1.3 电子制作常用工具

电子制作常用工具可划分为板件加工工具、焊接工具和测量工具三大类：板件加工工具主要有锥子、钢板尺、刻刀、螺丝刀、钢丝钳、小型台钳、手钢锯、小钢锉、锤子、手电钻等，焊接工具主要有镊子、铅笔刀、剪刀、尖嘴钳、偏口钳、剥线钳、热熔胶枪、电烙铁等，测量工具主要有测电笔、万用表等。

1.3.1 板件加工工具

1）螺钉旋具

螺钉旋具分为十字螺钉旋具和一字螺钉旋具。主要用于拧动螺钉及调整可调元件的可调部分。螺钉旋具俗称改锥、起子。电工用螺钉旋具有：100mm、150mm和300mm几种。十字螺钉旋具按照其头部旋动螺钉规格的不同分为：I、II、III、IV几个型号，分别用于旋动2～2.5mm、3～5mm、6～8mm、10～12mm的螺钉。

2）钳具

电工常用的钳具有尖嘴钳、钢丝钳、剪线钳、剥线钳等，其绝缘柄耐压应在1000V以上。

尖嘴钳：主要用来夹小螺钉帽，绞合硬钢线，其尖口有剪断导线之用，还可用于元器件引脚成型。

钢丝钳：又称虎口钳，主要作用与尖嘴钳基本相同，其铡口可用来铡切钢丝等硬金属丝，常用规格有150mm、175mm和200mm几种。

剪线钳：又称斜口钳，用于剪细导线、元器件引脚或修剪焊接多余的线头。

剥线钳：是用来快速剥去导线外面塑料包线的工具，使用时要注意选好孔径，切勿使刀口剪伤内部的金属芯线，常用规格有140mm、180mm两种。

1.3.2 焊接工具与焊接工艺

1.3.2.1 常用焊接工具和材料

在电子制作中，元器件的连接处需要焊接。常用的焊接工具和材料如下所述。

（1）镊子：在焊接过程中，镊子是配合使用不可缺少的工具，特别是在焊接小零件时，用手扶拿会烫手，既不方便，有时还容易引起短路。使用的镊子一般有两种：一种是用铝合金制成的尖头镊子，它不易磁化，可用来夹持怕磁化的小元器件；另一种是用不锈钢制成的平头镊子，它的硬度较大，除了可用来夹持元器件引脚外，还可以帮助加工元器件引脚，做简单的成型工作。使用镊子进行协助焊接时，还有助于电极的散热，从而起到保护元器件的作用。

（2）刻刀：用于清除元器件上的氧化层和污垢。

（3）吸锡器：把多余的锡除去，常见的有两种：①自带热源的；②不带热源的。

（4）电烙铁：熔解锡、进行焊接的工具。

（5）其他用品。

焊锡：一般要求熔点低、凝结快、附着力强、坚固、电导率高且表面光洁。其主要成分是铅锡合金。除丝状外，还有扁带状、球状、饼状等规格不等的成型材料。焊锡丝的直径有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、l.2mm、1.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm多种，焊锡丝中间一般均有松香，焊接过程中应根据焊点的大小和电烙铁的功率选择合适的焊锡。

松香：一种中性焊剂，受热熔化变成液态。它无毒、无腐蚀性、异味小、价格低、助焊力强。在焊接过程中，松香受热气化，将金属表面的氧化层带走，使焊锡与被焊金属充分结合，形成坚固的焊点。

助焊剂：助焊剂是焊接过程必需的溶剂，它具有除氧化膜、防止氧化、减小表面张力、使焊点美观的作用。有碱性、酸性和中性之分。在印制电路板上焊接电子元器件，要求采用中性焊剂。碱性和酸性焊剂用于体积较大的金属制品的焊接，使用过助焊剂的元器件都要用酒精擦净，以防腐蚀。

1.3.2.2 电烙铁及其使用

1）常用电烙铁的种类和功率

常用电烙铁分外热式和内热式两种，如图1-2所示。

外热式电烙铁既适用于焊接大型的元部件，也适用于焊接小型的元器件。由于发热电阻丝在烙铁头的外面，有大部分的热散发到外部空间，所以加热效率低，加热速度较缓慢。一般要预热6～7min才能焊接。其体积较大，焊小型器件时显得不方便。但它有烙铁头使用的时间较长、功率较大的优点，有 25W、30W、50W、75W、100W、150W、300W 等多种规格。

