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12. November 202610 Min. Lesezeit

SMD-Löten für Einsteiger: Werkzeuge, Technik und Arbeitsschutz

Die meisten gängigen SMD-Gehäuse lassen sich mit einer normalen Lötstation löten. Ich beschreibe Werkzeuge, Gehäusegrößen aus den Datenblättern, Lötspitzentemperaturen, die Technik für 0805-Bauteile und SOIC/TSSOP-ICs, das Entfernen von Lötbrücken sowie den Arbeitsschutz bei Flussmitteldämpfen und Blei.

SMD-Löten für Einsteiger: Werkzeuge, Technik und Arbeitsschutz

SMD-Bauteile (oberflächenmontiert) sehen bedrohlich aus, aber die meisten gängigen Gehäuse lassen sich mit einer normalen Lötstation einlöten, ohne Ofen und ohne Heißluft. Man muss nur das Werkzeug passend wählen, Flussmittel verwenden und ein paar einfache Handgriffe beherrschen. Ich beschreibe die Ausrüstung, die Gehäusegrößen (mit Maßen aus den Datenblättern), die Technik Schritt für Schritt, das Beheben von Fehlern und die Sicherheit.

Werkzeug: was wirklich nützlich ist

Lötstation mit Temperaturregelung. Das ist die Grundlage. Ein Lötkolben ohne Regelung ist entweder zu kalt (das Lot fließt nicht) oder zu heiß (die Spitze oxidiert schnell, das Flussmittel verbrennt, bevor es wirkt). Die britische Arbeitsschutzbehörde (HSE) nennt temperaturgeregelte Lötkolben auch unter den Maßnahmen zur Verringerung der Flussmitteldämpfe.

Lötspitze. Hakko empfiehlt, die Größe der Spitze an die Größe der Lötstelle anzupassen: Eine zu kleine überträgt die Wärme schlecht, eine zu große kann die Leiterplatte beschädigen. In der Praxis reichen zum Einstieg zwei:

  • abgeschrägt (Typ „Meißel“ oder abgeschrägter Zylinder, bei Hakko die Formen D und BC/C) für Widerstände in 0805/0603 und zum Löten mit „Ziehen“,

  • Messerform (K) oder abgeschrägt mit Mulde (BCM/CM) für ICs mit dicht liegenden Anschlüssen. Hakko empfiehlt BCM/CM ausdrücklich für Drag-Löten, weil die Mulde überschüssiges Lot hält und das Risiko von Brücken verringert.

Eine sehr dünne, spitze Lötspitze erleichtert SMD nicht, denn aus demselben Grund gibt sie die Wärme schlecht ab.

Pinzette. Gerade oder gebogen, mit dünnen, gut schließenden Spitzen. Mit ihr hältst du das Bauteil, während du den ersten Anschluss lötest.

Flussmittel. Das wichtigste Material bei SMD. Lot mit Flussmittelseele reicht nicht, denn das Flussmittel aus dem Draht verbrennt in einem Sekundenbruchteil. Praktisch ist Flussmittel in der Spritze (Gel/Paste) oder im Stift. Beliebt sind „No-Clean“-Flussmittel: MG Chemicals schreibt zum Beispiel im Datenblatt seines Flussmittels 8341, dass die Rückstände bei typischen Anwendungen nicht entfernt werden müssen.

Lot. Ein dünner Draht, z. B. 0,5 mm, erleichtert das Dosieren kleiner Mengen. Die Wahl zwischen bleihaltigem und bleifreiem Lot bespreche ich weiter unten.

Entlötlitze (Docht) zum Entlöten. Ein mit Flussmittel getränktes Kupfergeflecht, das überschüssiges Lot „aufsaugt“. LCSC empfiehlt in seinem Ratgeber die schmalste Litze, die das Pad abdeckt: etwa 0,8–1,0 mm für 0402/0603-Pads und 1,5–2,0 mm für SOIC- und QFP-Anschlüsse.

Vergrößerung. Lupe, Lupenbrille oder Stereomikroskop. Bei 0603 und TSSOP lässt sich ohne Vergrößerung nicht beurteilen, ob die Lötstelle gut ist.

Optional: Heißluft. Eine Heißluftstation ist nützlich bei QFN (Pad auf der Unterseite), zum Ausbauen von ICs und bei vielen Bauteilen. Zum Einstieg ist sie nicht nötig.

Dazu kommen: Schwamm oder Messingwolle für die Spitze, Isopropanol mit Pinsel und eine Absaugung für die Dämpfe.

