Learning Objectives
- 說出焊接需要的工具，以及焊錫、助焊劑、烙鐵溫度的基本知識
- 照步驟把排針焊到開發板上，分辨好焊點與冷焊、錫橋等常見問題
- 遵守焊接與手工具的安全守則
- 焊完之後用程式逐一測試腳位，找出接觸不良的焊點
從麵包板到可以帶走的電路
麵包板很適合試驗：插上、拔掉、換位置都很快。但作品要放進外殼、帶出門、讓別人使用時，麵包板的接觸會鬆動， 杜邦線一碰就掉。這時要用焊接：把熔化的焊錫流進零件腳和電路板的焊墊之間，冷卻後形成導電又牢固的接點。
第一次焊接最常遇到的事其實是：買來的 Pico、ESP32 開發板沒有附排針，要自己焊上去才能插麵包板。 這一課就以「焊排針」為例。
焊接用的材料
| 材料 | 說明 |
|---|---|
| 焊錫絲 | 傳統是錫鉛合金（例如 63/37，183°C 熔化）；現在常用無鉛焊錫（例如錫銀銅 SAC305，約 217～220°C 熔化） |
| 助焊劑 | 清除金屬表面的氧化層，讓焊錫流得開；多數焊錫絲中心已經包著助焊劑（常見的是松香） |
| 烙鐵 | 建議用可以調溫的。烙鐵頭要比焊錫熔點高很多，熱才傳得進焊點；常見的起始設定是含鉛約 320～350°C、無鉛約 340～370°C，依焊點大小調整，以實驗室的規定為準 |
無鉛焊錫的熔點較高、比較不好上手，但不含鉛。能選的時候，優先用無鉛或低鉛的焊錫。
工具清單
| 工具 | 用途 | 注意 |
|---|---|---|
| 烙鐵＋烙鐵架 | 加熱焊點 | 不用時一定放回架上，不要平放在桌上 |
| 清潔海綿（沾濕）或銅絲球 | 擦掉烙鐵頭的氧化物與舊錫 | 海綿只要微濕 |
| 斜口鉗 | 剪掉多餘的零件腳 | 剪的時候手指壓住要剪掉的那段，或朝下剪，避免腳飛出去 |
| 剝線鉗 | 剝除電線外皮 | 選對線徑的孔，才不會剪斷銅絲 |
| 鑷子、夾具（第三隻手） | 固定零件與電線 | 焊點很燙，不要用手扶 |
| 吸錫線、吸錫器 | 拆焊、清掉多餘的焊錫 | 吸錫線吸飽錫的部分剪掉 |
| 排煙設備 | 在源頭把煙吸走 | 開著再開始焊 |
| 護目鏡 | 保護眼睛 | 焊錫和助焊劑加熱時會噴濺 |
| 三用電錶 | 檢查通路、找短路 | 第 05 課的「通路檔」 |
焊接排針的步驟
以把兩排排針焊到 Pico 上為例。第一次焊之前，請先接受實驗室的安全說明，並在有經驗的人旁邊練習。
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1
準備工作區
- 打開排煙設備，戴上護目鏡，桌面墊耐熱墊，移開飲料和食物（焊接區不飲食）。
- 烙鐵插上電後放在烙鐵架上，濕海綿或銅絲球放在順手的位置。
- 確認要焊的電路沒有通電：不要焊接正在通電的電路。
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2
用麵包板固定排針
把兩排排針的長腳插進麵包板，間距對準 Pico 的兩排孔，再把 Pico 放上去。 這樣排針會保持垂直，焊完也剛好能插回麵包板。
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3
烙鐵頭上錫
烙鐵熱了之後，在海綿或銅絲球上擦一下，再把一點焊錫熔在烙鐵頭上，讓烙鐵頭表面亮亮的。 這叫上錫，可以讓熱更容易傳到焊點，也保護烙鐵頭不氧化。
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4
先焊對角兩支
先焊左上與右下（對角）兩支，焊完檢查板子有沒有歪、排針是不是垂直。歪了只要重新加熱這兩點調整， 全部焊完再發現就很難修了。
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5
加熱、送錫、離開
- 烙鐵頭同時碰到焊墊和針腳，加熱約 1～2 秒。
- 把焊錫絲送到焊墊與針腳交界的地方，不是送到烙鐵頭上；焊點夠熱，焊錫會自己流開、包住針腳。
- 焊錫量夠了，先移開焊錫絲，再移開烙鐵。
- 冷卻前不要搖動板子。
一個焊點大約 2～4 秒；加熱太久會讓焊墊翹起來、燙壞零件。
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6
