Fehlersuche in Elektronik-Schaltungen

Dieses Buch steht im Regal Elektrotechnik.

„Fehlersuche in Elektronik-Schaltungen“ ist nach Einschätzung seiner Autoren zu 60 % fertig

Zusammenfassung des Projekts

• Zielgruppe:

Technikinteressierte Laien, die die Funktion ihrer elektronischen Geräte verstehen und reparieren können wollen

• Lernziele:

Nach der Lektüre soll man in der Lage sein, einfache Fehler in elektronischen Schaltungen zu finden

• Buchpatenschaft / Ansprechperson:

• Richtlinien für Co-Autoren:

Die Autoren kamen überein, den Leser zu duzen.

• Projektumfang und Abgrenzung zu anderen Wikibooks:

Funktionen von Bauteilen und Schaltungen sollen hier nicht beschrieben werden. Dafür entsteht z. Z. das Buch "Elektronische Bauelemente".

• Themenbeschreibung:

Einfache Reparaturen an Analog- und Digitalschaltungen sollen beschrieben werden.

• Aufbau des Buches:

siehe Inhaltsverzeichnis

Bilder und Links, die später nützlich sein könnten

Unterkapitel Löten und Entlöten

Fehlersuche in Elektronik-Schaltungen/ Flussmittel

Fehlersuche in Elektronik-Schaltungen/ flüssiges Kolophonium

Unterkapitel Bauteile Prüfen (noch nicht eingebunden, weil kurz)

Unterkapitel Neuentwicklungen (noch nicht eingebunden, weil kurz)

• Bemerkung:

Das Buch wurde durch einen anonymen angelegt und diverse Autoren haben größere und kleinere Beiträge geleistet.

Beiträge durch andere Benutzer sind immer Willkommen!

(Wer will, kann das Buch auch ganz übernehmen)

Sicherheit

Spannung

Geräte ab einer Spannung von 50V (Kleinspannung) dürfen nur von geschultem Fachpersonal geöffnet und repariert werden. Was viele nicht wissen: Als Niederspannung (Low Voltage) gelten Spannungen bis 1000V Wechsel- bzw. 1500V Gleichspannung. Niederspannung ist folglich (bei direktem Berühren) immer potentiell tödlich.

Vorsicht - in elektrischen Geräten mit Netzspannung 230 V gibt es spannungsführende Teile! Vor dem Öffnen musst Du die Spannungsversorgung abziehen und beim Öffnen bedenken, dass Kondensatoren auch lange nach dem Ausschalten noch immer eine große Restladung haben können! In Fernsehgeräten, Computermonitoren und Oszilloskopen mit Kathodenstrahlröhren musst Du mit Hochspannung rechnen, die auch nach Tagen noch einige 1000 V betragen kann. Vor dem Beginn aller Arbeiten sollten die Kondensatoren bewusst und über einen dafür dimensionierten Widerstand entladen werden. Harte Kurzschlüsse an Elektrolyt-Kondensatoren können zu Explosionen und dem Austritt von Chemikalien führen.

Wenn Du Geräte in Funktion untersuchen (Spannungen messen) musst, kannst Du Trenntransformatoren verwenden, die eine Potenzialtrennung vornehmen. Dazu gehören alle Geräte, die die 230 V-Spannung gleichrichten, die also ein Schaltnetzteil enthalten. Das ist nicht notwendig, wenn dieses Netzteil vollständig mit einer Metallhülle gekapselt ist wie ein PC-Netzteil und wenn man sicher ist, dass dieses nur Niederspannung liefert (das steht immer auf dem Typenschild) und wenn man den Fehler auf der Niederspannungsseite sucht.

Trenntransformatoren trennen lediglich das Gerät galvanisch vom Netz. Im Gerät ist allerdings weiterhin gefährliche Niederspannung vorhanden! Werden zwei Leiter berührt, kann es immer noch zu einem tödlichen Stromstoß kommen. Das Arbeiten mit einer Hand kann die Sicherheit etwas erhöhen, jedoch bleibt auch dann ein klarer Verstand und ein bewusstes Arbeiten unerlässlich.

Geräte hinter Steckernetzteilen sind meistens problemlos, denn diese enthalten immer einen Trenntrafo und liefern immer nur Niederspannung. Dennoch ist auch hier Vorsicht angebracht: Der Fehler könnte vom Netzteil verursacht worden sein.

Ein Fehlerstromschutzschalter für den Elektronikarbeitsplatz mit maximal 30mA ist an sich auch immer zu Empfehlen. An einem Professionellen Elektronikarbeitsplatz gehört er sogar zu Grundausstattung.

Strom

Kleinspannung alleine ist aber noch keine Garantie für Gefahrlosigkeit, da auch hohe Ströme gefährlich werden können.

Magnetische Felder

Manche Geräte enthalten Dauer- und Elektromagneten. Magnetkarten (z.B. Kontokarten) können dadurch gelöscht werden. Geräte mit Kathodenstrahlen (Oszilloskop) können dadurch kurzfristig oder dauerhaft gestört werden. Magnetische Gegenstände (Werkzeuge und Schmuck) können davon angezogen werden.

Chemikalien

Elektronische Schaltungen bzw. ihre Komponenten enthalten häufig Giftstoffe und Chemikalien.

Nach der Arbeit sollten deshalb die Hände gewaschen und bei verdächtigen Gerüchen gelüftet werden.

ESD

 Elektrostatische Entladung können bei bereits defekten Printplatten zu weiteren Fehlern führen, die die eigentliche Fehlerursache verschleiern und die Fehlersuche erschweren.

Aus diesem Grund sollte die Printplatte bei Transport im Gehäuse verbleiben oder in einem entsprechend gekennzeichneten Beutel transportiert werden.

Die Fehlersuche und die Reparatur sollte nur an entsprechenden Arbeitsplätzen durchgeführt werden. Vergiss aber nicht: Die ESD Matte ist leitend und geerdet, was Messungen beeinflussen und bei Niederspannungsgeräten sogar gefährlich werden kann.

Externer Link zum Thema ESD

• ESD Schutz

Vor dem Öffnen

Bevor man überhaupt mit einer aufwändigen Fehlersuche beginnt, sollte man am Einsatzort des Gerätes prüfen, ob alle Stecker sitzen und das Gerät Spannung hat. Nicht selten landen in der Reparatur Geräte, die an sich einwandfrei sind und nur scheinbar nicht funktionieren, weil schlicht ein Stecker gezogen wurde oder ein Anschlusskabel defekt ist. Tritt der Fehler nicht immer auf, so sind die Bedingungen, unter denen die Funktion nicht gewährleistet ist, zu finden und möglichst genau zu isolieren. Sie geben in der Regel äußerst hilfreiche Hinweise zum Defekt und verkürzen die Fehlersuche nicht nur ungemein, es können auch mögliche, andere Fehlerursachen oft ausgeschlossen werden.

Erster Schritt - Sichtprüfung und riechen

SMD-bestückte Platine

Nachdem Du das Gerät geöffnet hast, überprüfst Du, ob Bauteile oder Kabel verschmort oder Stecker/Steckverbindungen locker bzw. abgefallen sind. Nicht selten sind Korrosion an den elektromechanischen Komponenten oder auch Verschmutzungen mit daraus resultierenden veränderten Übergangswiderständen insbesondere bei Steckverbindern die Ursache für das fehlerhafte Verhalten der Schaltung. Das Lösen und erneute Stecken der Steckverbinder genügt oft schon um die entstandene Oxidschicht an der Oberfläche der Kontakte zu brechen und die Funktion wieder herzustellen. Auch verbogene Kontakte durch mechanische Beanspruchung kommen als häufige und leicht zu behebende Fehlerursache in Betracht.

Mit der Hand die Luft über der Schaltung vorsichtig zur Nase fächeln ("chemisch riechen"), da aufsteigende Dämpfe oft reizende Chemikalien enthalten! Durchgeschmorte Bauteile erzeugen auch noch nach Tagen einen recht eigenartigen Geruch. Man kann das Bauteil meist "per Nase" gut lokalisieren. Bedenke: Die Ausdünstungen können ätzend sein.

