Löten leicht gemacht: Eine Einführung in die Durchsteckmontage

Vielleicht bist du gerade an einem ähnlichen Punkt in deiner Elektronik-Reparatur-Karriere wie ich: Ich kann mit Schraubendreher und Spudger umgehen, habe schon viele Flachbandkabel gelöst und so manchen aufgeblähten Akku ausgetauscht. Aber um Lötverbindungen habe ich bisher einen großen Bogen gemacht – allzu deutlich stand mir der übliche Warnhinweis vor Augen, den die Hersteller immer gegen die DIY-Reparatur ins Feld führen: Diese Reparatur sollte nur von geschultem Fachpersonal vorgenommen werden.

Nun ja, Hindernisse sind dafür da, überwunden zu werden – und ich beschloss, die Sache anzugehen. Ich fragte meine Kolleg:innen um Rat, schaute mir Video-Tutorials an, durchforstete Foren und nahm sogar an einem kleinen Vorbereitungskurs teil, um mir die Grundkenntnisse anzueignen und das nötige Selbstvertrauen für den Anfang zu geben. Ich habe meine Erfahrungen festgehalten, um sie in diesem Blog teilen zu können.

Es gibt unterschiedliche Löttechniken; in diesem Artikel geht es um die Durchsteckmontage (auch THT-Löten, von englisch „through-hole technology“). Zuerst beschreibe ich, wie ich meinen Arbeitsplatz eingerichtet habe und dann geht es auch schon los mit meinem THT-Lötprojekt!

Mein Löt-Arbeitsplatz

Es gibt massenweise Löt-Gadgets und -Hilfsmittel auf dem Markt, aber ich wollte mir erst einmal nur eine Grundausstattung zulegen, um mich auf das eigentliche Löten konzentrieren zu können. Meine Ausstattung konnte ich mir im Büro zusammensammeln, aber ich habe ausgerechnet, dass ich die komplette Ausrüstung für etwa 100 $ hätte kaufen können oder sogar für weniger als 50 $, wenn ich sie gebraucht gekauft hätte. Es lohnt sich auch, in deinem örtlichen Repair Café oder Maker Space nachzufragen, ob es dort eine Lötausstattung gibt. Hier sind die Dinge, mit der ich meine Werkbank ausgestattet habe:

• Lötstation und Lötspitzen
• Lötzinn
• Lötspitzenreiniger (Schwamm oder Messing-Spiralwolle)
• Flussmittel / Flux
• Entlötlitze
• Etwas, mit dem du dein Projekt an Ort und Stelle halten kannst
• Elektronik-Seitenschneider
• Belüftung

Lötstation

Der Lötkolben ist der Zauberstab für die moderne Elektronik-Alchemie, mit dem du festes Metall verflüssigen kannst.

Es gibt viele kostengünstige Lötkolben, die du einfach nur an eine Steckdose anschließen musst, um loslegen zu können. Ich würde dir allerdings raten, dir einen Lötkolben mit einstellbarer Temperatur zuzulegen, mit mindestens 60 Watt – vor allem, wenn du bleifreies Lötzinn verwenden willst, so wie ich. Ich fand es unheimlich hilfreich, den Lötkolben auf eine bestimmte Temperatur einstellen und mich darauf verlassen zu können, dass er diese Temperatur auch hält. Ich verwende eine Hakko FX888D, weil das eine altbewährte Lötstation ist – aber hauptsächlich, weil sie in der Werkstatt im Büro herumstand.

Lötspitzen

Ein Lötkolben ohne Lötspitze ist wie ein Kugelschreiber ohne Mine – viel Potenzial, aber mehr auch nicht.

Viele Lötkolben werden mit einer präzisen, konischen Lötspitze geliefert, aber weil die Spitze so eine geringe Oberfläche hat, schien sie sich nicht gut auf der eingestellten Temperatur halten zu können. Eine Lötspitze mit schmaler, flacher Klinge fand ich für die Durchsteckmontage praktischer, jedenfalls für die relativ großen Lötpads bei meinem Projekt. Wenn ich meine Lötkenntnisse weiter ausbaue, werde ich aber wahrscheinlich auch den Nutzen der anderen Spitzen erkennen. 

