将两根导线接在一起

你的焊接冒险开始于将一根导线连接到另一根导线这样一个平凡的任务。不过很快你就将在模型电路板上建立一个完整的电子电路。现在就让我们开始吧！

以下是你需要用到的东西。

□ 30 W 或40 W 的电烙铁。

□ 15 W 的铅笔式电烙铁。

□ 细焊丝（0.022 in 或类似的）。

□ 中等尺寸的焊丝（0.05 in 或类似的）。

□ 剥线器、钢丝钳。

□ “焊接帮手”设备，用于固定你的工件。

□ 热缩管，整套装的。

□ 热风枪。

□ 用以保护你的工作区域免受滴落的焊锡的伤害的东西。

电烙铁变热了！

请特别注意以下几点。

□ 使用恰当的烙铁架（例如组合在焊接帮手上的那种）来放置电烙铁。不要将电烙铁放在实验桌上。

□ 如果你有小孩或宠物，请记住他们有可能把玩或抓拉那根连到电烙铁的电源线。这将伤害到他们或者你自己。

□ 注意永远不要将火热的烙铁头放在给烙铁供电的电源线上。烙铁头将在几秒之内熔化掉塑料，引起严重的短路。

□ 如果你掉落了电烙铁，千万不要做英雄、试图去抓住它，否则你很可能会抓到热的一端而伤到自己（这是我的经验之谈）。当你烧到手之后，你将本能地丢下烙铁，因此，与其烧到手后再丢弃它，还不如直接让它落到地上。自然，在它落地以后，你应该尽快将它捡起来，因为这时已过了足够长的时间，你肯定会理性地去抓冷的一端。

□ 请永远记在心上，你房间的其他人比你更容易被电烙铁弄伤，因为他们不知道它是热的。大多数的电烙铁并无警示灯来告诉你它是插在电源上的。作为一条一般性的规则，请永远假定电烙铁是热的，即使没有插在电源上也是如此。它保持火热状态的时间比你想象的更长，从而可能会伤害到你。

第一个焊点

我们将从通用的额定功率为30 W 或40 W 的电烙铁开始用起。插上电源，将它安全地放在烙铁架上，在开始的5分钟里，找点别的事情做吧。如果你不给电烙铁以足够长的时间充分加热，就用它来焊接东西，就得不到良好的焊点。

剥掉两根22号线规的实心线的端部绝缘，并将它们夹在焊接帮手上，让它们彼此交叉、彼此接触，如图3-31所示。

为了确定烙铁已经准备好了，请试着用烙铁头去熔化一根细焊丝的端部。焊丝应该立马熔化。如果它熔化得很慢，说明烙铁还不够热。

现在按以下步骤进行操作（如图3-32到图3-36所示）。

（1）确保烙铁头干净（如果有必要，请用焊接帮手底座上的湿海绵擦一擦），然后将烙铁头稳定地靠在导线的交叉点上大约3 s，对其加热。如果你家里使用的是硬质自来水，那么请使用蒸馏水来弄湿海绵，以防烙铁头上结垢。

（2）让烙铁继续保持在该位置不动，同时往导线的交叉点送入一小点焊锡，该焊锡也应该接触到烙铁头。这样一来，两根导线、焊锡以及烙铁头就聚到了同一点。再过大约2 s，焊锡应该在导线的四周散布开来。

图3-31 在图中，焊接帮手将两根导线夹起来，使它们剥开的端部接触在一起。上面安放的放大镜已经被移开了

图3-32

图3-33

图3-34

图3-35 本图以及前3 个图展示了完成一个焊点的4个步骤：给导线供热；维持供热的同时放入焊锡；等待焊锡熔化；等待更长一点时间让其形成一个完整的熔珠。整个过程持续大约4 s 到6 s

图3-36 完成的焊点应该闪亮、均匀且呈圆球状

（3）拿走烙铁和焊锡。在焊点上吹气使之冷却。10 s 内，它应该冷到可以触摸。

（4）从夹子上松开这两根导线，试着将它们拉开。要用大一点力气拉！如果你用最大力气也没有拉开，那么两根线在电气上就是连接好的，并且能够保持这种连接状态。如果你的焊点焊得不牢靠，那么你会相对比较容易将它们分开。焊得不牢靠的原因可能是你施加的热度不够或者用的焊锡不够。

