Lötkolben

Der Lötkolben ist das zur manuellen Erstellung von Lötverbindungen vorwiegend benutzte Werkzeug.

Da im professionellen Bereich sowie unter erfahrenen Elektronikern das entsprechende Know-How sicher vorhanden ist, wendet sich diese Seite in erster Linie an Hobbyisten und andere Einsteiger, etwa solche, die als ehemalige "reine" Software-Entwickler nun im hardwarenahen Bereich ihre ersten Schritte mit Mikrocontroller-Aufbauten machen möchten.

Arten von Lötkolben

Um elektronische Schaltungen erfolgreich aufzubauen, sollte man zunächst wissen, welche Arten von Lötkolben es gibt, und wozu sie geeignet sind.

Historische Lötkolben

ERSA 50 (ca. 1965) - 16,50 DM

• ERSA 50 (ca. 1965): 220 V~, 50 W, ungeregelt, Spitzentemperatur ca. 220 - 240 °C

WELLER Lötstation WECP Temtronik (ca. 1979)

• WELLER Lötstation WECP Temtronik (ca. 1979): 220 V~, 50 W, analog geregelt, 40 - 450 °C

Lötnadeln (ca. 5 bis 10 Watt)

Diese "Miniatur-Lötkolben" sind nur für feinste Arbeiten, bei denen man oft auch eine Lupe einsetzen wird, sinnvoll. Beispiele dafür sind:

• Anlöten extrem dünner Drähte, z. B. solche aus der "Wire-Wrap"-Wickeltechnik;
• Korrektur- und Nachlötungen bei beengten Verhältnissen, z. B. an SMD-Bauteilen;
• Reparatur schmaler Leiterbahnen mit einem Haarriss (oder vorsorgliches Verzinnen beim Verdacht auf einen solchen).

Lötnadeln werden häufig mit Niederspannung versorgt (z. B. 12 Volt) und können daher mit Hilfe eines einstellbaren Netzteils auch mit etwas Unter- oder Übertemperatur betrieben werden. Generell sind sie aber eher ein Werkzeug für den "fortgeschrittenen" (Hobby-) Elektroniker und nicht so gut geeignet, um überhaupt erst einmal Übung im Löten zu bekommen.

Für den fortgeschrittenen Anwender mit einer guten Lötstation (Ersa i-Con, Weller PU81 oder vergleichbar) empfiehlt es sich nicht mehr, eine Lötnadel zu kaufen, die digital geregelten Lötkolben sind dem haushoch überlegen und haben auch die nötige Leistung, um an Platinen mit großen Masseflächen oder thermischer Abführung (klassisch: Mainboards) überhaupt noch löten zu können. Durch die sehr guten Regelungen der aktuellen Digitalstationen und die kurzen Lötspitzen (z.B. Weller LC-Serie) ist auch der Wärmewiderstand zwischen Heizelement und Lötspitze kein Problem für kleine Löttargets, die trotzdem viel Wärme brauchen.

Feinlötkolben (ca. 15 bis 20 Watt)

Diese kleinen, leichten Lötkolben kommen zum Einsatz, wenn es um die Bestückung von Platinen oder das An- und Ablöten dünner Drähte und Litzen geht. Lediglich für das Herstellen von Verbindungen, über die später stärkere Ströme (im Bereich einiger Ampere) fließen sollen, also z. B. zum Auflöten einer Litze höheren Querschnitts auf eine größere Kupferfläche sind sie etwas schwach. Für Anfänger, die wenig Geld ausgeben wollen, sind Feinlötkolben am ehesten zu empfehlen.

Auch diese Art von Lötkolben gibt es für Niederspannung. Man braucht dann zwar zum Betrieb ein entsprechendes Netzteil, kann dafür aber (bei einstellbarer Ausgangsspannung des Netzteils) die Leistung des Lötkolbens innerhalb gewisser Grenzen variieren.

Elektronik-Universallötkolben (ca. 30 Watt)

Sie sind das "Standardwerkzeug" des Elektronikers, aber für alle, die hauptsächlich Schaltungsaufbauten im Bereich Mikrocontroller erstellen, fast schon unnötig groß. Ausgestattet mit unterschiedlichen Lötspitzen (siehe unten) sind Lötkolben dieser Klasse für viele Arbeiten geeignet, wenn auch meist etwas unhandlicher als Feinlötkolben.

Auszunehmen sind lediglich die oben unter "Lötnadel" beschriebenen Arbeiten - es sei denn man hat wirklich großes Geschick und eine sehr ruhige Hand. Am anderen Ende der Skala denkbarer Arbeiten wird man sich allenfalls für das zügige An- und Ablöten sehr dicker Drähte oder Litzen auf/von massiven Metallteilen manchmal mehr Leistungsreserve wünschen, kommt in der Regel aber auch mit einem 30 Watt Lötkolben zum Erfolg.

