1.3 電子制作常用工具

電子制作常用工具可劃分為板件加工工具、焊接工具和測量工具三大類：板件加工工具主要有錐子、鋼板尺、刻刀、螺絲刀、鋼絲鉗、小型臺鉗、手鋼鋸、小鋼銼、錘子、手電鉆等，焊接工具主要有鑷子、鉛筆刀、剪刀、尖嘴鉗、偏口鉗、剝線鉗、熱熔膠槍、電烙鐵等，測量工具主要有測電筆、萬用表等。

1.3.1 板件加工工具

1）螺釘旋具

螺釘旋具分為十字螺釘旋具和一字螺釘旋具。主要用于擰動螺釘及調整可調元件的可調部分。螺釘旋具俗稱改錐、起子。電工用螺釘旋具有：100mm、150mm和300mm幾種。十字螺釘旋具按照其頭部旋動螺釘規格的不同分為：I、II、III、IV幾個型號，分別用于旋動2～2.5mm、3～5mm、6～8mm、10～12mm的螺釘。

2）鉗具

電工常用的鉗具有尖嘴鉗、鋼絲鉗、剪線鉗、剝線鉗等，其絕緣柄耐壓應在1000V以上。

尖嘴鉗：主要用來夾小螺釘帽，絞合硬鋼線，其尖口有剪斷導線之用，還可用于元器件引腳成型。

鋼絲鉗：又稱虎口鉗，主要作用與尖嘴鉗基本相同，其鍘口可用來鍘切鋼絲等硬金屬絲，常用規格有150mm、175mm和200mm幾種。

剪線鉗：又稱斜口鉗，用于剪細導線、元器件引腳或修剪焊接多余的線頭。

剝線鉗：是用來快速剝去導線外面塑料包線的工具，使用時要注意選好孔徑，切勿使刀口剪傷內部的金屬芯線，常用規格有140mm、180mm兩種。

1.3.2 焊接工具與焊接工藝

1.3.2.1 常用焊接工具和材料

在電子制作中，元器件的連接處需要焊接。常用的焊接工具和材料如下所述。

（1）鑷子：在焊接過程中，鑷子是配合使用不可缺少的工具，特別是在焊接小零件時，用手扶拿會燙手，既不方便，有時還容易引起短路。使用的鑷子一般有兩種：一種是用鋁合金制成的尖頭鑷子，它不易磁化，可用來夾持怕磁化的小元器件；另一種是用不銹鋼制成的平頭鑷子，它的硬度較大，除了可用來夾持元器件引腳外，還可以幫助加工元器件引腳，做簡單的成型工作。使用鑷子進行協助焊接時，還有助于電極的散熱，從而起到保護元器件的作用。

（2）刻刀：用于清除元器件上的氧化層和污垢。

（3）吸錫器：把多余的錫除去，常見的有兩種：①自帶熱源的；②不帶熱源的。

（4）電烙鐵：熔解錫、進行焊接的工具。

（5）其他用品。

焊錫：一般要求熔點低、凝結快、附著力強、堅固、電導率高且表面光潔。其主要成分是鉛錫合金。除絲狀外，還有扁帶狀、球狀、餅狀等規格不等的成型材料。焊錫絲的直徑有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、l.2mm、1.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm多種，焊錫絲中間一般均有松香，焊接過程中應根據焊點的大小和電烙鐵的功率選擇合適的焊錫。

松香：一種中性焊劑，受熱熔化變成液態。它無毒、無腐蝕性、異味小、價格低、助焊力強。在焊接過程中，松香受熱氣化，將金屬表面的氧化層帶走，使焊錫與被焊金屬充分結合，形成堅固的焊點。

助焊劑：助焊劑是焊接過程必需的溶劑，它具有除氧化膜、防止氧化、減小表面張力、使焊點美觀的作用。有堿性、酸性和中性之分。在印制電路板上焊接電子元器件，要求采用中性焊劑。堿性和酸性焊劑用于體積較大的金屬制品的焊接，使用過助焊劑的元器件都要用酒精擦凈，以防腐蝕。

