Leitfaden für Lötmaterial und -typ

Lot ist eine Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt, die zwei oder mehr Metalloberflächen dauerhaft miteinander verbindet. Es gibt verschiedene Arten von Lötmitteln, z. B. bleihaltige, bleifreie und silberhaltige, die alle ihre eigenen Eigenschaften und Vorteile haben. Die Wahl des richtigen Lottyps und des Flussmittels ist entscheidend für die Festigkeit, Haltbarkeit und Langlebigkeit der Verbindung. In diesem Artikel werden die verschiedenen Arten von Lötmitteln, ihre Eigenschaften und ihre Anwendungen erläutert.

Inhaltsübersicht

• Arten von Lot
• Formfaktor
• Was ist Kaltlöten?
• Was ist ein Lötdocht?
• Auswahlkriterium
• FAQs

Arten von Lot

Die Kenntnis der verschiedenen Lötmittel und ihrer Eigenschaften ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Lötstelle den Umwelt- und mechanischen Belastungen standhält, denen sie ausgesetzt ist.

• Bei Anwendungen, bei denen die Verbindung hohen Temperaturen ausgesetzt ist, ist es wichtig, ein Lot mit einem hohen Schmelzpunkt zu wählen, um ein Schmelzen oder eine Schwächung der Verbindung zu verhindern. Silberlot zum Beispiel hat einen Schmelzpunkt zwischen 630 𐩑C und 825 𐩑C (1136 - 1517 𐩑F) und wird häufig für Hochtemperaturanwendungen verwendet.
• Für Anwendungen, die hochfeste Verbindungen erfordern, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt oder in der Automobilindustrie, werden Lote mit höherer Zug- und Scherfestigkeit benötigt, z. B. Zinn-Blei-Lot.
• Bei Anwendungen mit empfindlichen elektronischen Bauteilen werden Niedertemperaturlote mit niedrigem Schmelzpunkt (wie Wismut-Zinn-Lot und Indium-Lot) bevorzugt, um Hitzeschäden zu vermeiden.

Durch die Wahl des richtigen Lötmittels können Sie eine starke, zuverlässige und langlebige Verbindung sicherstellen, die den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung gerecht wird.

Lot auf Bleibasis

Lot auf Bleibasis enthält Blei als einen seiner Hauptbestandteile. Zinn-Blei-Lot, das gebräuchlichste Bleilot, enthält etwa 60 % Zinn und 40 % Blei. Zinn wird wegen seines niedrigeren Schmelzpunkts hinzugefügt. Außerdem verhindert Blei das Wachstum von Zinnwhiskern (kleine, haarähnliche Ausstülpungen, so genannte Whisker, die von der Oberfläche des Zinns wachsen und zu Kurzschlüssen führen). Lötzinn aus Blei wird in vielen Bereichen eingesetzt, unter anderem in der Elektronik, im Klempnerhandwerk und in der Metallverarbeitung.

• Vorteile: Es gibt mehrere Gründe für die Wahl von bleihaltigem Lot:
  • Niedrigerer Schmelzpunkt im Vergleich zu bleifreien Typen
  • Gut fließend (das Lot breitet sich leicht aus und haftet an den zu lötenden Oberflächen, wodurch eine glatte und gleichmäßige Verbindung entsteht)
  • Leichteres Arbeiten
  • Schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur
  • Geringe Kosten
  • Benachteiligungen: Aufgrund der Besorgnis über die potenziellen Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der Bleiexposition haben viele Länder die Verwendung von Bleilot in bestimmten Anwendungen verboten oder eingeschränkt, insbesondere in solchen, die mit Trinkwasser oder Lebensmitteln zu tun haben. In vielen Fällen werden jetzt bleifreie Alternativen verwendet.

Bleifreie Lote

Die EPA (Environmental Protection Agency) hat Vorschriften für die Verwendung von bleifreien Rohren, Fittings, Armaturen, Lötmitteln und Flussmitteln für Trinkwasser erlassen, die bei der Verwendung von Lötmitteln und Flussmitteln nicht mehr als 0,2 % Blei vorschreiben. Bleifreies Lot enthält in der Regel eine Kombination von Metallen wie Zinn, Kupfer, Silber und manchmal geringe Mengen anderer Metalle.

