第二章常用电子材料

1. 第二章常用电子材料 精品课程

2. 第2章 常用电子材料 学习要点： 了解电子产品装配中所使用的基本材料，和基本材料的使用方法、主要用途。

3. 2.1 线材 常用线材分为电线与电缆两类。 在电子线路中，它们是电能或电磁信号的传输线。 构成线材的核心材料是导线。导线的粗细标准叫线规。 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，按导线直径大小的毫米（mm）数表示叫线径制。 英美等国家采用线号制，我国采用线径制。

4. 2.1 线材 常用线材 电子产品常用线料有： 安装导线 电磁线 扁平电缆（平排线） 屏蔽线 电缆 电源软导线

5. 2.1 线材 1. 安装导线（安装线） 用于电子产品装配的导线。常用的安 装线有裸导线和塑胶绝缘电线等。 裸导线：指没有绝缘层的光金属导线。只能用于单独连线、短连线及跨接线等。 塑胶绝缘电线(塑胶线)：一般是由导电的线芯、绝缘层和保护层组成。广泛用于电子产品的各部分、各组件之间的各种连接。

6. 2.1 线材 2. 电磁线 由涂漆或包缠纤维作为绝缘层的圆形或扁形铜线。主要用于绕制各类变压器，线圈，电感等。由多股细漆包线外包缠纱丝的丝包线是绕制收音机天线或其它高频线圈的常用线材。 由涂漆作为绝缘层的圆形铜线，通常称为漆包线。

7. 2.1 线材 3. 扁平电缆（又称排线或带状电缆） 由许多根导线结合在一起，相互之间绝缘，整体对外绝缘的一种扁平带状多路导线的软电缆。可用作插座间的连接线，印制电路板之间的连接线及各种信息传递的输入/输出柔性连接。

8. 扁平电缆图片 图 用穿刺卡插头 图 采用单列排插 连接的扁平电缆 或锡焊的扁平电缆

9. 2.1 线材 4. 屏蔽线 屏蔽线是在塑胶绝缘电线的基础上，外加导电的金属屏蔽层和外护套而制成的信号连接线。主要用于1MHz以下频率的信号连接。 屏蔽线具有静电（高电压）屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽的作用,能防止或减少线外信号与线内信号之间的相互干扰。

10. 屏蔽线的结构图片 图 单芯、双芯屏蔽线的结构

11. 2.1 线材 5.电缆 电子产品装配中的电缆主要包括： 同轴电缆：其结构与单芯屏蔽线基本相同，只是使用的材料有所不同，电性能不同。同轴电缆主要用于传送高频电信号。 馈线：由两根平行的导线和扁平状的绝缘介质组成的，专用于将信号从天线传到接收机或由发射机传给天线的信号线。 高压电缆：其结构与普通的带外护套的塑胶绝缘软线相似，只是要求绝缘体有很高的耐压特性和阻燃性，故一般用阻燃型聚乙烯作为绝缘材料，且绝缘体比较厚实。

12. 同轴电缆、馈线的结构图片 图 同轴电缆、馈线的结构

13. 6.电源软导线 2.1 线材 其主要作用是：连接电源插座与电气设备的。由于它是用在设备外边、且与用户直接接触、并带有可能会危及人身安全的电压，所以其安全性就显得特别重要。按要求，线及插头要分别通过安全认证。 电源软导线采用双重绝缘方式，即将两根或三根已带绝缘层的芯线放在一起，在它们的外面再加套一层绝缘性能和机械性能好的塑胶层。

14. 电源插头 2.1 线材

15. 2.2电子产品中的绝缘材料 具有高电阻率、电流难以通过的材料称为绝缘材料。 1. 绝缘材料应具有的特点： 具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻、耐压强度； 耐热性能好，稳定性高； 具有良好的导热性、耐潮防霉性； 具有较高的机械强度，加工方便等。