An Schaltungen mit konventioneller Bestückung kann der interessierte Laie Reparaturen vornehmen. Bei einer SMD-Bestückung brauchst Du über den Lötkolben hinaus Spezialwerkzeug und fortgeschrittene handwerkliche Fähigkeiten. SMD-Bauteile werden mit einem feinen Lötkolben oder einem Mini-Heißluftfön gelötet. Wenn Du jedoch unvorsichtig fönst, "schwimmen" Dir möglicherweise die Bauteile durcheinander.

Was hilft bei der Fehlersuche?

• Den Fehler und die Bedingungen unter denen der Fehler auftritt selbst nachzuvollziehen und eine möglichst präzise Fehlerbeschreibung zu erstellen, die alle erhältlichen Hinweise enthält, die der Fehlersuche dienlich sein könnten
• Bedienungsanleitung
• Schema
• Schaltplan
• Funktionsbeschreibungen
• Stückliste
• Meßgeräte wie Multimeter und Oszilloskop
• Eine Lupe
• ...

Kurz: Alles was Du finden kannst.

Wenn man ein Gerät repariert, kann es sich lohnen, Fehler und Vorgehensweise zu notieren. Kommt das Gerät dann wieder einmal zur Reparatur, hat man dann bereits einen Anhaltspunkt.

Häufige Fehlerursachen

Spannungsversorgung

• Spannung

Steckt der Stecker auch fest? (Nicht lachen!)

Ist der Stecker sauber?

(Wenn nicht, dann vorsichtig mit Kontaktspray reinigen)

Warnung: Kontaktspray kann Reaktionen auf der Haut auslösen und Komponenten auf der Leiterplatte chemisch angreifen!

Austauschbare Kabel sind häufig am Gerätestecker abgeknickt – Kabel austauschen.

Insbesondere billige, viel bewegte Kabel können durch Leitungsbruch einen Wackelkontakt verursachen. Daher das Kabel von vorne bis hinten um 180° um den Finger biegen.

Netzkabel mit defekten Isolierungen immer sofort austauschen. "Reparaturen" mit Isolierband, Schrumpfschlauch oder Ähnlichem sind lebensgefährlich und deshalb verboten.

Kontakte fest? (Besonders Crimpkontake können sich lösen)

Pin abgebrochen oder verbogen?

Lötaugen an den Buchsen ausgebrochen.

• Batterien und Akkus

Richtiger Typ?

Richtige Spannung?

Richtig eingebaut?

Ist die Batterie leer oder ausgelaufen ?

Vorsicht: In Batterien und Akkumulatoren sind flüssige und feste Chemikalien enthalten, die ätzend oder toxisch wirken können!

• Sicherungen

verschiedene Sicherungen

Ist eine Sicherung durchgebrannt? Sichtprüfung und/oder Messung mit dem Multimeter!

Mitunter gibt es auf Platinen dünne Leiterbahnabschnitte, die als Sicherung dienen.

Warnung: Sicherungen solltest Du auf keinen Fall mit Aluminiumfolie oder Ähnlichem ersetzen!

Wenn eine Sicherung mehrfach durchbrennt, ist sie nicht die Fehlerursache, sondern Folge eines Fehlers.

Ein Tipp bei Geräten mit Netzspannung: (sollte nur von Fachpersonen und nach reifliche Überlegung durch geführt werden)

Bei der Fehlersuche empfiehlt sich bei Geräten mit einer Leistungaufnahme unter 80 W die Reihenschaltung einer 100 W-Glühlampe in der Netzleitung in Form eines kleinen Zusatzkästchens wie ein Verlängerungskabel. Wenn diese Glühlampe beim Einschalten hell leuchtet, liegt wahrscheinlich ein Fehler vor, denn es fließt der Maximalstrom von 0,45 A. Wenn die Lampe nur schwach leuchtet, hat sie so geringen Widerstand, dass das Gerät davon kaum beeinflusst wird.

Wenn die Spannung zu klein ist und es einen Jumper oder eine Verkabelung von Leiterplatte zu Leiterplatte gibt, kannst Du diesen einmal herausnehmen und den Strom messen. Fließt ein starker Strom, ist das ein Zeichen, dass der Spannungsregler funktionstüchtig ist.

Interessant sind ebenfalls die RC-Tiefpässe in der Spannungsversorgung, da über den Spannungsabfall am Widerstand der Strom gemessen werden kann.

Bauteile

Der Kondensator hinten links ist defekt, zu erkennen an der leichten Wölbung.

So kann er einige Monate später aussehen: Die Kappe wurde weggesprengt.

überlastete Widerstände

• Elektrolytkondensatoren

Ist die Sollbruchstelle an der Gehäuseoberseite gebrochen?

Riecht ein Kondensator komisch?

Bedenke: Nicht alle Schäden sind sichtbar!

Alte Elektrolytkondensatoren verringern ihre Kapazität und können somit die Funktion der Schaltung verfälschen!

• Transistoren

Weist das Bauteil Risse an der Oberfläche oder sonstige mechanischen Verformungen auf?

• Widerstände

Widerstände fallen aus, wenn sie überlastet werden. Erkennbar ist das z.B. an Hitzespuren auf dem Bauteil oder der darunterliegenden Platine. Widerstände sind mit farbigen Ringen bedruckt, die den Widerstandswert angeben. Wenn der Widerstand derart beschädigt ist, dass Du die Farbringe nicht erkennen kannst, brauchst Du den Schaltplan des betreffenden Geräts oder musst improvisieren. Mitunter hat der Hersteller den Wert des Widerstands auf der Platine vermerkt.

Verbindungen

• Wackelkontakte aller Art

Die Module eines Gerätes sind oft mit Flachbandleitungen untereinander verbunden. Du solltest die Stecker und Kontakte an den Enden überprüfen und mit Kontaktspray reinigen. Mitunter werden aus Kostengründen flexible Platinen mit aufgedruckten Leiterbahnen verwendet. Diese musst Du besonders vorsichtig anfassen, da übermäßiges Biegen die Leiterbahnen brechen lassen kann.

• Unterbrechungen in Leiterbahnen

Durch mechanische Belastungen können Unterbrechungen in Leiterbahnen auftreten (z.B. nicht sichtbare Haarrisse). Wenn Du sie gefunden hast, kannst Du sie reparieren, indem Du einem feinen Draht auflötest. Problematisch sind allerdings Leiterbahnen mit hoher Frequenz, hoher Spannung oder hohem Strom. Auch zu bedenken: Der aufgelötete Draht muss je nach Länge und Lage evtl. zusätzlich festgeklebt werden.

• Lötstellen

Beim Löten können während des Zusammenbaus oder späteren Reparaturen Probleme auftreten; siehe Negativ-Beispiel Lötung.

• Unerwünschte Verbindungen in Leiterbahnen

Manchmal entstehen beim Löten durch Lötspritzer haarfeine Brücken. Wenn die Platine nicht zu dick ist, kannst Du die Brücken entdecken, wenn Du die Platine gegen das Licht hältst. Fallweise hilft vorsichtiges kratzen mit einem feinen Schraubendreher oder Nachlöten mit Flussmittel. Metallspäne und feine Drahtstücke können ebenfalls zu Kurzschlüssen führen.

• Kalte Lötstellen

Als "kalte Lötstellen" werden Lötstellen bezeichnet, deren mechanischer Kontakt unzuverlässig und ihre elektrischen Eigenschaften, im Bezug auf die Leitfähigkeit, mangelhaft oder unzureichend sind. Wenn Du sie gefunden hast, kannst Du sie einfach nachlöten. Zu erkennen sind kalte Lötstellen bei alten Schaltungen (Lot mit Blei) oft daran, dass die Lötstellen porös oder ganz matt sind.

• Lötaugen ausgebrochen

Oft nur durch einen zarten Kranz erkennbar.

Typische Kandidaten: beanspruchte Buchsen, große Bauteile und alles was am Kühlkörper und gleichzeitig auf der Platine hängt

• Verdreckte und/oder korrodierte Steckverbinder/Schalter/Taster

Verdreckte Steckverbinder/Schalter/Taster reinigst Du am besten mit Kontaktspray und steckst bzw. schaltest sie dann mehrfach.

Aber Vorsicht, dass das Kontaktspray bzw. der gelöste Schmutz keine Leiterbahnen oder Kontakte überbrückt!