1.3.2.2 電烙鐵及其使用

1）常用電烙鐵的種類和功率

常用電烙鐵分外熱式和內熱式兩種，如圖1-2所示。

外熱式電烙鐵既適用于焊接大型的元部件，也適用于焊接小型的元器件。由于發熱電阻絲在烙鐵頭的外面，有大部分的熱散發到外部空間，所以加熱效率低，加熱速度較緩慢。一般要預熱6～7min才能焊接。其體積較大，焊小型器件時顯得不方便。但它有烙鐵頭使用的時間較長、功率較大的優點，有 25W、30W、50W、75W、100W、150W、300W 等多種規格。

內熱式電烙鐵的烙鐵頭套在發熱體的外部，使熱量從內部傳到烙鐵頭，具有熱得快、加熱效率高、體積小、重量輕、耗電小、使用靈巧等優點。適合于焊接小型的元器件。但電烙鐵頭溫度高而且易氧化變黑、烙鐵芯易被摔斷、功率小，只有20W、35W、50W等幾種規格。

電烙鐵直接用 220V 交流電源加熱，電源線和外殼之間應是絕緣的，電源線和外殼之間的電阻應大于200MΩ。

恒溫電烙鐵的烙鐵頭內裝有強磁性體傳感器，根據焊嘴熱負荷自動調節發熱量、實現溫度恒定。配有高效率陶瓷發熱芯，回溫快。橡膠手柄、采用隔熱構造，防止熱量向手傳導，舒適作業。恒溫電烙鐵可以選配不同的烙鐵頭用來手工焊接貼片元件。

吸錫電烙鐵是將活塞式吸錫器與電烙鐵融為一體的拆焊工具。

2）選用電烙鐵的原則

（1）焊接集成電路、晶體管及受熱易損的元器件時，考慮選用20W內熱式或25W外熱式電烙鐵。

（2）焊接較粗導線和同軸電纜時，考慮選用50W內熱式或45～75W外熱式電烙鐵。

（3）焊接較大元器件時，如金屬底盤接地焊片，應選用100W以上的電烙鐵；

（4）烙鐵頭的形狀要適應被焊接件物面和產品裝配密度。

3）使用電烙鐵應注意的問題

（1）新電烙鐵使用前，應用細砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，便于焊接并可防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如果嚴重氧化而發黑，可用鋼銼銼去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，然后才能使用。

（2）電烙鐵通電后溫度高達 250℃以上，不用時應放在烙鐵架上，但較長時間不用時應切斷電源，防止高溫“燒死”烙鐵頭（被氧化）。要防止電烙鐵燙壞其他元器件，尤其是電源線。

（3）不要將電烙鐵猛力敲打，以免震斷電烙鐵內部電熱絲或引線而產生故障。

（4）電烙鐵使用一段時間后，可能在烙鐵頭部留有錫垢，在電烙鐵加熱的條件下，我們可以用濕布輕擦。如果出現凹坑或氧化塊，應用細紋銼刀修復或直接更換烙鐵頭。

（5）掌握好電烙鐵的溫度，當在電烙鐵上加松香，冒出柔順的白煙時為焊接最佳狀態。

（6）應選用焊接電子元件用的低熔點焊錫絲，將25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作為助焊劑。

1.3.2.3 焊接工藝

1）焊接原理

加熱熔化成液態的錫鉛焊料，借助焊劑的作用，熔于被焊接金屬材料的縫隙，焊錫中的錫和鉛的任何一種原子便會進入被焊接金屬材料的晶格，在焊接面間形成金屬合金，并使其連接在一起，得到牢固可靠的焊接點。良好的焊接必須具備以下幾個條件。

