Kupferlackdraht löten

[rstaiger]

Liebe Lötkünstler,

ich habe beim Löten von SMD LED WS2812B-2020 rumexperimentiert und bisher folgende Ergebnisse:

• Eigentlich möchte ich bleifrei löten. Der Versuch war, Kupferlackdraht zu verwenden, der sich durchlöten lässt, ohne die Lackschicht vorher zu entfernen. Das hat bei unterschiedlichen Temperaturen mit der Lötstation (300, 320, 340 Grad) nicht gut funktioniert. Die Lackschicht muss vor dem Löten doch abgekratzt werden, sonst haftet das Lötzinn nicht richtig. Das macht bei 40 Lämpchen für einen Weihnachtsbaum viel Aufwand. Inzwischen sind alle LEDs vorverzinnt, mit bleifreiem Lötzinn, und die Datenleitung ist aus 39 Stückchen verlötet.

• Zweiter Versuch: Jetzt sind die Plus- und Minusleitung dran. Sie sollen nicht zerschnitten, sondern von LED zu LED laufen und jeweils angelötet werden. Nachdem Eckhart offenbar mit bleihaltigem Lötzinn erfolgreich war, versuche ich das. Mit einem ungeregelten 15 Watt Lötkolben und bleihaltigem Lötzinn lässt sich der Lack jetzt wie vorgesehen an den Kontaktstellen wegbrennen. Danach kann ich den Draht ohne Probleme an die Pads der SMD-Leds löten.

• Wenn dieses erste Projekt funktioniert, die LEDs überlebt haben und ich dann noch Lust habe, mache ich eine neue Serie komplett mit bleihaltigem Lötzinn.

Das war jetzt Theorie. Bei zwei LEDs hat das Verfahren funktioniert. Morgen gehts mit dem „Rest“ weiter.

LG Ralph

[Eckhart]

Hallo Ralph!

Danke, dass du deine Erkenntnisse teilst! Das wird den ein, oder anderen bestimmt helfen, wenn er auch so ein ambitioniertes Projekt umsetzen möchte! Ich habe drei Theorien, warum es in deinem Standardsetup nicht gut funktioniert:

1. Deine Lötstation zeigt mehr an, als du an der Lötspitze wirklich hast.

Aus welcher Zeit stammt denn dein 15W Kolben? Wenn er noch aus der "bleihaltigen Epoche" stammt, dann macht er garantiert auch nicht mehr als 350°! Das würde dafür sprechen, dass deine Station an der Kolbenspitze weniger macht.

2. Es gibt mit dem Blei einen speziellen katalytischen Effekt mit dem Fastener Lack

Das müsste man mal bei der Firma anfragen. Mir ist auch schon aufgefallen, dass der Lack nicht sofort schmilzt, wenn er kurz gegen die Kolbenheizung kommt. Vielleicht gibt es da einen "Trick", der zusätzlich zur Temperatur förderlich ist und der nur mit Blei funktioniert.

3. Mein Fastener Lack ist aus der "bleihaltigen Epoche" und Fastener hat die Lack-Mischung inzwischen verändert

Vieles ist in der Industrie inzwischen auf die üblichen bleifreien Temperaturen von 370-380° angehoben worden. Das könnte auch hier der Fall sein!

Gruß, Eckhart

[rstaiger]

Hallo Eckhart,

ich vermute erst mal, dass mit der Temperaturregelung der Lötstation alles in Ordnung ist. Ich kann ohne Probleme bleifrei löten. Wenn mit bleifreiem Lot die Temperatur im Standby auf 250 Grad sinkt, geht nichts mehr bleifrei. Scheint also ungefähr zu stimmen.

Der kleine 15er Lötkolben ist tatsächlich aus der Blei-Ära. Ob ich damit in die 300 Grad Größenordnung komme, kann ich ja mal probieren, mit bleifreiem Lot, mach ich morgen.

Der katalytische Effekt könnte natürlich auch sein. Ich meine aber eine andere Wirkung zu sehen (werde ich auch testen): Es sieht so aus, als ob die höhere bleifrei-Temperatur, vielleicht in Zusammenhang mit der Zusammensetzung meines bleifreien Lots, den Lack regelrecht röstet. Er brennt nicht weg, sondern es gibt eine Art Schlacke. Wenn ich sehr stark vergrößere, glaube ich das zu erkennen.

Meine Arbeitshypothese: Niedrigere Temperatur und bleihaltig gibt die gewünschte Wirkung - hohe Temperatur mit bleifrei härtet den Lack aus und gibt eine feste Schicht. Ich probier mal ein bisschen rum mit verschiedenen Kombinationen mit der geregelten Lötstation, auch im Industrie-Temperaturbereich (die Station kann das) und lasse auch die K.I. suchen und melde mich - manjana.

LG Ralph

[rstaiger]

… ein erstes Recherche-Ergebnis.