檢查焊點
好的焊點：光亮、平滑、像小火山（圓錐形），焊錫和焊墊融成一片，包住針腳。 逐一檢查，特別注意相鄰兩支之間有沒有被錫連在一起（錫橋）。下一段的表格列出常見的問題與修法。
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7
收拾
- 烙鐵頭再上一點錫保護，放回烙鐵架，關掉電源、拔掉插頭，等它冷卻再收。
- 剪下來的零件腳、用過的吸錫線收進指定的容器。
- 用肥皂洗手，特別是用了含鉛焊錫之後，再吃東西或喝水。
常見的焊點問題
| 問題 | 看起來 | 原因 | 怎麼修 |
|---|---|---|---|
| 冷焊（虛焊） | 灰暗、表面粗糙，像一顆球停在上面，沒有和焊墊融在一起 | 焊點不夠熱，或冷卻時被搖動 | 加一點助焊劑，重新加熱到焊錫流開 |
| 錫橋 | 相鄰兩支被焊錫連在一起 | 錫太多、烙鐵拖過去 | 用吸錫線吸掉多的錫，或加助焊劑後用烙鐵把錫拉開 |
| 錫太少 | 看得到孔洞，針腳沒有被包住 | 送錫不夠 | 再補一點錫 |
| 錫太多 | 一大顆球，看不到針腳的形狀 | 送錫太多 | 用吸錫線吸掉一些 |
| 焊墊翹起 | 銅箔和電路板分開 | 加熱太久、用力拉扯 | 很難修好，請有經驗的人處理 |
錫橋最危險：兩支腳被連在一起，可能讓 3V3 和 GND 短路（第 15 課）。焊完第一次通電前， 可以先用三用電錶的通路檔量一下 3V3 與 GND 之間，確定沒有短路。
冷焊的麻煩在於「時好時壞」：板子放著不動時正常，一搖就斷線。下面兩個範例示範焊完之後怎麼用程式檢查。
逐步看：一支一支測試剛焊好的腳位
在 GP0～GP3 各接一顆 LED（串限流電阻到 GND），程式一次只讓一支腳輸出高電位。 哪一顆沒亮，就檢查那一支的焊點與接線。實際測試時，可以把清單換成全部的 GP 腳位。
逐步看：找出「時好時壞」的焊點
一條電線一端焊在 GP16、另一端接 GND，用內建上拉電阻：接觸良好時一直讀到 0。
如果焊點虛焊，搖動電路板時接觸會時斷時續。程式每 0.1 秒讀一次，數讀值改變了幾次。
模擬的焊點在 2 秒內斷開了三次，看 changes 怎麼增加。
焊接與工具的安全守則
各大學實驗室的焊接安全指引，重點大致相同：
- 煙要在源頭吸走：助焊劑（特別是松香）加熱產生的煙會刺激眼睛、喉嚨與呼吸道，反覆接觸可能造成過敏。用排煙設備或局部排氣，不要把臉湊在煙的正上方。
- 戴護目鏡：焊錫與助焊劑加熱時會噴濺；剪零件腳時腳也可能飛出去。
- 用肥皂洗手：含鉛焊錫主要經由手沾到、再吃進嘴裡。焊接區不飲食，焊完洗手；戴手套也不能取代洗手。
- 烙鐵永遠放在烙鐵架上，不用時關電源、拔插頭；不要用手接住掉下去的烙鐵。
- 不要焊接通電中的電路。
- 被燙到時用冷水沖，嚴重時就醫並告知實驗室負責人。
- 熱熔膠槍、美工刀、電鑽等工具也一樣：用之前先問會用的人，刀刃朝外、遠離身體。
第一次在某個實驗室焊接或使用機具前，先接受那裡的安全訓練；每個空間的設備與規定不同，以現場規定為準。
小測驗：焊接的方法
焊接排針時，焊錫絲應該送到哪裡？
焊點灰暗、表面粗糙，像一顆球停在針腳上，沒有和焊墊融在一起。這最可能是？
下面的程式模擬檢查焊點：讀值依序是 0、0、1、0、0，數讀值改變了幾次，會印出什麼？
reads = [0, 0, 1, 0, 0]
last = reads[0]
changes = 0
for v in reads:
if v != last:
changes += 1
last = v
print(changes)
小測驗：安全
下列焊接時的做法，哪一個是錯的？
焊完排針、第一次通電前，最值得先做的檢查是？
重點整理
- 焊錫：含鉛 63/37 約 183°C 熔化，無鉛 SAC305 約 217～220°C；烙鐵要比熔點高很多，熱才傳得進焊點。
- 步驟：上錫 → 先焊對角固定 → 烙鐵同時加熱焊墊與針腳 → 錫送到交界 → 先移開錫、再移開烙鐵。
- 好焊點光亮、像小火山；冷焊灰暗粗糙、錫橋連到隔壁，都要修。
- 安全：排煙、護目鏡、洗手、烙鐵放架上、不焊通電的電路，第一次使用前接受實驗室訓練。
- 焊完先用三用電錶查短路，再用程式一支一支測試腳位。
下一課做外殼：用 3D 列印與雷射切割，讓電路有一個家。