Da solche Lötkolben typischerweise an 230 Volt betrieben werden, erübrigt sich auch ein eigenes Netzteil (bzw. man kann die Spannung seines Labor-Netzteils stets für den Versuchsaufbau passend eingestellt lassen), auf der anderen Seite entfällt damit die Möglichkeit, die Leistung des Lötkolbens in einem gewissen Umfang zu variieren.

Temperaturgeregelte Lötkolben (ca. 60 Watt)

"Mehr" ist nicht immer automatisch "besser", und so ist eine höhere Leistung bei Lötkolben problematisch, weil der Lötkolben "im Leerlauf" oder bei kleineren Lötstellen zu heiß werden kann. Aus diesem Grund sollte man in der Leistungsklasse oberhalb 30 Watt besser gleich in einen temperaturgeregelten Lötkolben investieren. Zwar sind diese deutlich teurer als Lötkolben der ersten drei Kategorien, aber zerstörte Bauteile oder verdorbene Platinen verursachen auf Dauer noch höhere Kosten und sind auf jeden Fall ärgerlich.

Ein weiterer Vorteil der Investition in einen solchen Lötkolben ist, dass sich damit auch schon mal kleinere Reparaturarbeiten außerhalb des Elektronikbereichs durchführen lassen (etwa Spielzeug etc.).

Fuer den Einstieg reicht die "Analog 60" oder Weller "Temptronic" allemal:

Analog 60 + Betrieb direkt aus dem soliden Blechkoffer heraus + heisse Lötspitze mit Zange problemlos wechselbar (ein Handgriff) - Regelung teilweise hörbar (leises Klacken)

Weller Temptronic + - um eine heiße Loetspitze zu wechseln muss erst das Röhrchen vom Thermoelement entfernt werden und dann die Spitze. Vorsicht alles heiss

siehe: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-369049.html#new

Große Lötkolben (über 60 Watt)

Diese sind in der Regel kein Werkzeug für den Elektroniker - es sei denn man denkt an das Verlöten von Metallgehäusen zur Abschirmung oder an das Löten von Akkus oder Solarzellen - und eher für allgemeine Reparaturen im Haushalt geeignet. Aber wenn man durch die Beschäftigung mit der Elektronik schon mal "das Löten gelernt hat", will man diese Fähigkeiten vielleicht auch anderweitig einsetzen...ij

Arten von Lötspitzen

Bei den meisten Lötkolben kann die eigentliche Lötspitze ausgwechselt werden. Dies ist zum einen erforderlich, weil sich die Spitze im Lauf der Zeit abnutzt (was aber je nach Nutzungshäufigkeit des Lötkolbens und Materialqualität der Spitze Jahre dauern kann). Zum anderen wird man insbesondere bei stärkeren Lötkolben abhängig von der Arbeit, die man durchführen möchte, unterschiedlich geformte Spitzen benötigen.

Kegelförmig

Leicht kegelförmige Spitzen, die vorne in einer Halbkugel (Durchmesser meist unter 1 mm) auslaufen, eignen sich besonders für "beengte Verhältnisse", also nahe beieinander liegende Pins, geringen Leiterbahnabstand usw. Das Problem solcher Spitzen bei anderen Arbeiten ist, dass die Kontaktfläche zu den zu verlötenden Teilen recht gering ist. Da beim Löten - wie unter "Löten (praktisch)" ausgeführt - stets die zu verlötenden Teile und nicht das Lötzinn erwärmt werden sollte, kann das Herstellen größerer Lötverbindungen mit solchen Spitzen länger als nötig dauern. Die Folge können durch Hitze zerstörte Bauteile sein (wenn die Spitze so gehalten wurde, dass vor allem das Bauteil, nicht aber die Leiterbahn erwärmt wurde) oder sich ablösende Leiterbahnen (im umgekehrten Fall).

Breit und Flach

Mit diesen, etwa nach der Art eines Schraubendrehers (aka. "Schraubenzieher" - aber nicht nach DIN! :-)) geformten Lötspitzen lässt sich je nach dem, wie man sie ansetzt, ein größerer oder kleinerer Kontakt zu den zu verlötenden Teilen herstellen. Unter beengten Verhältnissen ist aber, selbst wenn man sie "hochkant" hält, die Gefahr gegeben, Lötzinn an Stellen zu verschmieren, wo es nicht hingehört und z. B. zu einem Kurzschluss führt.

Zylindrisch/Angeschrägt

Es ist sicher auch eine Geschmacks- und Übungssache, aber Spitzen, die eine zylindrische Grundform haben (Durchmesser etwa 1,5..2,5 mm) und vorne im Winkel von ca. 45 Grad angeschnitten sind, bieten eine überraschend große Bandbreite von Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere für etwas "faule" und "ungeduldige" Naturen, die nicht dauernd zwischen den verschiedenen Lötspitzen ihres Lötkolbens wechseln wollen, sind solche Spitzen günstig. Aufgrund der Asymmetrie findet man ferner - etwas Übung vorausgesetzt - mit solchen Spitzen fast immer einen Ansatzpunkt, der es erlaubt, die beiden zu verlötenden Teile gleichmäßig schnell zu erwärmen. (Achtung: Gleichmäßig bedeutet hier vor allem, dass man ggf. das Teil mit der geringeren thermischen Masse, das sich also schneller erwärmen wird, auch nur mit der kleineren Fläche der Spitze in Kontakt bringen wird!)

