1、福泰塑膠五金電子廠Cable 基礎知識講座郭興 2009/03/311、 產品介紹產 品 名 稱主要用途應 用VGA CABLE(視訊用線)連接電腦主機與各種監(jiān)視器之用線。高解析視訊傳輸、聲訊傳輸的多媒體及一般型監(jiān)視器。SCSI CABLE電腦主機外接記憶儲存裝置的線材。軟碟機、硬碟機、光碟機等。EVC CABLE(增強型視訊用線)連接電腦主機至多功能視訊系統(tǒng)之用線?？蓪⒈O(jiān)視器、攝影機、喇叭、鍵盤、滑鼠等設備用單一線材連接。USB CABLE(萬用串列埠用線)使電腦連接各週邊系統(tǒng)的線材，簡化為共通性之線材。把中心處理器( H u b )的功能，從PC主機系統(tǒng)移至監(jiān)視器產品上，並運用在光碟機、鍵

2、盤、滑鼠、數據機等產品的連接用線。1、 產品介紹2、 線材分類 wire & cable： wire是由是由導體導體(conductor)加上加上絕緣層絕緣層 (insulation)而成而成. cable則是由則是由兩兩根以上的根以上的wire以并列以并列(parallel)或是以集合或是以集合(stranded )的方式的方式組組合而成合而成.電子線STYLE Rated Temp Rated Volt Remark UL1007 80 300VPVC Insulated cable (0.38mm)UL1015 105 600VPVC Insulated wire (0.76mm)UL1

3、061 80 300VSR-PVC Insulated wire (0.23mm)UL1571 80 30VPVC Insulated wire(0.20mm)注:額定溫度值與額定電壓值成正比.絕緣之厚度愈厚,則耐電壓之強度越好. Cable (1).(1).導導體體(conductor)(conductor)(2).(2).絕緣絕緣(insulation)(insulation)(3).(4).(3).(4).屏蔽屏蔽(shielding)(shielding)(5).(5).外被外被 (jacket)(jacket) (6).(6).填充填充& &分離材料分離材料製程工段簡介伸線絞銅芯線絕

4、緣押出纏繞包紮編織編織對絞集合包紮二次押出檢驗裁包檢驗入庫銷貨鍍錫銅線PVC粒紙帶鋁箔麥拉帶不織布地線排線押出檢驗導體基本產品結構導體： 只要有傳導性之金屬均可以作為導體，但因關係到傳導性及價格，所以一般會作為導體之材質並不多，一般常用之材料，鍍錫銅(TA)、裸銅(BA)、先絞後鍍銅(TC)、銅包鋼(CCS)、鍍銀線(SA)銅 由於具有良好的電氣特性、物理特性及較低的成本。銅是目前應用範圍最為廣泛的一種金屬材料。銅具有良好的加工性能比較容易成形，另外作為導體材料他既可以直接使用(裸銅)也可以直接鍍上其他金屬後(銀、錫、鎳)再使用。在加工過程中所有的銅材多為” 硬銅 ”，因此為了增加他的柔韌性，

5、對於硬銅大多需要進行熱處理後才會使用。不論是硬銅還是經過退火處理之後的軟銅，在市場上均可以購買。但軟銅主要應用於對彎折性要求較高的產品上?；井a品結構銅包鋼相對於普通的銅來說，銅包鋼具有很高的機械強度這也是它一個突出的優(yōu)點。在實際的應用中銅包鋼多使用於高頻領域，這是因為所使用的導體為鋼其導體阻抗大大高於銅材，在低頻時其信號能量將產生極大的衰減而高頻則由於集膚效應的影響信號主要在鍍層金屬銅中進行傳輸，其信號能量的漏失會比較低。目前市場上主要有以下兩種銅包鋼: 30% 導電率 40% 導電率在這裡導電率的數值是由銅包鋼的導電能力與相同截面積的軟銅相比而得出的數值?；井a品結構合金合金由於銅和銅包鋼