可焊性：被焊接的金屬材料與焊錫在適當的溫度和助焊劑作用下，焊錫原子容易與被焊接的金屬原子結合。例如，焊錫與銅、鐵等具有良好的可焊性。

清潔的焊接表面：表面不夠清潔時要用砂紙擦或用刀刮干凈，否則容易形成虛焊或假焊。鋁材之所以不能用一般的方法焊接，就是因為鋁一旦與空氣接觸很快就形成了氧化層而阻礙錫原子進入鋁的晶格中。

適當的助焊劑：助焊劑在熔化時能溶解被焊金屬表面的氧化膜和污垢，并能增強焊錫的流動性。

浸潤：焊錫應在被焊金屬表面產生浸潤現象，使焊錫與被焊接金屬原子之間因內聚力作用而融為一體。

有足夠的溫度：足夠的溫度才能使焊錫熔解，同時使被焊金屬的溫度升高，焊錫才能向被焊金屬縫隙滲透和表面層擴散。

如圖1-3所示，當把焊錫熔化到電烙鐵頭上時，焊錫絲中的焊劑伏在焊料表面，由于電烙鐵頭溫度一般都在250℃～350℃以上，當電烙鐵放到焊點上之前，松香焊劑將不斷揮發，而當電烙鐵放到焊點上時，由于焊件溫度低，還需加熱一段時間，在此期間焊劑很可能揮發大半甚至完全揮發，因而在浸潤過程中由于缺少焊劑而浸潤不良。同時由于焊料和焊件溫度差很多，結合層不容易形成，很難避免虛焊。由于焊劑的保護作用喪失后焊料容易氧化，質量得不到保證。

2）焊接操作姿勢與衛生

焊劑加熱揮發出的化學物質對人體有害，一般電烙鐵離開鼻子的距離應不小于 30cm，通常以40cm為宜。電烙鐵握法有以下三種，如圖1-4所示。

（1）反握法：用五指把電烙鐵的柄握在掌內。此法適用于大功率電烙鐵，焊接散熱量大的被焊件。反握法動作穩定，長時間操作不宜疲勞。

（2）正握法：此法適用于中等功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作。

（3）握筆法：用握筆的方法握電烙鐵，此法適用于小功率電烙鐵，焊接散熱量小的被焊件，如焊接收音機、電視機的印制電路板等。

3）焊接五步法

在電子愛好者中通行一種焊接操作法，即先用電烙鐵頭蘸上一些焊錫，然后將電烙鐵放到焊點上停留等待加熱后焊錫潤濕焊件。這種方法會產生如圖1-3所示的不良后果。正確的焊接方法應該是五步法，如圖1-5所示。

準備施焊，準備好焊錫絲和電烙鐵，將干凈電烙鐵頭蘸上焊錫（俗稱吃錫）。

加熱焊件，將電烙鐵接觸焊接點，注意電烙鐵與水平面大約成60°角，便于熔化的錫從電烙鐵頭上流到焊點，并保持電烙鐵均勻加熱焊件各部分。

熔化焊料，當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊錫置于焊點，焊料開始熔化并潤濕焊點。

移開焊錫，熔化一定量的焊錫后將焊錫移開。

移開電烙鐵，當焊錫完全潤濕焊點后移開電烙鐵，注意移開電烙鐵的方向，應該是大致45°的方向。

上述過程對一般焊點而言大約 2～3s。對于熱容量較小的焊點，如印制電路板上的小焊盤，有時用三步法概括操作方法，即將上述步驟2和步驟3合為一步，步驟4和步驟5合為一步。實際上細微區分還是五步，所以五步法具有普遍性，是掌握手工電烙鐵焊接的基本方法。特別是各步驟之間停留的時間，對保證焊接質量至關重要。

