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1、线材,绝缘材料,印制电路板,磁性材料,辅助材料,本课主要内容,了解各种常用电子材料的分类、特点、性能参数和用途掌握正确选择和合理使用各类电子材料方法,教学目的,教学重点与难点,教学重点,掌握常用电子材料的分类、特点和性能参数,教学难点,线材的选用绝缘材料的电气性能磁性材料的性能和指标,第3章 常用电子材料,电子整机生产常用的电子材料,线材,绝缘材料,印制板电路,磁性材料,粘合剂,焊接材料,3.1 线材,线材,导线的粗细标准称为线规,有线号制和线径制两种表示方法。,线材的作用,传输电能或电磁信号,线材的核心,导线,导线的分类,单金属丝（如铜丝、铝丝）双金属丝（如镀银铜线）合金线,按材料,裸电线绝
2、缘电线,按有无绝缘层,3.1.1 线材的分类,裸导线：（又称裸线）是表面没有绝缘层的金属导线绝缘电线：是在裸导线表面裹上绝缘材料层电磁线：是由涂漆或包缠纤维做成的绝缘导线。可分为绕包线和漆包线两大类。主要用于绕制电机，变压器，电感线圈等的绕组,电线类,电缆类,电力电缆：电力电缆主要用于电力系统中的传输和分配电气装配用电缆：用于电器设备内部的安装连接线、信号控制系统中等通信电缆：包括电信系统中各种通信电缆、射频电缆、电话线和广播线等,电缆的构成,导体,主要材料是铜线或铝线，采用多股细线绞合而成。也有采用铜管或皱皮铜管作导体材料,绝缘层,由橡皮、塑料、油纸、绝缘漆、无机绝缘材料等组成，有良好的电气
3、和机械物理性能。能防止通信电缆漏电和电力电缆放电,屏蔽层,一般用金属丝包或用细金属丝编织而成，能将电磁能限制在一定的范围内,护套,电线电缆绝缘层或导体上面包裹的物质称为护套。它主要起机械保护和防潮的作用，有金属和非金属两种,铠装,为了增强电缆的抗拉强度及保护电缆不受机械损伤，有的电缆在护套外面还加有钢带铠装、镀锌扁钢丝或镀锌圆钢丝铠装等保护层,3.1.2 常用线材的主要用途,常用裸线的型号和用途如下表：,常用电磁线的型号和用途如下表：,常用通信电缆的型号和主要用途如下表：,常用绝缘电线电缆的型号和用途如右表：,3.1.3 线材的选用,线材的选用所考虑的因素,电路条件,环境条件,机械强度,电路条
4、件,允许电流,指常温下工作的电流值，导线在电路中工作时的电流要小于允许电流值,电线电阻的压降,导线很长时，要考虑导线电阻对电压的影响,额定电压与绝缘性,不同粗细，不同绝缘层的线材有不同的额定电压。使用时，电路的最大电压应小于额定电压，以保证安全,特性阻抗,一般是指在在射频电路中选用线材时应注意阻抗匹配，以防止信号的反射波。特性阻抗有50和75两种,使用频率与高频特性,对不同的频率选用不同的线材，要考虑高频信号的趋肤效应,环境条件,温度会使电线的敷层变软或变硬，容易造成短路。因此，所选线材应能适应环境温度的要求,温度,一般情况下线材不要与化学物质及日光直接接触，以防止线材老化、变质,耐老化性,3
5、.2 绝缘材料,定义,具有高电阻率、能够隔离相邻导体或防止导体间发生接触的材料称为绝缘材料，又称电介质,作用,是在电气设备中把电位不同的带电部分隔离开来,特点,有较高的绝缘电阻和耐压强度，能避免发生漏电、爬电或电击穿等事故；耐热性、导热性能好；耐潮、有较高的机械强度以及加工工艺方便等特点,3.2.1 绝缘材料的分类,气体绝缘材料，如空气、氮气、氢气等液体绝缘材料，如电容油、变压器油、开关油等固体绝缘材料，如电容器纸、聚苯乙烯、云母、陶瓷、玻璃等,按物质形态,介质材料装置材料浸渍材料涂敷材料,按用途,天然绝缘材料人工合成绝缘材料,按来源,有机绝缘材料。它的特点是密度小、易加工、柔软，但耐热性不高
