常用电子材料

常用电子材料电子整机生产常用的电子材料有线材、绝缘材料、印制板电路、磁性材料、粘合剂、焊接材料等，了解各种电子材料的分类、特点和性能参数，掌握正确选择和合理使用各类电子材料及元器件的方法，对于改善电子整机产品的性能，保证产品的质量至关重要。

2.1 线材2.1.1 线材的分类常用线材分为电线与电缆两类。

它们是电能或电磁信号的传输线，一般又分为裸线、电磁线、绝缘电线和通信电缆四类。

构成电线与电缆的核心材料是导线。

按材料可分为单金属丝（如铜丝、铝丝），双金属丝（如镀银铜线）和合金线；按有无绝缘层可分为裸电线和绝缘电线。

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。

按导线的粗细排列成一定号码的叫线号制，线号越大，其线径越小；按导线直径大小的毫米（mm）数表示叫线径制。

中国采用线径制，而英、美等国采用线号制。

1.电线类（1）裸导线。

裸导线（又称裸线）是表面没有绝缘层的金属导线，可分为圆单线、绞线、软接线和其他特殊导线。

裸线可作为电线电缆的导电线芯，也可直接使用，如电子元器件的连接线。

（2）绝缘电线。

绝缘电线是在裸导线表面裹上绝缘材料层。

按用途和导线结构分为固定敷设电线、绝缘软电线（橡胶绝缘编织软线、聚氯乙烯绝缘电线、铜芯聚氯乙烯绝缘安装电线、铝芯绝缘塑料护套电线）和屏蔽线。

屏蔽线是用来防止因导线周围磁场的干扰而影响电路的正常工作的绝缘电线，是在绝缘电线绝缘层的外面再包上一层金属编织构成一个金属屏蔽层。

（3）电磁线。

电磁线是由涂漆或包缠纤维做成的绝缘导线，它的导电电线芯有圆线、扁线、带箔等。

主要用于绕制电机，变压器，电感线圈等的绕组，其作用是通过电流产生磁场或切割磁力线产生电流，以实现电能和磁能的相互转换。

按绝缘层的特点和用途，电磁线分为绕包线（丝包、玻璃丝包、薄膜包、纱包）、漆包线、无机绝缘电磁线及特种电磁线（如高温、高湿低温等环境用电磁线）。

2.电缆类电缆是在单根或多根绞合而相互绝缘的芯线外面再包上金属壳层或绝缘护套而组成的，按照用途不同，分为绝缘电线电缆和通信电缆。

电缆线结构如图2.1所示，由导体、绝缘层、屏蔽层、护套组成。

导体。

导体的主要材料是铜线或铝线，采用多股细线绞合而成，以增加电缆的柔软性。

为了减少集肤效应，也有采用铜管或皱皮铜管作导体材料。

绝缘层。

它由橡皮、塑料、油纸、绝缘漆、无机绝缘材料等组成，有良好的电气和机械物理性能。

绝缘层的作用是防止通信电缆漏电和电力电缆放电。

屏蔽层。

屏蔽层是用导电或导磁材料制成的盒、壳、屏、板等将电磁能限制在一定的范围内，使电磁场的能量从屏蔽体的一面传到另一面时受到很大的衰减。

一般用金属丝包或用细金属丝编织而成，也有采用双金属和多层复合屏蔽的。

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。

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。

电缆根据用途可分为如下3类：（1）电力电缆。

电力电缆主要用于电力系统中的传输和分配，大多是用纸或橡皮绝缘的2芯至4芯电缆，有的外层还用铅作为保护层，甚至再加上钢的铠装。

（2）电气装配用电缆。

电气装配用电缆主要指矿用、船用、石油勘探、信号电线和直流高压软电缆等特殊场合及日用电器、小型电动设备、防水电缆及无线电用电缆。

（3）通信电缆。