6、的抗疲勞度都十分有限,因此為了克服這一缺陷目前已經開發(fā)幾種具有較高的引伸性能及彎曲壽命的合金材料主要包括以下幾種: 鎘銅、鉻銅、鎘鉻等.。儘管在這高頻下這些合金的導電率會稍低於銅包鋼，但是較輕的重量及較小的直徑使他們十分適合取代銅包鋼，但是這類材料使用範圍十分有限而且價格通常較銅更為昂貴。鋁鋁的物理特性和銅都十分相似，但是與銅相比它有一個突出的優(yōu)勢即質量要遠低於銅。因此在在需要較低質量的領域(如為航空相關的設備)雖然鋁的導電性較低，但它仍有一些應用，這主要在CATV及電話設備上的使用。但在普通的Cable領域一般已經較少使用鋁這種金屬了?；井a品結構導體的稱呼: 標示導體習慣上先寫條數,斜線之

7、後寫出直徑或單條之AWG，其後再給予材料的符號，直徑單位以mm為單位，TA表示鍍錫銅、裸銅以BA表示，經絞合後之導體代碼：7/0.16TA 7代表7條、0.16TA表示素銅材線徑。 一般導體會使用到的相關特性有直徑,截面積,重量.(單位以公制稱呼與英制稱呼)為了方便識別,在電線行業(yè)區(qū)分線材的規(guī)格稱為線號,線號有幾種不同的表示方法,AWG、BWG、SWG、mm2. 一般電線廠所使用導體稱呼為AWG(美國線規(guī)標準)，在線規(guī)標準內未規(guī)定所使用導體之條數，只要是導體直徑 (Solid )與截面積 (Stranded) 符合UL規(guī)定即可稱為相同之AWG基本產品結構美制線規(guī)（美制線規(guī)（AWGAWG）對照表

8、）對照表線規(guī)線規(guī)標稱截面積標稱截面積最小截面積最小截面積SolidStrandedmm2mm2mm2mm2mmmm根根/mm/mm30AWG30AWG0.05070.05070.04970.04970.2540.2547/0.102;10/0.08 7/0.102;10/0.08 28AWG28AWG0.08040.08040.07900.07900.3200.3207/0.127; 19/0.087/0.127; 19/0.0826AWG26AWG0.1280.1280.1250.1250.4040.4047/0.16; 12/0.12; 19/0.1; 30/0.087/0.16; 12/

9、0.12; 19/0.1; 30/0.0824AWG24AWG0.2050.2050.1990.1990.5110.5117/0.20;11/0.16;19/0.127; 30/0.1;41/0.08 7/0.20;11/0.16;19/0.127; 30/0.1;41/0.08 22AWG22AWG0.3240.3240.3140.3140.6430.6437/0.254; 11/0.2; 19/0.16; 30/0.12; 42/0.1 7/0.254; 11/0.2; 19/0.16; 30/0.12; 42/0.1 20AWG20AWG0.5190.5190.5090.5090.813

10、0.8137/0.32; 19/0.18; 26/0.16; 41/0.1277/0.32; 19/0.18; 26/0.16; 41/0.12718AWG18AWG0.8230.8230.8070.8071.021.027/0.41; 19/0.254; 34/0.2; 41/0.167/0.41; 19/0.254; 34/0.2; 41/0.1616AWG16AWG1.311.311.271.271.291.2926/0.254; 65/0.1626/0.254; 65/0.16基本產品結構 LAY-絞距,導體中某一股線沿著中心軸纏繞一圈之直線距離,又稱為節(jié)距(Pitch)為了確保產品信

11、賴度,避免使用時斷股,所以需將導體絞成束,以增加其抗張強度。 導體絞距在UL上有規(guī)定，導體使用多大之AWG絞距就必須使用多大之絞距，在UL758 Page 26內有規(guī)定最大之絞距，所以製造時就必須考慮到符合UL之規(guī)定，若絞距過小時又浪費銅材，所以必須兼顧特性與規(guī)定。 銅材絞合外徑在UL規(guī)範上有一參考公式可以運用:n*d*1.155，若為7芯絞合可將d*3換算為絞合外徑 。 導體絞向應配合集合之絞向，若與集合方向相反，則在集合時會把絞銅絞距拆開加大，絞銅絞距便不會符合安規(guī)要求.所以絞銅之絞向與集合之絞向相同 基本產品結構導體選用 1.產品使用特性會有彎曲拉扯之要求時,導體需選用多股 O.D.較小

