硬件工程师焊接基础知识之辅料-燚智能周教授讲智能硬件开发实战

大家一定会问，燚智能周教授是谁？
　　辅助材料
　　硬件工程师焊接基础知识之辅料-燚智能周教授讲智能硬件开发实战
　　焊接工具
　　焊锡
　　咱们电子产品上的焊接，没办法像工业上直接把金属和金属加热融合到一起去，而是要通过介质，就是焊锡来连接两块不同的金属。实验室最常用的是焊锡丝，一圈丝状的焊锡，中空，含有助焊剂。SMT工厂加工的时候用的是锡膏，用来通过钢网（模版）涂抹在电路板上。
　　焊锡丝有有铅和无铅的两种，有铅的熔点低，无铅的熔点高。研发实验室里，用有铅的会比较多一些，更容易焊接。
　　焊锡丝的规格上，主要差别在粗细，例如0.5mm、0.8mm、1mm直径等。对性能没有影响，用起来也没有特殊差异。
　　镊子
　　怎么把元器件放到电路板上去？元器件被吹的东倒西歪的时候怎么扶正？用手指头，恐怕有点烫手。只要是产品开发工程师，不管是硬件还是结构还是软件，镊子都是人手至少一把的。很多人说，镊子我知道，经常用，太简单了。你还真别说简单，镊子里面也有玄机，不多干几年活，还真不一定发现的了。
　　形状上看，主要是弯头和直头的镊子，不同的形状，握在手上的时候，尖头的方向不同。具体怎么用着顺手，多摸摸就知道了。颜色上有黑色和银色两种，黑色的带有一层绝缘漆，银色的是不锈钢。因此黑色的部分不导电，银色的部分是导电的。还有一种陶瓷镊子，耐高温，用的很少，这里就不讨论了。镊子的头都是尖的，不上锡（就是说一般的焊锡焊不到镊子上去）。
　　镊子有很多妙用，除了夹着元器件之外，可以夹到万用表上当探针，可以清除短路的锡珠，可以当作跳线来夹在两个元器件之间，还可以用来拆快递：）
　　有时候会遇到镊子粘元器件的情况。本来打算用镊子把元器件放到电路板上的，但元器件不会掉下来，而是粘到镊子上了。此时需要把镊子尖擦干净。或者粘一点助焊剂，依靠助焊剂的粘性把元器件放在电路板上。
　　导线
　　调试主板的时候，需要焊电源线、下载线、测量线、飞线等，都需要用到各种型号的导线。常用的导线，按粗细划分，粗的用来做电源线，中等的用来做调试用，特别细的用来做精密焊接。
　　导线外表一般都有一层绝缘塑料皮，用来绝缘。内芯有多股的，有单股的，每股也有粗细不同。主要材质是铜或者铝。铜的导电性更好、质地柔软、价格高。铝线价格低，要硬一些。多芯线比单芯线要软一些。需要根据不同的应用场景选择不同的线材。例如家用220v电线、网线，一般都是单根的铜线，弯折好了就不会变形。电路板上焊的线，大多是多芯线或者很细的单芯线，线材柔软，应力小，不容易把电路板上的焊盘扯掉。粗的线通过电流的能力强，细的线通过的电流小，这也是高中物理学的。
　　导线的颜色有很多种，电源线一般是黑色或红色，信号线一般用其他的五颜六色的。不同颜色的线和性能没什么关系，但使用的时候最好用约定俗成的颜色。例如红色电源黑色地。用反了，容易对其他人造成误解。尤其是电源线，如果你非得把红色当地线，黑色当电源线，别的同事拿到你的电路板，按照经验一加电就会短路烧毁。插个题外话，做设计，自己不犯错误，同时也要杜绝诱导别人犯错误的地方，切莫当“猪队友”
　　漆包线
　　外面包了层塑料或橡胶绝缘层的导线，里面一般是纯金属，没有其他绝缘层了，拨开就可以焊接。但有些地方，例如电动机里面的线圈、喇叭的线圈、RFID卡的天线的线圈，这些暗金色的导线，一圈一圈的缠绕在一起，但却不会短路，因为外面刷了一层绝缘漆。这些线，用做电路板上的飞线再好不过了，0.1mm的线径，足够柔软，还不会引起短路。