6、、化学稳定性差、容易老化。无机绝缘材料：它的特点与有机绝缘材料相反。主要用作电机、电器的绕组绝缘的制造材料等。混合绝缘材料。混合绝缘材料是由以上两种材料经加工后制成的各种成型绝缘材料，常用作电器底座、外壳等,按化学性质,3.2.2 绝缘材料的电气性能,电介质的基本特性,电导,极化,损耗,老化,击穿,绝缘材料在没有外电场作用时不呈现电的极性，而在外电场作用下，绝缘材料的两端出现了等量的异种电荷，呈现了电的极性，这种现象称为电介质的极化。表征电介质极化程度的物理量称为介电常数（单位：F/m）。中性电介质的介电常数一般小于10，而极性电介质的介电常数一般大于10，甚至达数千。,1、绝缘材料（电介质）
7、的极化和介电常数,绝缘材料并不是绝对不导电的材料，在外电场作用下总会有极微弱的电流流过，此电流称为漏导电流或漏导。绝缘材料的电导特性一般用电阻率或电导率来定量地表示，其关系为=1/。绝缘材料的电阻率为:,其中绝缘材料的电阻为R（），截面积为A（m2），长度为l，电阻率单位是m。,2、电阻率,电介质的损耗是在电场作用下电介质中的能量损耗，简称介质损耗。电介质在直流电场作用下，只有由漏导电流引起的漏导损耗。而在交变电场作用下，除了漏导损耗外，还有因介质周期性极化而引起的极化损耗。一般总希望介质损耗越小越好。,3、介质损耗,任何电介质，当外加电压超过某一临界值时，通过电介质的电流急剧增加，从而使电介
8、质丧失绝缘性能，这种现象称为电介质的击穿。使电介质发生击穿时的临界电压称为电介质的击穿电压，相应的临界电场强度称为电介质的绝缘强度（或称绝缘耐压强度）。,4、电介质的击穿,电介质在使用过程中，由于受到各种因数的长期作用，最后会导致其丧失绝缘性能。这一不可逆的变化称为电介质的老化。,5、电介质的老化,3.2.3 绝缘材料的非电性能,绝缘材料的非电性能,热性能,物理、化学性能,机械性能,绝缘材料的热性能,耐热性,是指绝缘材料承受高温作用的能力，即在规定期限内的高温作用下，不改变介质的物理、化学、机械等特性的能力,热稳定性,是指材料在温度反复变化的情况下，不改变其物理、化学、机械、介电性能并能保持正
9、常状态的能力,耐寒性,是指绝缘材料能保持正常的机械、物理性能的最低温度,导热性,表示绝缘材料的传热能力。导热性能的好坏，以热导率（热导系数）的大小来表示。单位：瓦米开尔文（Wmk）,粘度,粘度是液体绝缘材料、胶类材料和各种绝缘漆的重要性质之一，它表示液体内分子存在状况及其应变体积,绝缘材料的物理、化学性能,是材料由固体状态转变为液体状态的温度值。一般要求绝缘材料具有较高的熔点或软化点，以保证绝缘结构的强度和硬度,熔点,是表示材料抵抗和它接触的物质（如：氧、酸、碱等）的侵蚀能力,化学稳定性,绝缘材料都或多或少地具有从周围媒质中吸收水分的能力，称为绝缘材料的吸湿性。提高电介质的防潮性能很重要,吸湿
10、性,绝缘材料的机械性能,硬度,表示材料表面受压后不变形的能力,抗拉、抗压、抗弯强度,是指固体绝缘材料在承受逐步增大的拉力、压力、弯力直到破坏时的最大负荷,表示材料承受动负荷的能力,塑性及其衡量指标,抗冲击强度,塑性是材料的性能之一。材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性,3.2.4 绝缘材料的用途,介质材料,可用作电容器的介质,装置和结构材料,可用作开关、接线柱、线圈骨架、印制电路板及一些机械结构件,浸渍、灌封材料,可用来浸渍、灌封变压器的线圈和绝缘零部件等，以提高绝缘结构的耐潮性、击穿强度和机械强度,涂敷材料,可用于涂刷工件表面，起到保护工件的作用,常用绝缘材料及用途如下表：,3.2.5 常