Abgewinkelt vs. Gerade

Auch hier mag Erfahrung, Übung und Geschick eine Rolle spielen, aber im Bereich der (Fein-) Elektronik werden meist gerade Spitzen bevorzugt. Insbesondere beim Löten auf gedruckten Schaltungen erlaubt die "bleistiftähnliche" Haltung eines Lötkolbens mit gerader Spitze eine präzisere Positionierung.

Spezielle Spitzen

Für temperaturgeregelte Lötkolben gibt es als Sonderzubehör meist spezielle Lötspitzen zum Entlöten, z. B. solche, die sämtliche Pins eines ICs auf einmal erhitzen, oder Spitzen mit einer Bohrung im Inneren und einem aufgesetzten Gummiball, durch die man Lötzinn absaugen kann.

Noch etwas "Theorie"

An dieser Stelle noch einmal kurz zum Einfluss von Leistung und Temperatur auf das Lötergebnis.

Einfluss der Leistung

Ein Lötkolben höherer Leistung ist vor allem dann angebracht, wenn größere Metallteile (z. B. großflächige Masse-Leiterbahnen) erwärmt werden müssen. Dass ein Lötkolben für eine bestimmte Arbeit "deutlich zu schwach" ist, merkt man daran, dass die Lötspitze nach dem ersten Aufsetzen kurz "anklebt", weil die große kalte Fläche das an der Spitze des Lötkolbens hängende, geschmolzene Lötzinn wieder fest werden lässt.

Bei ungeregelten Lötkolben wird hier zusätzlich die "thermische Masse" der Lötspitze ins Spiel kommen, d.h. mit einer massiven Spitze, die selbst sehr viel mehr Wärme speichert als die zu verlötenden Teile, wird sich dieser Effekt kaum einstellen, mit der dünnen Spitze einer sehr feinen Lötnadel schon eher. Bei einem Niederspannungslötkolben, den man über ein einstellbares Netzteil betreibt, kann man in diesem Fall über die Spannung die Leistung etwas erhöhen. Aber Achtung: Der Zusammenhang ist nicht linear, 10% mehr Spannung sind rund 21% mehr Leistung, 20% mehr Spannung rund 45% mehr Leistung(*1,*2).

Einfluss der Temperatur

Bekanntlich vertragen Halbleiterbauteile es nicht, wenn sie zu heiß werden. Das gilt nicht nur für die Wärme, die sie im laufenden Betrieb selbst entwickeln, sondern auch für die Erhitzung ihrer Anschlussdrähte oder -pins beim Löten.

Ein Fehlschluss wäre es nun aber anzunehmen, dass man durch eine geringere Temperatur des Lötkolbens dieser Gefahr vorbeugen könnte. Bis die über einen Draht oder Pin zugeführte Wärme das Innere des Bauteils erreicht (wo die hohe Temperatur ihre schädlichen Auswirkungen entfaltet), vergehen einige Sekunden. Braucht man aufgrund verringerter Temperatur nun für den gesamten Lötvorgang doppelt oder dreimal so lang, wird dies die Gefahr für das Halbleiterbauelement sogar erhöhen - ob die Lötspitze dann eine Temperatur 350 Grad oder "nur" 280 Grad hat, ändert nicht viel. Merke: Weniger die geringe Temperatur als ein zügiger Lötvorgang sollte das Ziel sein! (Allerdings wird sich bei zu hoher Temperatur das Flussmittel im Lötzinn möglicherweise verflüchtigen, ohne ausreichend Wirkung entfaltet zu haben!)

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• 1: Wieviel Mehrleistung man dem Lötkolben zumuten darf, bevor er kaputt geht, ist schwer zu sagen. Der Autor dieser Zeilen verwendet seit über 30 Jahren für die meisten seiner Aufbauten einen Lötkolben von 12 Watt, der "offiziell" mit 6 Volt zu betreiben ist. Tatsächlich wird der Lötkolben aber je nach Bedarf mit 5, 6 oder 7 Volt betrieben, entsprechend einer Mehr- und Minderleistung von etwa 30%.

• 2: Obacht bei solchen Rechnungen: Das Heizelement eines Lötkolbens dürfte einen erheblichen positiven Temperaturkoeffizienten haben, der den Einfluss der Betriebsspannung auf die Leistung deutlich reduziert.

Siehe auch

• Forumsbeitrag: Lötspitzen nachgalvanisieren?
• Lötkolben-Vergleich: Vergleich verschiedener Lötkolben und Lötstationen