Bereits fünftausend Jahre vor unserer Zeitrechnung war das Löten eine sehr beliebte Technik zur Verbindung von Materialien. Die Archäologie kennt viele Fälle, in denen Artefakte aus Edelmetallen mit dieser Technik hergestellt wurden. Heutzutage ist das Löten neben dem Schweißen die beliebteste Methode zum Verbinden von Materialteilen. Bei dieser Technik werden die Elemente mit Hilfe von Lot, einem metallischen Bindemittel, verbunden. Sein Schmelzpunkt ist niedriger als der Schmelzpunkt der gelöteten Elemente. Um das Hartlöten korrekt auszuführen, ist es notwendig, bei einer Temperatur zu löten, die über dem Schmelzpunkt, aber nicht über dem Schmelzpunkt der zu verbindenden Materialien liegt. Hartlöten wird bei Metallen und Nichtmetallen (Glas, Keramik, Graphit) eingesetzt. Es ist möglich, nicht nur homogene Materialien zu verbinden, sondern auch Materialien, die sich in ihrer Struktur unterscheiden. Der größte Unterschied zwischen Löten und Schweißen besteht darin, dass beim Schweißen sehr hohe Temperaturen entstehen, die das Zusatzmaterial und die Kanten der zu verbindenden Teile schmelzen. Eine dauerhafte Verbindung wird durch Adhäsion und Diffusion gewährleistet. Damit eine Lötverbindung entstehen kann, muss eine metallische Verbindung zwischen dem Lot und den Bauteilen bestehen. Dazu muss das flüssige Lot die zu lötenden Materialien befeuchten. Das Löten wird je nach Schmelzpunkt des Lotes unterteilt in

  • Hochtemperaturlöten (ab 900 Grad aufwärts)
  • Hartlöten (über 450 Grad)
  • Weichlöten (unter 450 Grad)

Lot, auch Lötzinn genannt, ist ein Material zum Verbinden, und das Werkzeug zum Löten ist ein Lötkolben oder ein Brenner. Auch während des Lötprozesses werden spezielle Öfen verwendet.

Entlöten

Das Entlöten dient dazu, die Lötung rückgängig zu machen. Dies ist ein umgekehrtes Verfahren und wird zur Reparatur oder zum Austausch von gelöteten Bauteilen verwendet. Sie ist eine wichtige Tätigkeit für die Reparatur von Geräten. Zum Entlöten kann ein Lötkolben oder ein Entlötgerät verwendet werden, in der Regel zusammen mit einem Zinnentferner. Zum Entfernen des Zinns verwenden wir einen Lötkolben oder Entlötband. Wenn das Trennen von Bauteilen schwierig ist und die Gefahr besteht, dass eines der Bauteile beschädigt wird, sollten Spezialwerkzeuge verwendet werden.

Löten in der Industrie

Das industrielle Massenlöten von Bauteilen, die in der Durchstecktechnik hergestellt werden, erfolgt im so genannten "Wellenverfahren". Dabei wird die gedruckte Schaltung verschoben, nachdem alle erforderlichen Komponenten eingesetzt wurden. Auf der Oberfläche des Lots, das in die Lotaufnahme gelegt wird, bildet sich ein Querbuckel. Dadurch entsteht eine Welle, deren Oberseite die Unterseite der beweglichen Leiterplatte berührt, und die Metallteile werden mit geschmolzenem Lot bedeckt. Wenn das Lot abkühlt, bildet es eine sehr hochwertige Verbindung. Das berührungslose Löten basiert auf der Erwärmung von Bauteilen mit Warmluft oder Infrarot. Es wird für gedruckte Schaltungen verwendet. In diesem Fall wird das Flussmittel mit dem Lot in Form einer Paste auf verschiedene Bereiche der Schaltung aufgetragen. Wenn alles an seinem Platz ist, werden die Platine und die anderen Bauteile mit der bereits erwähnten Heißluft- oder so genannten Infrarotheizung erwärmt. Die Schaltung kühlt dann ab, das Lot gerinnt, die Verbindungen kühlen ab und der Prozess ist abgeschlossen. Moderne Lötstationen, die mit Heißluft arbeiten, werden Heißluftstationen genannt. Eine Pumpe erzeugt in ihnen einen Luftstrom, der dann auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Alles wird von einem Mikroprozessor gesteuert, der die Temperatur, den Luftstrom und die Betriebszeit regelt. Mit Hilfe von Düsen lässt sich der Luftstrom nach Wunsch regulieren.

