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日志

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 ...

已有 286 次阅读2017-11-23 14:19 |系统分类:兴趣爱好| 智能硬件, 工程师, 软件, 游泳环境, 保护

  大家好,今天我分享的依然是周教授的文章,这一篇的前文回顾是硬件工程师焊接基础知识之烙铁和热风枪,大家可以找一下就能看到。
  辅助材料
  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。
  原文来自“燚智能硬件开发网”分享文字可以,百度搜索 zhou.openpcba.com,联系转发。学习交流他的公众号是叫“燚智能”,单独沟通可以先加微信好友“eeioecom”。

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