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。

通信电缆按不同结构分为对称电缆和同轴电缆；按不同用途分为市内通信电缆、长途对称电缆和干线通信电缆三种。

一般通信电缆多为对称电缆且为多芯电缆，是成骊出现的，对数可达几百甚至上千对，其芯间多为纸或塑料绝缘，外面还用橡胶、塑料或铅等作为保护层。

由于对称电缆的每一对绝缘芯线与地是对称的，其磁场效应及涡流效应较强，传输频率不能太高，通常在几百kHz以下。

单芯高频电缆通常又称为同轴电缆，结构如图2.1所示，其传输损耗小，传输效率很高，适于长距离和高频传输。

同轴电缆特性阻抗有50Ω和75Ω两种，常用型号为SYV-XX-X意为聚乙烯绝缘射频同轴电缆，XX表示特性阻抗，X表示外导体近似直径（mm）。

高频电缆（射频电缆）主要用于传输高频、脉冲、低电平信号等，具有良好的传输效果，衰减小、抗干扰能力强、天线效应小、有固定的波抗阻，便于匹配，但加工较困难。

高频电缆又分为单芯和双芯电缆，双芯高频电缆又移为平行线。

如图2.2所示的SBVD型带电视引线，其特性阻抗为300Ω。

它的优点是价格便宜，易实现匹配；缺点是没有屏蔽层，易引入干扰杂波，抗干扰性能差。

2.1.2 常用线材的主要用途常用线材的名称、型号、主要用途见表2.1，表2.2，表2.3，表2.4。

表2.1 常用裸线的型号和用途表2.2 常用电磁线的型号和用途表2.3 常用通信电缆的型号和主要用途表2.4 常用绝缘电线电缆的型号和用途2.1.3 线材的选用线材的选用要从电路条件、环境条件和机械强度等多方面综合考虑。

1.电路条件（1）允许电流。

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。

（2）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。

（3）额定电压与绝缘性。

使用时，电路的最大电压应小于额定电压，以保证安全。

（4）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。

（5）特性阻抗。

在射频电路中选用同轴电缆馈线，应注意阻抗匹配，以防止信号的反射波。

特性阻抗有50Ω和75Ω两种。

2.环境条件（1）温度。

温度会使电线的敷层变软或变硬，以致于变形而造成短路。

因此，所选线材应能适应环境温度的要求。

（2）耐老化性。

一般情况下线材不要与化学物质及日光直接接触。

3.机械强度所选择的电线具有良好的拉伸、耐磨损和柔软, 性，质量要轻，以适应环境的机械振动等条件。

选材还要考虑安全性，防止火灾和人身事故的发生。

易燃材料不能作为导线的敷层。

具体选择使用条件可查有关手册。

2.2 绝缘材料具有高电阻率、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。

它的作用是在电气设备中把电位不同的带电部分隔离开来。

因此，绝缘材料应该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；耐热性能要好（其中尤其以不因长期受热作用而产生性能变化最为重要）；还应有良好的导热性、耐潮、较高的机械强度以及工艺加工方便等特点。

2.2.1 绝缘材料的分类绝缘材料按物质形态可分为气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料3种类型。

