Löten von Lochrasterplatinen
Für den Einsteiger stellt sich immer wieder die Frage, wie er seine elektronischen Schaltungen aufbauen soll. Die beste Lösung wäre die Herstellung einer Leiterplatte, einer gedruckten Schaltung. Das ist sehr aufwendig und lohnt sich für Einzelstücke in der Regel nicht. Auf diese Alternative wird hier nicht eingegangen, sondern auf https://www.mikrocontroller.net/articles/Hauptseite#Platinen verwiesen.
Erste Tipps
Einsteiger sollten
- dieses Praktikum lesen und
- dann das Praktikum Löten für Einsteiger durchführen. Es zeigt, wie Schaltungen auf Lochrasterplatinen aufgebaut werden.
- Ein weiteres Beispiel für Lötanfänger findet sich in Einfachen Logiktester aufbauen.
- Die Zusammenfassung Löten von Lochrasterplatinen rekapituliert die verschiedenen Techniken.
Werkzeuge und Hilfsmittel
Eine Zusammenstellung der benötigten Werkzeuge und Werkzeuge und Hilfsmittel wird gesondert beschrieben.
Aufbau der Schaltung
Beim Aufbau der Schaltung auf Lochrasterplatinen gehen wir pragmatisch vor:
- Wir bauen Schaltungen auf, die funktionieren,
- aber keine Schmuckstücke für die Vitrine sein sollen.
- Wir bauen Einzelstücke und sind uns bewusst, dass
- wir Fehler machen,
- sowohl beim Entwurf der Schaltung
- als auch beim Aufbau der Schaltung.
- Deshalb bauen wird die Schaltung nach und nach auf der Platine auf, sodass
- noch Änderungen am Layout und an der Schaltung sind möglich sind.
- Wir überprüfen immer wieder, ob die Schaltung korrekt aufgebaut wurde.
- Diese Vorgehensweise ist unter Pragmatische Vorgehensweise beim Aufbau von Schaltungen näher beschrieben.
- Die Leitungsführung sollte deshalb leicht änderbar sein.
Beispiel
Im Projekt Elektronische Sicherung für Spannungen bis 18V wird nach diesen Prinzipien vorgegangen.
Verlegung der Leitungen
Wie gehen wir vor?
- Leiterbahnen zuerst verlegen oder
- Bauelemente zuerst einsetzen.
- Verbindungen mit Draht oder
- Verbindungen durch Lötbrücken herstellen.
- Leitungen diagonal verlegen oder nicht.
Für uns gibt es kein Entweder-Oder.
- Wir setzen die Technik ein, die uns im Einzelfall sinnvoll erscheint.
- Vielmehr stellen wir uns die Frage, was hilft uns
- Fehler zu vermeiden,
- Fehler frühzeitig zu erkennen oder
- Fehler einfach zu beheben?
- Durch unsere pragmatische Vorgehensweise werden wir
- weder alle Leiterbahnen
- noch alle Bauelemente
zu Beginn einsetzen.
Leiterplatte zuschneiden
Die Leiterplatte wird mit einer Feinsäge zugeschnitten.
- Neben den benötigten Lötpunkten werden noch einige Lötpunkte stehen gelassen.
- Stimmt die Anzahl der Lötpunkte?
- Die Kanten der Platine werden danach mit einer feinen Feile geglättet.
- Zum Schluss wird die Platine mit Brennspiritus gereinigt.
- Dann lässt sie sich besser löten.
Die Schaltung schrittweise aufbauen
1. Teilschaltung auswählen
Wir wählen einen Teil der Schaltung aus, der als nächstes (erstes) aufgebaut werden soll.
- Er sollte ein bis drei Bauelemente enthalten.
- Die benötigten Leitungen sollten nicht zu umfangreich sein.
- Am besten beginnen wir mit der Stromversorgung oder einem Teil davon.
- Es können auch Bauelemente mit mehreren Anschlüssen enthalten sein, von denen nur ein Anschluss verwendet wird.
- Die Stromversorgung dieser Bauelemente sollte immer zuerst angeschlossen werden.
- MOSFETs werden erst dann eingebaut, wenn eine Verbindung zwischen Gate und Source hergestellt ist:
- durch einen Widerstand
- und /oder einen Transistor, eine Diode usw.
-
Dadurch soll eine elektrostatische Aufladung zwischen Gate und Source vermieden werden:
Vorsicht elektrostatische Entladung: ESD.
2. Bauelemente einsetzen
- Wir betrachten hier Bauelemente mit Anschlussdrähten. Wie drei und vierpolige SMD-Bauelemente eingebaut und gelötet werden, wird unten beschrieben.