Bleifreies Löten

Diese Art des Lötens wird mit einer bleifreien Legierung durchgeführt. Am 1. Juli 2006 führte die Europäische Union Beschränkungen für die Verwendung gefährlicher Stoffe ein, darunter beispielsweise Blei in Lötmitteln. Die technologische Entwicklung hat dazu geführt, dass die Parameter der Geräte geändert oder sie vollständig ersetzt werden mussten, um den neuen Anforderungen zu entsprechen. In der Technik Bleifrei gibt es einige Hindernisse für den gesamten Prozess, wie z.B.:

  • Wahrscheinlichkeit des Auftretens der so genannten Zinnpest bei niedrigen Temperaturen
  • Vorhandensein von Zinnwhiskern, die zu Kurzschlüssen und verschiedenen Arten von Schäden führen
  • Erhöhte Fließtemperatur des Lots

Es besteht die Gefahr, dass sich an Widerständen und Kondensatoren Kapillarwülste bilden, die je nach Art ihrer Entstehung unterschiedlich groß sein können. Die Ursachen für dieses Phänomen sind

  • Heißes Abrutschen
  • Zu geringe Fließfähigkeit
  • Benetzbarkeit des Flussmittels

Bei dieser Art des Lötens ist eine Temperatur von 215-220 °C für den Reflow erforderlich. Aufgrund der matten und körnigen Oberfläche von bleifreiem Lot ist es schwierig, eine schlechte Verbindung oder sogenanntes kaltes Lot zu erkennen.

Löten unter dem Einfluss von Stickstoff

Bei dieser Art von Verfahren wird Stickstoff an der Stelle eingeleitet, an der das Lot schmilzt. Dadurch wird die Leistung der Verbindung verbessert. Das Löten unter Stickstoffatmosphäre wird sowohl in der Massenproduktion als auch in der Handarbeit eingesetzt.

Weichlöten

Diese Art des Lötens erfolgt bei einer Temperatur, die 450 Grad nicht übersteigt (in der Regel etwa 320 Grad). Dabei werden Metalle verbunden, deren Schmelzpunkt niedriger ist als die Temperaturen der zu verbindenden Metalle. Diese Technik wird bei niedrigen Betriebstemperaturen eingesetzt, z. B. bei elektronischen Schaltkreisen, elektronischen Kabeln, Blechen usw.

Die beim Weichlöten am häufigsten verwendeten Metalle sind Stahl, Messing, Zink oder Kupfer. Weichlot schmilzt bei einer Temperatur von 183-280 Grad. Es gibt sie in Form von Draht, Platten, Pulver oder Stäbchen. Zinn-, Wismut-, Cadmium- und Antimonlegierungen werden am häufigsten als Bindemittel verwendet. Flussmittel werden verwendet, um den Schmelzpunkt des Lots zu senken, seine Oxidation zu stoppen und das Eindringen in schwer zugängliche Metallstrukturen zu verbessern. Flussmittel sind sehr häufig in Form verschiedener ätzender Flüssigkeiten, einer speziellen Paste oder in fester Form zu finden.

Hartlöten

Eine Art des Lötens, die bei Temperaturen über 450 Grad stattfindet. Bei diesem Verfahren werden Hartlote verwendet. Durch Hartlöten werden Kohlenstoffstähle, Wolfram-, Molybdän- oder Nickelstähle verbunden. Es wird auch mit Gold, Silber oder Kupfer verwendet. Beim Löten wird ein Acetylen-Sauerstoffbrenner oder eine Lötlampe verwendet. Es ist auch möglich, induktiv mit elektrischem Strom oder auf einem Schmiedefeuer zu löten. Es ist sehr wichtig, die richtigen Flussmittel zu verwenden, die Metalloxide auflösen, so dass sich das Lot leichter auflösen und gründlicher in alle Ritzen eindringen kann. Darüber hinaus verhindern sie die Oxidation des gesamten Prozesses.

Unterschied zwischen Löten und Schweißen

Während des Schweißvorgangs schmelzen beide Metalle durch die entstehende Hitze. Dies ist auf die Bildung einer Atombindung zurückzuführen, die die Bindungswirkung erheblich verbessert. Beim Löten hingegen entsteht diese Art von Verbindung nicht, was bedeutet, dass ein drittes Metall, das so genannte Lot, benötigt wird, um die Teile miteinander zu verbinden. Nach dem Schweißen bleibt eine dicke und hässlich aussehende Naht zurück, die später abgeklebt werden muss. Lötzinn hingegen bietet einen besseren und weniger auffälligen Effekt. Außerdem ist der Zeitaufwand für das Löten geringer als für das Schweißen, was eindeutig für das Löten spricht.