Lötspitzenreiniger

Die Lötspitzen sind sehr gut hitzeleitfähig, aber diese Leitfähigkeit kann durch Korrosion und Verunreinigungen beeinträchtigt werden. In meinem Einführungskurs hieß es, wenn man die Lötspitze frei von Ablagerungen und Verunreinigungen hält, verbessert sich die Hitzeleitfähigkeit des Lötkolbens und er hält auch insgesamt deutlich länger. Bei vielen Lötstationen ist ein kleiner Schwamm angebracht, den man mit destilliertem Wasser befeuchten und mit dem man die Lötspitze säubern kann, aber ich (und viele andere) bevorzugen die Lötspitzenreiniger aus Messing-Spiralwolle – aus drei Gründen:

• Man muss nicht ständig prüfen, ob der Schwamm noch feucht ist.
• Reiniger aus Messing-Spiralwolle führen nicht dazu, dass sich die Temperatur der Lötspitze verringert.
• Durch die stärkere Reibung wird die Lötspitze erfahrungsgemäß besser gereinigt.

Lötzinn

Viele bevorzugen bleihaltiges Lötzinn, weil es leichter fließt und einen niedrigeren Schmelzpunkt hat. Ich verwende allerdings bleifreies Lötzinn; auch wenn ein Lötkolben nicht so heiß werden sollte, dass Bleipartikel in der Luft freigesetzt werden, mag ich die Vorstellung nicht, mit Blei zu arbeiten – es ist nun mal keine sonderlich gesunde Substanz. Blei in Elektroschrott ist außerdem ein ziemliches Problem für das Recycling und für die Umwelt.

In den Forumsdiskussionen, die ich mir zum Thema bleihaltiges versus bleifreies Lötzinn angeschaut habe, wird bleifreies Lötzinn von vielen erstaunlich heftig abgelehnt. Rückblickend ist vieles davon ziemlich übertrieben. Mit einem guten Lötkolben und der richtigen Vorbereitung ist es überhaupt kein Problem, mit bleifreiem Lötzinn zu arbeiten. Es ist zwar etwas teurer, aber meine Rolle wird mir noch lange reichen! 

Flussmittel (Flux)

Abgesehen von Lötkolben und Lötzinn sollte man sich noch Flussmittel besorgen. Dabei handelt es sich um eine leicht säurehaltige Lösung, mit der Kontaktpunkte gereinigt, Oxidation beseitigt und Lötzinn flüssiger gemacht wird. Meistens befindet sich in der Mitte des Lötzinn-Drahtes bereits Flussmittel, aber ich brauchte immer noch zusätzlich etwas.

Für die Durchsteckmontage wurde mir geraten, Kolophonium-basiertes Flussmittel zu verwenden. Bei meinen ersten Versuchen verwendete ich einen Flussmittelstift, der leicht und praktisch in der Anwendung war. Für dieses Projekt habe ich aber letztendlich eine Spritze mit Flussmittelgel verwendet, weil jemand im Büro eine übrig hatte. Um mehr über Flussmittel zu erfahren und darüber, welches für dein Projekt am besten geeignet ist, schau dir diesen hilfreichen Artikel an.

Entlötlitze

Missgeschicke passieren auch beim Löten, und zum Glück lassen sich Lötverbindungen auch wieder lösen. Bei meinem Projekt habe auch ich ziemlich gepatzt (erzähle ich unten genauer) und Entlötlitze war einfach die Rettung, um meine Fehler einfach wieder wegzusaugen. Ich habe es auch mit einer Entlötpumpe versucht, mit der man geschmolzenes Lötzinn aufsaugen kann wie mit einem Strohhalm, aber das klappte bei mir nicht so gut wie die Entlötlitze. Manche Leute sind mit Entlötpumpen allerdings sehr erfolgreich, es lag also wahrscheinlich an mir…

Elektronik-Seitenschneider

Nicht unbedingt nötig, aber Elektronik-Seitenschneider sind einfach sehr praktisch, um nach dem Löten hervorstehende Kontakte abzuknipsen. Wenn du keinen hast, klappt es wahrscheinlich auch mit den meisten herkömmlichen Drahtschneidern – sofern es dir nichts ausmacht, wenn ein Kontakt ein winziges bisschen weiter herausschaut.

Fixiere dein Projekt

Fast geschafft! Jetzt geht’s gleich zur Sache… Nur noch ein einziger Hinweis. Ein wichtiger.

Langweilig, aber wichtig: Sicherheit!

Auch wenn du einfach nur noch loslegen willst, solltest du dir ein paar Gedanken um Sicherheit machen.