　　如果从桌子上捡了一段细线，最好量量到底是铜丝还是漆包线，如果把铜丝当漆包线来用了，很容易引起短路。
　　用烙铁头粘一些焊锡，把漆包线线头插进去，烫几秒钟，闻到漆皮烧焦了的味道，然后拿出来，就可以看到线头变成银色了，已经被镀上了一层焊锡，此时就可以焊接了。如果拿出来还是暗金色的，说明油漆没有被烫掉，此时是无法用来焊接的。
　　吸锡线
　　顾名思义，把焊锡吸走。为什么要吸走呢？有时候给电路板上的焊盘上锡的时候，一不小心弄了一大块锡上去，或者一排密密麻麻的元器件或焊盘短路了，这时候就需要用到吸锡线了。吸锡线是用铜丝编织起来的一根带子，焊锡碰到了铜丝编成的网，就像一滴水滴到了棉线编织成的布一样，很快就浸进去了。就像用抹布擦水一样，用铜网擦融化了的焊锡也是一样的。
　　使用的时候，烙铁是压在吸锡线上，吸锡线再压到电路板上的焊锡上的。而焊锡要加热之后才会变成“水”，而铜网和电路板也都要达到焊锡融化的温度才能够让焊锡流动起来。因此使用吸锡线的关键是，要能够有足够的多的热量从烙铁传递过去，让焊锡融化并流动起来。说起来简单，但实际操作需要技巧，因为烙铁头和吸锡线的接触面积不大，吸锡线是铜丝做的散热很快，还需要隔着吸锡线把下面的焊锡融化了。所以一般都是用刀头烙铁，用侧面平整区域压着吸锡线用来传热。这里还有个小窍门，把用完的吸锡线剪掉，这样热量只朝一个方向散，另一个方向的热不会散出去，升温就更容易一些了。
　　像QFN封装的元器件焊接的时候，中间接地焊盘一定要用吸锡线弄平整了。BGA芯片焊接的时候，也需要用吸锡线把每一个pin脚上的锡都抹平了，才能够保证焊接质量。（如果是读者是从头开始读的，到这里会发现QFN、BGA、封装、接地、pin脚这些单词之前都没有听说过，就会导致看不懂这段话。怎么办呢？去网上搜搜呗。）
　　热熔胶
　　热熔胶=热了就熔化了的胶。一般是以胶棒的形状存在的。有点像焊锡，冷却的时候没有粘性，加热熔化了就有粘性了。熔点不高，100度上下即可熔化。用于固定线缆、固定电路板、修补外壳等。只要是干净的、没有油污或液体表面的，几乎都可以用热熔胶来粘起来，实在粘不上的，也可以用一大坨热熔胶包裹起来。总之就是用来固定用。
　　正统的使用方法，是用胶枪，把胶棒插到胶枪里面，胶枪通电加热，捏一下，就把熔化的胶水挤出来了。但是传统胶枪功率都不大，插上电要等好几分钟才能热起来，断了电之后，余热还会继续加热胶棒，枪头会有胶水滴下来。用起来效率低、不方便，只适合不间断的使用。
　　但咱们做产品，用到热熔胶的时间并不连续，于是我们丢弃了热熔胶枪，转而用热风枪。热风枪的升温速度快，几十秒钟就能出来两三百度的温度，拿来吹胶棒，很快就会熔化，效率非常高。
　　烙铁也有几百度，但一般情况下不要用烙铁去烫热熔胶，传热效果不好，并且烙铁头上沾满了热熔胶，很难清理，也影响寿命。
　　焊接支架
　　实际工作中，很多电路板都是双面放置元器件的。如果放在桌面上，电路板背面也会受力，就经常会出现吹熔化了这一面的焊锡，另一面的元器件就被碰掉下来了的情况。因此需要用一个架子夹住电路板，并悬空起来。这样就不会碰到背面的元器件。或者有些电路板很小，用风枪一吹就吹跑了，也需要用架子固定住。这个就是焊接支架。也有叫维修支架、维修台、焊接夹具等。
　　这些支架一般都是金属的，带有弹簧固定位，夹持力度不能太大了，太大了容易把电路板挤变形。用热风枪吹元器件的时候，支架的局部温度也比较高，要小心不要被烫到了。
　　洗板水