内热式电烙铁的烙铁头套在发热体的外部，使热量从内部传到烙铁头，具有热得快、加热效率高、体积小、重量轻、耗电小、使用灵巧等优点。适合于焊接小型的元器件。但电烙铁头温度高而且易氧化变黑、烙铁芯易被摔断、功率小，只有20W、35W、50W等几种规格。

电烙铁直接用 220V 交流电源加热，电源线和外壳之间应是绝缘的，电源线和外壳之间的电阻应大于200MΩ。

恒温电烙铁的烙铁头内装有强磁性体传感器，根据焊嘴热负荷自动调节发热量、实现温度恒定。配有高效率陶瓷发热芯，回温快。橡胶手柄、采用隔热构造，防止热量向手传导，舒适作业。恒温电烙铁可以选配不同的烙铁头用来手工焊接贴片元件。

吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁融为一体的拆焊工具。

2）选用电烙铁的原则

（1）焊接集成电路、晶体管及受热易损的元器件时，考虑选用20W内热式或25W外热式电烙铁。

（2）焊接较粗导线和同轴电缆时，考虑选用50W内热式或45～75W外热式电烙铁。

（3）焊接较大元器件时，如金属底盘接地焊片，应选用100W以上的电烙铁；

（4）烙铁头的形状要适应被焊接件物面和产品装配密度。

3）使用电烙铁应注意的问题

（1）新电烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，便于焊接并可防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如果严重氧化而发黑，可用钢锉锉去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，然后才能使用。

（2）电烙铁通电后温度高达 250℃以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。要防止电烙铁烫坏其他元器件，尤其是电源线。

（3）不要将电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。

（4）电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在电烙铁加热的条件下，我们可以用湿布轻擦。如果出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或直接更换烙铁头。

（5）掌握好电烙铁的温度，当在电烙铁上加松香，冒出柔顺的白烟时为焊接最佳状态。

（6）应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝，将25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。

1.3.2.3 焊接工艺

1）焊接原理

加热熔化成液态的锡铅焊料，借助焊剂的作用，熔于被焊接金属材料的缝隙，焊锡中的锡和铅的任何一种原子便会进入被焊接金属材料的晶格，在焊接面间形成金属合金，并使其连接在一起，得到牢固可靠的焊接点。良好的焊接必须具备以下几个条件。

可焊性：被焊接的金属材料与焊锡在适当的温度和助焊剂作用下，焊锡原子容易与被焊接的金属原子结合。例如，焊锡与铜、铁等具有良好的可焊性。

清洁的焊接表面：表面不够清洁时要用砂纸擦或用刀刮干净，否则容易形成虚焊或假焊。铝材之所以不能用一般的方法焊接，就是因为铝一旦与空气接触很快就形成了氧化层而阻碍锡原子进入铝的晶格中。

适当的助焊剂：助焊剂在熔化时能溶解被焊金属表面的氧化膜和污垢，并能增强焊锡的流动性。

浸润：焊锡应在被焊金属表面产生浸润现象，使焊锡与被焊接金属原子之间因内聚力作用而融为一体。

有足够的温度：足够的温度才能使焊锡熔解，同时使被焊金属的温度升高，焊锡才能向被焊金属缝隙渗透和表面层扩散。

如图1-3所示，当把焊锡熔化到电烙铁头上时，焊锡丝中的焊剂伏在焊料表面，由于电烙铁头温度一般都在250℃～350℃以上，当电烙铁放到焊点上之前，松香焊剂将不断挥发，而当电烙铁放到焊点上时，由于焊件温度低，还需加热一段时间，在此期间焊剂很可能挥发大半甚至完全挥发，因而在浸润过程中由于缺少焊剂而浸润不良。同时由于焊料和焊件温度差很多，结合层不容易形成，很难避免虚焊。由于焊剂的保护作用丧失后焊料容易氧化，质量得不到保证。

