Selbstlötende Platine Eine Leiterplatte, die Bauteile selbst verlötet

SMD-Bauteile, die sich selbstständig auf die Leitplatte löten? Ja, das geht, aber ist das auch sinnvoll? Ingenieur Carl Bugeja zeigt in einem Video, wie das funktioniert.

Surface Mount Devices (SMD) oder auch Bauteile zur Oberflächenmontage sind auch für Hobbybastler interessant. Doch das Löten gestaltet sich nicht so einfach wie bei durchgesteckten Bauteilen. Herkömmliches Reflow-Löten erfordert eine gleichmäßige Erwärmung der Platine. Das macht man am besten mit einem handelsüblichen Reflow-Ofen.

Eine Alternative präsentiert ein Ingenieur auf YouTube. Carl Bugeja, der, laut eigener Aussage, gerne neue „elektronische Dinge“ erfindet, hatte eine clevere Idee: Eine Platine, die sich selbst aufheizt und so die Bauteile selbstständig verlötet.

Für eine selbstlötende Leiterplatte wird eine Lage im Inneren einer vierlagigen Leiterplatte umfunktioniert und fungiert als internes Heizelement bzw. Heizspirale. Anstelle einer breiten, durchgehenden Kupferschicht entwarf Bugeja eine lange, gewundene Leiterbahn, die den gesamten Bereich der Leiterplatte abdeckt. Die Verlegung der thermischen Leiterbahn um Durchkontaktierungen herum war laut Bugeja etwas knifflig, aber am Ende gelang ihm eine einzige Leiterbahn mit einem Widerstand von etwa 3 Ohm.

Mit einer Infrarotkamera sieht man, dass die Leiterplatte sich nach dem Anschließen an ein Netzteil gleichmäßig erwärmt. Die Qualität der Lötung soll der eines Reflow-Ofens ähnlich sein. Nach dem Löten wird das Heizelement in eine Massefläche für die Schaltung umgewandelt, indem man die Anschlüsse abbricht und ein paar Null-Ohm-Widerstände anlötet, um die Heizspirale gegen Masse kurzzuschließen. Die erste Platine, die er so bestückte, konnte den Strom durch die Heizspirale und die Temperatur steuern. Das erste Erhitzen hat Bugeja noch manuell durchgeführt. Mit der so entstandenen Platine fertigte er dann weitere Leitplatten. Das Design der Steuerplatine kann man auf der Plattform Github einsehen und herunterladen.

Zu warm darf die Platine aus Epoxidharz natürlich nicht werden. Bugeja verwendete ein Material für die Platine mit einer Glasübergangstemperatur von 170 Grad Celsius und eine Lötpaste mit einem Schmelzpunkt von 165 Grad Celsius. Die Einschränkung führt zu verhältnismäßig hohen Kosten. Eine Erklärung seiner selbstlötenden Platine gibt Carl Bugeja ausführlich in einem Video.

Wie sinnvoll eine selbstlötende Platine ist, ist eine andere Frage. Denn die Technik hat natürlich einige Nachteile. Auch die Tatsache, dass die Wärmeverteilung immer ungleichmäßiger wird, je größer die Platine ist, mindert die Praxistauglichkeit. Gleiches gilt für das erforderliche teure Niedrigtemperaturlot und die spezielle hochtemperaturfeste Platine.

EP Basics: Wärmemanagement

Wärme auf der Leiterplatte: Schäden, Ursachen und Fehlerbilder

Gedruckte Organische Elektronik

Neues Verfahren zur Leiterplattenherstellung

(mbf)

(ID:49032265)