16. 2.2电子产品中的绝缘材料 2．绝缘材料分类 按化学性质可分为： 无机绝缘材料：如云母、石棉、陶瓷等。 有机绝缘材料：如虫胶、树脂、橡胶、棉丝、纸、麻、人造丝等。 复合绝缘材料：如玻璃布层压板。

17. 2.2电子产品中的绝缘材料 3．常用绝缘材料的性能 A、介电常数 B、电阻率 C、介质损耗 D、绝缘强度 E、绝缘材料的其它物理、化学、机械性能

18. 2.2电子产品中的绝缘材料 4．绝缘材料的用途 A.介质材料 B.装置和结构材料 C.浸渍、灌封材料 D.涂敷材料

19. 2.2电子产品中的绝缘材料 5．常用绝缘材料 （1）薄型绝缘材料： 主要用于包扎、衬垫、护套等。 绝缘纸：常用的有电容器纸、青壳纸等。 绝缘布：常用的有黄蜡布、黄蜡绸、玻璃漆布。 有机薄膜：常用的有聚酯薄膜。一般可代替绝缘纸或绝缘布。 粘带：有机薄膜涂上胶粘剂就成为各种绝缘粘带。 塑料套管：塑料套管大量用在电子装配中，即用聚氯乙烯为主料做成的各种颜色和规格的套管。 还有一种热缩性塑料套管，经常用在电线端头的护套。

20. 2.2电子产品中的绝缘材料 5．常用绝缘材料 （2）绝缘漆： 主要用于浸渍电器线圈和表面覆盖。 （3）热塑性绝缘材料：可以进行热塑加工，用于各种护套，仪器盖板等。 （4）热固性层压材料：常用作绝缘基板。 （5）云母制品：主要用作耐高压的绝缘衬垫。

21. 2.3 印刷线路板 PCB是英文(Printed Circuit Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。 制造印刷线路板的主要材料是敷铜板

22. 2.3 印刷线路板 1.敷铜板 覆以铜箔的绝缘板称为覆铜板，它是制作印制板的主要材料。常用覆铜板有： TFZ-62、TFZ-63覆铜箔酚醛纸基层压板 THFB-65覆铜箔酚醛玻璃布层压板 聚四氟乙烯覆铜板 聚苯乙烯覆铜箔板 软性聚酯覆铜薄膜 多层印制板

23. 2.3 印刷线路板 覆铜板就是经过粘接、热挤压工艺，使一定厚度的铜箔牢固地覆着在绝缘基板上。所用覆铜板基板材料及厚度不同。 　　 覆铜板所用铜箔与粘接剂也各有差异，制造出来的敷铜板在性能上就有很大差别。铜箔覆在基板的一面，称作单面敷铜板，覆在基板二面的称作双面敷铜板。

24. 2.3 印刷线路板 覆铜板的构成部分(1)． 基板：高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层压板可以作为敷铜板的基板。合成树脂的种类繁多，常用的有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等。增强材料一般有纸质和布质两种，它们决定了基板的机械性能，如耐浸焊性、抗弯强度等。 (2)． 铜箔：是制造敷铜板的关键材料，必须有较高的导电率及良好的焊接性。要求铜箔表面不得有划痕、砂眼和皱褶，金属纯度不低于99．8％，厚度误差不大于±5um。按照部颁标准规定，铜箔厚度的标称系列为18、25、35、70和105um。我国目前正在逐步推广使用35um厚度的铜箔。铜箔越薄，越容易蚀刻和钻孔，特别适合于制造线路复杂的高密度的印制板。 (3)． 覆铜板粘合剂：粘合剂是铜箔能否牢固地覆在基板上的重要因素。敷铜板的抗剥强度主要取决于粘合剂的性能

26. 2.3 印刷线路板 2.印刷线路板的特点与分类 （1）特点： PCB几乎我们能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到PCB。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

