[Sammeltopic] Löten

[Takeshi]

In dieser Topic geht es um das Löten mit dem Lötkolben, also um Fragen nach der richtigen Lötstation, Spitze, Temperatur, Leistung, Lötzinn, Flussmittel, Technik und was sonst noch alles dazugehört.

Wenn es mal nicht klappt, lasst euch nicht entmutigen. Mit etwas Übung und der passenden Ausrüstung geht so ziemlich alles, auch Widerstände in 0201

Welches Lötzinn?

Es gibt unterschiedliche Legierungen, unterschiedliche Flussmittel, unterschiedliche Dicken und das natürlich noch von unterschiedlichen Herstellern. Da ist es gerade für den Anfänger nicht leicht zu entscheiden, welches er denn nun kaufen soll. Falls du an dieser Stelle eine finale Antwort auf die Frage erwartet hast, muss ich dich leider enttäuschen, aber eine Entscheidunghilfe kann ich dir vielleicht doch bieten.

Fangen wir beim Hersteller an: Ich habe schon in meiner Ausbildung mit Lötzinn von Stannol gearbeitet, auf Arbeit wird Stannol verwendet, ich war damit immer zufrieden und nutze es daher bis heute auch privat. Da es auch preislich keinen Grund gibt sich anderweitig umzusehen und es sich ganz nebenbei um einen in Wuppertal ansässigen Hersteller handelt, habe ich mich nie mit anderen Herstellern befasst und kann daher zu anderen Herstellern nicht viel sagen.

Bei den Legierungen gibt es zwei große Gruppen, die bleihaltigen und bleifreien. Innerhalb der Gruppen gibt es noch kleine Abweichungen, aber so grob ist die Zusammensetzung da gleich. Üblicherweise wird die Legierung nacheinander mit den chemischen Elementen zusammen mit dem Anteil in Prozent angegeben. Sn60Pb40 ist die klassische Legierung für bleihaltiges Zinn und enthält 60 % Zinn, 40 % Blei. Sn99Cu1 ist üblich für bleifreies Zinn, also 99 % Zinn, 1 % Kupfer.
Bleihaltiges Zinn schmilzt bei ungefähr 183 °C, bleifreies Zinn bei 221 bis 227 °C. Eine geringere Schmelztemperatur ist von Vorteil, um Platine und Bauteile zu schonen, weil nicht so hohe Temperaturen benötigt werden. Da Bauteile natürlich unabhängig vom Lötzinn eine Temperatur-Obergrenze haben, heißt das im Umkehrschluss, dass du bei einem niedrigeren Schmelzpunkt höher über den Schmelzpunkt erwärmen kannst, wodurch das Lötergebnis besser wird. Hinzu kommt, dass bei höherer Temperatur das Flussmittel schneller verbrennt und damit wirkungslos wird. Deshalb ist es einfacher mit bleihaltigem Zinn zu löten. Da Blei aber giftig ist, wenn es in den Organismus kommt (egal ob in deinen oder den von Tieren), wurde es von der EU für Konsumer-Elektronik verboten. Daher findest du heute in allen Produkten nur noch bleifreies Zinn. Ohne das Verbot würde es aber keiner verwenden. Unter anderem für Privatpersonen ist die Nutzung von bleihaltigem Zinn aber erlaubt.

Flussmittel können stärker oder schwächer sein, viel oder weniger Rauch entwickeln, mehr oder weniger gut lösbare Rückstände hinterlassen, die auf der Platine verbleiben können oder auch besser nicht. Da gibt es keinen so guten Leitfaden, was der Hauptgrund für die unten aufgeführte Aktion ist.

Als Dicke ist 1 mm meistens schon recht gut. Für feine Sachen kann man auch mal 0,5 bis 0,7 mm verwenden, aber das braucht man gar nicht so schnell wie man denkt.