11、用绝缘材料,1、气体绝缘材料,2、绝缘漆,3、绝缘纤维制品,4、绝缘层压制品,5、绝缘薄膜,6、绝缘油,1、气体绝缘材料 气体绝缘材料的功能是用于电气绝缘、冷却、散热、灭弧等。在电机、仪表、变压器、电缆、电容器中得到广泛应用。,压缩氮气,氮气是一种无色、无味、不燃和无毒的气体，但有窒息作用。与空气相比，由于它的化学惰性较好，所以目前多以压缩氮气取代压缩空气作为介质用,空气,空气是一种常见、常用的气体绝缘材料。空气的液化温度低，击穿后若去掉外加电压能自动恢复其绝缘性能，且电气性能和物理性能稳定，所以在开关中广泛应用空气作为绝缘介质,六氟化硫,六氟化硫是一种无色、无臭、不然不爆、负电性很强的惰性气
12、体六氟化硫具有较高的热稳定性和化学稳定性，同时还具有优越的绝缘性能，它的灭弧能力为空气的100倍。近年来已将六氟化硫用于断路器、避雷针、变压器、高压套管、电缆中,2、绝缘漆 绝缘漆是一种固化成绝缘膜或绝缘整体的重要绝缘材料。绝缘漆主要用来浸渍多孔性绝缘零部件或涂覆在工件、材料表面。按用途绝缘漆可以分为浸渍漆和涂覆漆两大类。,浸渍漆主要用来浸渍电机、电器的线圈和绝缘零部件，使线圈粘成一个结实的整体，提高绝缘结构的耐潮性、导热性、击穿强度和机械强度,浸渍漆,涂覆漆主要用于涂刷工件表面，使其形成一层连续而均匀的漆膜，起到防护工件的作,涂覆漆,3、绝缘纤维制品,绝缘纤维制品及其分类,天然纤维制品,合成
13、纤维制品,绝缘纸,电缆纸,高压电缆纸低压电缆纸皱纹纸,电话纸,其表面光洁、无皱折、无眼空及无硬质块等外来杂质。主要用于通讯电缆绝缘,电容纸,电容纸的特点是紧度大、厚度薄、尺寸偏差小。主要用作电子工业用电容器的极间介质或用作电力电容器的极间介质,浸渍纸,它的击穿强度和机械强度较电缆纸、电容器纸低。主要用于电器、开关、无线装置的绝缘和结构的成型零部件,聚酯纤维纸,都是塑料纤维，但组分不同。常做成复合薄膜制品，用于电机槽绝缘,又叫压纸板或纤维纸板。常用做保护材料和耐震绝缘零部件及浸在变压器油中做Y级绝缘材料,绝缘纸板,因其坚韧和机械强度大而得名。适宜做小型电机槽楔或其它绝缘零部件,钢纸板,它的原材料
14、及其制造工艺与钢纸板一样，仅仅是形状不同，它具有良好的加工性能，在电弧作用下能产生大量的气体可以帮助灭弧。适于用作熔断器、避雷器的管芯等,钢纸管,4、绝缘层压制品,绝缘层压制品按成型工艺分为,层压板,卷制 制品,模压制品,层压板,常用的是3240层压玻璃布板，另外，还有印刷电路用的敷铜箔板,层压管,常用的层压管型号为3640环氧酚醛玻璃布管,模压制品,常用的模压制品的型号是环氧酚醛玻璃布棒,5、绝缘薄膜,电工用薄膜主要有,聚酯薄膜,聚丙烯薄膜,聚酰亚胺薄膜,聚四氟已烯薄膜,聚已烯薄膜,6、绝缘油,作用,在电工设备中，可用于填充间隙，增强设备的绝缘能力；可作为冷却剂，改善设备的冷却散热条件；可作