• Vorteile: Die Verwendung von bleifreiem Lötzinn hat viele Vorteile, darunter eine geringere Umweltbelastung und mehr Sicherheit für die Arbeiter, die mit dem Lötzinn arbeiten. Darüber hinaus gibt es in vielen Ländern Vorschriften, die die Verwendung von bleifreiem Lot für bestimmte Anwendungen vorschreiben, insbesondere im Zusammenhang mit Trinkwasser oder Lebensmitteln.
• Benachteiligungen: Eine der Herausforderungen bei bleifreiem Lot ist, dass es oft höhere Schmelztemperaturen erfordert als bleihaltiges Lot. Dies kann die Arbeit mit ihm erschweren, da es bei unsachgemäßer Verwendung zu Schäden an elektronischen Bauteilen führen kann. Darüber hinaus kann bleifreies Lot geringfügig andere physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen als bleihaltiges Lot, was seine Eignung für bestimmte Anwendungen beeinträchtigt.

Flussmittellot

Flussmittelkernlot enthält einen Flussmittelkern im Inneren des Lötdrahtes. Flussmittel ist ein Material, das zur Reinigung und Vorbereitung der zu verbindenden Metalloberflächen beiträgt, indem es Oxide, Verunreinigungen und andere Unreinheiten entfernt. Es trägt auch dazu bei, das Fließen des geschmolzenen Lots zu erleichtern, indem es die Oberflächenspannung verringert und die Oxidation während des Lötvorgangs verhindert.

Der Flussmittelkern im Inneren des Lötdrahtes besteht aus einer Mischung aus organischen und anorganischen Verbindungen, die mit den Metalloberflächen reagieren, wenn diese während des Lötprozesses erhitzt werden. Es gibt zwei Arten von Flussmittelkernloten.

• Kolophoniumkern: Kolophoniumkernlot enthält ein Flussmittel auf Kolophoniumbasis im Inneren des Lötdrahtes. Kolophonium ist ein natürliches Harz, das aus Kiefern gewonnen wird und üblicherweise als Flussmittel in der Elektronik und anderen Anwendungen eingesetzt wird. Kolophonium-Flussmittel ist nicht korrosiv und hinterlässt einen leicht zu reinigenden Rückstand, was es zu einer beliebten Wahl für empfindliche Anwendungen macht.
• Saure Kerne: Saures Kernlot enthält ein saures Flussmittel im Inneren des Lötdrahtes. Das saure Flussmittel wird in der Regel aus Salzsäure oder Zinkchlorid hergestellt und wird zum Löten von Metallen wie Kupfer, Messing und Zink verwendet. Das saure Flussmittel ist korrosiv und kann andere Metalle beschädigen. Daher ist es wichtig, es nur auf ausgewählten Metallen zu verwenden und die Oberflächen nach dem Löten zu reinigen.

Wenn der Lötdraht schmilzt, wird der Flussmittelkern freigesetzt und reinigt die zu verbindenden Oberflächen. Dies erleichtert das Fließen des Lots und sorgt für eine stärkere, zuverlässigere Verbindung.

• Vorteile: Beim Flussmittellot entfällt die Notwendigkeit eines separaten Flussmittelauftrags, was Zeit und Mühe spart. Es ist vorteilhaft für das Löten in Bereichen, die schwer zugänglich sind oder in denen es unmöglich ist, Flussmittel separat aufzutragen.
• Benachteiligungen: Das Flussmittel im Kern des Lötdrahtes reicht für manche Anwendungen, insbesondere für größere oder komplexere Verbindungen, möglicherweise nicht aus. Außerdem kann es Rückstände hinterlassen, die nach dem Lötvorgang eine zusätzliche Reinigung erfordern.

Formfaktor

Lötzinn gibt es in verschiedenen Formen, z. B. als Draht, als vorgeformtes Lot, als Paste oder als Pulver. Die Wahl zwischen diesen Löttypen erfordert eine gründliche Untersuchung der Eigenschaften und der Anwendung jedes Typs, wie in Tabelle 1 dargestellt.