4）焊前處理

焊接前，應對元件引腳或電路板的焊接部位進行焊前處理（見圖1-6）。

（1）清除焊接部位的氧化層。

可用斷鋸條制成小刀，刮去金屬引線表面的氧化層，使引線露出金屬光澤。印制電路板可用細砂紙將銅箔打光后，涂上一層松香酒精溶液。

（2）元件鍍錫。

在刮凈的引線上鍍錫?？蓪⒁€蘸一下松香酒精溶液后，將帶錫的熱電烙鐵頭壓在引線上，并轉動引線。即可使引線均勻地鍍上一層很薄的錫。導線焊接前，應將絕緣外皮剝去，再經過上面兩項處理，才能正式焊接。

5）焊接

此處焊接是指電子制作中常用的金屬導體與焊錫之間的熔合，焊錫選用熔點約為 183℃的鉛錫合金。焊前處理之后，可正式進行焊接，焊接過程如圖1-7所示。

6）焊接質量

焊接時，要保證每個焊點都焊接牢固、接觸良好，好的焊點如圖1-8所示。

圖1-8（a）所示是錫點光亮、圓滑而無毛刺，錫量適中，錫和被焊物熔合牢固，無虛焊和假焊情況。虛焊是焊點處只有少量錫焊住，造成接觸不良，時通時斷。假焊是指表面上好像焊住了，但實際上并沒有焊上，有時用手一拔，引線就可以從焊點中拔出。這兩種情況將給電子制作的調試和檢修帶來極大的困難。只有經過大量的、認真的焊接實踐，才能避免這兩種情況發生。焊接電路板時，一定要控制好時間。如果時間太長，電路板將被燒焦，或者造成銅箔脫落。從電路板上拆卸元件時，可將電烙鐵頭貼在焊點上，待焊點上的錫熔化后，將元件拔出。

伴隨著無引腳或引腳極短的片狀元器件（也稱 SMD 元器件）的出現，形成了表面安裝技術，也稱 SMT 技術，它打破了在印制電路板上“通孔”安裝元器件、然后再焊接的傳統工藝，直接將SMD元器件平臥在印制電路板表面進行安裝。

1.3.3 測量工具

1.3.3.1 驗電筆

驗電筆是用來測量電源是否有電、電氣線路和電氣設備的金屬外殼是否帶電的一種常用工具。常用的低壓驗電筆有鋼筆形的，也有一字形螺釘旋具式的，其前端是金屬探頭，后部塑料外殼內裝配有氖管、電阻和彈簧，還有金屬端蓋或鋼筆形掛鉤，這是使用時手觸及的金屬部分，如圖1-9所示。普通低壓驗電筆的電壓測量范圍在60～500V，低于60V時，驗電筆的氖管可能不會發光顯示，高于 500V 的電壓則不能用普通驗電筆來測量。當用驗電筆測試帶電體時，帶電體上的電壓經筆尖（金屬體）、電阻、氖管、彈簧、筆尾端的金屬體，再經過人體接入大地，形成回路，從而使電筆內的氖管發光，如氖泡內電極一端發輝光，則所測的電流是直流電，如氖泡內電極兩端都發輝光，則所測電流為交流電。驗電筆分高壓驗電筆和低壓驗電筆，除了常用的低壓驗電筆外，還有自行設計制作的音樂驗電器，它們具有體積小、重量輕、攜帶方便、檢驗簡單等優點。

1.3.3.2 萬用表

萬用表主要用來測量交流/直流電壓、電流、電阻及晶體管電流放大倍數等?，F在常見的主要有機械式萬用表和數字式萬用表兩種。

1）機械式萬用表

機械式萬用表又稱模擬式萬用表，其指針的偏移和被測量保持一定的關系，外觀與數字式萬用表有一定的區別，但它們的轉換旋鈕是差不多的，擋位也基本相同。在機械式萬用表上會見到一個表盤，如圖1-10（a）所示，表盤上有幾條刻度尺：

