電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝-第2講材料

第2章常用材料電子產(chǎn)品所用材料很多，隨著科學(xué)技術(shù)的開展，電子的新型材料不斷涌現(xiàn)。本章主要介紹電子產(chǎn)品常用的導(dǎo)電材料、焊接材料、絕緣材料、粘接材料和磁性材料。

2.1導(dǎo)電材料材料按其導(dǎo)電性可分為絕緣材料、導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體材料三類。電阻系數(shù)的為導(dǎo)電材料，的為半導(dǎo)體材料，以上那么是絕緣材料。導(dǎo)電材料主要是金屬材料，又稱導(dǎo)電金屬。用做導(dǎo)電材料的金屬除應(yīng)具有高導(dǎo)電性外，還應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不易氧化，不易腐蝕，容易加工和焊接。電子產(chǎn)品常用的導(dǎo)電材料主要有各種線材和覆銅板。

線材1.線材的分類在電子工業(yè)中，常用的線材有電線和電纜兩大類，它們又可分為裸線、電磁線、絕緣電線電纜、通信電纜等?！?〕裸線裸線是沒有絕緣層的電線，常用有單股或多股銅線、鍍錫銅線、電阻合金線等。裸線主要是用作電線電纜的線芯，通常也直接用在電子產(chǎn)品中連接電路。

〔2〕電磁線電磁線是有涂漆或包纏纖維絕緣層的銅線。電磁線主要用鑄電機(jī)、變壓器、電感器件及電子儀表的繞組等。〔3〕絕緣電線電纜絕緣電線電纜一般由導(dǎo)電的線芯、絕緣層和保護(hù)層組成。

〔4〕通訊電纜通信電纜包括電信系統(tǒng)中的各種通信電纜、射頻電纜、線及播送線等，如下圖。

〔5〕安裝排線排線又叫扁平安裝電纜或帶狀電纜，從外觀上看像是幾十根塑料導(dǎo)線并排粘合在一起。排線占用空間小，輕巧柔韌，布線方便，不易混淆。電纜插頭是電纜兩端的連接器，它與電纜的連接是靠壓力使連接端內(nèi)的刀口刺破電纜的絕緣層實現(xiàn)電氣連接。

〔6〕高壓電纜高壓電纜一般采用絕緣耐壓性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作為絕緣層，而且耐壓越高，絕緣層就越厚。

3.導(dǎo)線選用導(dǎo)線的選用要從電路條件、環(huán)境條件、機(jī)械強(qiáng)度等多方面來考慮。1)電路條件〔1〕導(dǎo)線的平安載流量應(yīng)滿足其工作要求〔2〕導(dǎo)線電阻的電壓降〔3〕導(dǎo)線應(yīng)具有高耐壓和絕緣性能〔4〕頻率特性〔5〕特性阻抗

2)環(huán)境條件〔1〕溫度由于環(huán)境溫度的影響，會使導(dǎo)線的絕緣層變軟或變硬，以致變形、開裂，造成短路?！?〕濕度環(huán)境潮濕會使導(dǎo)線的芯線氧化，絕緣層老化。〔3〕氣候惡劣的氣候會加速導(dǎo)線的老化?！?〕化學(xué)藥品許多化學(xué)藥品都會造成導(dǎo)線腐蝕和氧化。

3)機(jī)械強(qiáng)度所選擇的導(dǎo)線應(yīng)具備良好的拉伸強(qiáng)度、耐磨損性和柔軟性，質(zhì)量要輕，以適應(yīng)環(huán)境的機(jī)械振動等條件。4〕正確選擇和使用不同顏色的導(dǎo)線5〕要便于連接操作應(yīng)該選擇使用便于連接操作的安裝導(dǎo)線。覆銅板制造印制電路板的主要材料是覆銅板。所謂覆銅板，就是經(jīng)過粘接、熱擠壓工藝，使一定厚度的銅箔牢固地覆著在絕緣基板上。

1.覆銅板的分類〔1〕板材通常按增強(qiáng)材料類別、粘合劑類別或板材特性分類。常用的增強(qiáng)材料有紙、玻璃布、玻璃氈等。粘合劑有酚醛、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯等。常用的覆銅板有酚醛紙基覆銅箔層壓板、環(huán)氧酚醛玻璃布覆銅箔板、環(huán)氧玻璃布覆銅箔層壓板、聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔層壓板和聚酰亞胺柔性覆銅板等?！?〕按其結(jié)構(gòu)可分為單面、雙面、多層覆銅板，以及軟覆銅板和平面覆銅板等。