（1）气体绝缘材料，如空气、氮气、氢气等；（2）液体绝缘材料，如电容油、变压器油、开关油等；（3）固体绝缘材料，如电容器纸、聚苯乙烯、云母、陶瓷、玻璃等。

绝缘材料按其用途可分为介质材料、装置材料、浸渍材料和涂敷材料等类型。

介质材料，如陶瓷、玻璃、塑料膜、云母、电容纸等；装置材料，如装置陶瓷、酚醛树脂等。

常用绝缘材料按其化学性质不同，分为有机绝缘材料、无机绝缘材料和混合绝缘材料3种类型。

（1）有机绝缘材料。

有机绝缘材料有棉纱、麻、蚕丝、树脂、人造丝等。

有机绝缘材料的特点是密度小、易加工、柔软，但耐热性不高、化学稳定性差、容易老化。

（2）无机绝缘材料。

无机绝缘材料有石棉、陶瓷、大理石、硫磺、云母等，主要用作电机、电器的绕组绝缘以及开头底板和绝缘子的制造材料等。

无机绝缘材料的特点与有机绝缘材料相反。

（3）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。

2.2.2 常用绝缘材料的性能及用途1.绝缘材料的基本性能（1）绝缘材料（电介质）的极化和介电常数。

绝缘材料中的绝大多数电荷是被束缚的，在外电场作用下，这些束缚电荷将按其所受作用力的方向发生位移，其表面会出现净的正、负电荷，这称为电介质的极化。

表征电介质极化程度的物理量称为介电常数（又称电容率，用ε表示，以法拉每米，即F/m为单位表示）。

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。

影响绝缘材料介电常数因素有频率、温度、湿度。

（2）电阻率。

绝缘材料并不是绝对不导电的材料，在绝缘材料内部多少存在一些带电质点，在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ρ或电导率γ来定量地表示，其关系为γ=1/ρ。

绝缘材料的电阻率ρ为其中绝缘材料的电阻为R（Ω），截面积为A（m2），长度为l，电阻率单位是Ω.m。

（3）介质损耗。

在交变电场作用下，电介质的部分电能将转变成热能，这部分能量叫做电介质的损耗，简称介质损耗。

单位时间内消耗的能量称为介质损耗功率。

介质损耗是绝缘材料的重要品质指标之一，特别是用作电容器的介质，不容许有大量的能量损耗，否则会降低整个电路的工作质量，损耗严重时甚至会引起介质的过热而损坏绝缘。

介质损耗的主要原因是漏导损耗和极化损耗。

（4）绝缘强度。

处于电场中的绝缘物质，当电场强度增大到某一临界值时，通过绝缘物质的电流剧烈增长，致使绝缘物质局部破坏或分解，丧失绝缘性能，使绝缘物质击穿的电场强度称为绝缘强度（或绝缘耐压强度）。

它反映绝缘材料在外施电压达到某一极限值时保持绝缘性能的能力。

（5）绝缘材料物理、化学和机械性能。

绝缘材料都或多或少地具有从周围媒质中吸潮的能力，称为绝缘材料的吸湿性。

如受到空气湿度的影响，引起电介质的介电常数增加、绝缘电阻下降、损耗增大和承受电场作用的能力降低。

因此，提高电介质的防潮性能很重要。

当温度升高时，绝缘材料的电性能显著恶化以致不能工作，即当温度升高超出其允许的承受值时，将产生热击穿而造成电介质的损坏。

绝缘材料承受高温作用的能力称为耐热性。

绝缘材料在正常运行条件下允许的最高工作温度分级称为耐热等级。

绝缘材料在电子产品中主要有如下几方面的应用：（1）介质材料。

介质材料用作电容器的介质，要求介电常数大、损耗小。

（2）装置和结构材料。

装置和结构材料用作开关、接线柱、线圈骨架、印制电路板及一些机械结构件，要求有高的机械强度。

对作为高频应用的材料还要求介质损耗和介电常数小，以减小损耗和分布电容。

（3）浸渍、灌封材料。

浸渍、灌封材料要求有良好的电性能以及粘度小、化学稳定性高、吸水性小、阻燃性好、无毒等。

（4）涂敷材料。

涂敷材料要求有良好的附着性。

常用绝缘材料的主要用途，可参考表2.5。

使用时应根据产品的电气性能和环境条件要求，合理选用绝缘材料。

表2.5常用绝缘材料及用途2.3 印制电路板2.3.1 覆铜箔板的种类与选用覆以铜箔的绝缘层压板称为覆铜箔层压板，简称覆铜板。

它是用腐蚀铜箔法制作电路板的主要材料。

覆铜箔层压板的种类很多，按基材的品种可分为纸基板和玻璃布板；按粘结树脂来分有酚醛、环氧酚醛、聚四氟乙烯等。