Gehäusegrößen

Die Bezeichnungen von Chip-Widerständen und -Kondensatoren sind in der Praxis Größen in hundertstel Zoll, z. B. 0805 ist etwa 0,08 × 0,05 Zoll. Daneben gibt es die metrische Schreibweise in zehntel Millimetern (0805 = 2012). Man verwechselt sie leicht, denn „0603“ in metrischer Schreibweise bezeichnet ein völlig anderes, viel kleineres Bauteil. Maße aus dem Datenblatt der Vishay-Widerstände D/CRCW e3:

Größe (Zoll / metrisch)

Länge

Breite

Höhe

0805 / 2012

2,0 mm (+0,20/−0,10)

1,25 ± 0,15 mm

0,5 mm

0603 / 1608

1,55 mm (+0,10/−0,05)

0,85 ± 0,10 mm

0,45 mm

0402 / 1005

1,0 ± 0,05 mm

0,5 ± 0,05 mm

0,35 mm

Höhe und Toleranzen unterscheiden sich je nach Hersteller und Typ, und Keramikkondensatoren sind manchmal höher. Die Tabelle zeigt vor allem die Größenordnung. Zum Einstieg empfehle ich 0805, und 0603 nach ein paar gelungenen Platinen. 0402 lass für später.

IC-Gehäuse (Beispiele aus den Zeichnungen von Nexperia):

Gehäuse

Anschlüsse

Rastermaß

Körper (L × B × H)

SOT23 (TO‑236AB)

3

0,95 mm

2,9 × 1,3 × 1,0 mm

SO8 / SOIC‑8 (SOT96‑1)

8

1,27 mm

4,9 × 3,9 × 1,75 mm

TSSOP14 (SOT402‑1)

14

0,65 mm

5,0 × 4,4 × 1,2 mm

HVQFN16 (SOT763‑1)

16

0,5 mm

3,5 × 2,5 × 1,0 mm

HVQFN32 (SOT617‑3)

32

0,5 mm

5 × 5 × 0,85 mm

TSSOP und QFN gibt es in vielen Größen und mit unterschiedlicher Anschlusszahl, prüfe also immer das Datenblatt des konkreten ICs. Die Reihenfolge der Schwierigkeit für Einsteiger sieht etwa so aus:

Code
leicht ───────────────────────────────────────────► schwer
0805 → SOIC (1,27) → SOT23 → 0603 → TSSOP (0,65) → 0402 → QFN

Das ist eine Orientierungsskala, keine Norm. QFN steht am Ende, weil seine Pads unten liegen oder nur leicht überstehen und es oft auch ein großes Wärmepad in der Mitte hat, das man mit dem Lötkolben nicht erreicht. Hier braucht man in der Regel Heißluft oder Paste und Ofen.

Temperatur der Lötspitze

Statt einer „magischen“ Zahl ist es besser, das Prinzip zu verstehen. American Hakko schlägt folgende Regel vor: Das Lot sollte etwa 50 °C über der Schmelztemperatur der Legierung liegen. Dazu kommt eine Reserve für die Wärmeerholung: etwa 70 °C für Stationen mit schneller Erholung (z. B. Hakko FX‑951) und etwa 100 °C für klassische (z. B. Hakko 936). Daraus ergeben sich folgende Einstellbereiche:

Legierung

Schmelztemp.

Stationseinstellung nach Hakko

Sn63/Pb37 (bleihaltig)

183 °C

ca. 303–333 °C

SAC305 (bleifrei)

ca. 220 °C

ca. 340–370 °C

Der britische Hakko-Händler fügt hinzu, dass man die Einstellung so niedrig halten sollte, wie es bei guter Lötstelle möglich ist, denn bleifreies Lot oxidiert die Spitze deutlich schneller als bleihaltiges. Er rät außerdem, die Spitze zu verzinnen, bevor man den Lötkolben in den Halter legt. Auch die HSE empfiehlt die niedrigste Temperatur, bei der sich korrekt löten lässt. Praktische Folgerung: Beginne an der unteren Grenze des Bereichs und erhöhe erst, wenn das Lot „nicht fließen will“. Bei großen Masseflächen und dicken Leiterbahnen braucht man mehr Wärme als bei einem kleinen Widerstand. Oft ist es dann besser, die Spitze gegen eine größere zu tauschen, statt die Temperatur hochzudrehen.

Bleihaltig oder bleifrei? Sn63/Pb37 schmilzt niedriger (183 °C gegenüber ca. 220 °C bei SAC305), und Hakko merkt an, dass bleifreies Lot zähflüssiger ist und leichter Brücken bildet. Andererseits ist Blei giftig, daher ist bei diesem Lot die Hygiene besonders wichtig (siehe unten). Soll die Platine in der EU verkauft werden, verlangt die RoHS-Richtlinie grundsätzlich bleifreies Lot, bei solchen Projekten lohnt es sich daher, gleich damit zu üben.