2.覆銅板主要技術(shù)指標(biāo)〔1〕抗剝強(qiáng)度?？箘儚?qiáng)度是指單位寬度的銅箔被剝離基板所需的最小力，用這個指標(biāo)來衡量銅箔與基板之間的結(jié)合強(qiáng)度?！?〕翹曲度。衡量覆銅板相對于平面的不平度指標(biāo)，取決于基板材料和厚度?！?〕抗彎強(qiáng)度。覆銅板所承受彎曲的能力，這項指標(biāo)取決于覆銅板的基板材料和厚度?！?〕耐浸焊性。耐浸焊性是指覆銅板置入一定溫度的熔融焊錫中停留一段時間〔一般為10秒〕后所能承受的銅箔抗剝能力。2.2焊接材料焊接是金屬與金屬建立一種牢固的電連接形式。電子產(chǎn)品的焊接材料包括焊料、焊劑和阻焊劑。2.2.1焊料焊料是用來連接兩種或多種金屬外表，同時在被連接金屬的外表之間起冶金學(xué)橋梁作用的金屬材料。焊料應(yīng)是易熔金屬，其熔點應(yīng)低于被焊金屬。焊料按成分分類，有錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。

1.對焊料的要求〔1〕熔點低?！?〕凝固快。〔3〕有良好的浸潤作用?！?〕抗腐蝕性要強(qiáng)?！?〕要有良好的導(dǎo)電性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度?！?〕價格廉價而且材料來源豐富，以有利電子產(chǎn)品本錢的降低。2.錫鉛合金的特性

焊料合金熔化溫度℃密度g/㎝3機(jī)械性能熱膨脹系數(shù)×10-6/℃電導(dǎo)率SnPbAgSbBiInAu液相線固相拉伸強(qiáng)度MPa延伸率﹪硬度HB63371838.4614516.6241160401831838.5301511.6109029926810.8414512.728.78.259531230511304712297.8623621798.4643916.522.311.3197.51.530911.331509.528.77.296.53.52216.445551325.413.497.52.530411.330529298.89552452217.25403813.3—11.94343141631449.155571425.5842581388.77720~3019.315.4548521171183511.7155801571758513208028028—1187596.53.522120734014錫鉛合金狀態(tài)圖采用共晶焊錫進(jìn)行焊接的優(yōu)點是：①焊點溫度低，減少了元器件、印制板等被焊接物體受熱損壞的時機(jī)。②熔點和凝固點一致，可使焊點快速凝固，減少焊點冷卻過程中元器件松動而出現(xiàn)的虛焊現(xiàn)象。③流動性好，外表張力小，有利于提高焊點質(zhì)量。④強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好。3.焊料的選用目前，在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，大都采用錫鉛焊料。焊料可以根據(jù)需要加工成各種形狀，如棒狀、帶狀、線狀、膏狀等。手工焊接大量使用線狀焊料。有的焊錫絲在絲中心加有松香〔助焊劑〕，稱為松香焊錫絲。

2.2.2焊劑焊劑與焊料不同，它是用來增加潤濕，以幫助和加速焊接的進(jìn)程，故焊劑又稱助焊劑。焊劑的助焊能力，依靠焊劑的活性。焊劑的活性是指從金屬外表迅速去除氧化膜的能力。了解焊劑的作用及性能，將有助于提高焊接質(zhì)量。1.焊劑的作用原理焊劑的作用原理分為化學(xué)的和物理的兩個方面?！?〕化學(xué)作用，主要表現(xiàn)在到達(dá)焊接溫度前，能充分地使金屬外表的氧化物復(fù)原或置換，形成新的金屬鹽類化合物。

〔2〕物理作用，主要表現(xiàn)在兩個方面；一是改善焊接時的熱傳導(dǎo)作用，促使熱量從熱源向焊接區(qū)域擴(kuò)散傳送。因為焊接時，烙鐵頭和被焊金屬的接觸不可能是平整的，其間隙中的空氣就起到隔熱作用。參加焊劑后，熔融焊劑填充空隙，可使焊料和被焊金屬迅速加熱，從而提高了熱傳導(dǎo)性。二是施加焊劑能減少熔融焊劑的外表張力，提高焊料的流動性。

