Haben Sie das Widerstandslöten schon ausprobiert? Das sollten Sie.

Das Bild des Elektroingenieurs oder Hackers, der gebückt mit einem Lötkolben an einer Leiterplatte arbeitet, ist ein klassisches visuelles Klischee aus Fernsehen und Film (Abbildung 1).

Abbildung 1: Das Bild des Elektroingenieurs, der mit einem Lötkolben an einer Leiterplatte arbeitet, wird häufig verwendet und ist durchaus zutreffend. (Bildquelle: Radio Shack of Bozeman)

Dafür gibt es einen guten Grund: Löten ist die vorherrschende Technik zur Herstellung elektrischer Verbindungen und die einzige praktische Möglichkeit, die meisten elektronischen Bauteile elektrisch und mechanisch mit einer Platine zu verbinden. Es gibt auch Techniken wie Crimpen und Drahtwickeln, aber die sind für, nun ja, Drähte.

Korrektes Löten ist nicht schwer zu erlernen, aber es erfordert Übung und Geduld, um eine gute Lötstelle mit solider elektrischer und mechanischer Leistung und nicht eine „kalte“ Lötstelle herzustellen. Letzteres kann dazu führen, dass man glaubt, eine funktionierende Verbindung zu haben, obwohl das nicht der Fall ist.

Auf den meisten dieser Lötbilder verwendet der Ingenieur einen einfachen stiftartigen Lötkolben. Das macht Sinn, denn der stiftförmige Lötkolben ist derjenige, mit dem die meisten Anwender beginnen, wenn sie in die Elektronik einsteigen. Viele Heimwerker und die meisten Fachleute steigen jedoch auf ein temperaturgesteuertes Gerät um, mit dem die gewünschte Spitzentemperatur eingestellt werden kann, was beim Löten von Bauteilen und Leitungen mit unterschiedlichen thermischen Massen oder Empfindlichkeiten nützlich ist.

Wenn richtig hergestellt, ist eine gut gemachte Lötstelle zuverlässig, daran besteht kein Zweifel. Für viele Ingenieure ist die Herstellung einer gut gemachten Lötstelle zusammen mit dem Rauch und dem Geruch des schmelzenden Flussmittels (das zur Verhinderung von Oxidation benötigt wird) eine Mischung aus Kunstfertigkeit und persönlicher Befriedigung, wenn auch in kleinem Maßstab.

Warum heißt er „Lötkolben“? Die Antwort ist historisch: Das Löten als Metallverbindungstechnik ist älter als die Elektronik. Bevor es unsere praktischen, elektrisch beheizten Geräte gab, war ein Lötkolben genau das: ein Kolben, der zum Erhitzen ins Feuer gehalten und dann für eine Arbeitszeit von etwa einer Minute herausgezogen wurde, bis er abgekühlt war (Abbildung 2).

Abbildung 2: Der Begriff „Lötkolben“ ist ein Überbleibsel des historischen Werkzeugs, das in einem Feuer erhitzt und dann zum Löten von zwei Metallstücken verwendet wurde. (Bildquelle: Pinterest)

Diese Löteisen wurden von Experimentatoren und Forschern (den „Makern“ ihrer Zeit) ebenso verwendet wie von Klempnern, Zinnschmieden und anderen Handwerkern. Ernsthafte Nutzer hatten mehrere dieser Eisen gleichzeitig im Feuer, die sich alle aufheizten, so dass sie immer ein heißes Eisen parat hatten. Dieses Bündel an Eisen zu verwalten, erforderte Aufmerksamkeit und Zeit; diese Herausforderung führte zu der Redewendung „zu viele Eisen im Feuer haben“.

Als tragbare Gasbrenner entwickelt wurden, wurde der Lötkolben „im Feuer“ zu einem Lötkolben weiterentwickelt, der direkt von der Flamme erhitzt werden konnte (Abbildung 3). Wenn Sie glauben, dass Sie Probleme mit dem Löten haben, denken Sie daran, dass die Mannschaft, die in den 1850er Jahren das erste transatlantische Telegrafenkabel verlegte, Werkzeuge wie diese benutzte, um die dicken Unterseekabel erfolgreich zu spleißen und zu löten, und das alles auf einem Schiff auf hoher See.

Abbildung 3: Die Entwicklung von gasbetriebenen Heizgeräten führte zu „selbstheizenden“ Lötkolben. (Bildquelle: Steve's Antique Technology/StevenJohnson.com)

Die Verfügbarkeit von Elektrizität führte schon bald zu Lötkolben in Bleistiftform mit integrierten Heizelementen und machte die von außen beheizten Lötkolben überflüssig. Auch wenn Leiterplatten in der Produktion heute in der Regel mit Wellen- oder Reflow-Löttechnik gelötet werden, besteht nach wie vor Bedarf an Handlöten für Nacharbeiten, spezielle Bauteile oder das Anbringen von Drähten an Steckern.

Es gibt einige, die darauf bestehen, dass die heutigen Elektroingenieure einen Großteil ihrer Zeit an der Tastatur verbringen und daher nicht wissen müssen, wie man lötet. Trotz dieser Annahme ist es in der Realität so, dass das Löten mit der Hand für viele Praktiker immer noch eine wichtige und nützliche Fähigkeit ist. Der herkömmliche stiftförmige Lötkolben kann diese Aufgabe zwar erfüllen - ob es sich nun um ein einfaches, ungeregeltes Gerät oder um ein fortschrittlicheres, temperaturgesteuertes Gerät handelt -, es hat jedoch seine Grenzen und Unzulänglichkeiten in Bezug auf die Genauigkeit der Platzierung und das Risiko, angrenzende Bauteile oder Materialien wie Kunststoffgehäuse durch die Hitze zu beschädigen.