Um nun herauszufinden, mit welchem Lötzinn man am besten klarkommt und wie überhaupt die Unterschiede sind, ist einfach das Beste es selbst zu probieren. Jetzt ist es natürlich keine Lösung sich 6 Rollen Lötzinn zu kaufen, alle zu probieren und 5 davon liegen dann nur noch in der Ecke. Und da irgendwie kein Hersteller ein Set zum Ausprobieren anbietet, blieb mir nichts anderes übrig als doch diese 6 Rollen Lötzinn zu kaufen und euch gleich einhergehend damit die Möglichkeit anzubieten ein solches Set zu erwerben und einfach mal auszuprobieren. Alle Sorten sind von Stannol und 1 mm dick. Die erste Angabe ist die Legierung, danach das Flussmittel und zuletzt noch der ungefähren Kilopreis bei einer Rolle von 100 g.

• Sn60Pb40 - HS10 - 50 €/kg
• Sn60Pb39Cu1 - 2630 - 54 €/kg
• Sn60Pb39Cu1 - HF32 - 49 €/kg
• Sn60Pb40 - HF34 - 38 €/kg
• Sn99Cu1 - HS10 - 68 €/kg
• Sn95Ag4Cu1 - HS10 - 122 €/kg

Aus der Auswahl kannst du schon erkennen, ich bevorzuge das Flussmittel HS10. Du kannst damit also einmal die 4 verschiedenen Flussmittel bei bleihaltiigem Zinn vergleichen und dann noch 3 verschiedene Legierungen mit dem Flussmittel HS10.

Von jedem Lötzinn bekommst du 1 m, das sind ungefähr je 6 Gramm. Inklusive Briefversand kostet dich das dann 5 €. Wenn du das haben möchtest, schreibe mir eine PM.

Wo kaufen?
Lötzinn gibt es natürlich bei allen üblichen Verdächtigen wie Reichelt, Conrad, Voelkner oder Bürklin, wobei (aktuell) nur Reichelt noch bleihaltiges Lötzinn von Stannol im Angebot hat, das auch nur mit dem Flussmittel "Kristall 505", das aber auch ganz gut ist.
Mich hat ein Nutzer auf einen weiteren Shop hingewiesen: CSD-Electronics
Da gibt es noch das bleihaltige Zinn mit HS10 in verschiedenen Stärken und natürlich auch das bleifreie Zinn. Ich habe keinerlei Erfahrungen mit dem Shop, aber die Preise sind da nach schnellem Überfliegen sogar am besten, die Versandkosten sind ebenfalls gering.

[Takeshi]

Fangen wir gleich mal mit dem TSOP-Gehäuse an, in dem die NAND- und NOR-Chips der PS3 sind. Ein User hier hat vor den NOR-Flash zu löten und sich dabei dieses Video angesehen:

<a href="http://www.youtube.com/v/c3iPpsnHKds?version=3&amp;amp;hl=de_DE" target="_blank" rel="noopener noreferrer" class="bbc_link bbc_flash_disabled new_win">http://www.youtube.com/v/c3iPpsnHKds?version=3&amp;amp;hl=de_DE</a>

Ganz so würde ich es nicht machen, aber es geht schon in die Richtung.

Das IC (ICs generell) würde ich anders fixieren. Erst löte ich ein Pin an einer Ecke an, wie dort auch gezeigt. Danach gehe ich jedoch zum gegenüberliegenden Pin über, also andere Beinchen-Reihe des ICs, Pin diagonal gegenüber. Denn sonst kann es passieren, dass es auf der einen Seite super gerade aussieht, aber über die Länge sich die Beinchen hinten schon wieder etwas verschoben haben. Gerade bei den langen TSOP-ICs passiert das schnell. Außerdem sieht man dann, ob das IC mittig sitzt, also auf beiden Seiten gleich viel Platz vom Pad hervorsteht. Bei den Platinen ist das Pad-Design häufig so gewählt, dass nur wenig hervorsteht. Dann lötet man es auf einer Seite an, denkt "ist gut so" und wundert sich auf der anderen. Macht man es diagonal, fällt beim Ansetzen des zweiten Pins schon auf, dass es nicht passt und kann den ersten Pin korrigieren.
Nachdem die Pins diagonal angelötet sind, nehme ich mir die anderen Ecken vor. Denn bisher ist das IC nur an zwei Punkten fixiert. Löte ich an einem (wie dort), kann das IC verrutschen. Bei den anderen Ecken ist es egal, ob man nun nur den Pin festlötet, oder ob man direkt einen ganzen Haufen draufsetzt. Das kommt auf die weitere Vorgehensweise an.