12、,絞距較密之導體,以增加其抗張強度。單條 的導體回復彈性不好,但是容易固定彎曲，但是不耐彎 曲。2.選用鍍錫銅為防止導體氧化 3.產品使用長度越長,容許電流越小,需選用導體O.D較大 ，AWG.數較小之絞銅,因其導體電阻 R =* L / A， 與長度(L)成正比，與截面積(A)成反比。4.產品測試頻率要求在200HZ以上時,因會有10%之介電 損失,所以需選用導體O.D.較大,AWG數較小之絞銅。 基本產品結構銅導體輸送電流的能力 導體輸送電流的能力通常用導體中輸送電流的最大電流強度來表示，這個最大電流強度是指當導體中有此電流流過時，不會將導體熔化也不會使絕緣層溶化。很多因素都會約制導體所能

13、流過的最大電流，其中主導作用的是如下幾個:Conductor Size導體大小:導體的截面積越大，那麼該導體可輸送的電流強度就越大。 Insulation絕緣: 導體中有電流流過時，因收熱量之後的絕緣層溫度溫度不可超過絕緣材料的最大使用溫度。 Ambient (surrounding) Temperature 環(huán)境溫度: 環(huán)境溫度越高，那麼達到絕緣層使用時所需的熱量就越少。基本產品結構絕緣芯線 一般材質選用與線徑之決定,除了需考慮產品特性需求外 ,必須符合UL安規(guī)規(guī)定，在UL 758-1內會規(guī)定最小厚度與平均厚度、材質，所以線徑之設計上,會先考量符合UL安規(guī)要求後,再進行產品特性要求之設計。基

14、本產品結構芯線材材質PVC(聚氯乙烯)、SR-PVC(半硬質PVC) 、 PE(Pelyethylene 聚乙烯) 、 PP(pelyprepylene 聚丙烯) HYTREL海翠、 TPE多元酯高彈性塑膠、TEFLON(鐵弗龍)：TFE FEP (聚四氟乙烯) 高分子塑膠材料 TPS 親油性(耐水) TPO 親油性(耐水) TPR 親水性(耐油) TPU 親水性(耐油) TPA 親水性(耐油)以下針對材質做一簡單之介紹基本產品結構 PVC(熱塑性聚氯乙烯): 由於所要求特性不同,我們可以有多種PVC形式可以選擇。 總的來說PVC成本低廉，擠押加工性良好，具有優(yōu)良的電氣及物理特性是目前使用範圍

15、最為廣泛的一種絕緣材料。 性能最佳的PVC的使用溫度範圍是-55105，其他使用溫度為-2080的乙烯樹酯所形成的。PVC具有優(yōu)異的耐燃性分子結構和耐磨性，另外他還不易被有機溶劑及酸鹼所腐蝕。PVC具有良好的非移型性，由於PVC無臭無味無毒它可以在食品及醫(yī)療上得到使用。 另外PVC的高介電常數它是顯示出高電容能力和低衰減的特性，這使它可以應用到Wire & Cable領域.但是PVC的彈性較差這使它不能很好的應用到彈性線材中,而在低溫下PVC 較脆.這就使在低溫下仍要求線材要十分柔軟的情況下,PVC應盡量不使用.PVC用於Cable的外被絕緣和Wire的絕緣材料。 基本產品結構SEMI- RI

16、GID PVC(半硬PVC): 一種耐磨性非常好的PVC絕緣材料。對於3016AWG的導體，10mil的厚度及可以滿足UL1061 80 300V安規(guī)。 Polyethylene (Thermoplastic)熱塑性PE: 由於具有良好的電氣特性，PE廣泛使用在同軸線材和要求線材電容較低的Cable上。雖然PE是可燃的但是我們可以向其中添加阻燃劑，當然這會使介電常數有細微增高，並且會令能量的衰減加大。 PE 的使用溫度一般介於-6580之間，在這個溫度範圍之內高、中、低密度的PE都是比較硬的。另外PE可以通過發(fā)泡使的介電常數降低至1.5。這使它十分適合做同軸線和其他低電容的傳輸線，PE也可以作

