Wer auch Kabel mit stärkeren Querschnitten (ca. 1 bis 4mm2) löten möchte, typischerweise Lautsprecherkabel, benötigt einen Lötkolben mit einer Leistung von bis zu ca. 70 Watt. Die höhere Leistung ist erforderlich um in Verbindung mit einer breiteren Lötspitze die erforderliche Wärmemenge zu übertragen. Viele Handlötkolben mit dieser Leistung sind mittlerweile sogar mit einer Temperaturregelung ausgestattet. In Verbindung mit austauschbaren Lötspitzen kann bereits ein solches Modell vielseitig verwendet werden.

Bei Handlötkolben gibt es allerdings auch Modelle, welche für nichtelektronische Anwendungen vorgesehen sind, meist mit einer Leistung von 100 Watt und mehr und sehr breiten Lötspitzen. Diese Modelle sind nicht geeignet.

Zum Elektroniklöten sind ausschließlich Handlötkolben zu verwenden welche vom Hersteller ausdrücklich für das Elektroniklöten ausgewiesen sind. Die Kosten liegen bei rund 25 bis 90 Euro inklusive einer Ablage. Sinnvoll ist es jedoch für die Reinigung der Lötspitze einen Lötkolbenhalter mit Reinigungsmöglichkeit zu ergänzen. Wenn du noch gar keine Ausstattung hast, bietet sich ein Einsteigerkomplettset an. (Bezugsquellen siehe unten …)

Hier einige Beispiele für gute und bezahlbare Lötkolben:


Lötkolben bei Voelkner

Lötkolben bei Reichelt

Lötkolben bei Conrad

 

 

Lötstationen

Wer häufig lötet und auch etwas anspruchsvollere Anwendungen wie Bausätze oder auch kleinere Reparaturen angehen will, sollte sich für eine Lötstation entscheiden. Worin liegt nun der Unterschied zu den Handlötkolben?

Bei Lötstationen befinden sich in der Station ein Transformator und eine Temperaturregelung. Der Lötkolben ist somit vom Stromnetz elektrisch getrennt (galvanische Trennung) und wird mit Niederspannung betrieben, ist leichter, das Kabel zur Lötstation ist flexibler und im Falle eines Defekts separat austauschbar. Ein Halter mit Reinigungsmöglichkeit gehört zur Grundausstattung.

Lötstationen „Analog“ besitzen eine analoge Temperaturregelung und haben gegenüber einem guten Handlötkolben, außer evtl. dem Gewicht, keine Vor- oder Nachteile. Das Preisniveau bewegt sich auf vergleichbarem Niveau wie bei den Handlötkolben.

Lötstationen „Digital“ besitzen eine elektronische Temperaturregelung, meist eine Digitalanzeige und auch ein Energiemanagement. Sie sind für den Einsatz über mehrere Stunden ausgelegt. Beim Einschalten wird mit maximaler Leistung sehr schnell aufgeheizt so dass bereits nach rund 40 Sekunden die Arbeitstemperatur zu Verfügung steht (Ein Handlötkolben benötigt dafür ca. 2 Minuten) und bleibt dann dank elektronischer Regelung dauerhaft im optimalen Bereich. Sie kann für den jeweiligen Anwendungsfall komfortabel in einem weiten Bereich eingestellt (z.B. 150° C bis 450° C) werden. Der Lötkolben selbst ist deutlich leichter und es gibt oft reichlich Zubehör für spezielle Anwendungsfälle wie z.B. innenbeheizte Lötspitzen. Solch professionelle Stationen kosten ab etwa 100 bis 400 Euro. In Verbindung mit einer Entlötstation reicht die Preisspanne von rund 500 bis 1.100 Euro.

Hier einige Beispiele für gute und bezahlbare Lötstationen:

Lötstationen bei Voelkner

Lötstationen bei Reichelt

Lötstationen bei Conrad

 

 

Lote

Obwohl es von Elektroniklot verschiedene Legierungen gibt, wird es umgangssprachlich einfach als Lötzinn bezeichnet. Es handelt sich hierbei um Röhrenlote mit einem Durchmesser von 0,5mm bis 2mm. In der Praxis ist ein Durchmesser von 0,8mm bis 1mm für die meisten Anwendungen optimal. Gängige Gebindegrössen sind Rollen mit einem Gewicht von 100g bis 250g.

Bei einem Röhrenlot befindet sich im Innern ein Flussmittel. Je nach Legierung mit halogenfreiem Kolophonium aber auch kolophoniumfrei mit synthetischen Harzen.