Verschiedene Methoden

Leider gibt es nicht die richtige Methode, die immer funktionieren wird. Aus diesem Grund findest Du hier eine Auflistung bewährter Vorgehensweisen. Wenn Du mit einer der folgenden Möglichkeiten erfolg hast, empfiehlt es sich den bearbeiteten Bereich zu markieren!

Kalte Methode

Wenn sich fehlerhafte Bauteile zu sehr erwärmen, können sich Arbeitspunkte verschieben und die gewünschte Funktion eines Moduls bleibt aus. Mit Kältespray kannst Du Teile eines Moduls vereisen. Stellt sich die gewünschte Funktion des Moduls dadurch wieder ein, muss sich das fehlerhafte Bauteil im eben vereisten Bereich befinden.

Auch Haarrisse in Leiterbahnen lassen sich so entdecken.

Der Nachteil dieser Methode ist, dass weitere Bauteile durch das Zusammenziehen der gekühlten Materialien beschädigt werden können.

Klopfende Methode

Wackelkontakte lassen sich aufspüren, indem Du z.B. mit einem isolierten Schraubenziehergriff die Schaltung und die Bauteile vorsichtig abklopfst. Ändern sich die Symptome während des Klopfens, kannst Du den kritischen Bereich enger einkreisen!

Trötende Methode

Bei Audio-Verstärkern kannst Du bei angeschlossenem Lautsprecher ein Tonfrequenzsignal einspeisen. Du beginnst am besten an der Endstufe. Je weiter Du Dich in Richtung Eingang der Schaltung voran arbeitest, desto lauter solltest Du das Signal aus dem Lautsprecher hören können. Je nach Schaltung kann der Lautsprecher aber auch die einzelnen Teilschaltungen überlasten und damit beschädigen.

Oszi-Methode

Die Oszilloskop-Methode ist gewissermaßen eine Umkehrung der Trötenden Methode. Wie der Name schon verrät, brauchst Du allerdings ein Oszilloskop. Du speist bei Audioverstärkern ein Signal ein und beobachtest es durch die Stufen hinweg. Wird das Signal in einer Stufe nicht verstärkt, liegt hier der Fehler. Bei der Oszi-Methode ist ein Schaltplan hilfreich.

Einkreismethode

Für diese Methode solltest Du die Schaltung möglichst gut kennen.

Sieh Dir zuerst an, was die Schaltung macht und wie sie aufgebaut ist.

Passiert gar nichts, überprüfe die Schaltung durchgehend.

• Versorgungsspannung okay?
• Bei Spannungsreglern: Richtige Ausgangsspannung?
• Bei Digitaltechnik: Takt vorhanden?

usw.

Natürlich kann man auch von „hinten nach vorne" durchmessen, also beginnend bei den Ausgängen hin zu den Eingängen.

V-Methode

In Teilen der Schaltung, wie z.B. in der Audio-Endstufe, werden "auf Verdacht" alle Halbleiter getauscht. Das kannst Du vor allem dann machen, wenn die Schaltung übersichtlich ist und die Halbleiterbauteile leicht und preiswert zu beschaffen sind. (z.B. bei Elektronikbausätzen)

Methode auf Modulebene

Viele Schaltungen bestehen aus kleineren Modulen, die z.B. zusammengesteckt oder über Kabel verbunden sind. In diesem Fall kannst Du, je nach Fehlerbild, ein verdächtiges Modul gegen ein funktionstüchtiges tauschen. Im Umkehrfall kannst Du das verdächtige Modul auch in eine geprüfte Schaltung einbauen. Beachte: Diese Methode kann, je nach Fehlerursache, zur Beschädigung an funktionstüchtigen Teilen führen.

Systematische Methode mit Schaltplan

In den Schaltplänen der Hersteller sind die Spannungen an bestimmten Prüfpunkten angegeben. Du kannst die angegebenen Spannungen testen, bis Du das fehlerhafte Modul gefunden hast. Schaltpläne können bei spezialisierten Firmen bestellt werden.

Vergleichende Methode

Hast Du zwei identische Schaltungen oder ist ein Teil auf der Schaltung doppelt vorhanden (z.B. bei Stereoverstärkern möglich) und einer davon ist noch funktionsfähig, kannst Du einfach die Spannungen beider Module überprüfen. Wenn Du ein Oszilloskop besitzt, kannst Du auch die Signale miteinander vergleichen.

Brutale Methode

Warnung: Diese Methode darf nur bei Geräten mit Kleinspannung (also weniger als 50V) an einem kurzschlussfesten Netzgerät verwendet werden. Diese Methode ist wegen der großen Gefahren nicht zu empfehlen!

Zieht Deine Schaltung offensichtlich zu viel Strom, könntest Du den Strom einfach einmal richtig fließen lassen. Nun kannst Du entweder mit dem Finger oder mit einer Infrarot-Kamera das defekte Bauelement aufspüren. Achtung: Verbrennungsgefahr! Mögliche Verschlimmerung des Problems! Im schlimmsten Fall können Bauteile explodieren. Deshalb empfiehlt es sich, bei so großer Leichtsinnigkeit zumindest eine Schutzbrille zu tragen.

Beschaffen von Ersatzteilen

Wenn man den Fehler gefunden hat, möchte man ihn beseitigen. Häufig benötigst Du dafür neue Bauteile. Die kannst Du teilweise bei den Herstellern bestellen. Standardbauteile bekommst Du bei Händlern, wie Aswo, Conrad, Distrelec, Segor, Reichelt, Avolta etc.

Schwierig wird die Beschaffung von herstellerspezifischen ICs, speziell wenn die Produktion des betreffenden Geräts schon vor langer Zeit auslief.

Probleme kann es auch bei programmierbaren Bauteilen geben (Microcontroller, PAL, GAL, ROM etc.), da die Bauteile vielleicht noch erhältlich sind, aber die Software bzw. die Daten nicht.

Manche Hersteller entfernen die Typenbezeichnungen der verwendeten Bauteile. Mitunter werden auch herstellereigene Kennungen verwendet, die nicht umgeschlüsselt werden können. Häufig bringen sich Hobbyelektroniker das Löten und Entlöten selbst bei und es kommt deswegen beim Aufbau oder bei der Reparatur von Schaltungen zu weiteren Fehlern. Meist wird zu heiß gelötet. Das erkennst Du spätestens an abgelösten Leiterbahnen, für die dann extra Drahtbrücken nachgelötet werden müssen. Bei zu heißem Löten verbrennt bzw. verdampft das Flussmittel zu schnell und das Lot benetzt die Lötstelle nur schlecht. Lötest Du bei zu niedrigen Temperaturen, wird das Lot nicht weich, fließt nicht ordentlich und der Lötvorgang dauert übermäßig lang, wodurch Bauteile zu stark erhitzt und beschädigt werden können. Das Löten und Entlöten von Schaltungen sollte geübt werden. Solltest Du SMD-Bauelemente löten wollen, so solltest Du das Löten und Entlöten sicher beherrschen.

Für Standardbauteile reicht eine Temperatur von 300°C völlig aus. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass der Lötvorgang nicht länger als 1s—3s dauert! Beim Löten sind vor allem die Temperaturtoleranzen der Bauelemente zu beachten. Löten Sie nicht unnötig lang und nicht oberhalb der Toleranz. Bleifreie Lote schmelzen aber erst bei höheren Temperaturen, verglichen mit solchen, die Blei enthalten. Je höher der Schmelzpunkt des Lotes, desto kleiner ist das Temperaturfenster zwischen Schmelzpunkt und Bauteiltoleranz und desto schwieriger der Lötvorgang.

Gesundheitsratschläge

Die RoHS-Richtlinie ist zwar beschlossen, aber man wird als Nichtunternehmer im Laden die herkömmlichen Weichlote trotzdem zu kaufen bekommen. Das sind Verbindungen in denen Zinn und Blei enthalten sind, sowie Silber und Kupfer enthalten sein können.

Nimm das Weichlot nie in den Mund!

Du riskierst damit eine Bleivergiftung. Es gibt Methoden zu löten, bei denen Du das Blei nicht in den Mund nehmen musst. Wenn Du das Weichlot in den Mund nehmen musst, um zu löten, dann lötest Du nicht richtig.

Wasch Dir die Hände!

Nach dem Löten und auch nach dem Säubern des Lötarbeitsplatzes solltest Du Dir die Hände waschen, um Blei- und Flußmittelreste zu entfernen. Auf keinen Fall dürfen essbare Dinge in der Nähe deiner Lötstation lagern oder mit ungewaschenen Händen verzehrt werden.