17、為一種絕緣線材使用在Cable外被上。以下為幾種進行加工後的PE介紹:基本產品結構1. 發(fā)泡PE: 發(fā)泡PE可以使介電常數降低至接近1.5，對於那些需要傳輸速度非常高的Cable來說，這是一種非常理想的材料。PE一但發(fā)泡之後抗張強度及引伸率、耐壓強度都會降低原來特性，但是即使降低之後它們的值也依然可以接受。 2. 交聯PE: 其使用溫度可以達到150，交聯把熱塑性的PE轉變成熱固性的材料，使的材料的耐壓強度、熔點、硬度和耐腐蝕性都獲得了提高。3. 耐燃PE: PE是一種易燃的材料，但我們通常在其中添加阻燃劑來獲得耐燃性較好的PE。但是阻燃劑通常會引響PE的那些好的特性，如:介電常數、絕緣強度等

18、?；井a品結構Polypropylene熱塑性PP: PP的許多特性和PE相似，而且它們的用途也很類似。 PP的使用溫度是-3080，它也可以經過發(fā)泡來提高電氣特性。Polyurethane PU(聚安酯): 在低溫下，PU依然十分柔軟並且具有較高的抗張強度和彎曲壽命。PU具有良好耐水性、耐化學腐蝕、耐磨性，同時也有良好的耐撕裂性。 由於增塑劑能夠發(fā)生移型從而汙染其他的化合物，另外使用增塑劑的材料老化後材質會變脆，因此在PU中應不再使用增塑劑。 PU也是易燃材料，但是我們也可以添加阻燃劑使材料不易燃燒。當然這會引起它抗張強度的降低?；井a品結構 PU一個極大的不足之處是它的電氣特性相對欠缺這就

19、是它僅限制到在外被上進行使用，由於PU良好的伸縮性在低溫下也要求的軍事裝備上得到了使用。 PU可以分為聚酯類與聚醚類，聚酯類具有良好的機械特性，適用於運動鞋底、溜冰鞋及機械零件。 聚醚類有耐水及抗發(fā)霉之特性，適用於電線電纜及水管等用途。 HYTREL: HYTREL(是Dupont公司研制出來作為芯線絕緣的一種材料) 在韌性、耐化學性、柔軟性及彈性方面，HYTREL與尼龍非常相似。 NYLON(尼龍): 作為絕緣材料使用時，尼龍顯示了良好的韌性、耐磨性和抗腐蝕性。絕緣材料辨別：1.可塑性與不可塑性之最簡易區(qū)分，即將材料直接受溫，若在200以下融化，表示可塑性，若不融則表示不可塑性(鐵弗龍例外3

20、00)。2.PE與PP最不容易辨別，通常用燃燒來區(qū)分，PP燃燒時 不易低落，且略有臭味，PE燃燒時會低落，但無臭味。3.PVC燃燒冒略帶黃綠色黑煙，有臭味帶酸。集合將已完成之絕緣芯線絞合一起稱之為集合，集合有絞向之分；絞向分成左向、右向，所謂左右向是簡易稱呼，正確應以S絞(右絞) 、Z 絞(左絞)稱呼。 Lay Direction(絞向) ：導體或芯線絞合之方向，正確看法應以一定點面向機器看其軸心旋轉方向或以絞合的撚合方向(Direction of Lay)來看，其簡易看法為取一段完成品直立於目視者前方，若線材向右頃斜則為右向，反之為左向。但在曲線半成品集合時，絞向會影響曲線Coil部份之彈性

