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1、第二章 电子材料的选用工艺,本章重点：一般安装导线 常用电工绝缘材料的选择 本章难点：常用电工绝缘材料的选择,目 录,一般安装导线 常用电工绝缘材料的选择 磁性材料 粘接材料与粘接技术 本章小节,返回主目录,21 一般安装导线,导线除裸线以外，主要由导体和绝缘体两部分构成。 电子产品所用导线的导体基本上是铜线。纯铜的表面容易氧化，所以有的导线在铜线表面电镀一层抗氧化金属，如镀锌、镀锡、镀银等。 绝缘体除了具有电绝缘功能外，还有保护导线不受外界环境腐蚀和增强导线机械强度的作用。 绝缘材料有塑料类（聚氯乙烯、聚四氯乙烯等）、橡胶类、纤维（棉、化纤等）和涂料类（聚酯、聚乙烯漆等），它们可以单独使用，
2、也可组合使用。常见的电线如塑料导线、橡皮导线、纱包线、漆包线等就是以外皮的绝缘材料来命名的。,各种安装导线，如图2.1所示。,图2.1常用的安装导线,选用导线时要考虑的因素如下：,1、电气因素 2、环境因素 3、装配工艺因素,1、电气因素,允许电流与安全电流； 导线的电压降； 导线的额定电压； 频率及阻抗特性； 信号线的屏蔽,（1）允许电流与安全电流,导线通过电流时会产生温升，在一定温度限制下的电流值称为允许电流。对于不同的绝缘材料、不同导线截面的电线，其允许电流也不同。实际选择导线时要使导线中的最大电流小于允许电流并取适当的安全系数。根据产品的级别和使用要求，安全系数可取0。50。8（安全系
3、数=工作电流/允许电流）。 安装导线常用的电源线，因其使用条件复杂，经常被人体触及，一般要求安全系数更大一些，通常规定截面不得小于0。4m m2，而且安全系数不得超过0。5。 作为粗略的估算，可按3A/ m m2的截流量选取导线截面，在通常条件下是安全的。,（2）导线的电压降,当导线较短时，可以忽略导线上的电压降，但当导线较长时就必须考虑这个问题。为了减小导线上的压降，常选取较大截面积的电线。,（3）导线的额定电压,导线绝缘层的绝缘电阻是随电压的升高而下降的，如果超过一定的电压傎，则会发生导线间击穿放电现象。,（4）频率及阻抗特性,如果通过电线的信号频率较高，则必须考虑电线的阻抗、介质损耗和集
4、肤效应等因素。射频电缆的阻抗必须与电路的阻抗特性相匹配，否则电路就不能正常工作。,（5）信号线的屏蔽,当导线用于传输低电平的信号时，为了防止外界的噪声干扰，应选用屏蔽线。例如，在音响电路中，功率放大器之前的信号线均需使用屏蔽线。,2、环境因素,机械强度； 环境温度； 耐老化腐蚀性,(1) 机械强度,如果产品的导线在运输或使用中可能承受机械力的作用，选择导线时就要对导线的强度、耐磨性、柔软性有所要求，特别是工作在高电压，大电流场合的导线，更需要注意这个个问题。,(2)环境温度,环境温度对导线的影响很大，高温会使导线变软，低温会使导线变硬甚至变形开裂，造成事故。选择导线要能适应产品的工作温度。,(
5、3)耐老化腐蚀性,各种绝缘材料都会老化腐蚀。例如，在长期日光照射下，橡胶绝缘层的老化会加速，接触化学溶剂可能会腐蚀导线的绝缘外皮。要根据产品工作的环境选择相应的导线。,3、装配工艺因 素,选择导线时要尽可能考虑装配工艺的优化。例如，同一组导线应选择相同芯线数的电缆而避免用单根线组合，既省事又增加导线的可靠性；再如带织物层的导线用普通的剥线方法很难剥除端头，如果不考虑强度的需要，则不宜选用这种导线当普通连接导线。,22绝缘材料,1绝缘材料的分类 2绝缘材料的性能指标 3常用电工绝缘材料的选择,1、绝缘材料的分类,按其形态可分为气体、液体和固体；按其化学性质可分为无机、有机和混合绝缘材料。 液体绝
6、缘材料：常用的有变压器油、开关油等。 固体绝缘材料：常用的有云母、玻璃、瓷漆、胶、塑料、橡胶等。,2、绝缘材料的性能指标,为了防止绝缘性能损坏造成事故，绝缘材料应符合规定的性能指标。绝缘性能主要表现在电阻率、击穿强度、和耐热性能等方面。 电阻率 它是最基本的绝缘性能指标。足够的绝缘电阻能把电气设备的泄露电压限制在很小的范围以内，电工绝缘材料的电阻率一般在109 cm以上。 电击穿强度、击穿电压 这个指标描述了绝缘材料抵抗电击穿的能力。当外施电压增高到某一极限值时，材料会丧失绝缘特性而击穿。通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的KV电压值表示。一般的电工工具，例如，一般电工钳的绝缘柄可耐压500v，