15、为灭弧介质；可用于油浸纸介质电容器，以提高容量和击穿强度,根据绝缘油的来源分类,根据绝缘油的来源可以分为天然油和合成油两类。天然的绝缘油有矿物油和植物油，其中用量最大、用途最广的是矿物油。而矿物油中变压器油用量最大。合成油有氯化物、氟化物、硅化物等,3.3 印制电路板,3.3.1 覆铜箔板的种类与选用,覆以金属箔的绝缘层压板称为覆箔板,覆箔板,覆以铜箔的绝缘层压板称为覆铜箔层压板，简称覆铜板,覆铜板,按基材的品种,纸基板玻璃布板,按粘结树脂,酚醛环氧酚醛聚四氟乙烯,酚醛纸基覆铜箔层压板,环氧酚醛玻璃布覆铜箔层压板,环氧玻璃布覆铜箔层压板,聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔层压板,覆铜箔层压板的种类,覆铜箔
16、层压板的选用,3.3.2 印制电路板的特点和分类,印制电路板的分类,单面印制电路板,单面印制电路板是在绝缘基板覆铜箔一面制成印制导线。它适用于对电性能要求不高的电路中如：收音机、收录机、电视机、仪器和仪表等,双面印制电路板,双面印制电路板是在两面都有印制导线的印制板。一般采用金属化孔连接两面印制导线。它适用于对电性能要求较高的通信设备、计算机、仪器和仪表等,多层印制电路板,它由几层较薄的单面或双面印制电路板（每层厚度在0.4mm以下）叠合压制而成。目前，广泛使用的有四层、六层、八层，更多层的也有使用,软性印制电路板,软性印制电路板也称柔性印制电路板，它可以分为单面、双面和多层三大类。此类印制电
17、路板最大的特点是能折叠、弯曲、卷绕。软性印制电路板在电子计算机、自动化仪表、通信设备中应用广泛,3.4.1 磁性材料的分类,反磁性物质，它们的相对磁导率小于1顺磁性物质，它们的相对磁导率稍大于1强磁性物质，又叫铁磁性物质，它们的相对磁导率远远大于1,根据磁导率的大小,软磁材料，一般把容易磁化和退磁的磁性材料称为软磁材料，这种材料具有导磁率高和矫顽力低的优点。属于这类材料的有：电工纯铁、硅钢片、铁镍合金、软磁铁氧体等。,按材料的特性与应用情况,硬磁材料（又称永磁材料），硬磁材料是指将所加的磁化场去掉后，仍能在较长的时间内保持强而稳定磁性的一类材料。它的主要特点是具有高矫顽力，主要用途是制造各种形
18、状的永久磁铁和恒磁（如喇叭磁钢）。属于这类材料的有：合金碳钢、铝镍钴、硬磁铁氧体等,特殊性能的磁性材料，随着科学技术的发展，工程上需要很多的特殊性能的磁性材料。属于这类材料的有：矩形材料、压磁材料、恒导磁合金、磁温度补偿合金等,3.4 磁性材料,3.4.2 软磁材料,软磁材料的主要性能和指标,软磁材料的性能指标,最大磁导率m初始磁导率i磁饱和感应强度Bs铁损PFe,软磁材料的主要性能,软磁材料在强磁场下使用，要求具有低的铁损和高的磁感应强度在弱磁场下使用的软磁材料，要求具有高的磁导率和低的矫顽力在高频和较高频下工作的软磁材料，要求具有高的磁导率和低的矫顽力以及大的电阻率满足特殊要求的软磁材料。
19、如：恒导磁软磁材料、矩磁材料等,软磁材料的种类,金属软磁材料非属软磁材料,软磁材料的特点,软磁材料主要用来导磁,软磁材料的应用范围,用作变压器用作继电器的铁心或磁心用作听筒的膜片用作扬声器中的导磁零件,软磁材料的种类、特点和应用范围如右表：,常用软磁材料,把含碳量不大于0.04的工业纯铁中加入微量的硅、铝等元素，以提高电磁性能、纯度在98以上的铁，称为电工用纯铁电工用纯铁具有高的饱和磁感应强度、高的磁导率和低的矫顽力等优良的软磁特性。但其电阻率很低，铁损很大，在交变磁场中涡流损耗很大，故不适用于交流场合，是恒定磁场中工作的优良软磁材料电工用纯铁分为原料纯铁（型号DT1、DT2）、电子管纯（DT