Technik Schritt für Schritt: zweipoliges Bauteil (0805/0603)

Die Methode „erst ein Pad“ ist die Grundlage des SMD-Handlötens:

Code
 1) EIN Pad verzinnen           2) Bauteil mit Pinzette auflegen,
                                   Pad erhitzen, Bauteil „fällt“ ins Lot
   ┌───┐        ┌───┐             ┌───┐ ┌──────┐ ┌───┐
   │▓▓▓│        │   │             │▓▓▓│█│ R1   │ │   │
   └───┘        └───┘             └───┘ └──────┘ └───┘
   Pad A        Pad B              Lot A          Pad B

 3) zweite Seite löten           4) erste Seite nacharbeiten (frisches Flussmittel)
   ┌───┐ ┌──────┐ ┌───┐
   │▓▓▓│█│ R1   │█│▓▓▓│          → beide Lötstellen glatt, konkav,
   └───┘ └──────┘ └───┘            glänzend (bei bleifrei seidenmatt)

  1. Trage etwas Flussmittel auf beide Pads auf.

  2. Berühre ein Pad mit der Spitze und gib eine minimale Menge Lot dazu. Eine dünne Schicht genügt.

  3. Fasse das Bauteil mit der Pinzette, lege es auf die Pads und berühre mit der Spitze das verzinnte Pad. Das Lot schmilzt, und das Bauteil sackt ein. Nimm die Spitze weg, und halte das Bauteil noch eine Sekunde fest.

  4. Prüfe unter der Lupe, ob das Bauteil flach und gerade auf beiden Pads liegt. Wenn nicht, erwärme die Lötstelle und korrigiere.

  5. Löte die andere Seite an: Die Spitze berührt gleichzeitig Pad und Anschluss, das Lot gibst du an der Berührungsstelle zu.

  6. Geh zurück zur ersten Seite, füge etwas Flussmittel hinzu und erwärme nach, damit das Lot schön verläuft.

Ein typisches Problem ist der „Grabstein“ (das Bauteil stellt sich auf einem Anschluss auf). Er bedeutet meist, dass eine Seite deutlich mehr Wärme oder Lot bekommen hat als die andere. Erwärme, lege das Bauteil neu auf und beginne von vorn.

ICs mit vielen Anschlüssen: Fixieren und Drag-Löten

Bei SOIC, SOT23 und TSSOP beginnst du genauso: Verzinne ein Eckpad, richte den IC aus und löte einen Anschluss an. Jetzt der wichtigste Moment: Prüfe unter der Vergrößerung, ob alle Anschlüsse genau auf ihren Pads liegen. Einen Anschluss zu korrigieren dauert ein paar Sekunden, den IC zu verschieben, nachdem alle angelötet sind, ist eine echte Qual. Danach löte den Anschluss in der gegenüberliegenden Ecke an.

Den Rest kannst du Anschluss für Anschluss löten (bei SOIC ist das recht bequem) oder mit der Methode Drag-Löten, die Hakko für QFP-ICs und ähnliche beschreibt:

Code
   Ziehrichtung der Spitze ─────────►
        ╲ Spitze mit Lottropfen
   ═╤═══╤═══╤═══╤═══╤═══╤═══╤═   ← Anschlüsse des ICs
    │▓▓ │▓▓ │▓▓ │   │   │   │    ← Pads (teils schon verlötet)

  1. Trage reichlich Flussmittel auf Anschlüsse und Pads auf. Hakko betont, dass vor dem Löten aufgetragenes Flussmittel hilft, Brücken zu vermeiden.

  2. Nimm etwas Lot auf die Spitze (oder gib es währenddessen zu, je nach Form der Spitze).

  3. Ziehe die Spitze langsam entlang der Anschlussreihe, an deren Enden, ohne den Körper des ICs zu berühren. Die Oberflächenspannung verteilt das Lot auf die einzelnen Verbindungen.

  4. Betrachte das Ergebnis unter der Lupe. Eine Brücke zwischen Anschlüssen ist bei dieser Methode normal und kein Misserfolg.

