Bauteile auf Leiterplatinen tauschen: Mit Feingefühl und Hitze

Ein defektes Bauteil auf einer Leiterplatine kann schlimmstenfalls die Maschine lahmlegen. Häufig wird die gesamte Leiterplatte für mehrere 100 Euro getauscht, obwohl Teile wie ein Taster nur wenige Euro kosten.

vor einem Jahr

Mit etwas Feingefühl und Übung lassen sich Bauteile auf Leiterplatten einfach tauschen und dabei viel Geld sparen. (Bildquelle: Bertling)

Mit etwas Know-how und Übung lassen sich Bauteile auf der Platine auch selbst tauschen. Diplominformatiker, Meisterschullehrer und Entwickler für Isobus-Steuerungen Franz Höpfinger aus Schwindegg in Bayern ist Elektronik-Fachmann. Er zeigte uns ein paar Kniffe, wie auch Sie kleinere Platinenreparaturen durchführen können und was Sie dafür benötigen.

Eine Leiterplatine — auch Leiterplatte genannt — ersetzt im Grunde die Verkabelung elektrischer Bauteile. Sie besteht im Kern aus einer Platte aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), die beidseitig mit einer leitenden Kupferschicht überzogen ist. Um die Platte in voneinander abgeschirmte Bereiche zu unterteilen, wird Kupfer wieder abgetragen. Dies erfolgt beispielsweise chemisch per Ätzverfahren.

Je nach Leiterplatte werden bei der Fertigung z. B. Bohrungen oder Langlöcher hinzugefügt, die bestimmte Bauteile tragen oder zum Anschrauben dienen. Abschließend wird die Platte mit einer isolierenden Lackschicht überzogen.

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Bei seiner Arbeit entwickelt Franz Höpfinger Steuerungs-Prototypen und programmiert Isobus-Anwendungen. (Bildquelle: Bertling)

Eingesteckt oder aufgelegt

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Bauteilen: THT (through hole technology) und SMD (surface mounted device). Wie es der Name verrät, werden THT-Bauteile mit ihren Kontakten in die Leiterplatte eingesteckt und auf der Rückseite verlötet. SMD-Bauteile werden oberflächlich auf die Platine aufgelegt und angelötet. Hierzu wird das Lötzinn vorab maschinell oder per Schablone an die entsprechenden Punkte auf die Platine aufgebracht.

Grundsätzlich lassen sich SMD-Bauteile leichter tauschen als THT-Komponenten. Dies liegt daran, dass das Lötzinn bei THT-Bauteilen beim Erwärmen aus den Bohrungen und von den Kontakten des Bauteils meist abgesaugt werden muss, damit sich diese entfernen lassen. Bei neueren Leiterplatten werden vorwiegend SMD-Bauteile verwendet.

Egal, um welche Art von Bauteil es sich handelt, Schäden lassen sich vor allem an Schmorspuren auf dem Bauteil oder an Fehlfunktionen identifizieren. Für die optische Überprüfung nutzt der Spezialist ein Mikroskop.

Die dunkelgrünen Linien trennen die Leiterbahnen voneinander. Diese schaffen eine leitfähige Verbindung unter den Kontakten der Bauteile. Die weißen Linien dienen zur Orientierung. (Bildquelle: Bertling)

Passendes Werkzeug

Eine Grundlage bei Reparaturen bildet der Lötkolben. Hier kann Höpfinger die Modelle V2 von Pinecil, HS01 von Fnirsi oder den TS 101 von Miniware empfehlen. Alle lassen sich per USB-C-Anschluss mit Strom versorgen und kosten zwischen 40 und 100 Euro (alle Preise inkl. MwSt.). Die Temperatur lässt sich jeweils über ein Digitaldisplay einstellen. Zudem besteht die Spitze aus einer Einheit mit Temperatursensor und Heizelement. Erfahrungsgemäß unterliegt diese Bauweise einem deutlich geringeren Verschleiß als aufgesteckte Spitzen und sie heizt schneller auf. Bei den genannten Geräten liegt die Aufheizzeit bis auf 300°C zwischen 4 (V2) und 7 Sekunden (HS 01). Um die volle Leistung auszuschöpfen, nutzt Höpfinger ein 140 Watt starkes Netzteil von Ugreen (ca. 100 Euro) und ein flexibles USB-C-Kabel mit Silikonummantelung.

Ein ordentlicher Lötkolben bildet die Basis. Führen Sie erste Lötversuche auf jeden Fall an nicht mehr benötigten Platinen durch! (Bildquelle: Bertling)

Um vor allem SMD-Bauteile tauschen zu können, empfiehlt sich die Anschaffung einer sogenannten Hotplate. Auf diese wird die Platine aufgelegt und anschließend auf bis zu 320 °C erwärmt. Brauchbare Modelle sind z. B. die recht große ET-10 von Mechanic (ca. 40 Euro, bis 240 °C), die sich z. B. auch zum Erwärmen von Wälzlagern nutzen lässt. Als kleinere Variante ist die MHP 30 von Digital Mini brauchbar, die mit circa 140 Euro etwas teurer ist, dafür Temperaturen bis 320 °C ermöglicht. Alternativ kann zum temperaturgeregeltem Heißluftföhn mit passendem Dosieraufsatz gegriffen werden. Der Nachteil zur Hotplate liegt in dem Luftstrom, der kleine Bauteile verschieben kann.

Weitere sinnvolle Hilfsmittel sind ein Dispenser (kleine Dosierspitze), um Flussmittel oder Lötpaste an schwer zu erreichenden Stellen aufzubringen. Lötpaste besteht aus kugelförmigem Lot, das von gelartigem Flussmittel umgeben ist. Es wird punktgenau aufgetragen und per Hotplate aufgeschmolzen. Wichtig sind ebenfalls eine gute Pinzette, um die Bauteile passgenau zu platzieren sowie eine kleine Entlötabsaugpumpe zum Entfernen des überflüssigen Lötzinns.

Beispielbauteile

Offensichtlich sind Defekte an Bauteilen in den oberen zwei Reihen. Andernfalls achten Sie auf Schmorspuren auf den Bauteilen. (Bildquelle: Bertling)

Austausch von SMD-Bauteilen

Austausch von THT-Bauteilen

Alexander Bertling

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