標有“Ω”標記的是測量電阻時用的刻度尺；

標有“～”標記的是測量交直流電壓、直流電流時用的刻度尺；

標有“HFE”標記的是測量三極管時用的刻度尺；

標有“LI”標記的是測量負載的電流/電壓的刻度尺；

標有“DB”標記的是測量電平的刻度尺。

2）數字式萬用表

在數字式萬用表上會見到轉換旋鈕，如圖1-10（b）所示，旋鈕所指的是下列量的擋位：

V～表示的是測量交流電壓的擋位；

V-表示的是測量直流電壓的擋位；

MA表示的是測量直流電流的擋位；

Ω（R）表示的是測量電阻的擋位；

HFE表示的是測量晶體管電流放大倍數的擋位。

新型袖珍數字萬用表大多增加了功能標志符，如單位符號mV、V、kV、μA、mA、A、Ω、kΩ、MΩ、ns、kHz、pF、nF、μF，測量項目符號AC、DC、LOΩ、MEM，特殊符號LO BAT（低電壓符號）、H（讀數保持符號）、AUTO（自動量程符號）、×10（10倍乘符號）、·））（蜂鳴器符號）等。

為克服數字顯示不能反映被測量的變化過程及變化趨勢之不足，“數字/模擬條圖”雙重顯示袖珍數字萬用表、多重顯示袖珍數字萬用表也競相問世。這類儀表兼有數字儀表和模擬表的優點，為袖珍數字式萬用表完全取代指針式（模擬式）萬用表創造了條件。

3）萬用表的使用

萬用表的紅表筆接外電路正極，黑表筆接外電路負極。萬用表可用來測量電壓、電流、電阻等基本電路參數，還可用來測量電感值、電容值、晶體管參數、音頻、溫度。具體使用方法可參見相關儀表說明文檔。

數字式萬用表：測量前先設置所測量的擋位，要注意的是擋位上所標的是量程，即最大值。機械式萬用表：測量電流、電壓的方法與數字式萬用表相同，但測電阻時，讀數要乘以擋位上的數值才是測量值。例如，現在的擋位是“×100”、讀數是200，測量值是200×100=20 000Ω=20kΩ，表盤上“Ω”刻度尺是從左到右、從大到小的，而其他的是從左到右、從小到大的。

4）注意事項

調“零點”（機械式萬用表才有），在使用前，先要看指針是否指在左端“零位”上，如果不是，則應用小改錐慢慢旋表殼中央的“起點零位”校正螺釘，使指針指在零位上。

萬用表使用時應水平放置（機械式萬用表才有）。

測試前要確定測量內容，將量程轉換旋鈕旋到所示測量的相應擋位上，以免燒毀表頭，如果不知道被測物理量的大小，要先從大量程開始試測。

表筆要正確地插在相應的插口中，測量電流時要注意更換紅表筆插孔。

測試過程中不要任意旋轉擋位轉換旋鈕。

使用完畢后，一定要將表擋位轉換旋鈕調到交流電壓的最大量程擋位上。

測量直流電壓、電流時，要注意電壓的正、負極，以及電流的流向，要與表筆相接（時）正確。

1.3.3.3 示波器

示波器是一種用熒光屏顯示電量隨時間變化情況的電子測量儀器。它能把人的肉眼無法直接觀察到的電信號轉換成人眼能夠看到的波形，顯示在示波屏幕上，以便對電信號進行定性和定量觀測，其他非電物理量亦可經轉換成電量后再用示波器進行觀測。示波器可用來測量電信號的幅度、頻率、時間和相位等電參數。凡涉及電子技術的地方幾乎都離不開示波器。

示波器的基本特點如下：

（1）能顯示電信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性；

（2）工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節；

（3）輸入阻抗高，對被測信號影響??；

（4）測量靈敏度高，并有較強的過載能力。

示波器的種類、型號很多，功能也不盡相同。電子制作中使用較多的是20MHz或40MHz的雙蹤模擬示波器。安捷倫現有模擬/數字500MHz數字示波器問世，能同時測量模擬信號和數字邏輯信號，但價格較高。圖1-11所示為幾款常見的示波器，示波器的使用可參照相關廠家的型號說明文檔。