Atme keine Dämpfe des Flußmittels ein!

Sorge stets für eine korrekte Entlüftung Deines Lötarbeitsplatzes. Kolophoniumdämpfe sind zwar nicht unmittelbar giftig, können aber Zusatzstoffe enthalten und damit die Schleimhäute reizen oder zu allergischen Reaktionen führen. Da sie die Lungenbläschen verkleben, gelten sie auch als möglicherweise krebserregend. Raucher potenzieren die Risiken.

Schütze Deine Augen!

Beim Löten bemüht man sich die Augen offen zu halten, wobei diese durch Lötzinnspritzer geschädigt oder durch die heiße Luft und die Dämpfe zusätzlich angegriffen werden können. Verwende statt dessen eine Schutzbrille oder eine Lampe mit Lupe, durch die Du mit beiden Augen bequem blicken kannst.

Beim Löten weder Essen noch Trinken!

Richtiges Löten

Das Bauteil wird vorher mechanisch fixiert: Entweder durch die Leiterplatte stecken und umbiegen oder den Draht um die Lötöse wickeln, dann abschneiden. Das kann man mit Hand oder Pinzette erledigen. Die Leiterplatte sollte fixiert sein. Die Lötstelle darf während des Erkaltens nicht bewegt werden!

Für das richtige Löten benutzt Du beide Hände. In einer Hand ist der Lötkolben und in der anderen Hand das Lötzinn. Die richtige Reihenfolge:

1. Den zu lötenden Draht mit der heißen Lötkolbenspitze etwa eine Sekunde lang erhitzen
2. von der gegenüberliegenden Seite Lötzinn zuführen und am erwärmten Draht schmelzen lassen
3. wenn genug geschmolzen ist: Lötzinn zuerst entfernen
4. dann erst den Lötkolben zurückziehen
5. die Lötstelle ohne mechanische Bewegung erkalten lassen, sonst gibt es eine „kalte“ Lötstelle

Zu einem gut sortierten Lötarbeitsplatz gehören:

Seitenschneider für Bestückungsarbeiten

• ein Lötkolben (der für das zu lötende Bauteil thermisch geeignet ist),
• Ersatzspitzen,
• ein Schraubendreher oder, je nach Typ, ein Schraubenschlüssel oder Zange (zum Lösen der Lötspitze),
• Lötzinn, möglichst in unterschiedlichen, der Aufgabe angepassten Stärken,
• ein Seitenschneider,
• ein kleiner Schwamm zum Reinigen der Spitze.

Darüber hinaus können nützlich sein:

• eine spezielle Ablage für den Lötkolben (bei Lötstationen in der Regel mitgeliefert),
• weitere Elektronikerzangen,
• eine Metallfeile,
• verschiedene Pinzetten,
• Isopropanol,
• Flüssiges Kolophonium als Flussmittel,
  • in einer Plastikflasche (die man leicht zusammendrücken kann)
  • mit langer dünner Spitze aus Metall oder einem kleinen Pinsel (mit der Du das Kolophonium auf die richtige Stelle aufbringst)
  • Kaufe Dir ggf. dafür eine medizinische Spritze, die Du dafür zerlegst.
• Printhalter

Das richtige Lötgerät

Welches Lötgerät verwendet werden muss, hängt von dem Wärmebedarf und der Größe der zu lötenden Bauteile ab. Niemand wird auf die Idee kommen kleine Elektronikbauteile mit einer Lötpistole zu löten. Für SMD-Bauteile wird nur ein Lötkolben mit einer geringen Heizleistung aber dafür mit einer feinen Lötspitze benötigt.

Herkömmliche bedrahtete Bauteile verlangen durch ihre Größe nach einer höheren Heizleistung und einer je nach Art des Bauteils dickeren Spitze, um die Hitze möglichst schnell von der Lötspitze in die Lötstelle zu leiten. Dafür gibt es sehr verschiedene Spitzen zum Auswechseln. Je größer das Bauteil ist und je mehr Metall es hat (auch große Masseflächen auf Platinen zählen hierzu), desto dicker muss die verwendete Spitze sein, auch um das Bauteil nicht länger erwärmen zu müssen, als unbedingt nötig. Das richtige Lötgerät für jeden Einsatzzweck gibt es nicht. Am vielseitigsten einsetzbar ist sicher eine hochwertige Lötstation, für den nur gelegentlichen Einsatz aber zu teuer und außerdem nicht sehr gut transportabel.

Besonderheiten bei einfachen Lötkolben

konventioneller Lötkolben

Einfache Lötkolben haben oft unbeschichtete, reine Kupferspitzen, die durch das Lötzinn schnell angegriffen werden. Die Metallfeile brauchst Du, wenn die Lötspitze langsam hohl wird, damit Du die Lötspitze zurechtfeilen kannst. Den Schraubendreher brauchst Du, um die Lötspitze nach Bearbeitung wieder positionieren zu können. Ein Vorrat an Ersatzspitzen ist empfehlenswert. Stelle Dich nur auf einen oder zwei Typen Spitze ein. Man kann mit einer drei bis vier Millimeter breiten Spitze auch SMD-Bauelemente löten. Spezialspitzen, insbesondere extrem dünne Spitzen verschleißen sehr schnell und führen oft zu kalten Lötstellen.

• Vorsicht mit der Anschlussleitung, sie führt 230 V Netzspannung und wird einem Lötversuch nur kurzzeitig widerstehen können. Sollte es doch einmal passieren, unbedingt das Kabel oder den Lötkolben ersetzen.

• Werden mehrere Lötstellen kurz nacheinander gelötet, schafft es der Lötkolben nicht die Spitze bei allen Lötstellen genügend schnell nachzuheizen. Dadurch ist die erste meist zu heiß und die letzte zu kalt gelötet.

• Ungeregelte Lötkolben gibt es mit sehr unterschiedlichen Leistungen. Ein guter Kompromiss im Elektronikbereich sind Geräte mit etwa 25 bis 30 Watt Aufnahmeleistung. Mit etwas Übung lassen sich damit feine und mittlere Lötarbeiten sauber ausführen. Sie sind aber beispielsweise von Leiterplatten mit großen Masseflächen oder etwas dickeren Lautsprecherleitungen überfordert, was zu sehr langen Lötzeiten führt, manchmal scherzhaft „Braten“ genannt.

Besonderheiten bei professionellen Lötstationen

Lötstation Fa. WELLER

Professionelle Lötstationen sind temperaturgeregelt und haben meist beschichtete Lötspitzen. Behandele diese Spitzen mit etwas Vorsicht.

• Die Spitze sollte weder mit einem Schraubendreher gereinigt, noch abgeschliffen oder schlagartig abgekühlt werden (z. B. nicht unter fliessendes Wasser halten oder mit zu feuchtem Schwamm arbeiten), weil das der Beschichtung der Spitze schadet. Eine gut behandelte Spitze kann selbst bei Dauergebrauch jahrelang halten. Bei schlechter Behandlung bekommt die Beschichtung der Dauerlötspitzen Haarrisse und sie verschleißen dann ebenso schnell wie reine Kupferspitzen.

• Vorteilhaft bei den Lötstationen gegenüber dem Handlötkolben ist die Trennung vom Stromnetz. Auf der Leitung von der Lötstation zum Lötkolben ist nur eine relativ geringe und für Menschen ungefährliche Spannung.

• Die Temperatur sollte für bleihaltige Lote zwischen 300 °C und 380 °C eingestellt sein. Bleifreie Lote erfordern höhere Temperaturen, gegebenenfalls Datenblatt besorgen und auch wirklich lesen.

Besonderheiten bei Lötpistolen

Lötpistole

Lötpistolen haben eine sehr kurze Anheizzeit, weil die Spitze direkt durch einen hohen Strom erhitzt wird. Sie sind nicht für einen Dauerbetrieb ausgelegt. Schwer und recht unhandlich wegen des eingebauten Trafos und meist ungeregelt, sind sie nicht für feine Lötarbeiten geeignet, aber gut für Arbeiten mit relativ dicken Kupferlitzen, beispielsweise bei der Verdrahtung von Lautsprecherboxen. Für die allgemeinen Lötarbeiten an Platinen sind sie bis auf Einzelfälle mit sehr dicken Drähten eher ungeeignet und daher auch unüblich.