Schließlich ist hier geschmolzenes Metall im Spiel, was logischerweise einige Gefahren birgt. Ich habe etwas recherchiert und eine kleine Sicherheits-Checkliste zusammengestellt. Bei meinem Arbeitsplatz achte ich immer auf folgende Punkte:

• Ich habe lange Haare, also habe ich sie zusammengebunden, damit sie mir nicht in die Quere kommen. Und auch, wenn du einen Dumbledore-artigen Bart hast, solltest du ihn von deiner Arbeit fernhalten, wenn du ihn behalten willst.
• Räume alles aus dem Weg, was Feuer fangen könnte. Auch wenn du angesichts deines ersten erfolgreichen Projekts wahrscheinlich Freudentränen vergießen wirst – stell die Taschentücher weit, weit weg.
• Die Oberfläche, auf der du arbeitest, sollte solide und nicht entflammbar sein. Ich habe einen schweren Holztisch, an dem ich arbeite, aber eine Silikon-Arbeitsmatte steht ganz oben auf meinem Wunschzettel.
• Geschmolzenes Metall ist prima, um elektronische Komponenten miteinander zu verbinden – oder, um dich deinem Kindheitstraum, Pirat:in zu werden, ein Stück näherzubringen. Heißes Lötzinn im Auge ist absolut kein Spaß; ich trage immer eine Schutzbrille, und das solltest du auch tun.
• Wenn ich bei einem Arbeitsschritt nicht löten muss oder wenn ich eine Pause einlege, schalte ich den Lötkolben aus. Logisch – einen heißen Lötkolben sollte man nicht unbeaufsichtigt lassen.

Belüftung

Wenn ich Eines im Chemieunterricht gelernt habe, dann ist es, dass man Dämpfe jeglicher Art besser nicht einatmen sollte – und das betrifft auch die Dämpfe, die beim Löten entstehen. Diese bestehen hauptsächlich aus verdampftem Flussmittel, was die Lunge reizen und auf Dauer zu ziemlich scheußlichen Gesundheitsproblemen führen kann. Deshalb achte ich darauf, nur in gut belüfteten Räumen zu löten.

Es gibt viele sehr teure und sehr effektive Lötdampfabsauger auf dem Markt, aber wenn man nur – wie ich – ein wenig zum Hobby lötet und den Dämpfen nur in geringem Maße ausgesetzt ist, sind sie nicht wirklich notwendig.

Ich verwende einen einfachen, recht billigen Lötrauchabsauger, der die Dämpfe teilweise abfängt und filtert. Noch besser und billiger: Bau dir einen eigenen!

Da mein Absauger allerdings mit einem Filter aus poröser Aktivkohle funktioniert, glaube ich nicht so recht daran, dass er wirklich den Großteil der Dämpfe neutralisiert. Deshalb lüfte ich meinen Arbeitsbereich zusätzlich. Zukünftig baue ich mir vielleicht noch eine Konstruktion, bei der ein Computer-Ventilator die Luft durch eine Röhre direkt nach draußen befördert (so wie hier zum Beispiel), um die Dämpfe loszuwerden. Vielleicht klingt das etwas paranoid, aber hier in den USA ist ein einziger Arztbesuch wahrscheinlich teurer als eine einfache Absaugvorrichtung. 

Kurz und gut: Finde eine Lösung, damit du die Dämpfe nicht einatmest!

Nach dem Löten wasche ich mir schließlich jedes Mal gründlich die Hände, auch wenn ich bleifreies Lötzinn verwende. Sollte ich einmal doch bleihaltiges Lötzinn verwenden oder an älteren elektronischen Geräten arbeiten, würde ich das noch gründlicher tun; ältere Geräte enthalten oft selbst Blei. Auch wenn in modernen Geräten normalerweise kein bleihaltiges Lötzinn mehr zu finden ist, bin ich lieber vorsichtig und gehe immer davon aus, dass eine Platine auch Blei enthalten kann.

Auf die Plätze, fertig …

Mein Arbeitsplatz ist fertig eingerichtet, die Fenster stehen weit offen und der Lötrauchabsauger läuft! Also her mit dem Lötkolben… Aber Moment mal, woran arbeite ich denn überhaupt?

Mein Einstiegsprojekt ist ein einfaches Durchsteckmontage-Kit, um mich – beziehungsweise meinen Lötkolben – aufzuwärmen. Bei der Durchsteckmontage werden die Kontakte einzelner Komponenten durch vorgebohrte Löcher auf einer Leiterplatte gesteckt und auf der anderen Seite verlötet.

