SMD-Lötstation mit Heißluft: Rework, Düsen, Luftmenge

Ein QFN-Chip hat seine Anschlüsse unter dem Gehäuse. Da kommt keine Lötspitze hin, so fein sie auch sein mag. Für den Reparaturtisch, an dem bedrahtete Bauteile und SMD gleichermaßen anfallen, halten wir die ELV LF-853D für den sinnvollsten Kauf, weil Lötkolben, Entlötkolben mit Pumpe, Heißluft und Rauchabsaugung in einem Paket kommen. Wer schon eine gute Lötstation besitzt und nur die Heißluft nachrüsten will, schaut sich die Atten ST-862D an.

Warum der Föhn aus dem Baumarkt hier nichts verloren hat

Ein Heißluftföhn ist für Lack, Folie und Schrumpfschlauch gebaut. Eine Rework-Station arbeitet anders: Temperatur und Luftmenge lassen sich getrennt einstellen, die Düse misst wenige Millimeter, und ein Regelkreis hält den Wert. Die klassische Lötstation mit Kolben bleibt trotzdem am Tisch, denn sobald ein Pin frei zugänglich ist, geht es mit ihr schneller.

Das Temperaturprofil: Die Zahl im Display ist nicht die Zahl auf der Platine

Bleifreie Lote schmelzen nach einer Übersicht der Berufsgenossenschaft bei etwa 217 bis 227 Grad, bleihaltige bei 179 bis 189. An der Lötstelle selbst nennt dieselbe Übersicht rund 250 beziehungsweise 215 Grad. Trotzdem steht an Reworkgeräten oft ein weit höherer Wert. Die Luft kühlt auf dem Weg ab, und die Kupferflächen der Platine ziehen Wärme weg.

Texas Instruments beschreibt das für ein kleines Modul Schritt für Schritt: Platine auf 90 Grad vorheizen, 90 Sekunden Haltephase bei 225 Grad Düsentemperatur, 30 Sekunden Anstieg auf 335 Grad, dann 65 Sekunden bei 370 Grad. Das gilt für genau dieses Gehäuse auf einer Profianlage und ist kein Rezept für Ihr Mainboard. Das Prinzip aber bleibt: langsam hochfahren statt draufhalten. TI rät, den Verlauf mit einem angeklebten Thermoelement oder einer Wärmebildkamera zu ermitteln.

Wie groß die Unschärfe sein kann, verrät Weller beim WTHA1 offen: Die Temperaturgenauigkeit der Heißluft liegt bei plus/minus 30 Grad. Thermoelemente zur Überwachung bringt das WXHotAir-System mit, ELV und Atten nennen bei den Stationen hier nichts Vergleichbares. Dort bleibt das Herantasten, nach dem Grundsatz von ELV: Löst sich das Bauteil nicht nach wenigen Sekunden, nicht weiter erhitzen, sondern abkühlen lassen und mit höherer Temperatur neu ansetzen.

Luftmenge: Es zählt das untere Ende der Skala

Viel Luft bringt Wärme. Sie bläst aber auch winzige Widerstände davon und verschiebt die Nachbarn eines Chips, sobald deren Lot flüssig ist. TI arbeitet im genannten Ablauf mit nur 20 bis 25 Prozent Luftstrom. Für Kleinteile ist darum interessanter, wie weit sich eine Station herunterregeln lässt, als was sie maximal schafft.

Die ELV LF-853D beginnt bei 1,5 Litern pro Minute und endet bei 40. Atten nennt für die ST-862D 20 bis 120 Liter. Direkt vergleichen lassen sich die Werte nur bedingt, denn Weller nennt für das WTHA1 je nach Lufttemperatur 60 oder 110 Liter als Obergrenze. Unsere Einschätzung: Für Handy-Platinen und kleine Module reicht das Pumpengerät von ELV. Bei dicken Mehrlagenplatinen mit viel Kupfer wird es mit 600 Watt und 40 Litern eng.

Düsen und Abstand

Vier Aufsätze liegen der LF-853D bei, zwei eckige mit 14 und 9 Millimetern Innenmaß, zwei runde mit 7,5 und 4,5 Millimetern. Den Abstand gibt die Anleitung mit 5 bis 10 Millimetern an, bei Einzelkontakten wie Widerständen mit 3 bis 5 Millimetern. Aufsetzen ist tabu. Und niemals hebeln: Wer ein Bauteil anhebt, bevor das Lot überall flüssig ist, reißt die Pads mit ab. Werkzeug zum Öffnen der Geräte steht im Ratgeber zum Reparaturset.

Vorheizen und Trocknen: die zwei Schritte, die Hobbyisten auslassen

Eine kalte Platine zieht die Wärme aus der Lötstelle, also drehen viele die Temperatur hoch. Besser ist es, die ganze Baugruppe vorher moderat zu erwärmen. Weller legt seinem größten WXHotAir-Set dafür eine Vorheizplatte bei, Atten führt eigene Vorheizer. Wer große Chips tauscht, plant es ein.

Weniger bekannt ist die Feuchte. Kunststoffgehäuse und Leiterplatten nehmen Wasser auf. TI empfiehlt dringend, bestückte Platinen vor jeder Nacharbeit auszuheizen, und verweist auf die Norm J-STD-033.

ESD: Die Station ist nur ein Teil des Schutzes

Beide ELV-Stationen haben auf der Rückseite eine Potentialausgleichsbuchse, Atten legt ein Erdungskabel bei, Weller führt WXHotAir als ESD-sicher. Angeschlossen muss die Leitung aber auch sein. Sonst bleibt die Buchse Dekoration. Und eine geerdete Station schützt keinen Chip, der auf einer Kunststoffunterlage liegt. Ableitfähige Tischmatte und Handgelenkband gehören bei empfindlichen Halbleitern dazu.