20、7、DT8、DT9）和电磁纯铁（DT3、DT、4DT5、DT6）三种。工程技术上广泛采用的是电磁纯铁,电工用纯铁,硅钢片是由含硅（0.54.5）的铁合金经轧制而成的片状材料。它是电机、变压器等设备中必不可少的。主要用于强磁场强度的场合硅钢片按其制造工艺的不同分为热轧和冷轧两种。电机工业中大量使用的硅钢片，其厚度有0.30mm、0.35mm、0.5mm，在高频技术中为减小涡流损耗，常用0.05mm0.2mm厚的薄型硅钢片,硅钢片,铁镍合金又称坡莫合金，其含镍量约为3080，为面心立方结构，这类合金的特点是起始磁导率i和最大磁导率max都非常高，且矫顽力Hc低，低磁场下磁滞损耗相当低，电阻率又比硅
21、钢片高，因此可以用于频率较高的场合,铁镍合金,铁铝合金是以铁和铝（约616）为主要元素组成，具有很高的电阻率，密度小、硬度高、耐磨性好。抗振动、抗冲击性能也好。在磁性能方面，有不少与价贵的铁镍合金相类似，所以逐渐用来代替铁镍合金。可以制成较为轻巧、涡流损耗小的器件,铁铝合金,非晶态金属软磁材料在结构上具有各向同性。因此具有优异的磁性能。它的电阻率很高，但损耗小、高频性能好、磁导率高、矫顽力低，主要用于小功率变压器,非晶态金属软磁材料,软磁铁氧体，具有半导体的性质，电阻率特别大，涡流损耗极小，可供很高频率范围内使用。但它的铁损小，其磁感应强度不如金属软磁材料大，所以不能用于大功率变压器等要求强大
22、磁感应强度的磁性器件中,铁氧体软磁材料,3.4.3 硬磁材料,硬磁材料的特征,饱和剩磁感应强度Br大,矫顽力Hc大,最大磁能积大,硬磁材料的分类、用途见下表,3.4.4 特殊性能的磁性材料,恒导磁合金,这类磁性材料能在相当宽的磁感应强度范围内、以及在一定的温度和频率范围内，有不变的磁导率。主要用于要求高精度的电磁器件和设备中。常用的如1J66恒导磁合金,矩磁材料,矩磁材料是指具有显著矩形磁滞回线特性的一些材料。主要用于电子计算机、自动控制等方面做记忆元件、开关元件和逻辑元件,压磁材料,压磁材料是指具有显著磁致伸缩特性的一类材料。工程上常利用磁致伸缩效应制成电能对机械能或者机械能对电能的能量转换
23、器。如：超声器件、回声器件及机械滤波器等,3.5 辅助材料,3.5.1 焊料,1、概述,焊接就是采用适当的焊料，将两种或两种以上相互分离的金属结合起来,焊接,在电子产品中，不仅能实现机械上的结合，更能完成电的连接,焊接的作用,有焊料和焊剂。焊料是一种合金，在焊接中起主要作用。而焊剂是一种化工材料，它的作用是加速焊接和提高焊接质量,焊接的材料,按组成的成分不同可分为锡铅焊料、银焊料和铜焊料等。按熔点不同可分为软焊料（熔点在450以下）和硬焊料（熔点高于450）,焊料的分类,在电子产品装配中，常用的是软焊料（即锡铅焊料），简称焊锡。它的使用比较普遍,常用焊料,2、常用焊锡,管状焊锡丝,是由助焊剂与
24、焊锡制作在一起做成管状，在焊锡管中夹带固体助焊剂,抗氧化焊锡,是在锡铅合金中加入少量的活性金属，从而保护焊锡不被继续氧化。这类焊锡适用于浸焊和波峰焊,含银焊锡,是在锡铅焊料中加0.5%2.0%的银，可减少镀银件中银在焊料中的熔解量，并可降低焊料的熔点,焊膏,是由焊粉、有机物和溶剂组成，制成糊状物。它是表面安装技术中一种重要的贴装材料,焊粉,焊粉是用于焊接的金属粉末,常用焊锡特性及用途见下表,3.5.2 助焊剂,助焊剂的作用,主要用于锡铅焊接中,有助于清洁被焊接面,防止氧化,增加焊料的流动性,使焊点易于成形,提高焊接质量,助焊剂的分类,无机类助焊剂,无机类助焊剂的化学作用强、焊接性能好。但有强烈