Beim Verlöten der einzelnen Pins gibt es viele Möglichkeiten.
- Die Pads wurden vorher verzinnt, es befindet sich Flussmittel an den Lötstellen. Dann reicht es theoretisch von oben mit dem Lötkolben auf ein Beinchen zu drücken. Das wird heißt, das Lötzinn darunter auch, das reicht normalerweise schon aus und das Beinchen ist verlötet.
- Jeden Pin einzeln erhitzen und etwas Lötzinn hinzugeben. Das ist die Methode, die von Anfängern meistens angewandt wird, weil ja bloß kein Kurzschluss entstehen darf und an jeden Pin Lötzinn muss. So zumindest die Theorie. In der Praxis geht das meistens schief, da irgendwann dann doch mal zu viel Lötzinn an das Beinchen gerät und mehrere verbunden werden, besonders wenn der Pinabstand mit 0,5 mm recht klein ist. Damit gelangt man dann automatisch zur nächsten Variante.
- Einfach alles vollmatschen. Hierbei ist es trotzdem von Vorteil, wenn vorher schon Lötzinn auf den Pads war, da es sonst vereinzelt vorkommen kann, dass die Pads nur schwer Lötzinn annehmen. Und da man mit der Lötspitze nicht direkt auf das Pad kommt, wird es schwieriger.
Ist alles vollgekleistert, das Board neigen, so dass die Beinchen übereinander sind. Von oben das Lötzinn nach unten ziehen. Mit der richtigen Temperatur (nicht zu kalt, aber auch nicht zu heiß!) und Flussmittel fließt das Lötzinn automatisch mit der Lötspitze herunter und es bleiben keine Kurzschlüsse zurück. Mit der Zeit wird das Flussmittel allerdings verdampft sein, da muss dann ein klein wenig neues drauf.
Bei den letzten Beinchen wird es schwieriger. Ist ein anderes Bauteil in der Nähe, kann man das Zinn zu diesem ziehen. Alternativ eine Entlötpumpe oder Entlötlitze verwenden. Die Pumpe hat den Nachteil, dass sie einen Rückstoß haben und die Platine oder das Beinchen damit beschädigen kann, also Vorsicht. Der Vorteil ist, es bleibt immer genügend Lötzinn übrig. Entlötlitze saugt dagegen fast alles an Zinn weg, wenn man nicht aufpasst und dann muss man neues hinzugeben. Außerdem kann es auch bei Entlötlitze passieren, dass man durch die Hitze und etwas Druck die Leiterbahnen beschädigt.
- Sind die Pads vorher verzinnt und befindet sich Flussmittel darauf, kann man auch das IC einfach aufsetzen und mit Heißluft verlöten. Das hat, wie so vieles, Vor- und Nachteile. Der Nachteil ist, dass es nicht nur einen Hitzeeintrag über das Beinchen gibt, sondern auch über das Gehäuse. Und da nicht so viel Wärmeenergie auf die Platine an der richtigen Stelle übergeht (gerade an der Masse ist oft viel nötig), muss noch mehr Hitze zwangsläufig auch auf das Bauteil gegeben werden. Es ist also Vorsicht geboten. Der Vorteil des Ganzen ist aber, dass sich das IC automatisch optimal positioniert, sofern alle Lötstellen gleichzeitig heiß sind und es vorher um weniger als die Hälfte des Rasters verschoben war. Für mich ist die Methode aber zu aufwendig.

Wenn es die Platine und das Bauteil zulässt, verwende ich die erste Methode, sonst die dritte.

[grave_digga]

Sehr schön erklärt.