在電子制作過程中還經常用到信號源（函數發生器）、直流穩壓電源、交流毫伏表、Q表、電阻箱、邏輯筆等測量儀表。標準儀器儀表的使用、型號規格參數均可參考相關廠家的型號說明文檔，本書不做介紹。

1.3.4 其他工具與材料

1.3.4.1 導線

電子制作過程需要用到各種電源線、信號線，線芯多為銅材，有軟硬之分，軟芯線銅芯由多股細銅絲組成，柔軟，鏈接使用方便；硬芯線銅芯是單根銅，線徑粗時較硬，容易折斷。為調試和連接方便，可采用優質的鱷魚夾和事先焊接好的柔性彩色軟線（見圖1-12），或者用排線和插針/座直接通過機器加工成杜邦線（見圖1-13），耐用、方便，調試電路時必不可少，提高效率。

1.3.4.2 恒溫膠槍

恒溫膠槍采用高科技陶瓷PTC發熱元件，升溫迅速，自動恒溫，絕緣強度大于3750V，可以用于玩具模型、人造花圣誕樹、裝飾品、工藝品及電子線路固定，是電子制作必備工具，如圖1-14所示。

1.3.4.3 電路板制版機/熱轉印機

電路板的制作，往往是電子愛好者比較頭疼的一件事，許多電子愛好者為了制作一塊電路板，往往采用油漆描板、刀刻、不干膠粘貼等業余制作方法，速度較慢，而且很難制作出高質量的印制電路板。電路板的制作甚至成為許多初學者步入電子殿堂的“攔路虎”。在計算機日益普及的今天，利用計算機設計印制電路板，雖然設計上具有圖形規范、尺寸精確、容易修改、便于保存等優點，但制作電路板的工藝仍較為復雜，要通過光繪、照相制版等化學工藝流程，消耗材料較多，周期較長，費用較高。

利用小型快速電路板制版機（見圖1-15）可以非?？焖俚匦∨恐谱饔≈齐娐钒?，具有以下顯著的優點。

（1）制版精度高：能達到激光打印機分辨率的制版精度。

（2）制版成本低廉：制作一塊電路板的制版費僅相當于一張熱轉印紙的成本。

（3）制版速度快：該制版機能夠將激光打印機打印在熱轉印紙上的印制電路圖形迅速轉移到電路板上，形成抗腐蝕層，制作一塊200mm×300mm的印制電路板（單、雙面板），僅僅需要 10～20min。非常適合于工廠、研究所、學校、電子商場、個人業余實驗快速制作電路板樣板使用。

1.3.4.4 絕緣材料與導電材料

絕緣材料是一種不導電的物質，主要作用是將帶電體封閉起來或將帶不同電位的導體隔開，以保證電氣線路和電氣設備正常工作，并防止發生人身觸電事故等。絕緣材料有：木頭、石頭、橡膠、橡皮、塑料、陶瓷、玻璃、云母等。

用做導電材料的金屬必須具備以下特點：導電性能好，有一定的機械強度，不易氧化和腐蝕，容易加工和焊接，資源豐富，價格便宜。電氣線路和電氣設備中常用的導電材料有：

（1）銅材，電阻率ρ=0.0175，其導電性能、焊接性能及機械強度都較好，要求較高的動力線路、電氣設備的控制線和電機、電器的線圈等大部分采用銅導線；

（2）鋁材，電阻率ρ=0.029，其電阻率雖然比銅大，但密度比銅小，且鋁資源豐富，為了節省銅，應盡量采用鋁導線，架空線路、照明線已廣泛采用鋁導線，由于鋁導線的焊接工藝較復雜，使用受到限制；

（3）鋼材，電阻率ρ=0.1，使用時會增大線路損耗，但機械強度好，能承受較大的拉力，資源豐富。

電子制作常用輔助材料還有臺鉆、手電鉆、臺虎鉗、扳手、切割機、滾動軸承、潤滑油、鏈條、傳動帶、螺釘、螺栓等。