Ich beschloss aus mehreren Gründen, mit einem Projekt-Kit anzufangen:

• Die Anweisungen sind leicht zu verstehen und die Lötpads sind ziemlich groß.
• Ich werde ziemlich schnell merken, ob ich alles richtig gemacht habe oder nicht. Bei einem komplexeren Projekt, für das ich ein Gerät zuerst auseinandernehmen, Lötverbindungen auslöten, neu löten und schließlich alles wieder zusammenbauen müsste, wäre die Enttäuschung einfach zu groß, wenn es am Ende nicht funktioniert.
• Wenn es wirklich komplett schiefgeht, kostet es nur so viel, wie das Kit gekostet hat – und das hält sich normalerweise in Grenzen.

Mein Kit ist das “Angry Storm Cloud Soldering Kit“ von Alpenglow, aber es gibt viele ähnliche Kits von vielen verschiedenen Anbietern. Die Funktion der fertigen Projekte beschränkt sich meistens darauf, dass ein paar LEDs aufleuchten, um zu zeigen, dass der Stromkreis geschlossen ist und die Lötverbindungen Strom leiten.

Kolben erhitzen, Lötspitze verzinnen

Ein kalter Lötkolben ist natürlich nutzlos, also schaltete ich ihn ein und erhitzte ihn – auf etwa 400°C für das Löten mit bleifreiem Lötzinn. Bei dieser Temperatur hatte ich noch Probleme damit, das Lötzinn zu verflüssigen, also erhöhte ich sie auf 425°C und plötzlich klappte es viel besser. 

Als der Lötkolben heiß war, reinigte ich die Lötspitze mit der Messing-Spiralwolle und verzinnte die Spitze. Das bedeutet, dass die Lötspitze mit einer dünnen Schicht Lötzinn bedeckt wird, die die Spitze schützt und die Hitzeleitfähigkeit verbessert. 

Komponenten und Leiterplatte fixieren

Der Lötkolben war heiß und ich beschloss in einem Sekundenbruchteil, dass ich zuerst den Schalter auf der Leiterplatte verlöten würde – glücklicherweise sah das auch die Anleitung vor. Also schob ich die Kontakte durch die vorgesehenen Löcher und sicherte dann den Schalter mit etwas Malerkrepp auf der Leiterplatte, so, dass er genau darauf saß. Dann drehte ich die Leiterplatte um und befestigte sie mit Malerkrepp auf meiner Arbeitsfläche, mit den Kontakten nach oben natürlich.

Auch wenn ich ein paar der Gerätschaften, mit denen man sein Projekt an Ort und Stelle fixieren kann, liebend gern mal ausprobieren würde – die Fixierung mit Malerkrepp funktionierte einfach super. So konnte ich den Lötkolben halten wie einen Stift und meine Hand auf der Arbeitsfläche abstützen. Malerkrepp ist perfekt, weil es praktisch keine Spuren hinterlässt. 

Alles im Fluss(mittel)

Lötpads und Kontakte sind mit Flussmittel benetzt, also wird sich gleich herausstellen, ob ich es schaffe, die Kontakte auf der Leiterplatte zu verlöten.

Endlich: Löten!

Der Schalter war an Ort und Stelle gesichert, die Kontakte mit Flussmittel benetzt – also nahm ich den Lötkolben mit meiner rechten, die Spule mit dem Lötzinn mit der linken Hand. Ich hielt die Lötspitze an den Kontakt und das Lötpad, wartete einen Moment und führte dann von der anderen Seite etwas Lötzinn heran. An dieser Stelle ein Hinweis: Achte darauf, sowohl den Kontakt als auch das kupferne Lötpad mit dem Lötkolben zu berühren. Das ist sehr wichtig, denn beide Oberflächen müssen erhitzt werden, um eine gute Lötverbindung herstellen zu können. Wenn das nicht der Fall ist, wird die Verbindung minderwertig oder das Lötzinn formt sich zu einer Kugel um den Kontakt, anstatt ihn mit dem Lötpad zu verbinden.

Als das Lötzinn geschmolzen und in die Verbindung geflossen war, nahm ich die Spule mit dem Lötzinn wieder weg und ließ den Lötkolben noch einen Moment an der Stelle, um sicherzustellen, dass das Lötzinn wirklich gut um Kontakt und Lötpad herum floss. Wenn du zuerst den Lötkolben wegnimmst, riskierst du außerdem, deine ganze Lötzinn-Spule an der Leiterplatte zu verlöten! Als alles gut aussah, nahm ich den Lötkolben weg und voilà – eine leitfähige Verbindung war geschaffen. Bevor ich mit der nächsten Lötverbindung fortfuhr, reinigte ich die Lötspitze in der Spiralwolle, um der Oxidation und der Bildung von Rückständen vorzubeugen.