[Hully]

Ich hab noch paar Fragen. Auf wieviel Grad Celsius stellt ihr euren Lötkolben, wenn ihr TSOP verlötet? TSOP hab ich noch nicht gelötet bisher, aber prinzipiell bin ich bei einer 40 Watt Weller-Lötstation und meißelförmiger Lötspitze mit 320° C bisher gut gefahren und hab noch kein Bauteil durch Hitze zerstört, aber bei so einem empfindlichen kleinen TSOP-Chip könnte das vielleicht trotzdem schon zu viel des Guten sein, oder?

Und was mich auch interessieren würde, wie ihr TSOP auslötet. Auslöten ist oft problematischer als einlöten, weil alles gleichzeitig heiß werden muss, oder zumindest eine komplette Beinchenreihe. Hier gab es jemanden, der empfohlen hat, einen Draht quer über die ganze Beinchenreihe zu löten, damit sich alles gleichzeitig erhitzt. Andere schwören drauf, mit dem Lötkolben schnell genug hin- und herzufahren. Dann muss das Gehäuse schnell genug an der ersten Beinchenseite ein paar Millimeter angehoben werden, bevor man sich mit der gegenüberliegenden Seite beschäftigt. Aber klappt das denn überhaupt so? Weil meistens ist doch bei industriell gefertigten Platinen unter den SMD-Bauteilen etwas Kleber, sodaß sich das Bauteil gar nicht anheben lässt.

[Dragoon]

300 Grad Celsius bei meiner Zhongdi zd-912 Reworkstation mit Meiselspitze, da löt ich dir alles sogar SMD mit

[Takeshi]

300 °C bis 350 °C ist gut, 40 W ist etwas wenig, aber geht. Da wirst du nur bei der Spannungsversorgung nur etwas Schwierigkeiten bekommen. 300 °C ist generell ein guter Richtwert bei kleinen Bauteilen.

Gerade bei dem TSOP-Gehäuse ist die Gefahr einer Beschädigung gering, weil das Gehäuse sehr lang ist, aber vermutlich nicht so viel mit Silizium gefüllt ist.

Weil meistens ist doch bei industriell gefertigten Platinen unter den SMD-Bauteilen etwas Kleber, sodaß sich das Bauteil gar nicht anheben lässt.

Nur sehr sehr slten. Mir fällt da gerade nur der DSP auf dem PS2-Mainboard ein, sonst wüsste ich keinen geklebten Chip.

Ich matsche alles ein und fahre mit dem Lötkolben hin und her. Den Chip hebel ich vorsichtig, aber mit etwas Kraft nach oben. Wenn du an der Seite (der Beinchenreihe) erhitzt, an der du hebelst, Verbiegt sich der Chip ganz leicht. Gehst du auf die andere Seite, kommt der Rest nach. Hast du den Chip leicht angehoben, gehst du auf die andere Beinchenreihe.

[Dragoon]

mir fällt der Saturn Bios Chip ein der mit rotem Epoxykleks angeklebt ist mittig, aber Heißluft drauf mit 400 Grad und das Epoxy wird brüchig und geht locker ab.

so wie Takeshi die Chips liftet hab ich es anfangs auch gemacht, nur wenn ich die Chips danach nochmal irgendwann verwenden will, war mir die Gefahr zu groß irgendwelche Pins zu verbiegen oder gar abzureißen. ich mach das Liften mittlerweile nur noch mit Heißluft weil ich somit alle Pins gleichzeit erhitzen und den Chip einfach nach oben wegliften kann, somit keine Gefahr gegeben ist dass irgendwelche Lötpads oder Pins mit abreißen.

die Methode die Takeshi verwendet zum Liften, verwende ich nur zum Einlöten von Chips mit sehr geringem RMA.
man kann entweder alles vollmachen mit Lot und dann mit Entlötlitze überschüssiges entfernen oder aber einfach das überschüssige Lot zur Seite wegziehen mit dem Lötkolben, welches dann auf dem Lötstoplack des PCBs zu einer Kugel erkaltet oder gar am Lötkolben verbleibt.

[Takeshi]

Ach, man darf halt nicht mit der Spitze fest über die Pins reiben bzw. daraufdrücken, dann geht das auch recht gefahrlos. Heißluft ist mir wie gesagt zu aufwendig und auch zu gefährlich für den Chip, weil gerade da auch gern Pins abreißen. Dann ist ein Pin noch fest, weil er an ner dicken Leiterbahn hängt, alle anderen sind locker und dann reicht wenig Kraft, um das Pad abzureißen und das merkt man zu spät. Da muss man auch sehr aufpassen. Ist wohl einfach Übungs- und Geschmackssache.

