現在還需要學習手工焊接嗎?

2020-11-24 電子工程專輯


許多跡象顯示手工焊接電線仍然吸引著人們的興趣，但關於如何進行焊接的一些信息並不正確。你認為現在還需要學習手工焊接技巧嗎？具備焊接電線和PCB的能力，對於個人或專業有什麼幫助？


坦白說我真的很喜歡在兩根電線之間精心完成焊接，或將元件焊接到電路板(pcb)上。助焊劑松香焊料的味道，以及焊料在183℃時從固態到液態的共晶過渡（錫63％、鉛37％的焊料，如圖1所示)，都十分令人滿意，當然還有那個完美焊接且閃亮亮的最終產品。



圖1：從固態轉變為液態而沒有中間「塑性態」的共晶材料；焊料的共晶配方是錫佔63%、鉛佔37%。（圖片來源：FCT Solder）


由於能夠在不同的情況下進行焊接，這多次解救我於「困境」之中，例如安裝智能恆溫器或將50美元電視轉換盒中3美元的故障電容換掉。追溯過去，我甚至利用分立電晶體、無源元件、開關等元件、通過焊接構建各種實驗電路，這些電路既可靠(如果焊接良好)且便宜(不需要原型板)。


但我還是一個現實的人：過去一去不復返了。對於學生、發燒友甚至項目工程師來說，我覺得不太需要或沒什麼機會進行基本的焊接了。現實情況是這樣的：大多數的元件都太小了，無法焊接（當然同，在某些情況下，可以憑藉細頭烙鐵、精準的視力、放大器，然而。。。），而且許多IC封裝下因為有連接凸塊而無法以手工焊接。因此我們可能會讓烤箱變身為家用波峰焊機——許多網站都有此這樣的介紹——但這又是另一個焊接故事了。甚至模擬傳感器和特殊元件現在通常都搭配微型連接器，因而無需焊接導線，而且在更換耳塞中壞掉的連接器時，您是否曾嘗焊接所使用的那些細線？


所以，當我在家附近的圖書館外看到圖2的標示時，既感到驚訝和高興，又有點疑惑。我不敢說焊接是一種適合10歲兒童的技術，但讓他們開始學習或許是OK的。遺憾的是，我無法深入了解課程的實際內容、教學方式以及是否正確地教授了基礎知識。



圖2：我家附近圖書館為10歲孩子提供的焊接課程廣告，這實在讓人意想不到。


很巧的是，在我看到這個廣告幾周之後，2019年4月刊的《大眾機械》(Popular Mechanics)雜誌也發表了一篇非常簡短的專欄文章——「如何使用烙鐵」(How to Use a Soldering Iron)，如圖3所示。



圖3：《大眾機械》(Popular Mechanics)的這篇專欄文章似乎文不對題，我覺應該是「如何不用焊接」(How NOT to Solder)。（來源：Hearst Corp./Popular Mechanics）


嘿，我想，可能「創客」(maker)運動是想讓基本的線路和電路板焊接捲土重來。但是當我讀完這篇專欄文章時，感到非常震驚。我覺得這篇文章更適合放在當期期刊中「這張圖中哪裡出錯了？」的那一個欄目。我們來仔細看一看這篇文章都有些什麼錯誤：


• 沒有提到使用松香助焊劑(正確)以及酸性助焊劑(一大禁忌)的比較；
• 沒有提到使用松香芯焊料，這種焊料只能適量使用，而不能大量刷塗。大多數初學者常常會使用過會的膏狀助焊劑，從而幹擾焊接過程，並且弄得一團糟；
• 絕對不要用砂紙清潔烙鐵頭；大多數烙鐵頭有鍍層來提高焊料與烙鐵頭的「熔潤」(wetting)。用砂紙清潔就像用砂紙清潔銀盤餐具一樣，會失去光澤；
• 沒有提到需要清潔焊接電線上的任何殘留物、油漬、清漆或其他物質(這非常重要！)；
• 可能最讓人不放心的地方：雖然沒有寫明，但它表達出的意思是加熱焊料直到熔化，並讓它滴到電線上。這是冷焊的經典方法，不適於機械和電氣焊。(最好是加熱裸露的焊接點，將焊料塗到另一邊，讓加熱的焊接點熔化焊料)。


此文章中唯一說對的一點或許是警告了要小心謹慎，因為烙鐵很燙！


你覺得現在還需要學習手工焊接技巧嗎？有多需要？如果會焊接電線和PCB元件，是否對你的個人或專業有任何幫助？


網友評論：


@ MWagner_MA


手工焊接......哦是的！我們還需要它！在專業領域仍然需要手工焊接。如果您正在構建原型，並使用TO-220 pkgs，是的。這樣的Pkgs比必須帶銅面積的等效SMT器件佔用更少的電路板空間。的確一些處理器因間距太小而無法手工焊接，但對於功率器件，特別是對於小批量原型，在可預見的未來，我們需要它。


@ DaveR1234


絕對需要手工焊接。事實上，我遇到了一個極不尋常的問題。我的一臺Kitchen Aid食物攪拌機壞了。我發現它的PCB上有MOV壞了。估計出現了電壓瞬變，我更換了TO220 Triac。進一步的調試發現uP的5V電源是0V，所以我花了數小時探究電路，希望能找到發生故障的元件。我從來沒弄清5V電壓是如何得到的，但我發現引線開關和焊接的PCB走線之間沒有連通。我不得不刮掉每個焊盤周圍的焊接層，這樣就可以讓開關引線和銅走線連接起來。顯然，是電壓瞬變破壞現有的焊環，導致開路。


@ raj_at_anasim_dot_com


這個問題類似於「在印刷時代，手寫是否重要？」 我曾是工廠的一名電子產品線主管，我一上班，就花了整整兩天時間來焊接或拆焊各種電氣連接。細線、粗線、通孔、焊盤、連接器、電線......我學到了足夠的知識，能夠與經驗豐富的線路人員進行交流。精細的電機控制、良好的手工電焊接頭的質量、藝術性的技巧......，收益良好。正如可以通過Graphology（手寫分析科學）來評估一個人的心理，我甚至可以憑一個電氣工程師的焊接作品來對他進行正確的評判！:-)


(參考原文：Is soldering by hand still needed?，由Susan Hong和Jenny Liao編譯)


-END-



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