LEDs richtig herum anbringen

Der Schalter war angebracht. Als Nächstes kamen drei LEDs im Schaltkreis hinzu. Während der Schalter kurze, dickere Kontakte hatte, sind LED-Kontakte lang und dünn. Jede LED hat eine Anode (+) und eine Kathode (-).

Ich ging genauso vor wie bei dem Schalter und war sehr zufrieden mit den Verbindungen, auch wenn sie etwas klobig aussahen. Beim Löten ist weniger manchmal mehr.

Dann knipste ich die überstehenden Drähte der LEDs mit einem Seitenschneider ab. Dabei ist es ratsam, die Drähte festzuhalten, damit sie nicht quer durchs Zimmer fliegen. Etwaige Gäste und auch dein Staubsauger werden es dir danken.

Es lief gut und ich fühlte mich bereit, auch das letzte Bauteil anzubringen. Als ich mein Werk betrachtete, merkte ich allerdings plötzlich, dass ich einen Riesenfehler begangen hatte: Ich war so auf das Löten fokussiert, dass ich nicht darauf geachtet hatte, die LEDs auf der richtigen Seite zu verlöten. Der absolute Klassiker unter den Löt-Fehlern!

Theoretisch hätte ich einfach weitermachen können und die LEDs hätten trotzdem geleuchtet, auch wenn sie auf der falschen Seite der Leiterplatte waren. Aber es war eine prima Gelegenheit, um das Entlöten zu üben!

Klar wollte ich euch zeigen, wie man entlötet

Zuerst nahm ich etwas Entlötlitze aus Kupfer und gab etwas Flussmittel darauf, um das flüssige Lötzinn leichter aufsaugen zu können, wie ein kleiner Kupferschwamm. Spülschwämmchen können auf diese Saugkraft nur neidisch sein!

Jetzt musste ich nur noch die Kontakte wieder gerade biegen, dann konnte ich die LEDs herausnehmen. Aber auch wenn es natürlich möglich ist, Komponenten wieder auszulöten und es definitiv sinnvoll ist, entlöten zu können, empfehle ich trotzdem, die Bauteile von vornherein richtig zu platzieren…

Da ich die Kontakte der LEDs bereits gekürzt hatte, musste ich diese jetzt mit Malerkrepp auf der Leiterplatte fixieren (auf der richtigen Seite dieses Mal), bevor ich sie verlöten konnte. Mit den LEDs an der richtigen Stelle musste ich dann nur noch den Batterieanschluss anbringen. Ein bisschen Malerkrepp, etwas Lötzinn auf den „Augen“ der Storm Cloud – und es werde Licht! Bevor ich den Lötkolben weglegte, reinigte ich die Spitze gründlich im Lötspitzenreiniger und verzinnte sie noch einmal.

Zeit, durchzuatmen.

Wie habe ich mich geschlagen?

Meine Verbindungen sind alles andere als vorbildlich, aber ich habe es geschafft, die LEDs zum Leuchten zu bringen und für den Anfang reicht mir das völlig! Außerdem sieht die Wolke deutlich besser aus als mein allererstes Projekt, das ich dir zeigen werde – setz dich vorher aber lieber.

Fazit

Löten war für mich immer etwas Geheimnisvolles gewesen, aber mit jeder glänzenden Lötverbindung lüftete sich das Geheimnis ein wenig: Bevor ich angefangen hatte, erschien mir das Löten gefährlich und abschreckend schwierig. Ich meine, es ist nicht ungefährlich, aber es ist auch nicht so, dass wir hier mit Schwarzpulver arbeiten. Und es ist zwar nicht so leicht, wie eine Schraube einzudrehen, aber es ist auch keine Quantenphysik. 

Löten ist nicht nur den Profis vorbehalten. Ich glaube, dass mit der richtigen Ausrüstung und einer positiven Einstellung jede:r gut genug löten lernen kann, um sich ein ganz neues Reparatur-Level zu erschließen. Meine Lötverbindungen gewinnen keinen Schönheitswettbewerb – aber die LEDs leuchten! Jawoll.

Also, leg dir einen Lötkolben zu, atme tief ein und leg los – du wirst staunen, wie weit du mit ein bisschen Übung und Geduld kommen wirst. Jede:r kann löten lernen – auch du!

Dieser Artikel wurde übersetzt von Maria Parker.