Nach dem Datenblatt hat der Draht eine PU-Beschichtung. Da gibt es bestimmt unterschiedliche PU-Lacke, aber bei einem Hersteller habe ich folgendes Diagramm gefunden:

P155 und P180 sind Typen mit unterschiedlichen PU-Beschichtungen. Wenn das für meinen Draht zutrifft, bin ich viel zu niedrig mit der Temperatur und meine Schlacke-Theorie wäre weg. Ob das die LED aushalten? Aber es muss ja nur der Lack im ersten Schritt ab. Löten kann ich dann mit niedrigerer Temperatur und der blank gekratzte Draht war ja o.k.

Wie gesagt - morgen oder so, eine Versuchsreihe.

LG Ralph

[rstaiger]

… und noch ein Quercheck bei meiner K.I.:

Das Diagramm könnte also zutreffen - spannend! Und den Absauger hab ich sowieso „immer“ ein. Bestimmt kommt das krebserregende Zeug hinter dem Kohlefilter unverändert wieder raus, aber das Gewissen beruhigt‘s.

LG Ralph

[rstaiger]

… das Datenblatt:

Interessant ist, dass der Hersteller eine max. Temperatur von 240 Grad angibt. Mein bleifreies Lot braucht 300 - 320 Grad. Passt das überhaupt zusammen? Irgendwo im Datenblatt war außerdem die Rede von leadfree, also nix mit bleihaltig und 240 Grad. Vielleicht gibt es irgendwo bleifreies Lot, das bei niedrigerer Temperatur verarbeitet werden kann, oder ich lebe halt mit ein bisschen Ausschuss.

Ein weiterer interessanter Punkt ist die Feuchtigkeitsaufnahme. Die WS2812B-2020 verhalten sich hygroskopisch wie Filament für den 3D-Druck mit genau denselben Problemen. Sie müssen innerhalb 24 Stunden verarbeitet werden, sonst kann es beim Löten Schäden geben. Nach 24 Stunden muss man sie aufbacken, vor dem Löten. Sonst gibt es Abplatzer und Veränderungen in der Lichtstärke.

Fazit: Gar keines, ich versuch‘s trotzdem. Wenn alle Angaben passen, müsste man den Draht bei etwa 360 - 380 Grad entlacken und danach mit möglichst nicht viel über 240 Grad an die WS2812B-2020 löten. Wie gesagt, klingt spannend.

LG Ralph

[PeterVT11]

Hallo Ralph,

das was Du da aus dem Datenblatt ausgelesen hast, sind die Bedingungen für die automatische Bestückung in der Fabrik. Da wird aber nicht mit Lot gearbeitet, sondern mit einer Paste. Und die wird bei 180 Grad oder etwas mehr flüssig. Dazu passt auch die bestimmte Feuchtigkeit. Bei zuviel gibt es Dampfblasen und die sind nicht gut für die Produktion.

Aber Du lötest ja Pin für Pin, da hält das Ganze sicher auch etwas mehr aus. Vielleicht nicht alle Pins gleich hintereinander löten, sondern dem Chip etwas Abkühlzeit gönnen.

Schönen Sonntag.

[rstaiger]

Liebe Experten,

zuerst mal danke für die Tipps! Das hat mir in die richtige Richtung geholfen. Wie angedroht habe ich eine Testreihe gemacht.

• Material war PU-beschichteter Kupferlackdraht 0,15 mm (PB Fastener 079-019038G Drahtspulen-Set). Sauteuer, aber vielleicht trotzdem lohnenswert. Ob anderer, billigerer Draht zu ähnlichen Ergebnissen führt, habe ich nicht getestet. Jetzt habe ich den mal. Wenn er aufgebraucht ist, können das meine Erben probieren.

• Bleifreies Lötzinn Felder ISO-Core „Clear“ 0,5 mm.

• Lötstation ersa i-CON PICO, Lötspitze Meißel 2 mm

Ich habe versucht, mit unterschiedlichen Temperaturen die PU-Beschichtung mit der flüssigen Lot-Perle auf der Lötspitze „wegzubrennen“. Der Temperaturbereich war in 10 Grad-Schritten 250 bis 400 Grad. Erfolgreich war ich ab 360 Grad. Bei 360-370 Grad löst sich nach 5 - 10 Sekunden die PU-Beschichtung in kleine Stückchen auf, wenn die Lötspitze am Draht hin- und hergerieben wird. Teilweise war frisches Lot mit frischem Flussmittel nötig. Das Lötzinn bzw. das Flussmittel raucht kräftig. Bestimmt ist die Temperatur eigentlich zu hoch. Der Draht war danach fast blank.

Die anschließende Lötung des Drahts an die Pads der WS2812B-2020 geht ohne Probleme mit 300 Grad mit 1-2 Sekunden. Ob die Winzlinge das überlebt haben, sehe ich später.

Jetzt geht’s wieder zurück zum Weihnachtsbaum-Thema, nachdem das Löt-Problem gelöst ist.

LG Ralph