2）焊接操作姿势与卫生

焊剂加热挥发出的化学物质对人体有害，一般电烙铁离开鼻子的距离应不小于 30cm，通常以40cm为宜。电烙铁握法有以下三种，如图1-4所示。

（1）反握法：用五指把电烙铁的柄握在掌内。此法适用于大功率电烙铁，焊接散热量大的被焊件。反握法动作稳定，长时间操作不宜疲劳。

（2）正握法：此法适用于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。

（3）握笔法：用握笔的方法握电烙铁，此法适用于小功率电烙铁，焊接散热量小的被焊件，如焊接收音机、电视机的印制电路板等。

3）焊接五步法

在电子爱好者中通行一种焊接操作法，即先用电烙铁头蘸上一些焊锡，然后将电烙铁放到焊点上停留等待加热后焊锡润湿焊件。这种方法会产生如图1-3所示的不良后果。正确的焊接方法应该是五步法，如图1-5所示。

准备施焊，准备好焊锡丝和电烙铁，将干净电烙铁头蘸上焊锡（俗称吃锡）。

加热焊件，将电烙铁接触焊接点，注意电烙铁与水平面大约成60°角，便于熔化的锡从电烙铁头上流到焊点，并保持电烙铁均匀加热焊件各部分。

熔化焊料，当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊锡置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

移开焊锡，熔化一定量的焊锡后将焊锡移开。

移开电烙铁，当焊锡完全润湿焊点后移开电烙铁，注意移开电烙铁的方向，应该是大致45°的方向。

上述过程对一般焊点而言大约 2～3s。对于热容量较小的焊点，如印制电路板上的小焊盘，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤2和步骤3合为一步，步骤4和步骤5合为一步。实际上细微区分还是五步，所以五步法具有普遍性，是掌握手工电烙铁焊接的基本方法。特别是各步骤之间停留的时间，对保证焊接质量至关重要。

4）焊前处理

焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理（见图1-6）。

（1）清除焊接部位的氧化层。

可用断锯条制成小刀，刮去金属引线表面的氧化层，使引线露出金属光泽。印制电路板可用细砂纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。

（2）元件镀锡。

在刮净的引线上镀锡。可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热电烙铁头压在引线上，并转动引线。即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡。导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。

5）焊接

此处焊接是指电子制作中常用的金属导体与焊锡之间的熔合，焊锡选用熔点约为 183℃的铅锡合金。焊前处理之后，可正式进行焊接，焊接过程如图1-7所示。

6）焊接质量

焊接时，要保证每个焊点都焊接牢固、接触良好，好的焊点如图1-8所示。

图1-8（a）所示是锡点光亮、圆滑而无毛刺，锡量适中，锡和被焊物熔合牢固，无虚焊和假焊情况。虚焊是焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。假焊是指表面上好像焊住了，但实际上并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。这两种情况将给电子制作的调试和检修带来极大的困难。只有经过大量的、认真的焊接实践，才能避免这两种情况发生。焊接电路板时，一定要控制好时间。如果时间太长，电路板将被烧焦，或者造成铜箔脱落。从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出。

伴随着无引脚或引脚极短的片状元器件（也称 SMD 元器件）的出现，形成了表面安装技术，也称 SMT 技术，它打破了在印制电路板上“通孔”安装元器件、然后再焊接的传统工艺，直接将SMD元器件平卧在印制电路板表面进行安装。

1.3.3 测量工具

1.3.3.1 验电笔

验电笔是用来测量电源是否有电、电气线路和电气设备的金属外壳是否带电的一种常用工具。常用的低压验电笔有钢笔形的，也有一字形螺钉旋具式的，其前端是金属探头，后部塑料外壳内装配有氖管、电阻和弹簧，还有金属端盖或钢笔形挂钩，这是使用时手触及的金属部分，如图1-9所示。普通低压验电笔的电压测量范围在60～500V，低于60V时，验电笔的氖管可能不会发光显示，高于 500V 的电压则不能用普通验电笔来测量。当用验电笔测试带电体时，带电体上的电压经笔尖（金属体）、电阻、氖管、弹簧、笔尾端的金属体，再经过人体接入大地，形成回路，从而使电笔内的氖管发光，如氖泡内电极一端发辉光，则所测的电流是直流电，如氖泡内电极两端都发辉光，则所测电流为交流电。验电笔分高压验电笔和低压验电笔，除了常用的低压验电笔外，还有自行设计制作的音乐验电器，它们具有体积小、重量轻、携带方便、检验简单等优点。