Merkmale	Lötdraht	Löten von Vorformlingen	Lötpaste
Erscheinungsbild	Ein dünner, mit einem Flussmittel beschichteter Metalldraht	Vorgeschnittene Stücke von Lot	Eine Mischung aus fein pulverisiertem Metalllot und Flussmittel.
Wie zu verwenden	Schneiden Sie den Lötdraht auf die gewünschte Länge und schmelzen Sie ihn dann mit einem Lötkolben oder einer anderen Wärmequelle.	Legen Sie die Vorform auf die zu verbindenden Metallflächen und erhitzen Sie die Bauteile auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Lots.	Lötpaste wird in der Regel mit Hilfe einer Schablone auf die Pads einer Leiterplattenbaugruppe aufgetragen, was eine präzise Platzierung und Kontrolle der verwendeten Menge an Lötpaste ermöglicht. Nach dem Auftragen der Lötpaste werden die elektronischen Bauteile auf die Pads gesetzt. Die gesamte Baugruppe wird in einem Reflow-Ofen erhitzt, um das Lot zu schmelzen und eine dauerhafte elektrische Verbindung herzustellen.
Vorteile	Einfach zu verwenden, geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen, kann mit verschiedenen Arten von Flussmitteln verwendet werden	Die Vorformlinge ermöglichen eine genaue Kontrolle über die für jede Verbindung verwendete Lotmenge, was zur Verringerung des Abfalls und zur Verbesserung der Konsistenz beiträgt. Sie machen schmutzige Flussmittel überflüssig und können helfen, Lötporen und andere Defekte im Endprodukt zu reduzieren.	Ermöglicht das gleichzeitige Löten mehrerer Komponenten, spart Zeit und verbessert die Produktionseffizienz. Außerdem ist Lötpaste ideal für Leiterplatten mit hoher Packungsdichte, bei denen das herkömmliche Drahtlöten unpraktisch ist.
Beschränkungen	Begrenzte Kontrolle über die aufgetragene Lotmenge kann unordentlich sein und zusätzliches Flussmittel erfordern	Die Vorformlinge sollten vor dem Erhitzen ordnungsgemäß auf den Metallflächen platziert und ausgerichtet werden. Dies erfordert viel Liebe zum Detail und spezielle Ausrüstung, wie z. B. Bestückungsautomaten oder automatische Montageanlagen.	Lötpaste muss sorgfältig gehandhabt und gelagert werden, um ein Austrocknen oder eine Verunreinigung des Flussmittels zu verhindern, was die Qualität der Lötstellen beeinträchtigen kann.
Anmeldung	Universelle Löt- und Reparaturarbeiten	Automatisierte Montage und präzise Verbindungskonfigurationen	Fine-Pitch-Komponenten und Oberflächenmontagetechnik

Tabelle 1: Vergleich verschiedener Lötmitteltypen anhand ihres Formfaktors (physikalische Eigenschaften)

Was ist Kaltlöten?

Eine kalte Lötung tritt auf, wenn das Lot aufgrund unzureichender Erwärmung teilweise schmilzt. Kalte Gelenke sind hart und unregelmäßig, was zu einem instabilen Gelenk führt. Erhitzen Sie in diesem Fall die Verbindungsstelle erneut, bis das Lot wieder fließt. Vergewissern Sie sich außerdem, dass der Lötkolben angemessen vorgeheizt ist und mit der richtigen Leistung betrieben wird.

Was ist ein Lötdocht?

Ein Lötdocht, auch Entlötlitze oder Lötdocht genannt, ist ein geflochtener Kupferdraht, der dazu dient, überschüssiges Lot von einer Leiterplatte oder einem elektronischen Bauteil zu entfernen. Der geflochtene Kupferdraht des Lötdochts ist mit Flussmittel beschichtet, das dazu beiträgt, das Lot von der zu bearbeitenden Verbindung oder Komponente zu entfernen.

Um einen Lötdocht zu verwenden, legen Sie den geflochtenen Draht über die Verbindung oder das Bauteil und erhitzen ihn mit einem Lötkolben. Wenn das Lot schmilzt, wird es durch die Kapillarwirkung in den geflochtenen Draht gezogen, wodurch es effektiv aus der Verbindung oder dem Bauteil entfernt wird.

Lötdochte sind besonders nützlich, um überschüssiges oder unerwünschtes Lot zu entfernen, z. B. bei der Korrektur einer Lötbrücke (wenn zwei oder mehr Verbindungen versehentlich mit überschüssigem Lot zusammengefügt wurden) oder beim Austausch eines Bauteils. Es wird auch häufig bei der Bergung von elektronischen Bauteilen aus alten oder beschädigten Geräten verwendet, da es das Entfernen des alten Lots ermöglicht, um Platz für neue Verbindungen zu schaffen.

Auswahlkriterium

Bei der Auswahl eines geeigneten Lots für eine bestimmte Anwendung sind mehrere entscheidende Kriterien zu berücksichtigen.

1. Anforderungen an die Anwendung und die Verbindungsfestigkeit:

• Wählen Sie bleihaltiges oder bleifreies Lot, wenn die Anwendung Elektronik, Klempnerarbeiten und Schmuckherstellung umfasst.
• Verwenden Sie Flussmittelkernlot in der Elektronik und anderen Präzisionsanwendungen, bei denen die Verbindungen fest, sauber und fehlerfrei sein müssen.
• Berücksichtigen Sie die Festigkeitsanforderungen an die Lötstelle. Auf diese Weise kann die Art der Lötlegierung und des Flussmittels bestimmt werden, die die erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit gewährleisten. So besteht Silberlot in der Regel aus einem Silbergehalt von über 45 % und kann entweder auf Bleibasis oder bleifrei sein. Aufgrund seiner höheren Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichem Lot ist es besonders vorteilhaft für die Verwendung in mechanischen Verbindungen. Aufgrund seines relativ hohen Schmelzpunktes ist Silberlot jedoch nicht für die Verbindung von Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt geeignet.