Die Spitze ist nicht bei allen Modellen auswechselbar. Wird sie beschädigt, muss in einem solchen Fall das ganze Gerät ersetzt werden.

Besonderheiten bei Gaslötkolben

Der größte Vorteil der Gaslötkolben ist die Unabhängigkeit von elektrischen Energiequellen und der Entfall der Zuführleitung. Darüber hinaus weisen sie eine kurze Anheizzeit aus. Dafür benötigen solche Geräte immer eine sauerstoffhaltige Umgebung, ein Betrieb im Vakuum oder in Schutzgasen ist nicht möglich.

Wegen der schwierigeren Regelbarkeit werden Gaslötkolben oft zu heiß. Auch wenn die Erwärmung der Lötstelle indirekt über eine Lötspitze (wie bei herkömmlichen Lötkolben auch) erfolgt und die heissen Flammgase, die die Spitze von hinten erwärmen, seitlich abgelenkt werden, so können sie doch noch andere in der Nähe befindliche Bauteile zerstören. Der Einsatz solcher Lötkolben muss daher mit einiger Vorsicht erfolgen.

Lötzinn-Sorten

Bleihaltig

Legierungen mit ungefähr 60 % Zinn und 40 % Blei waren bis zum Inkrafttreten der RoHS-Richtlinie Industriestandard.

Viele Bastler haben noch größere Vorräte, die sie auch noch einsetzen können und dürfen, wenn die Schaltungen für den Eigenbedarf sind. Ich kann nur empfehlen, für den Eigenbedarf so lange wie möglich bleihaltiges Lötzinn zu verwenden. Das Verlöten mit bleifreiem Lot ist deutlich schwieriger. Insbesondere Anfängern kann nur geraten werden, die ersten Versuche mit bleihaltigem Lot zu machen. Später können Sie ja immer noch zum bleifreien Löten wechseln, wenn Sie die Technik beherrschen.

In der Industrie dürfen bleihaltige Lote immer noch bei Reparaturen für Geräte verwendet werden, die vor dem 1. Juli 2006 auf den Markt gebracht wurden.

Außerdem ist das bleihaltige Löten noch bei sicherheitsrelevanten Geräten (Sicherheitstechnik, Medizintechnik, Avionik, Bahntechnik, Wehrtechnik) vorgeschrieben, da man noch nicht mit Sicherheit weiß, wie sich bleifreies Lötzinn auf Dauer verhält. In der Messtechnik ist es erlaubt.

Bleifrei

Unter bleifrei versteht man im Allgemeinen Legierungen mit etwa 95 % Zinn, etwa 5 % Silber und eventuell Kupfer. Diese Legierungen werden als SAC (für Stannum (Zinn), Argentum (Silber), Cuprium (Kupfer)) Lote bezeichnet.

Da bleifreie Legierungen einen höheren Schmelzpunkt haben, muss mit höheren Temperaturen gearbeitet werden, was unter anderem zu stärkeren Flussmittelrauch führt.

Bleifreies Lötzinn ist wegen des enthaltenen Silbers tendenziell teurer als bleihaltiges.

Wismuthaltig

Auf gar keinen Fall mit bleihaltigem Lot mischen, weil dann die Schmelztemperatur auf einen Wert unter 100 Grad sinken kann.

Des Weiteren ist Wismut eigentlich ähnlich giftig wie Blei, aber nicht durch  RoHS verboten.

Zu beachten bei bleifreiem Lot

Die Löttemperatur ist höher als bei bleihaltigem Lot. Die höhere Temperatur im Prozess verringert irreversibel die Haftung zwischen dem Platinenmaterial und der Kupferbeschichtung. Insbesondere bei mehrfachem Löten (Reparaturen!) wird diese Haftung schlecht bis zur Ablösung. FR4 ist deutlich weniger, aber auch, als andere Platinenmaterialien betroffen. Als Vorsichtsmassnahme bei mechanisch belasteten Bauteilen (z.B. Stecker) auf THT zurückgreifen oder die SMD Pads vergrößern und so die Kraft etwas in der Fläche verteilen. Vorteilhaft sind dabei auch Steckersockel, die eine zusätzliche mechanische Befestigung in der Platine mit einer Schraube oder Niete ermöglichen.

Bleifreies Lot ist deutlich spröder als bleihaltiges. Das führt bei Vibrationen, mechanischen Verspannungen und vor allem bei Kälte zu Brüchen. Beobachtet man diese Probleme z.b. an seiner Outdoorausrüstung im Winter, empfielt es sich, diese bleihaltig neuaufzubauen/nachzulöten.

Dick und dünn

Auch der Querschnitt des Lötdrahtes sollte den zu lötenden Bauteilen angepasst sein. THT- oder Standardbauteile, auch größere SMD-Bauteile löten sich am besten mit einem Lötdraht von 1-1,2mm. Kleine und mittlere SMD-Bauteile lötet man besser mit 0,5mm Löhtdraht.

Flussmittel

Kolophonium gefüllter Draht

Der Lötdraht ist im allgemeinen hohl, und hat eine Kolophoniumfüllung (Kolophonium ist gereinigtes Baumharz). Die Funktion des Kolophoniums ist die einer Säure, die aber erst bei der Lottemperatur aktiv wird, und dann das Löten behindernde Oxidschichten auflöst. Sie ist allerdings nicht sehr stark, so daß trozdem die Lötstelle schon vorher gut gereinigt sein sollte.

Kühlt die Lötstelle nach dem Löten ab, wird das Harz wieder inaktiv. Es wird so inaktiv, das es unter normalen Umständen wie eine bräunlich-transparente Lackschicht wirkt, und die Lötstelle schützt. Daher muss das Kolophonium nur entfernt werden, wenn es aus anderen Gründen stört.

Kolophonium kann mit Alkohol abgewaschen werden. Des Weiteren kann mit Kolophonium und Isopropanol (Alkohol) eine Kolophoniumlösung als zusätzliches Flußmittel hergestellt werden. Diese kann z.B. in einer kleinen 100mL Flasche mit Pipette (aus der Apotheke) bereitgehalten werden, und gegebenenfalls von Hand aufgetragen werden (z.B. wenn SOIC von Hand gelötet wird).

Kolophonium lässt sich auch etwas in Glyzerin auflösen. Das ergibt eine breiige Masse, die nicht richtig fest wird (Löthonig?). Dieses Flussmittel kann in der Elektronik durchaus verwendet werden, sollte aber anschliessend mit Alkohol abgewaschen werden, da die klebrige Masse überhall hin verschleppt werden kann, und z.B. an Steckern zu Kontaktproblemen führen kann.

Lötfett, Lötwasser und Elektronik

Was für Elektronik auf KEINEN Fall verwendet werden sollte, ist Lötfett und Lötwasser. Dabei handelt es sich um Hilfsmittel um Dachrinnen oder kupferne Wasserrohre zu löten. Diese enthalten Säuren, die auch in kaltem Zustand noch aggresiv sind, und elektronische Schaltungen über kurz oder lang (Stunden bis Tage) zerstören können. Müssen solche Hilfsmittel in Notfällen doch verwendet werden, ist die Lötstelle anschliessend peinlichst davon zu reinigen.

Lötpasten für SMD

Wieder ein anderes Kapitel sind Lötpasten für SMD Lötungen. Diese stellen ein Gemisch aus Lötzinnkugeln in einem pastösen Flussmittel dar. Die Lotpasten werden entweder mit einem Dispenser oder per Siebdruck auf die SMD Pads aufgetragen, in die wieder die SMD Bauteile plaziert werden. Dann wird das ganze erwärmt, wobei das Lot wieder flüssig wird. Daher der Name "Reflow-Prozess". Die Flussmittel sind hierbei auch Harze, die durch Zusatzstoffe "aktiviert" sind. Diese Zusatzstoffe sind ebenfalls agressiv, teilweise auch im wiedererkalteten Zustand, werden dabei aber in das Harz eingebettet und dadurch inaktiv. Daher können solche Flussmittelrückstände, die nach dem Löten eine Art transparenten Lack bilden, auf der Platine verbleiben. In der Werbung werden solche Flussmittel als "no Clean" bezeichnet. Es bleibt der Sicht des Anwenders überlassen, ob er das als "muss nicht gereinigt werden" oder "kann nicht gereinigt werden" interpretiert. Bei Störungen im Lötprozess (zu kalt / zu warm) oder Feuchtigkeit kann der Einschluss des Aktivators in der Harzmatrix misslingen. Das Flussmittel bildet dann einen weisslichen Schleier, der u.U. sogar leitend sein kann. Dieser Schleier muss unbedingt entfernt werden.