7、使用时必须注意不要在超过此电压的场合使用。,机械强度 凡是绝缘零件或绝缘结构，都要承受拉伸、重压、扭曲、振动等机械负荷，因此，要求绝缘材料本身具有一定的机械强度。 耐热性能 这个指标描述了当温度升高时，材料的绝缘性能仍旧保持可靠。绝缘材料有Y、A、E、B、F、H、C七个耐热等级，它们的最高允许工作温度分别为80 、105、120、130、155、180和180以上。 绝缘材料除了以上的性能指标外，还有吸湿性能、理化性能等。 绝缘材料在使用过程中，受各种因素的长期作用，会由于电击穿、腐蚀、自然老化、机械损坏等原因，使绝缘性能下降甚至失去绝缘性能。,3常用电工绝缘材料的选择,常用电工绝缘材料的性能
8、、用途及选择见表2.1所示。,表2.1 常用绝缘材料性能和用途一览表,23印刷电路板,在覆铜板上，按照预定的设计制成导电线路，元件可直接焊在板上，称为印刷电路。完成印刷电路或印刷线路工艺加工的成品板，称为印刷电路板（Printed Circuit Board）或印刷线路板，通常简称印刷板或PCB，如图2.2所示。人们熟知的计算机主机板，显卡等，它们最重要的部分就是印刷电路板。,图2.2 印刷电路板,1PCB基本知识,PCB几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某种设备中有电子元器件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。,（1）PCB常用名词,1）印刷 采用某种方法，在一个表面上再现图形和符号
9、的工艺，通常称为“印刷”。 2) 印刷线路 采用印刷法在基板上制成的导电图形，包括印刷导线、焊盘等。 3) 印刷元件 采用印刷法在基板上制成的电路元件，如电阻、电容等。 4) 印刷电路 采用印刷法得到的电路，它包括印刷线路和印刷元件或由二者组合的电路。 5) 覆铜板 由绝缘板和黏敷在上面的铜箔构成，是制造PCB上电气连线的原料。 6) 印刷电路板 印刷电路或印刷线路加工后的板子，简称印刷板或PCB。板上所有安装、焊接、涂敷均已完成的，习惯上按其功能或用途称为“某某板”或“某某卡“，例如计算机的主板、声卡等。,（2）导线或布线,PCB本身的基板是由绝缘隔热并且不易弯曲的材料所制成。在表面可以看到
10、的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的， 也就是覆铜板，但在制造过程中，一部分被蚀刻处理掉，剩下来的部分就变成所需要的线路了。这些线路被称作导线或布线，用来提供PCB上元器件的电路连接，如图2.3所示。,图2.3 导线布线,（3）元器件面与焊接面,为了将元器件固定在PCB上面，需要将它们的引线端子直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，元器件都集中在一面，导线则都集中在另一面，这就需要在板子上钻孔，使元件引线能穿过板子焊在另一面上。所以PCB的两面分别被称为元器件面与焊接为了将元器件固定在PCB上面，需要将它们的引线端子直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，元器件都集
11、中在一面，导线则都集中在另一面，这就需要在板子上钻孔，使元件引线能穿过板子焊在另一面上。所以PCB的两面分别被称为元器件面与焊接,3导线的印刷,印刷导线的布线原则 （1） 导线走向尽可能取直，以近为佳，不要绕远。 （2） 导线走线要平滑自然，连接处要用圆角，避免用直角。 （3） 当采用双面板布线时，两面的导线要避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路输入及输出用的印刷导线应尽量避免相邻平行，在这些导线之间最好加上一个接地线。 （4） 印刷导线的公共地线，应尽量布置在印刷线路的边缘，并尽可能多地保留铜箔作公共地线。 （5） 尽量避免使用大面积铜箔，必须用时，最好镂空成栅格，有利于排除铜箔与基板间的