- Die Bauelemente der Teilschaltung werden in die vorgesehenen Löcher von der Oberseite eingebaut.
- Die Anschlüsse von gegurteten Bauelementen werden gekürzt, damit Reste von Kleber die Lötpunkte nicht verschmutzen.
- MOSFETs sind empfindlich gegen elektrostatische Entladung: ESD
- ESD-Schutzmaßnahmen beachten.
- Die Anschlüsse des MOSFETs werden am besten mit einem dünnen Draht umwickelt, der nach dem Einlöten entfernt wird.
- MOSFETs werden so spät wie möglich eingebaut.
- Die Verbindungen zu einem MOSFET sollten vor dem Einbau hergestellt werden.
- Zwischen Gate und Source sollten bereits Bauelemente eingebaut sein.
- Die Bauelemente werden mit einem Schwamm und Klammern gegen die Platine gedrückt.
- Drahtenden nicht umknicken.
- Ein Anschluss jedes Bauteils wird auf der Unterseite angelötet.
- Dann kann anschließend, falls nötig, das Bauelement leicht ausgerichtet werden.
- Nach dem Ausrichten werden alle Anschlüsse verlötet und
- schließlich die Drahtenden dicht über der Lötstelle abgeschnitten.
3. Bauelemente ausrichten
LEDs, Stift- und Buchsenleisten müssen meistens ausgerichtet werden.
- Das Bauelement einsetzen und an einem Pin anlöten.
- Dann die Lötstelle kurz erhitzen und das Bauelement ausrichten.
- Zuletzt das ausgerichtete Bauelement an einen anderen Pin festlöten.
4. Verbindungen herstellen
Je nach Art der Verbindung gehen wir unterschiedlich vor:
- Sie werden natürlich erst hergestellt, wenn die zu verbindenden Bauelemente und Drähte bereits vorhanden sind.
- Das Drahtende ragt etwas (etwa 0,5mm) in die Lötstelle hinein und wird verlötet.
- In die nicht verlöteten Lötstellen werden später Bauelemente eingesetzt.
- Diese Lötstellen werden jetzt noch nicht verlötet.
- Der Draht wird so abgeschnitten, dass er 0,5mm in die noch nicht verlötete Lötstelle hineinragt.
- Der Draht wird auf dem Lötpunkt neben diesen Lötstellen angelötet.
Diese Techniken sind in Zusammenfassung Löten, bzw. in Löten für Einsteiger beschrieben.
5. Teilschaltung prüfen
Ein wesentliches Element unserer pragmatischen Vorgehensweise ist, das Testen jeder Teilschaltung.
- Wir prüfen, ob die Funktionen der Teilschaltung erfüllt sind und
- korrigieren eventuelle Fehler.
- Wenn die Funktionen der Teilschaltung erfüllt sind,
- wählen wir die nächste Teilschaltung (1.)
- oder sind fertig.
Schaltung fertig aufgebaut
Pfusch
Platine reinigen
Platine reinigen
Beim Löten bleiben Flussmittelrückstände zurück.
- Diese stören in der Regel nicht.
- Verkohlte Flussmittelreste sollten mit Spiritus oder Isopropanol entfernt werden.
- Eine halb weiche (Messing-) Bürste oder eine harte Zahnbürste helfen.
- In hartnäckigen Fällen hilft es, vorsichtig eine Nadel aus dem Lötbesteck oder eine Reißnadel einzusetzen.
Lötflöhe suchen
Lötflöhe sind eine Spezies, die nicht im Zirkus auftritt, sondern in Schaltungen für Ärger sorgt.
Es sind die kleinen Lötkugeln, die sich auf Platinen verstecken.
Dagegen hilft nur:
- Die Platine nach dem Löten mit Spiritus oder Isopropanol reinigen.
- Die Platine auf einer halb weichen Unterlage vorsichtig ausklopfen.
- Die Platine mit einer halb weichen (Messing-) Bürste reinigen.
- Die Platine sorgfältig mit einer Lupe inspizieren.
- In hartnäckigen Fällen hilft es, vorsichtig eine Nadel aus dem Lötbesteck oder eine Reißnadel einzusetzen.
SMD-Bauelemente einbauen
THT und SMD
Montage von Bauelemente auf Leiterplatten
THT (Through Hole Technology) Durchsteckmontage
- Die Anschlüsse von THT-Bauelementen werden durch Löcher in der Platine gesteckt und von unten verlötet.
- THT-Bauelemente werden auf der Oberseite der Platine montiert.
- Bedrahtete Bauelemente wie Widerstände und Kondensatoren werden in THT montiert. Dazu müssen die Anschlussdrähte entsprechend gebogen werden.