Sonstiges zu Flussmitteln / Tipps

Grundsätzlich können sehr viele organische Säuren als Flussmittel zum Weichlöten verwendet werden. Praktikabel sind aber nur wenige.

So kann z.B. Stearin aus echten Stearinkerzen durchaus als gutes Flussmittel in Härtefällen verwendet werden. Allerdings sind die wenigsten Kerzen aus Stearin, sondern aus Paraffin oder einen Paraffin-Stearin-Gemisch, das nicht zu empfehlen ist.

Auch Ballistol eignet sich aufgrund seines Ölsäuregehaltes bedingt als Flussmittel. Allerdings bleibt die Ölsäure immer aggressiv, so dass die Rückstände unbedingt entfernt werden müssen. Ein spezieller Anwendungsfall ergibt sich aber beim Weichlöten von Aluminium mit normalem verbleitem Lötzinn. Man reinige die Aluminiumoberfläche zum Schluss nach sorgfältiger Vorreinigung mit einem feinen Schmirgelpapier, welches man mit Ballistol getränkt hat. Das Schmirgelpapier bricht die harte Aluminiumoxidschicht auf, und das Ballistol verhindert, dass sich sofort an der Luft eine neue Oxidschicht bildet, und dient gleichzeitig als Flussmittel. Die Lötstelle muss allerdings anschliessend gut gereinigt werden. Problematisch kann auch der Eintrag von Schmirgel und Abrieb in die Lötstelle sein. In dem Falle nach dem Schmirgeln mit ballistolgetränktem Schmirgelpapier mit einem ebenfalls ballistolgetränkten, aber ansonsten sauberen Zellstofftuch (oder Q-Tipp) abwischen. Zu beachten ist, dass sich NICHT jede Aluminiumlegierung überhaupt weichlöten lässt.

Auch Salicylsäure bzw. Acetylsalicylsäure kann als Flussmittel verwendet werden.

Allgemein

Den Seitenschneider brauchst Du, um das Bauelement korrekt zu kürzen. Mit den Elektronikerzangen biegst Du die Anschlüsse von Bauelementen zurecht, sofern das notwendig ist. Die Pinzetten benötigst Du, um empfindliche Bauelemente zu halten. Bauelemente mit weniger als fünf Millimetern Länge solltest Du niemals mit den Fingern halten. Das hat ganz praktische Gründe.

Der Vorgang des Lötens ist vergleichsweise einfach, braucht jedoch Übung. Hast Du eine neue Leiterplatte in Händen, so reinige sie mit einem Tuch und etwas Isopropanol, um etwaige Verschmutzungen der verzinnten Kontakte zu säubern. Anschließend lege Dir die Bauteile nach Bauteilhöhe, Bauteilgröße und Bauteilart zurecht. Niedrige Bauteile werden immer zuerst gelötet, danach die großen. Um ein Bauelement einzulöten, schau Dir die Stelle an, wo es hingehört. Überprüfe die Richtung des Bauelements. Tupfe etwas vom flüssigen Kolophonium auf die zu lötende Stelle, so dass ein dünner Kolophoniumfilm auf der verzinnten Leiterbahn entsteht. Setze das Kolophonium sparsam ein. Je nach Größe des Bauelements und zu verzinnender Fläche solltest Du etwas Lötzinn auf die Spitze des Lötkolbens aufnehmen, lieber etwas weniger; man kann, wenn mehr benötigt wird, mehr Lötzinn auftragen. Anschließend positioniere das zu lötende Bauelement an der Stelle und halte es fest. Mit der anderen Hand führst Du die Lötspitze, so dass beide Stellen (Leiterbahn und Bauteil) etwas vom aufgenommenen Lot bekommen können, heran. Das Flussmittel verdampft nun und sorgt dafür, dass es von der Lötspitze abfließt. Nimm nun die Lötspitze weg. Wenn es sich um eine Lötstelle mit Bohrung handelt, dann führe die Spitze einmal um den Bauteilanschluss, damit es von allen Seiten korrekt verlötet ist. Fixiere das Bauelement am zweiten Anschluss. Wenn Du mehr Lötzinn benötigst, kannst Du es nun mit dem Lot in der einen Hand, die zuvor das Bauelement hielt, gezielt an die Lötstelle heranführen. Setze das Lot dosiert ein. Bei SMD-Bauelementen reicht das einmal aufgenommene Lot meist für mehrere Lötstellen. Auf einer Lötstelle muss nur so viel Lot sein, damit das Bauteil zuverlässig Kontakt hat und die Lötstelle bedeckt ist. Es braucht keine Lötberge oder Lötklumpen, um zuverlässig Kontakt zu erhalten. Auf diese Art kannst Du auch SMD-Bauelemente löten.

Zu beachten

Gelötete Drähte nicht abschneiden, weil dabei mechanische Spannungen entstehen. Auch verliert der kupferne Anschlussdraht die schützende Zinnschicht. Beides kann zu späteren Ausfällen führen. Lässt sich ein Abschneiden nach dem Einlöten nicht vermeiden, die Lötstelle noch einmal kurz mit ganz wenig Lötzinnzugabe erhitzen.

Nach dem Löten sollte kein Kupfer zu sehen sein, weil Kupfer oxidiert und damit die Verbindung verschlechtert.

Größere Bauteile, wie beispielsweise schwere Printtrafos oder Kühlbleche, und Stecker sollten nach Möglichkeit zusätzlich mechanisch befestigt werden. Dies kann durch Schrauben oder Nieten geschehen, in Einzelfällen auch durch Kleben.

Bevor du den Lötkolben abschaltest, reinige die Spitze mit dem feuchtem Schwamm und verzinne dann die Spitze. Das Lot schützt die Spitze vor Oxidation.

Der Schwamm sollte feucht und nicht nass sein. Ist der Schwamm zu nass, kühlt die Spitze sehr schnell ab, was der Beschichtung und damit der Spitze selbst schadet.

SMD

Grabsteineffekt

Gut gelötet

Es gibt viele verschiedene Techniken, die sich nur im Detail unterscheiden.

Wenn es mit dem Löten mit dünnen Spitzen nicht klappen will, sollte man es zunächst mit einer grösseren Spitze probieren anstatt die Temperatur zu erhöhen. In der Regel ist nämlich nicht die Temperatur das Problem, sondern der Wärmeübergang. Des Weiteren leiden Lötkolbenspitzen unter höheren Temperaturen, womit sich nach und nach die Fähigkeit Zinn anzunehmen verschlechtert.

• Widerstände, Kondensatoren, Leuchtdioden ...

1. Verzinnen eines Pads
2. erwärmen und Bauteil „festkleben“

   (das Bauteil sollte direkt auf der Platine aufliegen)

3. andere Seite festlöten
4. erste Seite nachlöten

 Grabsteineffekt

• ICs, Stecker, Buchsen

1. zwei Pins des ICs an den Ecken mit den Pads verlöten
2. optische Kontrolle, ob die Pins korrekt auf den Pads aufliegen
3. alle Beinchen mit Flussmittel benetzen
4. Lötkolbenspitze verzinnen und mit diesem Zinntropfen an der Spitze an den Pins zügig entlangziehen

Sollte es zwischen Pins oder Pads zu ungewünschten Verbindungen gekommen sein: Lötkolben am Schwamm abwischen, etwas Flussmittel auf diese „Zinnbrücke“ geben und mit dem Lötkolben das Zinn „wegziehen“. Überschüssiges Zinn haftet dann an der Lötspitze.

Praktische Hinweise:

• kleine SMD-Kondensatoren immer erst unmittelbar vor dem Einlöten auspacken.

Einerseits wegen der Möglichkeit des Verlierens, andererseits weil Kennwerte wie die Kapazität nicht angeschrieben oder schwerlesbar ist.