Lötrauch: Heißluft macht ihn nicht harmlos

Lötrauche enthalten nach Angaben des Instituts für Arbeitsschutz der DGUV unter anderem Kolophonium, Formaldehyd und Amine und können Atemwege und Augen reizen. Die Partikel sind laut Berufsgenossenschaft mit 0,01 bis 0,15 Mikrometern so fein, dass sie bis in die Lungenbläschen gelangen. Ihre Messungen betreffen allerdings das Kolbenlöten, Werte für Heißluft nennt sie nicht. Die Bedienungsanleitungen von ELV verlangen in jedem Fall eine Lötdampfabsaugung am Arbeitsplatz und gute Belüftung.

Beim Prüfstandsvergleich des Instituts von 2003 schnitten Hauben mit kräftigem Gebläse und zwei Filterstufen für Partikel und Gas am besten ab. Einige Geräte mit Filter und Lüfter direkt in der Haube schieden unzureichend ab. Das kleine Tischgerät der LF-853D hat Lüfter und Filter in einem Gehäuse, und ELV nennt keinen Volumenstrom. Besser als nichts. Wer täglich arbeitet, plant trotzdem einen Absaugarm ein.

Sicherheit: Was die Anleitungen wirklich verlangen

Die Hitze wirkt laut ELV noch in einiger Entfernung von der Düse. Darum verlangt die Anleitung hitzefeste Handschuhe, feste Schuhe und eine IR-Schutzbrille. Die Heizung darf nie ohne Luftstrom laufen, das zerstört sie und ist laut Anleitung eine Brandgefahr. Beim Ausschalten kühlt die Pumpe den Kolben etwa eine Minute lang auf rund 100 Grad. Erst dann gehört die ganze Station vom Netz. Kältespray auf heiße Bauteile ist verboten.

Sechs Stationen nebeneinander

ELV Lötstation LF-853D

Lötkolben und Entlötkolben mit je 100 Watt, Heißluft mit 600 Watt, Vakuumpumpe im Entlötkolben und Rauchabsaugung: Die Ausstattung trägt die Empfehlung. Löt- und Entlötkolben regelt die Station laut ELV auf plus/minus 3 Grad, alle drei Teile laufen gleichzeitig. Die Schwächen sind genauso klar. Mit 12 Kilogramm und 30 mal 36 Zentimetern Stellfläche ist sie ein Möbelstück, bei 480 Grad endet die Heißluft, Profilspeicher nennt die Anleitung nicht. Die SMD-Pinzette TWZ90 gehört nicht zum Lieferumfang.

ELV Lötstation LS-180D+

Keine Heißluft, das muss man wissen. Sie steht hier, weil 180 Watt und 400 Grad in 15 Sekunden bei Massekontakten helfen, an denen schwache Kolben verhungern. Sinnvoll ist sie als Gespann mit einem reinen Heißluftgerät.

Atten ST-862D

Die reine Heißluftstation hat laut Atten 1.000 Watt, also mehr als die ELV. Drei Speicher für Luft und Temperatur, Kalibrierung, Kennwortschutz und automatische Kühlung nennt Atten, vier Düsen und das Erdungskabel liegen bei. Der Luftstrom beginnt erst bei 20 Litern, für winzige Bauteile also vorsichtig herantasten.

Atten ST-8802

Zwei Werkzeuge auf 12,5 Zentimetern Breite. Der Kolben hat 65 Watt, die Heißluft 800 Watt, dazu kommen ein bürstenloser Lüfter, ein Zeitgeber von 10 bis 900 Sekunden und eine Kaltluftfunktion. Entlötpumpe und Absaugung fehlen.

Weller WTHA1

Die Turbine ist bürstenlos, fünf Voreinstellungen laufen auf Wunsch automatisch als Profil ab. Damit fährt die Station von selbst, was TI oben beschreibt. Privat lässt sich diese Preisklasse kaum rechtfertigen, im Labor schon.

Weller WXHotAir

Integriertes Vakuum hebt das Bauteil direkt ab, Thermoelemente überwachen die Temperatur, die Software dokumentiert jeden Durchgang. Das zählt, wo Nacharbeit rückverfolgbar sein muss. In der Hobbywerkstatt nicht.

So würden wir entscheiden

• Reparaturen an Konsolen, Handys und Audiotechnik, dazu Bedrahtetes: ELV Lötstation LF-853D.
• Gute Lötstation vorhanden, nur Heißluft fehlt: Atten ST-862D.
• Wenig Platz und vor allem SMD: Atten ST-8802.
• Große Massekontakte, Heißluft kommt später: ELV Lötstation LS-180D+.
• Labor mit wiederkehrenden Abläufen: Weller WTHA1, mit Dokumentationspflicht Weller WXHotAir.

Einsteigern raten wir ab, gleich hier zu beginnen. Erst Löten an einem Elektronik-Bausatz üben, dann an einer Schrottplatine. Das Ergebnis kontrollieren Sie am besten unter dem USB-Mikroskop.

Quellen

• ELV: 3-in-1-Lötstation LF-853D (Händlerangaben)
• ELV: Bedienungsanleitung LF-853D (PDF)
• ELV: Aufsätze des Heißluftkolbens (PDF)
• ELV: Lötstation LS-180D+ (Händlerangaben)
• ELV: Bedienungsanleitung LS-180D+ (PDF)
• Atten: ST-862D
• Atten: ST-8802
• Weller: WTHA1 Set 230 V
• Weller: WXHotAir Basic Set
• Weller: Prospekt WXHotAir (PDF)
• Texas Instruments: Rework Guidelines, MicroSiP
• BG ETE: Expositionen beim bleifreien Weichlöten (PDF)
• IFA der DGUV: Lötrauchemission beim Weichlöten