SMD (Surface Mounted Device) Oberflächenmontage
- SMD-Bauelemente benötigen keine Bohrungen, sondern werden direkt auf Kupferpads gelötet.
- SMD-Bauelemente können auf beiden Seiten einer Platine montiert werden.
SMD-Bauelemente sind nicht einfach zu löten,
- weil sie nicht in das 2,54mm-Raster der Lochrasterplatine passen,
- weil sie sehr klein sind und
- weil sie nicht durch Anschlüsse in Bohrungen in Lötpunkten fixiert werden können.
- Es gibt Adapter für SMD-Bauelemente auf das 2,54mm-Raster.
SOT-23 Gehäuse
SOT-Gehäuse passen nicht in das 2,54mm-Raster von Lochrasterplatinen. Für die meisten SMD-Gehäuse sind Adapterplatinen erforderlich.
Die SOT-23-Gehäuse mit drei oder vier Anschlüssen lassen sich mit etwas Geschick auf 2,54mm Lochrasterplatinen setzen.
Links ist das SOT-23-3 Gehäuse auf der Unterseite montiert. Die beiden anderen sind auf der Oberseite montiert.
Der dritte Anschluss befindet sich zwischen zwei Lötpunkten. Er ist mit einem Draht verbunden, der die beiden Lötpunkte überbrückt.
Bei einer durchkontaktierten Lochrasterplatine können die Anschlüsse auch auf der Unterseite angeschlossen werden.
Bild 6 zeigt die Unterseite und ist somit somit spiegelverkehrt zu Bild 5.
Der dritte Anschluss befindet sich zwischen zwei Lötpunkten. Er ist mit einem Draht verbunden, der die beiden Lötpunkte überbrückt.
Die SOT-23-3 Gehäuse sind auf der Oberseite montiert.
Der dritte Anschluss befindet sich zwischen zwei Lötpunkten. Er ist mit einem Draht verbunden, der die beiden Lötpunkte überbrückt.
Bei einer durchkontaktierten Lochrasterplatine können die Anschlüsse auch auf der Unterseite angeschlossen werden.
SOT-Gehäuse können auf die Oberseite einer durchkontaktierten Lochrasterplatine gesetzt werden.
Löten eines SMD-Bauteils
Die Lötpunkte werden dünn verzinnt, und dann wird das SMD-Bauelement darauf gelegt, mit einer Pinzette fixiert und ein Anschluss erhitzt.
Der nächste Anschluss wird erst gelötet, wenn das Bauelement gut abgekühlt ist. Dann muss sehr schnell gelötet werden, damit sich der erste Anschluss nicht löst. Danach können auch die restlichen Anschlüsse gelötet werden.
Bei SMD-Bauteilen mit 3 Anschlüssen im SOT-23-Gehäuse liegt ein Anschluss zwischen zwei Lötpunkten. Er wird später mit einem Draht verbunden, der die beiden Lötpunkte überbrückt.
Bild 9 zeigt, wie ein SOT-23-3-Bauelement mit drei Anschlüssen gelötet werden kann. Das SMD-Bauelement wurde auf der Oberseite montiert. Der obere Anschluss wurde auf der Oberseite mit einem Draht verbunden. Die unteren Anschlüsse werden auf der Unterseite der Platine verbunden.
Zweipolige SMD-Bauelemente
Zweipolige SMD-Bauelemente lassen sich einfach auf eine Lochrasterplatine zwischen zwei Lötpunkte setzen.
SMD-Bauelement einlöten
Hier wird nur das Löten von SMD-Bauelementen auf Lochrasterplatinen betrachtet.
SMD-Bauteile lassen sich nicht so einfach durch Bohrungen in der Platine befestigen wie Bauelemente mit Anschlüssen. Meistens sind sie auch so klein, dass Klammern oder ähnliches nicht verwendet werden können.
Wir fixieren SMD-Bauelemente, indem wir einen Anschluss anlöten.
- Auf die Lötinsel wird so wenig Lot aufgebracht, dass eine sehr flache Erhebung entsteht.
- Rechtshänder verzinnen am besten einen Anschluss unten rechts.
-
Linkshänder verzinnen am besten einen Anschluss unten links.
- Zwischen den Lötvorgängen warten.
- alle Anschlüsse verbunden sind und
- keine Kurzschlüsse entstanden sind.
Das obige Bild zeigt von links nach rechts
- ein SOT-23-3 Gehäuse mit verbundenen Anschlüssen,
- ein angelötetes SMD-Bauelement und
- einen vorarbeiteten Lötpunkt.