21、，若Coil為左向(逆時針)時，集合絞距必須為左向，若方向不一時曲線彈性會有影響。ZS填充,分離材料作用:由于絕大多數的導體截面積都是圓形的，因此必須藉由填充材料的填塞，構成緊密扎實的支撐,形成真圓狀態(tài). 外觀:線材是否絞圓,與成品外觀是否平順有絕對關係,由其成品厚度在0.7mm以下時,關係度更為顯著,所以線材絞合時是否加填充物,填充物位置擺放均很重要，填充物會增加客戶加工上麻煩,非必要儘可能不加。 填充物類型1.實心塑料: 這種填充物的典型是PVC及PE填充條，這種填充物大小可以任意選定，他們多在線材裡面使用。 2.紙: 這和填充物多在電源線(SJT、SVT)中使用，因為他們有其耐燃和防潮性

22、。 3.發(fā)泡PP帶: 主要用於填充線材的縫隙，也是電腦線中使用最為廣泛的一類填充物。 4.棉紗、人造纖維: 由於具有比較不錯的填充效果和較低的成本，這種填充物是實心塑膠和發(fā)泡pp帶之間的一種比較不錯的折衷選擇。 5.尼龍和紡織線: 使用尼龍多是為了增加線材的壽命，尼龍和紡織物有時候也會使用在電話線中，用他們在顏色不同的電話線紮起來區(qū)分這些線。遮蔽：遮蔽的目的是要將輻射能限制在一個特定範圍內，或是防止輻射能進入遮蔽體內部,造成訊號傳輸干擾，遮蔽一般可分為編織與纏繞、包帶(鋁箔、銅箔)。包帶：A單面鋁箔(一面為導電面、一面藍色為加麥拉代為不導電面)註：鋁箔本身無延展性 DA雙面鋁箔(兩面皆為導電面

23、中間一層麥拉帶) T紙 編織(Braid shield): 編織是最常用的遮蔽方式，其通常的形式是在芯線外加一層或多層由多數金屬線編織的網狀隔離。(最常用的金屬線為銅線或鋁線) 纏繞(Spiral): 纏繞的製作方法是將一束導體以螺旋型方式纏繞在導體周圍。 鋁箔(AL-Foil): 鋁箔有單面、雙面和100%的全鋁箔三種形式，採用鋁箔遮蔽可以達到100%的遮蔽率，在減少ESD的問題上鋁箔是一種非常好的選擇。 編織: 編織最常使用的線材是鍍錫銅、裸銅和鋁線，在編織的時候分別一順時針或逆時針方向將多股金屬線交織在一起。編織提供了非常好的整體結構，具有良好的柔韌性和彎曲壽命。在抗低頻干擾以及導體阻抗

24、方面它都優(yōu)於鋁(Foil)，在傳遞音頻信號方面，採用編織是一種很有效的方法。通常情況下編織率越高，遮蔽的效果越好，但是編織效果與成本的協(xié)調性是一個必須考慮的問題。最常用的編織率是介於85%95%之間。編織率想達到100%幾乎是一件不可能的事，另外在進行編織時一定要選擇適當的編織角度、編織錠數、條數、每條的OD等?？偤蟻碚f，編織比其他的遮蔽形式要重要一些，因為每一束編織線都是多條金屬絲的合成。纏繞: 纏繞是將金屬線(多為銅線)以螺旋方式包紮在芯線外面而形成，韌性好、彎曲壽命高，易加工以及高達97%的遮蔽率是纏繞這種遮蔽方式的優(yōu)勢所在。它也非常適合在音領域使用，大家公認的一個原則是在頻率高於音頻時

25、，由於自身電感的作用纏繞的效果是很差。 Foil Shields: Foil Shields 通常採用鋁箔加上聚酯膜或是PP膜，這層膜的主要作用是增加Foil機械強度和提供一個絕緣層。Foil Shields可以提供高達100%的遮蔽率，對於電信號來講這種保護是必須的。由於體積小這種遮蔽通常保護那些單對或是多對的數據線，主要用來防止串音的產生。與編織或纏繞相比Foil Shields的重量輕，成本低在FR領域其效果比編織還要明顯。Foil Shields的柔軟度很好，但其彎曲壽命不如編織和纏繞。地線通常與Foil Shields一同使用，地線的作用是: 1.使線材在接端子時操作簡單一些。 2. 將多餘的電荷放掉。使用Foi