我之所以让你先学习使用较高功率的电烙铁，是因为它能够输出较多的热量，因而更容易使用。

背景知识

关于焊接的荒谬说法

荒谬说法#1 焊接很难

数以百万计的人学会了焊接，从统计学的角度来讲，你身体的协调能力不大可能比其中所有的人都差。我有一个持久性的问题，就是双手颤抖，这使得我没法将东西拿稳。此外我对于重复性的具体工作很容易感到厌烦。像我这样的人都能够焊接元件，因此几乎所有的人都应该可以。

荒谬说法#2 焊接牵涉到有毒的化学物质

现代的焊锡不含铅。你应当避免长时间吸入烟气，对日常生活中的油漆、漂白剂等也应如此。如果焊接是一件严重有害健康的事情，那么我们应该在几十年前就可以看到电子学爱好者们的高死亡率。

荒谬说法#3 焊接很危险

电烙铁的危险性低于熨衣服使用的电熨斗的危险性，因为电烙铁发热量更低。实际上，依我的经验，焊接比在大多数典型的家庭作坊或地下车间里进行的大多数活动还要更加安全。

焊接的替代方案

一直到20世纪50年代，收音机之类电子产品内部的连接仍然是靠工人在生产线上用手工焊接来完成的。但是随着电话交换应用的增长，人们需要一种快速的方法，来大量建立快速、可靠的点对点的连接，因而使得绕线连接成为一种重要的选择。

在绕线连接的电子项目中，元件安装在一种电路板上，从这种电路板的后部伸出很多很长、镀金、尖角的方形针脚。使用特制的镀银导线，其端部剥掉了1 in 的绝缘层。一个手动的或电动的绕线连接工具将该导线的端部快速地扭绕在某一根针脚上，靠所施加的足够应力来使具有柔软银镀层的导线“冷焊”在针脚上。绕线连接过程产生的应力很大，形成的连接十分可靠，特别是在缠绕7匝到9匝的时候，每一匝都将接触到针脚的4个角。

在20世纪70年代和80年代，这个连线系统被构建家用计算机的爱好者们所采用。图3-37所示是一台手工建造的计算机的绕线连接的电路板。NASA应用这一技术制造了探月飞船阿波罗号上的计算机，不过在今天，绕线连接已经很少有商业应用了。

图3-37 这个照片是 Steve Chamberlin 定制的、具有落后的8位CPU的计算机的绕线连接的一部分。回到那个时代，要是用焊点来连接这样一个导线网络的话，那将是极端耗时和极易出错的（本照片由Steve Chamberlin拍摄）

通孔元件（例如早期台式计算机中的芯片）在工业上的广泛使用，导致了波峰焊技术的发展。在这种焊接技术中，波浪或瀑布一样的熔化焊锡施加到预热过、已经插好芯片的电路板的底面一侧，并利用一种屏蔽技术来防止焊锡粘到不需要焊锡的地方。

如今的表面安装元件（它们比相应的通孔版本要小得多）是用焊锡胶来粘贴到电路板上的。组装好之后，再整体加热，使胶熔化以达到永久的连接。

工具

焊接中最常犯的8个错误

（1）不够热

焊点看起来还可以，但由于没有施加足够的热量，焊锡没有熔化到使内部分子结构重排的程度。焊锡保持颗粒状态，而不是坚固、均匀的一团，你得到的将是一个“干点”，也称“冷焊点”，当你用力拉拽两条导线时，它们就分离了。请重新彻底地加热焊点，并加入新的焊锡。

焊锡不够热的一个最可能原因，就是想用电烙铁把焊锡搬运到连接点去。这样一来，冷的导线就会降低焊锡的温度。正确的做法应该是先用电烙铁接触并加热导线，然后再送入焊锡。使用这种方法，导线是热的，它可以帮助粘连导线的焊锡熔化。