27. 2.3 印刷线路板 （2）分类 印刷线路板按结构可分为如下四种： 单面印刷线路板 双面印刷线路板 多层印刷线路板 软性印刷线路板

28. 2.3 印刷线路板 3.印刷线路板的制造工艺流程 单面印制线路板制作工艺 单面刚性印制板：→单面覆铜板→下料→（刷洗、干燥）→钻孔或冲孔→网印线路抗蚀刻图形或使用干膜→固化检查修板→蚀刻铜→去抗蚀印料、干燥→刷洗、干燥→网印阻焊图形（常用绿油）、UV固化→网印字符标记图形、UV固化→预热、冲孔及外形→电气开、短路测试→刷洗、干燥→预涂助焊防氧化剂（干燥）或喷锡热风整平→检验包装→成品出厂

29. 2.3 印刷线路板 双面印制线路板制作工艺 双面刚性印制板：→双面覆铜板→下料→叠板→数控钻导通孔→检验、去毛刺刷洗→化学镀（导通孔金属化）→（全板电镀薄铜）→检验刷洗→网印负性电路图形、固化（干膜或湿膜、曝光、显影）→检验、修板→线路图形电镀→电镀锡（抗蚀镍/金）→去印料（感光膜）→蚀刻铜→（退锡）→清洁刷洗→网印阻焊图形常用热固化绿油（贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化，常用感光热固化绿油）→清洗、干燥→网印标记字符图形、固化→（喷锡或有机保焊膜）→外形加工→清洗、干燥→电气通断检测→检验包装→成品出厂

30. 2.3 印刷线路板 贯通孔金属化法制造多层板工艺流程→内层覆铜板双面开料→刷洗→钻定位孔→贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂→曝光→显影→蚀刻与去膜→内层粗化、去氧化→内层检查→（外层单面覆铜板线路制作、B—阶粘结片、板材粘结片检查、钻定位孔）→层压→数控制钻孔→孔检查→孔前处理与化学镀铜→全板镀薄铜→镀层检查→贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂→面层底板曝光→显影、修板→线路图形电镀→电镀锡铅合金或镍/金镀→去膜与蚀刻→检查→网印阻焊图形或光致阻焊图形→印制字符图形→（热风整平或有机保焊膜）→数控洗外形→清洗、干燥→电气通断检测→成品检查→包装出厂。

31. 2.3 印刷线路板 从工艺流程图可以看出多层板工艺是从双面孔金属化工艺基础上发展起来的。它除了继了双面工艺外，还有几个独特内容：金属化孔内层互连、钻孔与去环氧钻污、定位系统、层压、专用材料。

32. 2.4 磁性材料 电子产品中使用的其它磁性材料有: 软磁材料 硬磁材料

33. 2.4 磁性材料 软磁材料 Soft magnetic material具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。软磁材料种类繁多，通常按成分分为：①纯铁和低碳钢。含碳量低于0.04％，包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大，只适于静态下使用，如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。②铁硅系合金。含硅量 0.5％ ～ 4.8％，一般制成薄板使用，俗称硅钢片。在纯铁中加入硅后，可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。随着硅含量增加，热导率降低，脆性增加，饱和磁化强度下降，但其电阻率和磁导率高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可应用到交流领域，制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。③铁铝系合金 。含铝6％～16％，具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。

34. 2.4 磁性材料 ④铁硅铝系合金。在二元铁铝合金中加入硅获得。其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。缺点是磁性能对成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。主要用于音频和视频磁头。⑤镍铁系合金。镍含量30％～90％，又称坡莫合金，通过合金化元素配比和适当工艺，可控制磁性能，获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。其塑性高，对应力较敏感，可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。⑥铁钴系合金。钴含量27％～50％。具有较高的饱和磁化强度，电阻率低。适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。⑦软磁铁氧体。非金属亚铁磁性软磁材料。电阻率高（10-2～1010Ω·m ），饱和磁化强度比金属低，价格低廉，广泛用作电感元件和变压器元件（见铁氧体）。⑧非晶态软磁合金。一种无长程有序、无晶粒合金，又称金属玻璃，或称非晶金属。其磁导率和电阻率高，矫顽力小，对应力不敏感，不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性，具有耐蚀和高强度等特点。此外，其居里点比晶态软磁材料低得多，电能损耗大为降低，是一种正在开发利用的新型软磁材料。⑨超微晶软磁合金。20世纪80年代发现的一种软磁材料。由小于50纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成，具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能，不仅磁导率高、矫顽力低、铁损耗小，且饱和磁感应强度高、稳定性好。现主要研究的是铁基超微晶合金。