• Außerdem ist es nicht ratsam SMD-Bauelemente auf Vorrat kaufen - Kaufen Sie nur die SMD-Bauelemente, die sie innerhalb eines halben Jahres auch verarbeiten. Die Bauteilkontaktflächen neigen zu Oxidation, was zu schlechten Löt-Kontaktstellen und damit zu fehlerhaften Lötstellen führen kann. Bei manueller Verlötung mit dem Lötkolben ist das aber im allgemeinen kein Problem. Da der "Einzelkauf" von SMD-Widerständen und Kondesnstoren aufwändig ist, man aber überlagerte Bauteilspulen mit tausenden von Bauteilen u.U. geschenkt bekommt, ist es ratsam, ob man nicht seinen eigenen Prozess darauf anpasst. Für Einzelstücke und Kleinstserien nur Bauteile, die schwer zu verlöten sind, wie ICs in den Reflow Ofen stecken und die Bauteile mit nur zwei oder drei Pads von Hand verlöten.

• 
  Gut
• 
  Schlecht
• 
  Schlecht
• 
  Ganz schlecht

Richtiges Entlöten

Lötsauglitze

Entlötpumpen

Entlötvorgang mit Heißluft

Bevor Du ein Bauteil entlötest, solltest Du überlegen, ob das Bauteil oder die Platine Schaden nehmen darf. Viel Wärme vom Lötkolben bekommt weder dem einen noch der anderen. An den Platinen können sich beispielsweise die Leiterbahnen lösen.

Einem defekten Bauteil (z. B. IC oder Stecker) kannst Du die Anschlussdrähte abknipsen, bevor Du daran gehst, diese einzeln auszulöten.

Mach das aber nur, wenn du dir ganz sicher bist, dass genau das der Fehler ist. Aber auch wenn das sicher der Fehler ist, kann es sich lohnen den kompletten IC "zu bergen" um die Ursache zu finden.

Bei Bauteilen mit wenigen Anschlüssen kannst Du die Lötpunkte erwärmen und das Bauteil dann vorsichtig herausziehen. Bei Bauteilen mit vielen Anschlüssen musst Du nach dem Erwärmen das flüssige Lötzinn absaugen oder alle Lötstellen gleichzeitig erwärmen. Das flüssige Lötzinn absaugen ist möglich mit:

• Lötsauglitze
• Entlötpumpe
• professionellen Absaugenpumpe (z. T. mit Fußschalter oder einem Knopf am Entlötkolben selbst)

Sollte nicht alles Zinn heraus gehen, kannst Du mit Flussmittel oder frischem Lötzinn nachhelfen.

Zum Auslöten kompletter ICs indem man alle Lötstellen gleichzeitig erwärmt gibt es:

• spezielle Köpfe für Lötkolben
• Heissluftföhn (z.T. mit speziellen Düsen)

Ein Tipp zum Wiedereinlöten: Flüssiges Lötzinn mag kein Graphit. Deshalb kannst Du mit einem feinen Bleistift die Bohrung eines Lötauges "freistechen".

Bei kleinen SMD Bauteilen ist am besten eine Entlötzange zu verwenden. Ist keine oder nur eine zu grosse vorhanden, kannst du eine relativ grosse Lötkolbenspitze nehmen und relativ viel Zinn und dann beide Pads gleichzeitig heizen. Wenn das Zinn dann schön flüssig ist, bleibt das SMD Bauteil entweder an der Lötkolbenspitze kleben oder du kannst es zumindest von den Pads "wegschieben". Dieses Bauteil sollte man danach wegwerfen. Eine Wiederverwendung kann zu Fehlern in Baugruppen führen, in denen diese ausgelöteten Bauteile wiederverwendet werden. Bedenke, dass die Kontaktstellen am SMD aufgrund der Temperatur, Dauer und der Kräfte an den Kontaktstellen leiden.

Kontrolle der Lötstellen

Allgemein:

• die Form der Lötstelle
• Benetzungswinkel
• alle Lötstellen gelötet?
• keine Zinnbrücken

Bleihaltiges Lot:

• die Lötstelle muss glänzen, matte Lötstellen sind meist kalte Lötstellen

Bleifreies Lot:

• Alle Lötstellen sehen Matt aus

Reinigen der Lötkolbenspitze

Reine Kupferspitzen müssen abgeschliffen beziehungsweise abgefeilt werden, wenn das Zinn ein Loch oder eine Vertiefung in die Spitze "gefressen" hat.

Bei beschichteten Spitzen gibt es verschiedene Reingungsverfahren:

• Schwamm

  leicht feucht (nicht nass!)

  Das Wasser verdampft und entzieht der Spitze schlagartig Hitze, wodurch Spannungsrisse in der Beschichtung entstehen können.

• Metallwolle

  Diese kann, je nach Hersteller, aus einer Stahl- oder Bronzelegierung bestehen. Meist wird eine Bronzelegierung verwendet, da diese durch ihre geringere Härte eine Beschädigung an der Spitze ausschließt.

Wozu Flussmittel?

Die meisten Lötzinne für Elektronik besitzen eine Flussmittelseele. Das Flussmittel dient dazu, die zu verbindenden Oberflächen zu deoxidieren (reduzieren) und die Oxidation von Lot und Kontaktoberfläche zu verhindern.

Folglich "fliesst" der Lötzinn besser und benetzt die Oberflächen deutlich besser. Die Lötstellen werden optisch schöner und Elektrisch sicherer.

Flussmittelklassen

Flussmittel für Elektronik lassen sich grob in drei Klassen einteilen:

• Kolophonium (ein Harz)
• Organisch
• Anorganisch

Nicht jedes Flussmittel ist aber für Elektronik geeignet:

• Lötwasser
• Lötfett

da deutlicher Aggressiver.

Das Flussmittel gibt es in vier Formen:

• fest
• flüssig
• Paste
• Flussmittelseele mit Lötzinn

Rückstande

Je nach Flussmittel müssen die Rückstande beseitigt werden. Im Zweifel gibt das Datenblatt des Flussmittel bzw. Lötzinns Auskunft darüber.

Um den Reinigungsaufwand zu sparen, werden in der Industrie oft NoClean Flussmittel eingesetzt, welche nicht korrosiv auf Metall und Leiterplatte wirken und deshalb nicht entfernt werden müssen.

Flüssige Flussmittel

Flussmittelstift

Flussmittel gibt es sowohl in Festform und in Flüssiger Form. In flüssiger Form kann man es als Stifte kaufen oder, und darauf geht der Artikel nachher ausführlicher ein, auch selber herstellen. Das selber Herstellen lohnt sich vor allem für den Eigenbedarf, da das flüssige Flussmittel zum Kaufen einen stolzen Preis haben.

Allgemeine Anwendung:

• Reparatur arbeiten
• Lötzinn ohne Flussmittelseele

Bild 1b: Hier sieht man die Abdrücke der heißen Lötspitze im Kolophonium in der Kolophoniumschale

Bild 1b: stückiges Kolophonium

 Kolophonium ist ein klassisches Flussmittel für Lötzinn. Es beseitigt Oxidschichten, die bei den Temperaturen des Lötens schnell entstehen, und hilft eine gute Lötstelle zu erreichen. Gerade bei der Reparatur und beim Austausch von Bauteilen sollte mit zusätlichem Flussmittel gearbeitet werden, um die Lötstelle bestmöglich zu reparieren. Flussmittelreste können (müssen aber nicht) hinterher mit Lösungsmitteln (am einfachsten Isopropanol) beseitigt werden.

Wozu das Ganze

• Die meisten handelsüblichen Lote besitzen eine Flussmittelseele. D. h. Flussmittel ist bereits im Lötdraht enthalten.
• Wenn man beim Löten zu langsam ist oder zu heiß lötet insbesondere, wenn man das Lötzinn am Kolben und nicht an der Löststelle schmilzt, kann das Flussmittel bereits verdampfen oder verbrennen, bevor man mit dem Löten begonnen hat.
• eine solche Flussmittelseele ist nicht unbedingt nötig aber sehr hilfreich. (Bild 2)
• Wechselt man zu Lot ohne Flussmittelseele (bspw. dünnere Lote), sollte man zusätzliches Flussmittel benutzen.
  • die meisten tauchen dazu die Lötkolben-Spitze kurz ins Töpfchen mit dem kristallinen Kolophonium – der Nachteil dieser Methode sind braune Kolophonium-Rückstände (siehe Bild 6) neben den Lötstellen.
  • Achtung: Hier entsteht eine Wolke aus Kolophoniumdampf. Deshalb in gut durchlüfteten Räumen löten.