由于这是很常见的一个问题，因此我再重申一次：永远不要在烙铁头上熔化焊锡，再将焊锡搬运到连接点去。

不要将热的焊锡放在冷的导线上，而应该将冷的焊锡放在热的导线上。

（2）过热

这也许不会伤到焊点，但却会毁掉附近的每样东西。聚乙烯的绝缘层会融化，使导线暴露，增加短路的风险。这样也很容易毁坏半导体元件，甚至会使开关和接头内部的塑料部件熔化。

毁坏的元件必须脱焊并予以替换，这既要时间，也很可能成为一场苦战（请阅读“工具：脱焊”寻求帮助）。

（3）焊锡太少

两根导线之间的连接面太小的话，可能会不太牢靠。当两根导线焊接好后，总是应该检查焊点的下方，看焊锡是否完全透到下面。

（4）在焊锡凝固前移动焊点

这有可能产生一个你不愿意看到的裂缝。它也许不会使你的电路停止工作，但在未来的某个时候，由于振动或热应力的作用，裂缝可能分得足够开而断开电气连接，那时找出它的踪迹就成了一项让人很厌烦的事情。如果在焊接之前先将元件夹住，或者使用模型电路板来安装元件，你就可以避免这个问题。

（5）灰尘与油污

电工焊锡中含有的松香可以使焊接的金属得到清洁，但是污物仍然能够阻断焊锡的粘连。如果有元件看起来很脏，那么在焊接之前请先用细砂纸清洁一下。

（6）烙铁头上的黑碳

使用的过程中，烙铁会慢慢积聚星星点点的黑碳，它们会阻断热量的传递。用烙铁架或者焊接帮手底座上的小海绵来清洗你的烙铁头。

（7）材料使用不当

电子焊锡专为电子元件设计，不适合铝、不锈钢和其他许多金属的焊接。你也许可以用它来焊接镀铬的东西，但是要困难一点。

（8）每样测试焊点

不要假定焊点是好的。个个焊点都要测试，只要可能就应该用手拉拽来测试（见图3-38和图3-39的示意图），如果无法用手把焊点猛地拉开，那么可以将螺丝刀尖放到焊点下面，轻轻撬动一下，或者用一把小钳子试着拉一拉。不要担心这会毁坏你的作品。如果你的焊点不能经受住这样粗暴的对待，就不是一个好焊点。

图3-38 坏焊点的测试结果

图3-39 好焊点的测试结果

在这8个常犯的错误中，干/冷焊点是最坏的，因为它们很容易出现但看起来却是好的。

第二个焊点

现在该用你的笔式电烙铁了。同样，你必须先将其插上电源，放上5分钟来使其足够热。与此同时，不要忘记拔掉其他的电烙铁，并将它放在一个安全的地方让它冷却。

这一次我要你将导线平行放置。按这种方式，将它们焊接到一起要比交叉的时候困难一点，不过这也是一项必要的技能，否则你将无法套入热塑管来对完成的焊点进行绝缘。

图3-40到图3-44显示了这种焊接的一个成功例子。两根导线不一定彼此完美接触，焊锡结填充了二者之间的任何细小的间隙。然而，导线必须足够热，便于焊锡的流动，在使用低瓦数的笔式电烙铁时，这需要多花几秒。

图3-40

确保按照图中所示的样子送入焊锡。请记住：不要试图用烙铁头来将焊锡搬运到焊接点。先要加热导线，然后让焊锡接触导线以及烙铁头，并同时保持烙铁头与导线的接触。等到焊锡液化，然后你会看到它急切地流进连接点。如果没有出现我说的这种情况，那么你要更加耐心一点，加热时间更长一点。

图3-41

图3-42

图3-43 本图以及前面的3 个图显示了如何将两根平行的导线焊接在一起，这比交叉的情况更难。低瓦数的笔式电烙铁需要更长的时间来加热导线，这样才能得到良好的焊点。可以使用较细的焊锡

图3-44 所完成的焊点有足够的焊锡，足以应付外力的拉扯，但又没有多到影响热塑管的套入

理论知识

焊接理论

你对焊接的过程理解得越好，就越容易焊接出良好的焊点。

烙铁头是热的，你需要将那里的热量传递到需要焊接的地方。在这种情况下，你可以认为热量就像液体一样。烙铁与焊接点的接触面积越大，每秒流过接触点的热量就越大。

基于这个原因，你应该调整烙铁的角度，以使其尽可能多地接触焊接点。如果它只是在一个很微小的点上接触导线，你就会限制流过的热量。图3-45以及图3-46展示了这个概念。一旦焊锡开始熔化，它就会扩大接触面积，从而帮助传递更多的热量，因此焊接过程自然得到加速。可以说这是窍门所在。