35. 2.4 磁性材料 硬磁材料 硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型，其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好，成本较低，不仅可用作电讯器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁，而已在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。硬磁材料常用来制作各种永久磁铁、扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件等。

37. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 焊接 焊接是使金属连接的一种方法。 现代的焊接技术主要分为熔焊、钎焊和接触焊。 （1）熔焊：熔焊是一种加热被焊件（母材），使其熔化产生合金而焊接在一起的焊接技术，即直接熔化母材的焊接技术。常见的熔焊：电弧焊，激光焊，气焊，超声波焊等。 （2）钎焊：在已加热的被焊件之间，熔入低于被焊件的材料，使被焊件与焊料熔为一体的焊接技术，即母材不熔化，焊料熔化的技术。常见的钎焊有：锡焊，火焰钎焊，真空钎焊等。在电子产品的焊接中，大量使用锡焊技术。

38. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 （3）接触焊：是一种不用焊料和焊剂，即可获得可靠连接的焊接技术。常见的接触焊有压接，绕接，穿刺等。 1．焊料 焊料是一种熔点低于被焊金属，在被焊金属不熔化的条件下，能润湿被焊金属表面，并在接触面处形成合金层的物质。 电子产品生产中，最常用的焊料称为锡铅合金焊料（又称焊锡），它具有熔点低、机械强度高、抗腐蚀性能好的特点。

39. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 锡、铅组成的合金很活泼，在一定的温度下能与铜、锌、银、金等金属以及铁镍钴等合金化合成新的合金金属。而且在焊点凝结成固态后又很稳定，并且有良好的导电性能，抗拉强度，以及很好的耐腐蚀性能。 锡的熔点为231.9℃,铅的熔点为327.4℃。当锡铅组成合金时，其熔点会降低，并随着比例之不同，其熔点也会有所不同。当合金中锡的含量为63％，铅含量为36.5％,其它的金属含量为0.5％时，其熔点大约为190℃，这时焊锡的抗拉的强度处于最佳状态为4.7kg/mm2。

40. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料

41. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 为了使焊锡获得某些性能，也可以掺入某些金属。常用的有以下几类： （1）加锑焊锡 由于锡铅合金会在极冷的环境中重新结晶，此时的焊锡不再是金属而是晶态，并且很脆，这种结晶变化会使焊点膨胀而断裂脱焊。所以在焊锡中融入适量的锑就可防止焊锡的重新结晶。加锑焊锡的焊料比例为63%的锡、36．7%的铅、0．3%的锑。 （2）加镉焊锡 如果在某些对温度比较敏感的场合，可以使用加镉焊锡，它的熔点在145℃，所以称之为超低温焊锡，它的比例是：锡50%、铅33%、镉17%，但由于镉的毒性较强，所以应慎谨使用。 （3）加银焊锡 加银焊锡我们在电子产品中也是比较常用的，它常常被用在对信号要求较高的电子产品或某些镀银元器件的焊接中，它的比例一般是：锡62%、铅36%、银2%。 （4）加铜焊锡 焊接极细的铜线时，为防止焊锡及助焊剂对细铜线的侵蚀，应使用加铜焊锡，它的比例为：50%锡、48．5%铅、1．5%铜。

42. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 常用焊锡 (1)管状焊锡丝：适用于手工焊接。 (2)抗氧化焊锡：适用于浸焊和波峰焊。 (3)含银焊锡：适合焊接含银焊件。 (4)焊膏：焊膏是表面安装中的重要物料，由 焊粉、有机物和溶剂组成，制成糊状物。 需在0－4℃的温度条件下保存。

43. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 2．焊剂(助焊剂) 焊剂是进行锡铅焊接的辅助材料。 （1）焊剂的作用:去除被焊金属表面的氧化物，防止焊接时被焊金属和焊料再次出现氧化，并降低焊料表面的张力，增加焊料的流动性，有助于焊接。 常用的助焊剂有： 无机焊剂 有机助焊剂 松香类焊剂：电子产品的焊接中常用。

44. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 （2）对焊剂(助焊剂)的要求 ①熔点应低于焊料 ②表面张力、粘度、比重小于焊料 ③残渣易于清除 ④不能腐蚀母材 ⑤不产生有害气体和刺激性气味

45. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 （3）使用焊剂的注意事项 ①对可靠性要求较高的产品及高频电子产品，焊接后要用专用清洗剂，清除焊剂的残留物。 ②存放时间过长的焊剂不宜再使用。 ③对可焊性较差的元器件使用活性较强的焊剂。 ④对可焊性较好的元器件宜使用残留物较少的免清洗焊剂。

46. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 3．清洗剂 在完成焊接操作后，要对焊点进行清洗，避免焊点周围的杂质腐蚀焊点。 常用的清洗剂有： 无水乙醇（无水酒精） 航空洗涤汽油 三氯三氟乙烷（F113）

47. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 4．阻焊剂bb 阻焊剂是一种耐高温的涂料，其作用是保护印制电路板上不需要焊接的部位。 阻焊剂的种类 热固化型阻焊剂 紫外线光固化型阻焊剂（光敏阻焊剂） 电子辐射固化型阻焊剂

48. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 5、其它材料 (1).塑料 塑料是一种绝缘材料，在电子产品工艺制作中，常用在布线工艺上。其特点是：原料丰富、价格便宜，但对温度和潮湿的变化比较敏感。电子产品生产工艺中，常用塑料有： 聚酰胺（尼龙） 甲基丙烯酸甲脂（有机玻璃） 酚醛塑料 工程塑料

49. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 塑料的分类： 塑料目前尚无确切的分类，一般分类如下： 1．按塑料用途分： ①通用塑料(Universal Plastics)：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、环氧树脂（EP）、酚醛树脂（PF）、聚氨酯（PU）、不饱和聚脂 ②泛用工程塑料(Engineering Plastics)：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。包括五种：聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO） ③特种塑料：一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如聚苯硫醚（PPS）、聚砜（PSU）、聚醚砜（PES）、聚四氟乙烯（PTFE）等氟塑料、聚醚醚酮（PEEK）……

50. 2.5 焊料、焊剂和焊接的辅助材料 2．按塑料的物理化学性能分： ①热塑性塑料：指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等。 ②热固性塑料：因受热或其它条件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。 3．按塑料成型方法分： ①模压塑料：供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。 ②层压塑料：指浸有树脂的纤维织物，可经叠合、热压结合而成为整体材料。 ③注射、挤出和吹塑塑料：一般是指能在料筒温度下熔融、流动，在模具中迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。 ④浇铸塑料：能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料。如MC尼龙。 ⑤反应注射模塑料：一般是指液态原材料，加压注入模腔内，使其反应固化制得成品。如聚氨脂类。 4．按塑料半制品和制品分 ①模塑粉：又称塑料粉，主要由热固性树脂（如酚醛）和填料等经充分混合、按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。 ②增强塑料：加有增强材料而某些力学性能比原树脂有较大提高的一类塑料。 ③泡沫塑料：整体内合有无数微孔的塑料。 ④薄膜：一般指厚度在0.25mm以下的平整而柔软的塑料制品。