¶ Technologien
¶ Through Hole Technology (THT)
THT-Bauteile besitzen kleine Füßchen, die meist durch kleine, dafür vorgesehene, leitfähige Löcher in Platinen gesteckt und anschließend verlötet werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Bauteile ohne Löcher zu verbauen und stattdessen einfach ähnlich der SMD-Technologie direkt einseitig auf leitfähige Flächen ("Pads") auf der Platinen zu legen. Hält dann zwar nicht so schön einfach in den Löchern, aber geht. Warum dann nicht gleich SMD? Technisch gesehen gute Frage, aber zum Einstieg ist es schlicht leichter zu üben und außerdem günstiger herzustellen, da der Bohrprozess bei der Platinenfertigung entfällt. Die meisten unserer Lötbausätze zum üben vor Ort findet ihr daher auf diese Art mit THT-Bauteilen vor, aber ohne "through hole". Passt schon.
Das Löten von THT-Bauteilen wird ganz gut durch die folgende kleine Handreichung von blinkyparts.com erklärt, welche wir auch vor Ort haben:
¶ Surface Mount Device (SMD)
SMD-Bauteile besitzen im Unterschied zu THT keine kleinen Füßchen, sondern an zwei Enden leitfähige Kontakte. Diese werden direkt auf die leitfähigen Oberflächen ("Pads") auf der Platine gelegt. Auch hier gibt es eine Breite Auswahl passiver als auch aktiver Bauteile wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden oder Transformatoren. Der Vorteil von SMD liegt vor allem in der besseren Verwendbarkeit in automatisierten Fertigungsprozessen, die Bauteile sind aber auch manuell nutzbar. Zudem gibt es SMD-Bauteile häufig in deutlich kleinerer Bauweise, was eine platzeffiziente Bestückung von Platinen ermöglicht.
Das manuelle Löten von SMD-Bauteilen wird ganz gut durch die folgende kleine Handreichung von blinkyparts.com erklärt, welche wir auch vor Ort haben:
In der automatischen Leiterplattenbestückung (Printed Circuit Board Assembly, PCBA) werden SMD-Bauteile über das SMT-Verfahren (Surface Mount Technology, SMT) mit Bestückungsautomaten auf die Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) gelegt.
Dabei wird auf die fertig gedruckte Leiterplatte zunächst mithilfe einer mit Löchern versehenen Schablone an den benötigten Stellen Lötpaste aufgetragen. Anschließen werden die elektronischen Bauteile auf die Lötpaste gesetzt und im letzten Schritt im Reflow-Ofen fest mit der Leiterplatte verbunden.
Im MakeLab haben wir zwar keinen Bestückungsautomaten, dafür aber mit dem Voltera V-One einen kleinen Platinendrucker, der die PCBs herstellen und Lötpaste auftragen kann. Nach dem manuellen Bestücken der Platine kann der V-One durch seine beheizte Oberfläche auch direkt den Reflow-Prozess durchführen.
¶ Arbeitsschutz
Gemäß TRGS 528, sind Lötrauche an der Entstehungsstelle abzusaugen. Da sich Lötrauche mit geringer Eigengeschwindigkeit ausbreiten, sind in der Praxis Erfassungsgeschwindigkeiten von ≥ 0,15 m/s ausreichend.
Die Wirksamkeit und die Funktion der technischen Schutzmaßnahmen, insbesondere die Lüftungs- und Absaugeinrichtungen müssen nach TRGS 528 regelmäßig mindestens jährlich durch eine befähigte Person überprüft werden. Die Prüfergebnisse sind zu dokumentieren. Bei der Festlegung der Prüf- und Wechselfristen für die Filtermedien sind die Empfehlungen der Hersteller zu berücksichtigen.
Für alle Arbeitsbereiche sind Betriebsanweisungen zu erstellen und auszuhängen. Die Beschäftigten sind mindestens einmal jährlich arbeitsplatz- und tätigkeitsbezogen anhand der Betriebsanweisung in einer für sie verständlichen Form und Sprache zu unterweisen. Hierbei ist insbesondere auf die Hygiene am Arbeitsplatz einzugehen.
Die Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) geben dem Betrieb praxisgerechte Hinweise, wie sichergestellt werden kann, dass verbindliche Arbeitsplatzgrenzwerte eingehalten sind oder anderweitig davon ausgegangen werden kann, dass der Stand der Technik erreicht ist. (DGUV Information 213-725 Manuelles Kolbenlöten mit bleifreien Lotlegierungen in der Elektro- und Elektronikindustrie.)
¶ Gefahrstoffe
Beim Löten entstehen Gefahrstoffe. Bleifreie Lotlegierungen bestehen hauptsächlich aus Zinn (Sn), Silber (Ag) und Kupfer (Cu). Gebräuchliche Flussmittel bestehen aus Harzen (z.B. Kolophonium) und Aktivierungszusätzen auf organischer oder anorganischer Basis (z.B. Carbonsäuren, Aminhydrochloride). Bei einigen Lötverbindungen werden zusätzliche Flussmittel verwendet, die u. a. Propan-2-ol enthalten können. Die beim manuellen Kolbenlöten durch die thermische Belastung der eingesetzten Lotlegierungen und der Flussmittel entstehenden Lötrauche bestehen überwiegend aus ultrafeinen Partikeln (UFP), die sich aus unterschiedlichen Stoffen zusammensetzen.
Zur Minimierung der Exposition gegenüber krebserzeugenden Stoffen ist die Verwendung von Legierungsbestandteilen wie z.B. Antimon, Cobalt und Nickel zu vermeiden.