1.3.3.2 万用表

万用表主要用来测量交流/直流电压、电流、电阻及晶体管电流放大倍数等。现在常见的主要有机械式万用表和数字式万用表两种。

1）机械式万用表

机械式万用表又称模拟式万用表，其指针的偏移和被测量保持一定的关系，外观与数字式万用表有一定的区别，但它们的转换旋钮是差不多的，挡位也基本相同。在机械式万用表上会见到一个表盘，如图1-10（a）所示，表盘上有几条刻度尺：

标有“Ω”标记的是测量电阻时用的刻度尺；

标有“～”标记的是测量交直流电压、直流电流时用的刻度尺；

标有“HFE”标记的是测量三极管时用的刻度尺；

标有“LI”标记的是测量负载的电流/电压的刻度尺；

标有“DB”标记的是测量电平的刻度尺。

2）数字式万用表

在数字式万用表上会见到转换旋钮，如图1-10（b）所示，旋钮所指的是下列量的挡位：

V～表示的是测量交流电压的挡位；

V-表示的是测量直流电压的挡位；

MA表示的是测量直流电流的挡位；

Ω（R）表示的是测量电阻的挡位；

HFE表示的是测量晶体管电流放大倍数的挡位。

新型袖珍数字万用表大多增加了功能标志符，如单位符号mV、V、kV、μA、mA、A、Ω、kΩ、MΩ、ns、kHz、pF、nF、μF，测量项目符号AC、DC、LOΩ、MEM，特殊符号LO BAT（低电压符号）、H（读数保持符号）、AUTO（自动量程符号）、×10（10倍乘符号）、·））（蜂鸣器符号）等。

为克服数字显示不能反映被测量的变化过程及变化趋势之不足，“数字/模拟条图”双重显示袖珍数字万用表、多重显示袖珍数字万用表也竞相问世。这类仪表兼有数字仪表和模拟表的优点，为袖珍数字式万用表完全取代指针式（模拟式）万用表创造了条件。

3）万用表的使用

万用表的红表笔接外电路正极，黑表笔接外电路负极。万用表可用来测量电压、电流、电阻等基本电路参数，还可用来测量电感值、电容值、晶体管参数、音频、温度。具体使用方法可参见相关仪表说明文档。

数字式万用表：测量前先设置所测量的挡位，要注意的是挡位上所标的是量程，即最大值。机械式万用表：测量电流、电压的方法与数字式万用表相同，但测电阻时，读数要乘以挡位上的数值才是测量值。例如，现在的挡位是“×100”、读数是200，测量值是200×100=20 000Ω=20kΩ，表盘上“Ω”刻度尺是从左到右、从大到小的，而其他的是从左到右、从小到大的。

4）注意事项

调“零点”（机械式万用表才有），在使用前，先要看指针是否指在左端“零位”上，如果不是，则应用小改锥慢慢旋表壳中央的“起点零位”校正螺钉，使指针指在零位上。

万用表使用时应水平放置（机械式万用表才有）。

测试前要确定测量内容，将量程转换旋钮旋到所示测量的相应挡位上，以免烧毁表头，如果不知道被测物理量的大小，要先从大量程开始试测。

表笔要正确地插在相应的插口中，测量电流时要注意更换红表笔插孔。

测试过程中不要任意旋转挡位转换旋钮。

使用完毕后，一定要将表挡位转换旋钮调到交流电压的最大量程挡位上。

测量直流电压、电流时，要注意电压的正、负极，以及电流的流向，要与表笔相接（时）正确。

1.3.3.3 示波器

示波器是一种用荧光屏显示电量随时间变化情况的电子测量仪器。它能把人的肉眼无法直接观察到的电信号转换成人眼能够看到的波形，显示在示波屏幕上，以便对电信号进行定性和定量观测，其他非电物理量亦可经转换成电量后再用示波器进行观测。示波器可用来测量电信号的幅度、频率、时间和相位等电参数。凡涉及电子技术的地方几乎都离不开示波器。