Während des Lötvorgangs fließt das Flussmittel auf die Kontaktflächen. Es entfernt von den zu verlötenden Oberflächen wie auch während des Lötvorgangs entstehende Oxide und schützt auch die fertige Lötstelle vor Oxidation. Zusätzlich wird die Oberflächenspannung des Lotes reduziert und dadurch dessen Fließeigenschaften verbessert.

Es gibt auch Lote ohne Flussmittel im Inneren. Hier muss dann ein passendes Flussmittel vor jedem Lötvorgang separat aufgebracht werden. Von diesem Vorgehen ist für unsere Anwendungsfälle d r i n g e n d abzuraten, denn es muss das richtige Flussmittel in der richtigen Dosierung aufgebracht werden. Gelingt dies nicht, können Rückstände mit unerwünschten Effekten entstehen. Bei Verwendung eines Röhrenlotes ist automatisch das richtige Flussmittel drin und kann auch nicht über- oder unterdosiert werden.

Welches Lot nun für welche Anwendung geeignet ist (und entsprechende Bezugsquellen) werde ich später behandeln.

Gesundheitliche Aspekte

Beim Lötvorgang entstehen auch gesundheitsbedenkliche Dämpfe. Lötautomaten und gewerbliche Arbeitsplätze müssen daher mit einer echten Absaugung (keine Umluft) ausgestattet sein.

Für private Anwendungen gibt es solche Vorschriften nicht. Generell ist jedoch auf eine ausreichende Belüftung zu achten und auf jeden Fall das direkte Einatmen zu vermeiden. Wer regelmäßig Lötarbeiten verrichtet sollte eine Absaugvorrichtung verwenden. Im Zubehör gibt es auch geeignete Absaugungen (Umluft) mit Aktivkohlefilter. Wer die Abluft direkt nach Draußen leiten möchte kann dies ist mit einem leistungsstarken PC-Gehäuselüfter und einen Flexrohr für Küchen-Dunstabzüge (erhältlich in jedem Baumarkt) ganz einfach zu geringen Kosten selbst herstellen. Das Flexrohr kann beispielsweise zu einem gekippten Fenster herausgeführt werden.

Da du das Lot auch anfassen musst ist es ebenfalls ratsam sich nach den Lötarbeiten ausgiebig die Hände zu waschen und davor auch keine Lebensmittel anzufassen.

ZUm Entfernen von Lot empfiehlt sich eine Entlötsaugpumpe – auch manuell für kleines Geld erhältlich.

Lötsaugpumpe/Lötsauglitze

Beides dient der Reinigung eines Lötkontaktes. Eine typische Situation ist ein defekt gegangenes Kabel (z.B. Kabelbruch, Wackelkontakt, abgerissener Stecker etc.). Möchtest du nun den gleichen Stecker wieder verwenden müssen dessen Kontakte vor einem erneuten Verlöten von Kabel- und Lötresten gereinigt werden (siehe auch Beispiel: „Kabelreparatur“). Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten beziehungsweise Geräte.

Lötsaugpumpe (elektrisch/manuell):
Eine Lötsaugpumpe wirkt mittels Unterdruck und saugt das Lot in sich auf. Hierzu muss das Lot durch Erhitzen verflüssigt werden. Damit kannst du schnell und sicher auch von kleinen Kontaktflächen und schlanken Kontaktstiften altes Lot entfernen. Vorzuziehen ist sie vor allem dort wo eine große Wärmemenge, etwa durch Überhitzung, zur Beschädigung des Umfeldes führen könnte.

Absaugung elektrisch:
Wie bereits zuvor erwähnt gibt es kombinierte Löt- und Entlötstation. Der Entlötkolben besitzt eine hohle Spitze mit seitlich angeschlossener Absaugung. In einem Arbeitsgang können somit bequem kleine Lötstellen schnell und sicher gereinigt werden. Eine solche Ausstattung ist für professionelle Arbeitsplätze sinnvoll, privat meist nicht.

Ein Beispiel hierfür ist die Weller WXD 2020 Löt-/Entlötstation digital

Absaugung manuell:
Mit eine Handlötsaugpumpe bist du für den privaten Gebrauch absolut ausreichend ausgestattet. Hier wird in einem schlanken handlichen Rohr ein Kolben bis zu einem Einrastpunkt heruntergedrückt und dabei eine Feder gespannt. Mit Betätigen des Auslösers schnalzt der Kolben zurück wodurch kurzzeitig an der hohlen, temperaturfesten Spitze ein hoher Unterdruck entsteht und das vorher verflüssigte Lot eingesaugt wird. Hiermit lassen sich auch speziell größere, hohle Kontaktstifte an Steckern gut reinigen.

Manuelle Absauger findest du hier




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