图3-45 烙铁和工作面之间只有很小的一点接触，传递的热量不足

图3-46 烙铁和工作面之间的接触面很大，将大大增加热量的传递

另一个你需要考虑的热量流动因素是，周围环境可以把热量从需要热量的地方吸走，并把热量送到不需要热量的地方。如果你是在焊接一根很粗大的铜线，接点有可能永远也得不到足够的热量来熔化焊锡，因为粗大的铜线把热量从接点盗走了。你可能会发现即使一支40 W 的电烙铁也未必能够解决这种问题。如果做的是大件东西，你可能需要一支更加强劲的电烙铁。

作为一条一般性的规则，如果你用10 s 都完不成一个焊点，那么就应该是热量不够。

工具

脱焊

脱焊要比焊接困难得多。有两样简单的工具可用来脱焊。

□ 吸锡泵。首先，你要用电烙铁来使焊点的焊锡液化；然后你用这个简单的工具来吸走尽可能多的液体。通常它无法去掉足够的焊锡，因此你还不能将焊点拉开，所以你还得使用下一个工具。请参考前面的图3-10。

□ 吸锡带或吸锡芯。这是同一样东西的不同名称，它是专门用来从焊点吸走焊锡的，不过它也无法使焊点完全清理干净，因此你将陷入试图用两只手来拉开元件，同时还要施加热量来防止焊锡固化的窘境。请参考前面的图3-11。

对于脱焊我没有太多的建议。这是一种令人感到挫折的经历（至少我是这样想的），并且会无可挽回地毁坏元件。

热风枪也变烫了！

要注意热风枪工作端的那一段镀铬的钢管。钢要比塑料贵，因此制造商在这个地方用它肯定有其原因——这原因就是通过它空气变得特别热，能够使塑料管熔化。

在你用完之后的几分钟内，这个金属管仍然热得足以烧伤你。就跟电烙铁的情况一样，其他人（以及宠物）是易受伤害的，因为他们未必知道热风枪是热的。最重要的是，要确保你家里的任何人不要错把热风枪当成电吹风来用（见图3-47）。

图3-47 你家里的其他人应该明白，尽管热风枪看起来像电吹风，但是外表是骗人的

这个工具比起它的样子来更加危险。

加入绝缘

当你成功地在两根导线之间完成了一个良好的直线焊点之后，剩下来的事情就容易了。选择一根热缩管，它只需比焊点稍大，能够套在上面并留出一点余地就够了。

套上热缩管，使焊点位于其中间位置，将其放在你的热风枪前面，打开热风枪（手指远离超热的空气流）。转动导线，以便两面都能受热。热缩管应该在半分钟内缩紧在焊点的四周。如果加热过度，它可能缩得太多以致裂开，那样的话，你就不得不除掉它重来。一旦热缩管已经紧紧环绕在焊点周围，你的工作就完成了，没有理由对其继续加热。图3-48到图3-50显示了完成的结果。我使用了白色的热缩管，因为它在照片中显示得更加清楚。不同颜色的热缩管起的作用都相同！

图3-48 将热缩管套在你的焊点上

图3-49 对热缩管加热

图3-50 将热量集中在热缩管上，直到它紧紧缩在焊点上为止

我建议接下来将你的焊接技能施展到几个实用的项目上。在第一个项目中，你可以将彩色编码的实心导线加到交流适配器上，而在第二个项目中，你可以将一个笔记本电脑的电源线缩短。你可以用较大功率的电烙铁来完成这两项工作，因为这两个项目都没有牵涉到任何热敏感的元件。

