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EE人生迴響:會焊接其實也不見得有用

上網時間: 2013年11月28日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:焊接  EE人生  工程師  技能  迴響 

最近拜讀了網友們討論熱烈的 EE人生文章:「什麼!電子工程師不懂焊接?」,但不幸的是,得知有一些工程師不會或不焊接,我並沒有像原作者Max那麼震驚或感到目瞪口呆,我認為就像是當今世界很多事物那樣,人工焊接已經不再是一種必備技能;它很實用沒錯,我個人也同意這是電子工程師應該擁有的能力,但已經沒那麼需要。

幾年前,當我需要製作電路板原型時的作法,是先在紙上畫簡圖、取得必要的零件,然後用免焊的麵包板(breadboard)來測試;一旦我有足夠的信心去打造更耐用的原型,我就會拿出繞線工具或是烙鐵,而在繞線過程中,我也常需要親手焊幾顆零件。

在過去,焊接是不可避免會用到的技術,只要涉足電子設計領域,也不太可能完全不會該技術;可是現在狀況已經不太相同,工程師是很有可能、甚至常常不需要碰焊槍,就能把腦海裡的概念化成實際的產品。

這不表示在產品打造過程中不會遇到任何問題,有時候那些問題還是需要用烙鐵來解決,但並非總是需要;其他解決方法可能是重新分解電路板然後拜託別人幫忙,但有時候那些問題其實根本沒辦法用手工來解決──在這種案例裡,焊接技能的用處大概跟縫紉技巧差不多。

舉一個打造產品原型時常見的案例:發現PCB上有不正確的元件面積尺寸(footprint);這是我在工作中蠻常遇到的狀況,通常有幾個不同的導致原因:

1. 公制與英制尺寸的誤差

連接器常會遇到這種問題,如果你在0.1吋(2.54mm)間距的header strip上只有4個佔位(position),但把它看成2.50mm…這可能沒關係,不過如果你要在那樣的尺寸下擠25個佔位,恐怕再好的焊接技巧也沒辦法,只能換一塊新PCB。

2. QFN與QFP封裝接腳的面積尺寸誤差

很多較新型的晶片,特別是上述這兩種封裝形式的元件,在CAD軟體內沒有預先製作的焊盤布局(land pattern),因此必須為它們客製面積尺寸或是“借”一個很接近的布局圖來用。QFP與QFN的布局圖非常類似,但前者通常會大一點,若交換這兩種元件,手工焊接也沒用。

不久前我採用Microchip的MCP73833-AMI/MF元件進行設計,那是一款小巧的鋰聚合物電池充電器IC,只需要搭配幾顆電阻與電容;該元件有兩種外型,一是3mm x 3mm的DFN封裝,另外一種是超大一點的MSOP封裝;我選了DFN封裝版本以節省PCB面積,但電路板到手之後才發現該版本元件無法供應我的少量需求,這時候才發現這個狀況真的很糟。

如果在設計階段就得知以上情形,我就會改用MSOP版本元件,兩者的焊盤布局很類似,但還是沒辦法讓MSOP元件完全吻合DFN元件的位置。有些人可能會把晶片上下倒置,從晶片接腳繞一條24 gage的線路到PCB佔位上,但在0.5mm間距的接腳上我實在無法這麼做──就算有30年的手工焊接經驗。

3. 所需的晶片規格無法取得

有時候你可能用BGA封裝規格晶片進行設計,但卻發現拿不到想要的那種元件,這時候換一種不同封裝的元件或是手工焊接技巧都幫不上忙。例如NXP的ARM核心處理器LPC11U14,有4.5mm x 4.5mm BGA與7mm x 7mm QFP、5mm x 5mm QFN三種版本;該元件還有同系列的LPC11U13與LPC11U12,以上三款元件幾乎相同,只有快閃記憶體容量差異。

BGA封裝對於小型化設計很理想,但在完成韌體之後,我可能會決定我不需要32K那麼多的快閃記憶體,而LPC11U12是16K版本、價格也比較便宜,但問題是它沒有BGA規格。

以上三種狀況都是手工焊接幫不上忙的;當然,任何事情都會有例外,有一次我遇到一位仁兄能手工焊接超小01005尺寸被動元件,既然有這種功力的人,很多事情還是不能預料。總而言之,我個人認為電子工程師應該要知道怎麼焊接,但這種技能也不一定是必備。在此分享拙見,歡迎指教!

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Whither My Solder?,by Duane Benson;本文作者為電路板原型設計服務業者Screaming Circuits的市場行銷經理)





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