Was ist RMA?

[Dragoon]

ne mit Heißluft ist der CHip wunderbar gleichmäßig erhitzt an allen Pins und die sind dann ganz schnell mit dem Vakuumsauger geliftet.
RMA = Rastermaß

[Takeshi]

Meine Erfahrung ist da eben eine andere, außer man erhitzt das ganze Board komplett und den Chip auch vollständig, was gerade bei bleifreiem Zinn (schon lange Standard) sehr hohe Temperaturen für den ganzen Chip erfordert. Da verzinne ich dann gern vorher zumindest bleihaltig.

Also RMA ist glaube ich unüblich, kannte nicht mal Wikipedia, meine Arbeitskollegen auch nicht. Ich kenne das nur als Raster (ausgeschrieben) oder Pitch.

[Hellraiser]

Ein Board auf 100°C erhitzen und dann mit hot air den Nand ablöten geht natürlich sehr gut,
ist aber wie wenn man mit kanonen auf spatzen schießt.
zumal wie Takeshi schon beschrieb, andere bauteile darunter leiden können.
Z.b. Kondensatoren die austrocknen

Ich mache es wie Takeshi und verzinne vorher mit bleihaltigem lot
so geht es schon viel besser 

[Hully]

Danke für eure Tipps Ich hab bisher weder geregelte Heißluft noch Vakuumsauger. Ich hab mir gedacht, wenn ich es mit dem Lötkolben statt Heißluft probiere, kann man den Chip noch ganz normal mit der Hand anpacken. Ich hab mir vorgenommen, das Ein- und Auslöten erstmal an einer kaputten Schrottplatine zu üben. Jetzt steh ich ein bisschen vor der Wahl, mit welchen Hilfsmitteln ich entlöte. Wenn ich es richtig verstanden hab, benutze ich als Flussmittel entweder Lötwasser, Flussmittelpaste oder gelöstes Kolophonium. Takeshi hat mir von Lötwasser abgeraten. Aber so ganz hab ich die Vor- und Nachteile der drei noch nicht ganz verstanden. Flussmittelpaste hat den Vorteil, dass es nicht wegfließt, ist aber wohl ziemlich teuer. Lötwasser fließt weg, ist aber nicht so korrisiv wie gelöstes Kolophonium, oder? Gut, man kann die Platine nach der Aktion mit Isopropanol und Zahnbürste reinigen, aber nicht unter den Chips. Ist verdampfendes Lötwasser weniger gesundheitschädlich als verdampfendes Kolophonium?

Außerdem wär ich fürs Einlöten über Tipps zum Lötzinn dankbar. Bisher hab ich alles mit meinem Stannol Sn60Pb38Cu2 1mm Durchmesser gelötet. Ich könnte mir vorstellen, dass für TSOP dünnerer Lötdraht vorteilhaft wär. Oder sagt ihr, Lötdraht ist für TSOP totaler Mist - nimm Lötpaste? Und möglicherweise besser Sn60Pb38Ag2 verwenden? Das Ziel wär es, dass ich nach dem Einlöten noch die Chance hab, mit dem E3 Clip den Spansion Chip auszulesen/zu beschreiben. Wenn man den Chip so einlötet wie in dem youtube-Video in Takeshis Post kann man das wohl vergessen.

[Takeshi]

Nein, Flussmittelpaste ist nicht teuer. Bei Farnell ist Flussmittel generell teuer, egal welche Art.