改造交流适配器

在上一章中，我提到了无法将交流适配器插入面包板孔中的烦恼。下面就让我们来解决这个问题。

（1）剪两条22 号线规的实现导线——一条红色的和一条黑色的（或蓝色的）。每条都要求大约2 in 长。每条线的两端都要剥去0.25 in 的绝缘层。

（2）修整交流适配器上的导线。你需要使其暴露出一些新的、干净的铜来，以尽可能地增大焊锡粘上去的机会。

我建议一根导体要长于另一根，以减少裸露的端部接触、短路的机会。如果你对哪一根导体是正的存在疑问，请使用万用表，将其设置到DC档，测试一下就知道了。

像在前面的实践环节中所做的那样，焊上导线，并套上热缩管。最终的结果应该跟图3-51一样。

图3-51 实心的彩色编码导线焊接到交流适配器的导线上之后，就可以方便地给面包板供电。请注意导线的长度不同，以减少它们碰到一起而短路的危险

选择正确的热缩管

如果是在110V的交流电源线上使用热缩管，就跟我们的实验所做的一样，请确保你用的热缩管的额定电压是110 V的。

改短电源线

外出旅游时，我喜欢一切从简。我的笔记本电脑的电源线有4 ft长，这使我十分恼火。给计算机供电的细线也是4 ft 长，我实在不需要这么长的线。

大量搜索之后，我没能找到一条短于3 ft 的笔记本电源线，因此我决定自己动手，将它缩短。即使你觉得没有必要这么做，也应该找一条旧的延长电缆来尝试同样的步骤，以作为练习。你确实有必要经历这些步骤，以便对粗大的绞线的焊接以及对热缩管的使用积累些实践经验。

（1）用钢丝钳剪断导线，然后使用万用刀将两根导线劈开，使一根比另一根短。当拼接电源线或者类似的包含两根或多根导体的电缆时，要尽量避免焊点彼此相对在一块。焊点相隔一段距离的话，组合在一起也更整洁，这时如果有一个焊点坏了，短路的危险也更小。

（2）剥掉尽可能少的绝缘层，1/8 in（3 mm）足够了。我在第1 章的购物清单中提及的自动剥线器特别方便，不过普通的剥线器也一样可以完成这项工作。

（3）剪两段热缩管，每段1 in长，大小以能够套在电缆线分开的支线上为宜。另外再剪一段2 in长的较大的热缩管，在焊接完成以后，它将套在全部焊点的外面。到此为止的步骤见图3-52到图3-58。

图3-52

（4）接下来是难度最高的部分：激活你的记忆。你必须记住，要在焊接之前将热缩管套在导线上，因为导线端部的插头使得你在以后没有办法再套热缩管了。如果你跟我一样缺乏耐心，那么每次你都很难记住要做到这一点。

图3-53

图3-54

图3-55

图3-56

图3-57

图3-58 图3-52 到图3-58 展示了在缩短笔记本电脑电源线时，焊接之前的准备工作

（5）使用焊接帮手对齐第一个要焊接的点。将两根导线按压在一起，使各股绞线互相混合在一起，然后在大拇指和其他手指之间用力挤压它们，保证没有小股的铜丝钻出来。在热缩管加热变软、围绕焊点收缩的时候，这种杂乱突出的绞股线会刺穿热缩管。

（6）你现在要焊接的导线比你以前焊接的22号线规的导线重得多，因此它将吸收更多的热量，你也必须让烙铁在它上面接触更长的时间。确保焊锡沿着各个方向流向焊点，并在焊点冷却之后检查下方的情况。你很有可能会在下方发现一些裸露的铜股线。连接处应该变成一个很坚固的、圆状的、发亮的凝块。在使用烙铁的时候，应该让热缩管尽可能远离连接点，以免烙铁的热量使热缩管过早收缩，妨碍后面将其移动到焊点上。

（7）当焊点冷却以后，将热缩管移动到焊点上，用热风枪来使其收缩。然后再对另一根导线重复同样的步骤。最后，将较大的那根热缩管移动到焊点上。在开始的时候你没有忘记套上大的热缩管吧。

图3-59到图3-65显示了从头到尾的各个步骤。

图3-59

图3-60

图3-61

图3-62

图3-63

图3-64

图3-65 已经缩短的笔记本电脑电源线

如果现在你已经完成了这个焊接练习，那么你就已经掌握了足够的基本技能来焊接你的第一个电子电路。不过首先我要你来验证一下元件在热方面的脆弱性。