2. Kompatibilität: Das Lot muss mit den zu verbindenden Materialien und deren Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen kompatibel sein. So muss beispielsweise die Schmelztemperatur des Lots niedriger sein als die Schmelztemperatur der zu verbindenden Materialien, da diese sonst während des Lötvorgangs schmelzen oder beschädigt werden können. Außerdem muss die chemische Zusammensetzung des Lots mit den zu verbindenden Werkstoffen und den Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen dieser Werkstoffe verträglich sein. So können beispielsweise einige Metalle mit bestimmten Chemikalien im Lot reagieren und Korrosion oder andere Schäden verursachen.
3. Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt des Lotes muss niedriger sein als der Schmelzpunkt der zu verbindenden Materialien. Dadurch wird eine Beschädigung der Materialien verhindert und sichergestellt, dass das Lot während des Lötvorgangs richtig fließt.
4. Umweltfaktoren: Berücksichtigen Sie die Umgebungsbedingungen, denen die Verbindung ausgesetzt sein wird, wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit und chemische Belastung. Lötmittel auf Bleibasis können bei unsachgemäßer Entsorgung umweltschädlich sein und sind in bestimmten Regionen aufgrund von Umweltvorschriften möglicherweise eingeschränkt oder verboten. Wenn Umweltaspekte im Vordergrund stehen, ist bleifreies Lot oder Flussmittelkernlot möglicherweise die bessere Wahl.
5. Benutzerfreundlichkeit: Das Lot und das Flussmittel sollten leicht zu verarbeiten sein, und der Lötprozess sollte einfach und wiederholbar sein. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen in der Großserienproduktion. Flussmittelkernlot beispielsweise enthält Flussmittel im Lötdraht, was den Lötprozess vereinfachen kann, da kein separater Flussmittelauftrag erforderlich ist.
6. Einhaltung von Vorschriften: Vergewissern Sie sich, dass das Lot die einschlägigen gesetzlichen Bestimmungen erfüllt, z. B. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) oder REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals).
7. Kosten: Schließlich sollten Sie auch die Kosten für das Lot und das Flussmittel sowie die damit verbundenen Anforderungen an die Ausrüstung und das Verfahren berücksichtigen. Die Kosten sollten zwar nicht der einzige Faktor sein, der in Betracht gezogen wird, doch sind sie bei vielen Anwendungen wichtig.

In unserem Artikel über das Löten finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie Sie ein Bauteil an eine elektronische Platine löten.

FAQs

Woraus besteht das Lot?

Die Zusammensetzung von Lötzinn kann je nach Verwendungszweck variieren, in der Regel besteht es jedoch aus einer Mischung von Metallen wie Zinn, Blei, Silber oder Kupfer.

Kann rostfreier Stahl gelötet werden?

Ja, nichtrostender Stahl kann gelötet werden, obwohl dies aufgrund seiner hohen Oxidationsbeständigkeit und geringen Wärmeleitfähigkeit schwierig sein kann. Verwenden Sie ein Lot mit einem Schmelzpunkt, der unter dem Schmelzpunkt von Stahl liegt. Wählen Sie außerdem einen Lötkolben, der bei höheren Temperaturen arbeitet.

Was ist der Unterschied zwischen Flussmittel und Lötpaste?

Flussmittel wird verwendet, um die Metalloberfläche zu reinigen, die Oberflächenspannung zu verringern und die Verbindung vor Oxidation zu schützen, während Lötpaste verwendet wird, um Komponenten durch Schmelzen des Lots in der Paste mit einer Leiterplatte zu verbinden.

Was ist der Unterschied zwischen Lötpaste und Lötdraht?

Ein Lötdraht ist ein dünner Draht aus einer Metalllegierung, der zwei Metalloberflächen durch Schmelzen des Drahtes mit einem Lötkolben verbindet. Lötpaste ist eine Mischung aus Metalllegierungspulver und Flussmittel, die in einer pastenartigen Substanz suspendiert ist.

Welches Material wird für einen Lötdraht verwendet?

Gängige Lötdrahtmaterialien sind Zinn, Blei, Silber oder Kupfer. Dem Lötdraht wird häufig Flussmittel zugesetzt, um Oxidation und Verunreinigungen zu entfernen und die Haftung an den zu verbindenden Metalloberflächen zu fördern.

Was ist Lötpulver?

Lötpulver ist ein feines Metallpulver aus einem oder mehreren Metallen wie Zinn, Blei und Silber. Lötpulver wird häufig mit Flussmittel gemischt.