示波器的基本特点如下：

（1）能显示电信号波形，可测量瞬时值，具有直观性；

（2）工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的波形的细节；

（3）输入阻抗高，对被测信号影响小；

（4）测量灵敏度高，并有较强的过载能力。

示波器的种类、型号很多，功能也不尽相同。电子制作中使用较多的是20MHz或40MHz的双踪模拟示波器。安捷伦现有模拟/数字500MHz数字示波器问世，能同时测量模拟信号和数字逻辑信号，但价格较高。图1-11所示为几款常见的示波器，示波器的使用可参照相关厂家的型号说明文档。

在电子制作过程中还经常用到信号源（函数发生器）、直流稳压电源、交流毫伏表、Q表、电阻箱、逻辑笔等测量仪表。标准仪器仪表的使用、型号规格参数均可参考相关厂家的型号说明文档，本书不做介绍。

1.3.4 其他工具与材料

1.3.4.1 导线

电子制作过程需要用到各种电源线、信号线，线芯多为铜材，有软硬之分，软芯线铜芯由多股细铜丝组成，柔软，链接使用方便；硬芯线铜芯是单根铜，线径粗时较硬，容易折断。为调试和连接方便，可采用优质的鳄鱼夹和事先焊接好的柔性彩色软线（见图1-12），或者用排线和插针/座直接通过机器加工成杜邦线（见图1-13），耐用、方便，调试电路时必不可少，提高效率。

1.3.4.2 恒温胶枪

恒温胶枪采用高科技陶瓷PTC发热元件，升温迅速，自动恒温，绝缘强度大于3750V，可以用于玩具模型、人造花圣诞树、装饰品、工艺品及电子线路固定，是电子制作必备工具，如图1-14所示。

1.3.4.3 电路板制版机/热转印机

电路板的制作，往往是电子爱好者比较头疼的一件事，许多电子爱好者为了制作一块电路板，往往采用油漆描板、刀刻、不干胶粘贴等业余制作方法，速度较慢，而且很难制作出高质量的印制电路板。电路板的制作甚至成为许多初学者步入电子殿堂的“拦路虎”。在计算机日益普及的今天，利用计算机设计印制电路板，虽然设计上具有图形规范、尺寸精确、容易修改、便于保存等优点，但制作电路板的工艺仍较为复杂，要通过光绘、照相制版等化学工艺流程，消耗材料较多，周期较长，费用较高。

利用小型快速电路板制版机（见图1-15）可以非常快速地小批量制作印制电路板，具有以下显著的优点。

（1）制版精度高：能达到激光打印机分辨率的制版精度。

（2）制版成本低廉：制作一块电路板的制版费仅相当于一张热转印纸的成本。

（3）制版速度快：该制版机能够将激光打印机打印在热转印纸上的印制电路图形迅速转移到电路板上，形成抗腐蚀层，制作一块200mm×300mm的印制电路板（单、双面板），仅仅需要 10～20min。非常适合于工厂、研究所、学校、电子商场、个人业余实验快速制作电路板样板使用。

1.3.4.4 绝缘材料与导电材料

绝缘材料是一种不导电的物质，主要作用是将带电体封闭起来或将带不同电位的导体隔开，以保证电气线路和电气设备正常工作，并防止发生人身触电事故等。绝缘材料有：木头、石头、橡胶、橡皮、塑料、陶瓷、玻璃、云母等。

用做导电材料的金属必须具备以下特点：导电性能好，有一定的机械强度，不易氧化和腐蚀，容易加工和焊接，资源丰富，价格便宜。电气线路和电气设备中常用的导电材料有：

（1）铜材，电阻率ρ=0.0175，其导电性能、焊接性能及机械强度都较好，要求较高的动力线路、电气设备的控制线和电机、电器的线圈等大部分采用铜导线；

（2）铝材，电阻率ρ=0.029，其电阻率虽然比铜大，但密度比铜小，且铝资源丰富，为了节省铜，应尽量采用铝导线，架空线路、照明线已广泛采用铝导线，由于铝导线的焊接工艺较复杂，使用受到限制；

（3）钢材，电阻率ρ=0.1，使用时会增大线路损耗，但机械强度好，能承受较大的拉力，资源丰富。

电子制作常用辅助材料还有台钻、手电钻、台虎钳、扳手、切割机、滚动轴承、润滑油、链条、传动带、螺钉、螺栓等。