Weichlöten

Beim Löten gibt es viele Utensilien die wir brauchen oder haben sollten. In der Abbildung 1a sind die wichtigsten, wie

• die Lötstation 30Watt (c),
• mit dem Lötkolben (b) und
• dem Lötzinn (a)

zu sehen. Die Lötstation sollte genügend Leistung haben, um das zu lötende Material soweit zu erhitzen (>183°C), das dass Lötzinn bei Kontakt mit diesem schmilzt. Da beim Schmelzen von dem Lötzinn die Wärme verbraucht wird und damit die Temperatur bis auf 183°C sinken kann, muss dieser Wärmeverlust so schnell wie möglich wieder ausgeglichen werden.

In der Abbildung 1b sind unsere Hilfsmittel zu sehen, die wir benutzen, um sauber und schnell Löten zu können. Sie dienen unter anderen dazu, die Verbrennungsrückstände wie verkohltes Kolophonium und verbranntes Lötzinn an der Lötspitze zu entfernen. Dazu zählen:

• Messingwolle d) zum reinigen des Lötkolbenspitze von verkrusteten Verbrennungsrückständen.
• Einen Schwamm f) zum Säubern der Lötkolbenspitze von losen Verbrennungsrückständen .
• Die Litze e) zum entfernen von Lötzinn.
• Kolophonium im festen h) Form als Flussmittel auf der Lötkobenspitze und als Lösung in Spiritus g) als Flussmittel auf den zu verlötenden Materialien.

Beim zu kalten Löten, wird das Lötzinn nicht richtig oder gar nicht erhitzt. Und somit kann das Lötzinn auch nicht Fliessen, es ist eher zäh und pampig. Das führt dazu, dass sich das Lötzinn nicht richtig mit den Bauteilen verbindet.
Die 3 folgenden Abbildungen zeigen wie sich die zu niedrige Temperatur auf die Bauteile und das Lötzinn auswirkt. Wir haben dies an unserer Lötstation (30W) getestet und überprüft. Bei unserem Lötkolben und der dazu gehörigen Lötstation wird die Temperatur in der Heizpatrone und nicht an der Spitze gemessen.

240°C an der Spitze (400°C an der Station). Noch lässt sich das Lötzinn verformen. Siehe Abb. 3b.

190°C an der Spitze (350°C an der Station). Das Lötzinn lässt sich schwerer auftragen und es verbindet sich schlechter mit den Bauteilen. Siehe Abb. 3c.

165°C an der Spitze (325°C an der Station). Das Lötzinn wird nicht flüssig und somit können wir auch nicht mehr die Bauteile richtig verbinden. Dadurch können wir keine Lötstelle herstellen. Siehe Abb. 3d.

Beim zu heißen Löten wird das Lötzinn so stark erhitzt, dass es anfängt zu verbrennen. Durch die Verbrennungsrückstände von Blei- und Zinnoxid beginnt es matt und grau zu werden. Da Blei- und Zinnoxidverunreinigungen unter 400°C fest sind, bildet sich dadurch nun dickflüssige Masse und es lässt sich auch nur schwerer mit den Bauteilen verbinden, weil sich die Verbrennungsrückstände nicht mit dem Bauteilkontakt verbinden.

Das heißt umso höher die Temperatur der Lötkolbenspitze, um so schneller muss gelötet werden, um die Temperatur der Lötspitze, durch das Verflüssigen des Lötzinns, auf 230°C zu senken.

Wenn wir zu lange Löten, d.h. länger als 3−5 Sekunden, passiert zweierlei.

Das Lötzinn verbrennt auf die Dauer, analog wie beim zu heißen löten. Und wie dort wird es grau und zähflüssig. Dadurch können wir keine ordentliche Lötverbindung herstellen.

Die Hitze fließt vom Lötzinn, über den Anschluss−Pin zum Bauteilinneren und beschädigt den Chip. Je nach Material erfolgt die Beschädigung bei Germanium mit 80°C und bei Silizium bei 123°C.

Wir haben folgende getestet.

• 1,5 Sekunden, d.h. halb solange, erhitzt:
  Das Lötzinn kann nicht richtig greifen und verbindet sich nicht gut mit den Bauteilen, weil das Lötzinn sich nicht ordentlich verflüssigt und die Lötstelle auch nicht auf Temperatur kommt.
• 10 Sekunden, d.h. doppelt solange:
  Das Lötzinn lässt sich schwerer auftragen. Es wird langsam dickflüssig und verbindet nicht richtig mit den Bauteilen zusammen.
• 25 Sekunden, d.h. 5x solange erhitzt:
  Das Lötzinn wird dickflüssiger und lässt sich schlechter mit den gewünschten Bauteilen verbinden. Umso länger wir mit dem Lötzinn auf dem Kolben arbeiten, umso grauer sieht es im Endeffekt aus, da das Lötzinn verbrennt und Verklumpungen sich bilden. Schön zu sehen ist das an der spitzen Form.

In der Tabelle 01 sind alle die Materialien und ihre Schmelztemperatur aufgelistet, mit denen wir beim Löten in Berührung kommen. Kann das Material nicht schmelzen, dann wird die Temperatur bei der sich das Material chemisch verändert aufgelistet.
Dabei sind einige Materialien, wie Oxide, welche mit einem Lötkolben nicht zum Schmelzen gebracht werden können , da deren Schmelztemperatur >300°C ist. Erreicht der Gesamtanteil dieser Materialien die 8%−Marke, sprechen wir nicht mehr von Lötzinn! Hier gibt es zwei Möglichkeiten für die Herstellung der Lötfähigkeit:

• Abziehen der Masse von den Lötstelle und -kolben. Und Zugabe von sauberen Lot.
• Oder Reduzieren der Oxide zu reinen Metallen und Wasserdampf, mittel Flussmittel Kolophonium. Diese Metalle gehen dann, in das Lot wieder ein.

Die meisten Chipsätze, siehe Tabelle 02, bestehen aus den Halbleitern Germanium und Silizium. Welche hochrein, dotiert und gebondet in den Chips sind. Wenn wir die Pins oder Chipkontakte auf einen Steckplatz löten wollen, müssen wir dafür sorgen, das wir nicht zu lange oder zu heiß Löten! Damit die übertragene Wärmemenge von der Lötstelle so gering wie möglich sind und bei deren Ausbreitung nicht am Chip die Temperatur erreicht, die diesen beschädigt.
Daher sollten wir die Pins schnell Löten. Ist dies nicht möglich, sollte wir die Wärme, zwischen Lötstelle und Chip ableiten. Z.B. durch das Halten des Pins mit einer metallischen Zange, welche die sich ausbreitende Wärme auch aufnimmt.