　　助焊剂并不是完全没有残留的，焊接台也不是绝对干净的，锡珠也可能会飞溅到电路板上。脏兮兮的电路板，要处理干净了才能交付给下一个环节。怎么办？用水洗么？其实用水洗也没什么问题，手机掉到水里去，捞出来晒干了，几乎都可以正常开机使用。只不过用纯净水来洗电路板，晾干的速度慢，清理污渍的能力也比较弱。一般大家都用洗板水。可以用刷子沾一些洗板水来刷电路板，或者用超声波设备，像洗眼镜一样的洗电路板。
　　早期的时候有些实验室会用天拿水，毒性比较大，后来大多改成了环保洗板水。有些时候使用纯酒精。总之，能够把脏污和残留助焊剂冲洗掉，本身不导电，又能够快速挥发，就可以了。
　　这些易挥发品，通常都是易燃液体，务必要保证通风良好，以及防火安全。
　　这里补充一个常识，水，到底会对硬件设备造成什么影响？纯净水是不导电的，只要你愿意，把电路板泡在纯净水里，照样可以工作。不过日常中泡水了的设备，一般都不是泡在纯净水里面的，日常的水都是可以导电的，导电了就短路了，短路了就烧毁了。这种常见的观点不完全正确，肯定会短路，但不一定会烧毁，并且绝大部分情况下不会烧毁。把手机丢到水里面，电池是最先短路的，但是电池有短路保护的芯片，能让电路板上的芯片不会被烧毁。即便没有短路保护，电池的电也会绕过芯片，优先通过水来传递。芯片被旁路掉了，自身就没有大的电流通过，自然就不会被烧毁。
　　电路板泡水，最大的危害不是在烧毁芯片，而是在腐蚀。电路板受潮，也是一样的情况，水蒸气+氧气+金属=生锈=导电性下降或断路。会严重影响电路板的寿命。所以在产品可靠性测试的时候，会测“高温高湿”，产品在“蒸笼”里蒸上百个小时，如果还能安然无恙，说明防潮措施做的到位了。
　　如果在海里游泳的时候，手机掉到海水里了，恭喜你，有机会换新机了。海水盐分含量很高，导电性强，电化学腐蚀能力极强，即使用清水冲洗干净了，手机也没几天寿命了。
　　水对很多外围设备的影响在结构。例如水浸到LCD屏幕里去了，往往会把导管片打湿，产生屏幕上的水印。如果浸到摄像头中去了，拍照的时候就会模糊。
　　高温胶带
　　黄色半透明的胶布，粘性不强、不易变形、绝缘、能够耐高温。因其导热性不佳，可用于在用热风枪吹元器件的时候，遮挡热风，减少非焊接区域的受热。常用语遮挡塑料结构件，如卡座、连接器等。也可以用来在焊接的时候固定电路板，尤其是柔性电路板，将电路板贴在焊接台架上，使其不会被吹跑。
　　实验室里用普通的透明胶带的比较少，一是不耐高温，受热即熔化，二是很容易脱胶，一加热或者时间久了，胶就会掉下来，难以清理。
　　安全第一
　　看了这么多，要动手了。摆好姿势先。在硬件实验室里，虽然没有生命安危问题，但是还是有各种让你痛不欲生的办法。安全第一。
　　使用镊子的时候，首先不要扎到自己了，也不要扎到别人了。锋利的还带着助焊剂和细小的锡珠的镊子尖，捅到手上，定会感受到“十指连心”的酸爽。因此递镊子给别人的时候，别用尖头冲着别人，很不礼貌也危险。
　　用烙铁或风枪的时候，用完就放回支架上，避免一不小心摸上去了被烫到了。
　　对于被长期加热的其他部件，也要尽量远离操作区域。作者曾经干过这么一件事：把一块刚被吹下来的屏蔽盖（两三百度的一块铁片）丢在了实验台上，然后用胳膊压了上去。只听一声惨叫，“深深的烙印”就是这么来了。
　　被烫一下，还不算严重的，被烫了一下，人体自然会避开。但有些事情是避都避不掉的。锡珠滴到手上，甩是可以甩的掉的，热熔胶烧化了滴到手上，就是甩也甩不掉了，只有默默的等它凝固了再抠下来。