    

    Bild 2: verschiedene Lote. Links unten ein bleifreies Lot, ganz oben ist ein Lot mit Kolophoniumseele zu sehen (zum Vergrößern das Bild anklicken).

  • die Alternative besteht darin, das Kolophonium in kleiner Menge direkt auf die zu lötende Fläche aufzutragen.
  • Flüssiges Kolophonium ist dazu am Besten geeignet. Man kann einen kleinen Tropfen auftragen und ihn auf der zu lötenden Fläche verteilen.
• Bezugsquellen für Kolophonium: Musikfachhandel, (Schlachterfachhandel) und Elektronikfachhandel
• Bezugsquellen für Isopropanol (95%): Apotheke und Elektronikfachhandel
• Gut zum Löten von SMD-Bauelementen geeignet
• Vorteile von zusätzlichem Flussmittel mit einer Extradosiereinheit (Spritze, Stift, Pinzel):
  • Genaues Auftragen möglich
  • Bessere Dosierung
  • sauberere Lötstellen

Kolophonium verflüssigen

Bild 3a: zwei verschiedene PE-LD-Flaschen (Links 500 ml und Mitte 8 ml )

Bild 3b: 30ml Dosierflasche

• Problem: Kauft man Kolophonium in Reinform ist es üblicherweise fest (Bild 1a und 1b).
• Frage: Wie bekommt man es bei Zimmertemperatur in eine flüssige Form?
• Lösung: Man löst das Kolophonium in einem Lösungsmittel.

Isopropanol gehört zur Grundausstattung eines Elektronikers. Es ist nicht nur nützlich, fettige und klebende Rückstände zu entfernen, sondern auch ein hervorragendes Lösungsmittel. Es hat den Vorteil, sich schnell zu verflüchtigen, also schnell und rückstandsfrei zu trocknen. Zusätzliches Flussmittel gehört ebenfalls zur Grundausstattung eines Elektronikers. Man kann fertige Flussmittelstifte kaufen oder sich selbst aus Isopropanol, Kolophonium und einer entsprechenden Dosierhilfe (Spritze, Pinselstift, Tropfenflasche) etwas bauen.

• Aufbewahrung: in einem flexiblen leicht-zusammendrückbaren Plastikgefäß (PE-LD), bspw. eine saubere kleine Ölflasche (Größe zwischen 8 ml und 50 ml wie in Bild 3)

Herstellung:

• Kolophonium in das Plastikfläschchen geben
• im Verhältnis 1:1 Isopropanol hinzufügen (1 Gramm Kolophonium, 1 Gramm Isopropanol)
• Deckel auf die Flasche, Flasche verschließen und ein paar Tage stehen lassen
• das Kolophonium löst sich nach einigen Tagen im Isopropanol auf.
• das Endergebnis ist eine gelbliche Flüssigkeit.
• Einige verwenden normalen Baumarktspiritus, der Vergällungsmittel enthält; davon ist abzuraten: das dadurch entstehende flüssige Kolophonium klebt widerlich und trocknet schlechter.
• bei Aceton als Lösungsmittel neigt das flüssige Kolophonium dazu, nach wenigen Tagen wieder zu verdicken, da das Aceton sich zu schnell verflüchtigt.

Applikator zusammenbauen

Bild 4: zerlegte Einwegspritze

• Anschließend gilt es nur noch, den Applikator aus einer Spritze (Bild 4) und dem Plasikgefäß (Bild 3) zusammenzubauen
• Vorsicht, die Kanülenspitze ist verdammt spitz, keine Gewalt, immer mit der Spitze der Kanüle vom Körper weg arbeiten, so dass man, wenn man abrutscht, sich nicht selbst verletzt. Am besten eine Kanüle mit stumpfer Spitze kaufen.
• kleines Loch in den Deckel der Flasche bohren, der Durchmesser sollte geringfügig kleiner sein, als der äußere Durchmesser des gelben Schaftes.
• von innen durch den Deckel schieben und testen ob alles passt,
• dann noch einmal Kanüle rausnehmen, wieder Vorsicht.
• am unteren Ende aber außen Sekundenkleber auftragen
• und nun noch einmal die Kanüle durchstecken und Deckel mit Kanüle zusammenkleben.
• Anschließend Kanüle mit Schutzkappe abdecken. Wenn das Lösungsmittel verdampft, kann sich die Kanüle zusetzen.
• Plastikflasche mit Deckel verschließen

Bild 5: stumpfere Variante sind bei Auswahl zu bevorzugen.

Bild 6: verbrannte Kolophoniumrückstände neben den Lötstellen.

Arbeissicherheits-Hinweis

Die Dämpfe von Kolophonium sind gesundheitsschädlich. Beim Arbeiten also für eine gute Belüftung sorgen. Lötdämpfe können mit einem Lüfter vom Gesicht fern gehalten werden. Bei geöffnetem Fenster ist „wegpusten“ besser geeigent als „absaugen“.

Beispiele von Reparaturen

• Stereoverstärker: Der linke Kanal war beständig verzerrt. Ein Transistor in der Überlast-Abschaltung hatte eine kalte Lötstelle. Der Fehler wurde durch Vergleich beider Kanäle gefunden.
• Autoradio-Cassettenkombination: Der Radioteil fiel immer wieder aus. Die Schraube, die den Massekontakt des Radioteils herstellen sollte, war wegen Feuchtigkeit korrodiert. Der Fehler wurde mit der Klopfmethode gefunden.
• Autoradio: Der Schalter zum Einschalten war defekt. Es traten Kontaktprobleme wegen mechanischer Überlastung ("kaputtgespielt") auf. Der Schalter wurde gegen einen baugleichen, aber weniger wichtigen Taster im gleichen Gerät getauscht. Der Fehler wurde mit der Einkreismethode gefunden.
• Fernbedienung: Zuerst wurden die Batterien geprüft und zur Sicherheit gewechselt. Die Sendedioden können durch das Sucherdisplay einer Digitalkamera geprüft werden. Die IR-Lichtblitze werden dadurch sichtbar. Danach wurde die Fernbedienung geöffnet und die Leiterplatte betrachtet. Eine Leiterbahn zeigte Korrosionsspuren. Ein Nachmessen bestätigte die Unterbrechung der Leitung. Zur Reparatur wurde die gebrochene Leiterbahn mit Lackdraht nachgezogen und die Fernbedienung wieder zusammengebaut.
• Netzgerät: Aus dem Gerät stieg gelber Rauch. Das Gerät wurde geöffnet und ein Elektrolyt-Kondensator zeigte eine Wölbung. (Bild) Nach dem Austausch des Kondensators ging das Gerät wieder einwandfrei.
• Autoradio: Ein Autoradio knackte beim Einschalten bzw. auch während dem Betrieb, CDs wurden ausgeworfen usw. Durch einen Schlag an die Mittelkonsole ließ sich der Fehler temporär beheben. Der Defekt betraf sowohl CD- als auch Radiofunktion. Einer der Spannungsregler auf der Hauptplatine hatte gebrochene Lötstellen. (Bild) Durch Nachlöten der fünf Lötstellen funktionierte das Radio wieder. Zur Fehlersuche wurde nur aufmerksames Beobachten und vorsichtige Demontage verwendet. Es wurden keine Messungen vorgenommen. Genauerer Bericht: /_Autoradio

Prüfen

Bei Geräten mit Niederspannung sind nach der Reparatur, entsprechenden den nationalen und internationalen Gesetzen und Richtlinien, Schutzprüfungen (Schutzleiterwiderstand, Isolationswiderstand etc.) vorgeschrieben.

Links

• Forum für Elektronik-Reparaturtipps
• Elektronik Portal
• Mikrocontroller.net: Riesiges Elektronik Forum. Beim Fragen stellen die passenden Rubiken wählen.
• Spezielle Artikel in Mikrocontroller.net.

Deutschland

• www.aswo.de
• www.conrad.de
• www.segor.de
• Schaltungsdienst Lange
• www.reichelt.de
• www.avolta.de

Österreich

• www.conrad.at
• www.distrelec.at

Schweiz

• www.conrad.ch
• www.distrelec.ch