Brücken beseitigen

Eine Brücke ist Lot, das zwei benachbarte Anschlüsse verbindet. Die Methoden, von der einfachsten:

  1. Flussmittel und saubere Spitze. Trage frisches Flussmittel auf, reinige die Spitze vom überschüssigen Lot und ziehe sie über die Brücke, vom Gehäuse nach außen. Oft geht das überschüssige Lot auf die Spitze über. Hakko beschreibt das für Messer- und abgeschrägte Spitzen, mit der Warnung, die Spitze nicht zu steil anzusetzen, weil man die Leiterplatte beschädigen kann.

  2. Entlötlitze. Lege die Litze auf die Brücke, drücke sie mit der Spitze an und warte, bis das Lot einzieht. Laut LCSC hebst du Litze und Spitze gemeinsam, in einer Bewegung ab, solange das Lot flüssig ist. Eine abkühlende Litze über die Platine zu ziehen, kann das Pad abreißen. Den gesättigten Teil der Litze schneide sofort ab.

Code
   Spitze
    ▼
  ┌──────────────┐  ← Litze (frisch, mit Flussmittel)
  │▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒│
 ═╧══╤═════╤══╧═   ← Brücke zwischen den Anschlüssen zieht ins Kupfer

Nach der Litze sind die Verbindungen manchmal „trocken“. Gib dann Flussmittel dazu und erwärme jeden Anschluss nach, oder ziehe noch einmal leicht mit der Spitze darüber.

Flussmittelreste entfernen

Nach dem Löten bleiben klebrige, bernsteinfarbene Flussmittelreste zurück. Bei No-Clean-Flussmitteln erlaubt der Hersteller in der Regel, sie zu belassen (prüfe das Datenblatt deines Flussmittels). Trotzdem lohnt es sich, sie abzuwaschen, und sei es nur, um die Lötstellen besser zu begutachten. ZESTRON, ein Hersteller von Reinigungsmitteln für Leiterplatten, beschreibt Isopropanol (IPA) als beliebtes Mittel für die manuelle, punktuelle Reinigung, aber mit Einschränkungen: Es entfernt nicht alle Arten von Rückständen gut, ist leicht entzündlich und kann manche Kunststoffe und Klebstoffe angreifen. Praktisch: Pinsel, IPA, schrubben, mit einem fusselfreien Tuch abwischen. Mach das fern von der heißen Spitze und bei guter Belüftung.

Sicherheit

  • Flussmitteldämpfe. Laut HSE sind Dämpfe von Kolophonium-Flussmitteln (Kolophonium heißt auf Englisch colophony/rosin) eine häufige Ursache für Berufsasthma, und der Kontakt mit ihnen und mit den Rückständen kann Hautprobleme verursachen. Beuge dich nicht so über die Lötstelle, dass der Rauch direkt ins Gesicht steigt. Sorge für Belüftung, am besten für eine Absaugung am Arbeitsplatz. Die HSE warnt vor Filtergeräten, die die Luft ohne HEPA-Filter in den Raum zurückgeben. Erwäge nach Möglichkeit ein Flussmittel ohne Kolophonium oder mit reduziertem Anteil.

  • Blei. Wasche dir bei bleihaltigem Lot vor dem Essen, vor dem Trinken und nach der Arbeit die Hände (die HSE empfiehlt Händewaschen vor jeder Pause). Iss nicht am Arbeitsplatz.

  • Temperatur. Die Spitze hat mehrere hundert Grad. Lege den Lötkolben immer in den Halter und schalte die Station nach der Arbeit aus.

  • Augen. Eine Schutzbrille ist nützlich beim Abschneiden von Anschlussdrähten und bei der Arbeit mit Heißluft. Die HSE (INDG249) nennt den Augenschutz unter den persönlichen Schutzausrüstungen.

  • IPA ist leicht entzündlich. Halte die Flasche fern von der Spitze und der Heißluftdüse.

Übungsplatinen

Beginne nicht mit einer teuren Platine. Zum Üben eignen sich:

  • SMD-Übungssets mit Pads für Chip-Bauteile und einige SOIC/TSSOP-ICs (Suchbegriffe „SMD practice kit“, „SMD-Lötübungsset“),

  • defekte Platinen aus Elektroschrott: Übe, Bauteile auszubauen und wieder einzulöten,

  • einfache Bausätze mit Effekt (blinkende LEDs), denn Praxis mit einem Ziel motiviert besser.

Reihenfolge beim Lernen: 0805, SOIC, SOT23, 0603, zuletzt TSSOP mit Drag-Löten. Krumme Lötstellen sind am Anfang normal. Fotos der ersten Platinen kannst du im wirelab-Forum posten, dann lassen sich Fehler leichter finden. Wenn du eine Platine entwerfen oder bestücken lassen möchtest, beschreibe ich das auf der Seite Elektronik.

Quellen

Schreiben