12、黏合剂受热产生的挥发性气体；当导线宽度超过3mm时可在中间留槽，以利于焊接。,4PCB的对外连接,采用导线焊线时应注意以下几点： （1） 印刷板上的对外焊点要尽可能引到整板的边缘，并按一定的尺寸排列，以利于焊接与维修； （2）连接导线应通过印刷板上的穿线孔，从PCB的元件面穿过，焊在焊盘上，以提高导线与板上焊点的机械强度，避免焊盘或印制导线直接受力；要将导线排列或捆整齐，与板固定在一起，避免导线因移动而折断，如图2.4所示。,图2.4 导线焊接PCB,24焊接材料,1焊料的种类 2焊接电子产品时焊料的选用 3助焊剂的种类 4助焊剂的选用,1焊料的种类,焊料是指易熔的金属及其合金，它的作用是将被
13、焊物连接在一起。焊料的熔点要比被焊物的熔点低，而且要易于和被焊物连在一体。 焊料按其组成成份，可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料。按照使用的环境温度又可分为高温焊锡（在高温环境下使用的焊锡）和低温焊锡（在低温环境下使用的焊料）。锡铅焊料中，熔点在450以下的称为软焊料。抗氧化焊锡是在工业生产中自动化生产线上使用的焊锡，如波峰焊等。这种液体焊料暴露在大气层中时，焊料极易氧化，这样将产生虚焊，会影响焊接质量。为此，在锡铅焊料中加入少量的活性金属，能形成覆盖层以保护焊料不再继续氧化，从而提高了焊接质量。,2焊接电子产品时焊料的选用,为使焊接质量得到保障，视被焊物的不同，选用不同的焊料是重要的。在电子产品
14、装配中，一般都选用锡铅系列焊料，也称焊锡。焊锡有如下的特点： （1）熔点低。它在180时便可熔化，使用25W外热式或20W 内热式电烙铁便可进行焊接。 (2) 具有一定的机械强度。因锡铅合金的强度比纯锡、纯铅的强度要高。又因电子元器件本身的重量较轻，对焊点的强度要求不是很高，故能满足其焊点的强度要求。 （3）具有良好的导电性。因锡、铅焊料均属良导体，故它的电阻很小。 （4）抗腐蚀性能好。焊接好的印刷电路板不必涂抹任何保护层就能抵抗大气的腐蚀，从而减少了工艺流程，降低了成本。 （5） 对元器件引线和其他导线的附着力强，不易脱落。因锡铅焊料具有以上的优点，所以在焊接技术中得到了极其广泛的应用,常用
15、的焊锡配比是：,锡60% 、铅40%，熔点182； 锡50%、铅32%、镉18%，熔点为150； 锡35% 、铅42% 、铋23%，熔点为150。 焊料的形状有圆片、带状、球状、焊锡丝等几种。常用的焊锡丝，在其内部夹有固体助焊剂松香。焊锡丝的直径种类很多，常用有的4mm、3mm、2mm、1 .5mm等。,常用的锡铅材料的配比及用途见表2.2所示。 表2.2 锡铅焊料配比与用途,3助焊剂的种类,助焊剂可分为无机系列、有机系列和树脂系列。 1）无机系列助焊剂 这种类型的助焊剂其主要成份是氯化锌或氯化铵及它们的混合物。这种助焊剂最大的特点是具有很好的助焊作用，但是具有强烈的腐蚀性。因此，多数用在可清
16、洗的金属制品焊接中。如果对残留焊剂清洗不干净，就会造成被焊物的损坏。如果将无机系列助焊剂用于印制板的焊接，将破坏印制版的绝缘功能。市场上出售的各种焊油多数属于这类。 2）有机系列助焊剂 有机系列助焊剂主要是由有机酸卤化物组成。这种助焊剂的特点是助焊性能好、可焊性高。不足之处是也有一定的腐蚀性，且热稳定性差，即一经加热，便迅速分解，然后留下无活性残留物。 3）树脂活性系列焊料 这种焊料系列中最常用的是在松香中加入活性剂。松香是一种天然产物，它的成份与产地有关。用作助焊剂的松香是从各种松树分泌出来的汁液中提取的，一般采用蒸馏法加工取出固态松香。松香酒精助焊剂是指用无水乙醇溶解纯松香配制成25%30%的乙醇溶液。这种助焊剂的优点是没有腐蚀性，并且绝缘性能高，稳定性和耐湿性也好。焊接后清洗容易，并形成膜层覆盖焊点，使焊点不被氧化腐蚀。,4助焊剂的选用,电子线路的焊接通常都采用松香或松香酒精助焊剂，这样可保证电路元件不被腐蚀，电路板的绝缘性能也