Gelöstes Kolophonium und Pasten haben den "Vorteil", dass nach dem Erhitzen noch Flussmittel übrig bleibt. In beiden Fällen ist das Flussmittel (möglichst temperaturstabil) in einem Träger gelöst, entweder einer Flüssigkeit, oder einer Paste. Unter Lötwasser verstehe ich eine Flüssigkeit, die selbst das Flussmittel sein soll und von der nach dem Löten nichts mehr übrig ist.
Kann auch ein psychologischer Punkt sein, aber meines Erachtens sollte in dem Moment, in dem das Flussmittel wirken muss, ja auch etwas da sein. Das Flussmittel muss wirken, wenn das Lötzinn flüssig ist. Kurz darauf hört man auf zu erhitzen, denn dann ist der Lötvorgang abgeschlossen. Ist dann schon nichts mehr da, kann ich mir kaum vorstellen, dass es wirklich gewirkt hat. Ich habe aber wie gesagt auch noch nicht so viele Flussmittel durchprobiert. Und einen Grund wird es schon geben, wieso es Lötwasser zu kaufen gibt. Ich bin mir nur nicht sicher, ob Löten auf Platinen wirklich der Einsatzzweck dafür ist.
Dass Lötwasser nicht so korrosiv sein soll, halte ich für ein gerücht. Je nach Lötwasser ist wohl eher das Gegenteil der Fall. Kolophonium muss man ja auch nicht entfernen.

Lötdraht verwendest du zum Löten mit dem Kolben, Lötzinnpaste beim automatisierten Reflow-Löten. Paste kannst du außerdem nur mit speziellen Masken wirklich sinnvoll verwenden. Die hast du nicht. Paste ist dafür also uninteressant.

Welche Dicke du verwendest, hängt davon ab, wie du löten willst. Wenn du jeden Pin einzeln anlöten willst, ist dünnes Zinn besser. Aber davon rate ich ab, macht keinen Spaß und geht schnell "schief" in dem Sinne, dass du gezwungenermaßen auf eine der anderen Methoden wechselst. Ich verwende 1 mm dickes Zinn.
Ich löte die Chips auch mit der Hand und Lötkolben an und ich kann die danach noch auslesen und beschreiben, geht aber beschissen. Das ist keine Frage des Zinns, sondern wie sauber und gleichmäßig du arbeitest. Da ist per-Hand-löten grundsätzlich im Nachteil. Aber alles eine Sache der Übung.

Ein gravierendes Kriterium beim Zinn ist, ob es bleihaltig oder bleifrei ist. Ob das nun Sn60Pb40 (nur Blei), Sn60Pb38Cu2 (Blei + Kupfer) oder Sn60Pb38Ag2 (Blei + Silber) ist, ist denke ich nicht so wichtig. Ich kann dir gar nicht sagen, wie da die Unterschiede sind, hab mich damit nie befasst und auch nie befassen müssen. Simples Sn60Pb40 hat immer gereicht. Ich glaube das mit Silber hat den Vorteil, dass die Kontakte länger halten, da sie nicht so schnell korrodieren. Aber das sind Feinheiten, die bei dir nun echt nicht kriegsentscheidend sind. Du hast andere Baustellen.
Wichtig ist übrigens auch da das Flussmittel und in welcher Menge es vorhanden ist. Da habe ich bisher schon Unterschiede zwischen Zinn von Stannol und irgendwelchem billig-Zinn gemerkt. Gerade nutze ich das von Stannol Sn60Pb40 mit dem Flussmittel Typ HF32. Das soll etwas besser sein als das HS10, das auf Kolophonium basiert.

[Hellraiser]

Kann ich nur empfehlen

http://www.ebay.de/itm/High-Quality-KINGBO-RMA-218-BGA-Reballing-Solder-Repair-Flux-Paste-1-PC-/171733164658?pt=LH_DefaultDomain_3&hash=item27fc182272

[Takeshi]

Solches habe ich auch, das ist das, was ich in der PM meinte. Allerdings muss bedacht werden, es gibt offenbar kein originales Kingbo-Flussmittel, das scheint so eine Art Pseudomarke zu sein. Das gibt es von zig Anbietern, welches das nun ist, weiß man nie so genau, was drauf steht ist dabei auch egal. Ist ja mit das Leichteste, was man "fälschen" kann: Die Aufschrift. Ich hatte bisher zwei verschiedene Pöttchen und die waren beide gut, egal ob hell oder dunkel. Das helle war jedoch etwas wässrig.