25、的腐蚀作用，不宜在电子产品装配中使用，只能在特定场合使用（钎焊），并且焊后一定要清除残渣,有机类助焊剂,这类助焊剂具有较好助焊性能，但具有一定程度的腐蚀性，残渣不易清洗，限制了它在电子产品装配中的使用,树脂类助焊剂,这类助焊剂在电子产品装配中应用较广，其主要成分是松香。由于松脂残渣为非腐蚀性、非导电性、非吸湿性，所以这类助焊剂被广泛使用,使用助焊剂应注意的问题,在焊接后清除焊剂残留物,存放时间过长的助焊剂不宜使用,在元器件加工时，可选用活化性强和清除氧化物能力强的助焊剂,在总装时，可选用助焊剂性能不强，腐蚀性较小，清洁度较好的助焊剂,常用助焊剂的配方及用途如下表：,3.5.3 阻焊剂,阻焊剂是
26、一种耐高温的涂料。在焊接时可将不需要焊接的部位涂上阻焊剂保护起来，使焊料公在需要焊接的焊接点上进行,阻焊剂的作用,可避免或减少浸焊时的弊病，提高焊接质量，保证产品的可靠性可节省大量焊料，同时起保护元器件和集成电路的作用。起到防止印制板表面受到机械损伤的作用,阻焊剂的优点,热固化阻焊剂的优点是附着力强，能耐高温，但板子易翘曲变形，能源消耗大，生产周期长光固化型（光敏阻焊剂）的优点是：固化时间快，提高了生产效率，便于组织自动化生产。另外，毒性低，减少了环境污染,阻焊剂的分类,3.5.4 粘合剂,粘合剂的作用,可用于同类或不同类材料之间的胶接,粘合剂的特点,重量轻、耐疲劳强度高、适应性强、能密封、能
27、防锈但其使用温度不高，若超过使用温度会使其强度迅速下降,粘合剂的组成,绝大部分的粘合剂由树脂、橡胶等化工材料配制而成,粘合剂的分类,低强度胶中强度胶高强度胶,按粘合强度分,橡胶胶。用于橡胶之间、橡胶与金属之间的粘合，如xy-401胶木胶。用于木料之间的粘合，如牛皮胶，聚醋酸胶塑料胶。用于一般塑料之间，塑料与金属之间的粘合，如聚氨脂类的101胶层压纤维胶。用于纤维板层压、浸渍及其胶合，如缩醛类X98-1胶硬质材料胶。用于陶瓷、玻璃、金属等材料之间的粘合，如环氧胶有机玻璃胶。用于粘合有机玻璃，经抛光后无痕迹，如三氯甲烷，502胶,按胶合件材料分,按胶膜的特殊性能分（特种粘合剂）,导电胶,具有良好的
28、导电性能,导磁胶,具有较好的导磁性能，用于硅钢片、铁氧体磁心的胶接,感光胶,胶膜对光照有敏感性，可用作丝网漏印的模板,密封胶,密封胶胶膜的气密性好，有一定弹性，用于要密封的场合，如聚醚型聚氨酯胶,防潮灌封胶,防潮灌封胶具有防潮、绝缘和固定作用，为线包组件的港灌封材料，如有机硅凝胶,超低温胶,在-196或更低的负温下仍有较好的粘合强度，如DW-3胶,高温结构胶,在+180250温度中仍具有中等粘合强度，如E-4胶,压敏胶,胶合时只需用手指的压力就能粘合，胶膜不固化，能被撕剥，便于返修，适于标牌的粘贴,热熔胶,热熔胶在室温时，热熔胶为固态，加热到一定温度时成为熔融状态，冷却后，可被粘物体接在一起,常用粘合剂特性和应用一览表：,1、电子整机装配中常用的电子材料有线材、绝缘材料、印制电路板、磁性材料、粘合剂、焊接等，本章主要讲述其分类、特性及用途。,2、常用线材它分为裸线、电磁线、绝缘电线电缆和通信电缆几种；绝缘材料分有无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料三种；印制电路板单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板、软性印制电路板；磁性材料分软磁、硬磁和特殊性能的磁性材料；常用辅助材料有焊料、阻焊剂、助焊剂、粘合剂等。,本课小结,