2.對焊劑的要求良好的焊劑，既能滿足焊接工藝的要求，有良好的助焊性能，又要具有使用的平安性。3.焊劑的分類根據(jù)焊劑的特性分為三大類，即無機(jī)焊劑、有機(jī)焊劑、樹脂焊劑。2.2.3阻焊劑為了提高印制板的焊接質(zhì)量，特別是浸焊和波峰焊的質(zhì)量，常在印制基板上，除焊盤以外的印制線條上全部涂上防焊材料，這種防焊材料稱為阻焊劑?！?〕采用阻焊劑的優(yōu)點①可以使浸焊或波峰焊時橋接、拉頭、虛焊和連條等毛病大為減少或根本消除，板子的返修率也大為降低，提高焊接質(zhì)量，保證產(chǎn)品的可靠性。②除了焊接盤外，其它印制連線防止不上錫，這樣可節(jié)省大量的焊料。同時，由于只有焊盤部位上錫，受熱少，冷卻快，降低了印制板的溫度直到了保護(hù)塑料封元器件及集成電路的作用。③阻焊劑本身具有三防性能和一定的硬度，形成印染制板外表一層很好的保護(hù)膜，還可直到防止碰撞等引起機(jī)械操作的作用。④使用阻焊劑特別是帶有色彩的阻焊劑，使印制板的板面顯得整潔美觀?！?〕阻焊劑和種類一般分為干膜型阻焊劑和印料型阻焊劑。目前廣泛使用的是印料型焊劑，這種阻焊劑又分為熱固化和光固化兩種。①熱固化阻焊劑的特點是附著力強(qiáng)，能耐300℃高溫。②光固化阻焊劑〔光敏阻焊劑〕特點是在高壓燈照射下，只要2～3分鐘就能固化。2.3絕緣材料絕緣材料具有很大的電阻系數(shù)〔〕，在直流電壓作用下只有極微小的電流通過，通常又稱為電介質(zhì)。其主要作用是用來隔離帶電的或不同電位的導(dǎo)體。

2.3.1絕緣材料的特性1.絕緣材料的根本性能1)電介質(zhì)的漏導(dǎo)電流2)體積電阻和外表電阻3)電介質(zhì)的極化和介電常數(shù)4)電介質(zhì)的損耗5)電介質(zhì)的擊穿電介質(zhì)的極化現(xiàn)象

2.影響絕緣材料的主要因素(1)溫度。溫度升高，電介質(zhì)的電阻率下降，電阻減?。浑娊橘|(zhì)的極化特性和損耗也隨著溫度變化而變化；溫度升高還會加速熱擊穿和熱老化。(2)濕度。絕緣材料的絕緣電阻，一般隨濕度增大而下降；吸濕后介電常數(shù)和電導(dǎo)率普遍增大，介質(zhì)損耗增大，抗電強(qiáng)度降低。(3)電場強(qiáng)度。外加電場增大，會使絕緣材料電阻率下降，介質(zhì)損耗增大，還會加速擊穿與老化。(4)頻率。外加電場頻率變大，會影響電介質(zhì)的極化特性、損耗特性，影響介質(zhì)的擊穿與老化。

2.3.2常用絕緣材料絕緣材料按其構(gòu)成元素分為兩大類：有機(jī)絕緣材料和無機(jī)絕緣材料。有機(jī)材料的特點是輕、柔軟、易加工，但耐熱性不高、化學(xué)穩(wěn)定性差、易老化。

常用有機(jī)絕緣材料有：樹脂、塑料、橡膠、絕緣漆、絕緣油。1〕樹脂樹脂分為天然樹脂和合成樹脂兩種，合成樹脂包括熱塑性樹脂和熱固性樹脂。2〕塑料塑料是以樹脂為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分。塑料質(zhì)輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、不會銹蝕、有良好的彈性、耐沖擊、耐磨、絕緣性好，具有較好的透明性。3〕橡膠按橡膠的來源分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠：由橡膠樹的乳液加工〔硫化〕而成。其具有很高的彈性和延伸率，但耐熱性差，電氣性能差。合成橡膠：是從石油、天然氣或煤和石灰石以及農(nóng)副產(chǎn)品中提煉、并經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反響而獲得的具有類似天然橡膠性質(zhì)的高聚合物。其耐熱性、電氣性能遠(yuǎn)優(yōu)于天然橡膠。橡膠同塑料、纖維并稱為三大合成材料。橡膠特性，一是彈性模量非常小，而伸長率很高，耐各種彎曲變形。二是它具有相當(dāng)好的耐透氣性以及耐各種化學(xué)介質(zhì)和電絕緣性能。三是它能與多種材料并用、混用與復(fù)合，由此進(jìn)行改性，以得到良好的綜合性能。

2.無機(jī)絕緣材料無機(jī)絕緣材料的耐熱性好，不燃燒，不易老化，適合制造穩(wěn)定性要求高而機(jī)械性能堅實的零件，但其柔韌性和彈性較差。常用的無機(jī)絕緣材料有玻璃、陶瓷、云母、石棉等。

2.4粘接材料粘接材料的特性粘接材料主要是指粘合劑，粘合劑又稱們粘劑，簡稱為膠。日常生活中使用的膠水和漿糊就是粘合劑。粘合劑的粘接的優(yōu)點是：重量輕、耐疲勞強(qiáng)度高、適應(yīng)性強(qiáng)、能密封、能防銹。但其使用溫度不高，假設(shè)超過使用溫度會使強(qiáng)度迅速下降。

常用粘合劑介紹1.通用粘合劑〔1〕快速粘合劑〔2〕環(huán)氧類粘合劑〔3〕酚醛—聚乙烯醇縮水醇類〔4〕耐低溫膠-聚氨酯粘合劑〔5〕耐高溫膠-聚酸亞胺粘合劑2．電子工業(yè)