Verlustleistung zum Vorteil machen

Glücklicherweise gibt es eine bequeme, einfach zu handhabende alternative Löttechnik, das sogenannte Widerstandslöten, das schon seit Jahrzehnten verfügbar ist und viele Vorteile bietet. Es nutzt das bekannte Prinzip der elektrischen Selbsterhitzung, um einen sehr lokal begrenzten „Hot Spot“ zu erzeugen, der heiß genug ist, um das Lot zu schmelzen und so eine hochwertige, zuverlässige Verbindung herzustellen. Das Lötzinn ist das gleiche, das auch für stiftförmige Lötkolben verwendet wird. Ein repräsentatives Widerstandslötsystem ist das in Abbildung 4 gezeigte Modell #10502 von American Beauty Tools, ein Gerät mit einer Pinzette mit geringer Kapazität.

Abbildung 4: Das Modell #10502 ist ein Widerstandslötgerät mit geringem Stromverbrauch, das eine Stromsteuerung und eine Handbedienung mit einer Pinzette für die präzise Platzierung bietet. (Bildquelle: American Beauty Tools)

Dieses Gerät kann bis zu 250 Watt bei 2,8 Volt Wechselspannung an die zu lötende Verbindung liefern. Die Funktionsweise ist einfach: Der Strom des Systems wird über eine Pinzette im Handstück über das Gelenk geleitet; die Spitzen der Pinzette werden so positioniert, dass sie die herzustellende Verbindung „überspannen“. Der Bediener tritt auf ein Fußpedal, der Strom fließt zwischen den Spitzen, die Verbindung wird erhitzt, der Bediener trägt das Lot auf, lässt es schmelzen und lässt das Fußpedal los.

Der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden, und die Erhitzung, die sonst benachbarte Bauteile oder Materialien beschädigen oder schmelzen könnte, ist nahezu ausgeschlossen. Da die an den Spitzen anliegende Spannung gering ist - in der Größenordnung von wenigen Volt - besteht keine Gefahr eines Stromschlags für den Benutzer oder einer Beschädigung von Bauteilen in der Nähe.

Das Handstück und die dazugehörige Pinzette sind ein wesentlicher Bestandteil der Flexibilität, Leistung und des Komforts des Systems. Das ist der Grund: Die Spitze eines Lötkolbens muss die zu lötende Stelle mit einer ausreichenden thermischen Kontaktfläche berühren, um die notwendige Wärmeübertragung auf die Stelle zu gewährleisten, damit das Lot schmilzt. Dies kann in engen Räumen oder bei kleinen Bauteilen eine Herausforderung sein. Im Gegensatz dazu lenkt die Pinzette des Widerstandslötsystems den Stromfluss, was in engen Situationen präziser und effizienter ist.

Die Hersteller bieten diese Pinzetten in verschiedenen Größen an, um unterschiedliche Situationen und Platzverhältnisse beim Löten zu bewältigen. Die Pinzettenspitzen können verstellt werden, um den Zugang zu wirklich engen Stellen oder um Ecken zu erleichtern. Das Modell 105133 von American Beauty Tools zum Beispiel ist 15,24 cm lang und verfügt über Nickel-Chrom-Elektroden mit einem Durchmesser von 0,10 cm (Nickel-Chrom). Die Elektroden haben eine Öffnung von 0,95 cm (0,375 Zoll) zwischen sich und können leicht gebogen oder gekerbt werden, so dass der Benutzer das Handstück an spezifische Anwendungen anpassen kann (Abbildung 5).

Abbildung 5: Das Handstück des Modells #105133 verfügt über Nichromelektroden mit einem Abstand von 0,375 Zoll/0,95 cm, die für einen besseren Zugang zu engen Stellen eingestellt werden können. (Bildquelle: American Beauty Tools)

Fazit

Das Widerstandslöten ist weit mehr als nur eine Alternative zum herkömmlichen Löten mit dem stiftförmigen Lötkolben, es bietet vielmehr deutliche Vorteile. Es konzentriert die Hitze an einer sehr kleinen Stelle, erleichtert den Zugang zu engen Stellen, verkürzt die Lötzeit, minimiert die Möglichkeit von hitzebedingten Schäden, verwendet ein leichteres Handstück für geringere Ermüdung des Bedieners, senkt den Energieverbrauch, da es nur dann „an“ ist, wenn tatsächlich gelötet wird, und die Elektroden verschleißen nicht und müssen auch nicht ständig neu befeuchtet und gereinigt werden.

Wenn Sie es noch nie mit Widerstandslöten versucht haben, dann gilt: „Probieren Sie es aus, es wird Ihnen gefallen“.

Verwandte Inhalte

Empfohlene Lötverfahren

https://www.digikey.de/de/articles/recommended-soldering-techniques

Video-Referenzen von American Beauty Tools

1. „Durchkontaktierbare Bauteile, die mit einem Widerstandslötgerät auf eine Leiterplatte gelötet werden.“
2. „Widerstandslöten mehrerer Drähte an den Lötanschlüssen einer Schalterbaugruppe mit mehreren Abgriffen.“
3. „Widerstandslöten einer mehrpoligen Audiobuchse und einer Kabelbaugruppe.“
4. „Verdrahtung eines Mikroschalters durch Widerstandslöten.“
5. „Elektroden-Ersatz: Handstück und Mikro-Pinzette 105133“