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電子線基本知識及測試參數

2005.01.15 BY ULIANG

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線材不神秘 -------線材不神秘 -------

何謂 “ 線材 ” (WIRE ) ?

大家都知道﹕就是連接電路的導線﹐作用不同﹐設計就不同。

數據线传输的是数字脉冲信号﹔

信号线传输的是低电平小电流的模拟 信号﹔

音箱线传输的是大电流的模拟信号﹔

电源线传输的是交流电或直流電。

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電子線結構電子線結構

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影響線材的因素 影響線材的因素

線材結構﹕ 1. 单支导体的截面积和总的截面积 2. 线的绝缘层 3. 屏蔽 4. 避震

線材材質 :

絕緣層和導體的材料種類及純度

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電子線標識認知電子線標識認知

E148000---廠商申請的 UL 編號 No

UL AWM ---Appliance Wiring Material安裝軟線

STYLE 1007------種類 AWG NO.------線規

80C 300V---額定溫度 和額定電壓

VW-1-----UL的燃燒等級 I--- 用於機內

A/B ---可用於可磨損或不可磨損 FT1---CSA 的燃燒等級

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電子線外被原材料電子線外被原材料

PVC 聚氯乙烯 TEFLON 鐵氟龍PP 聚丙烯 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯TFE 四氟乙烯 EPDM 三元乙丙橡胶FEP 氟化乙丙烯 F.S 充實聚乙烯PE 聚乙烯 TPE 熱塑人造橡膠PU 聚亞安脂 TPO 聚烯烴系樹脂

P7/P29 電子線護套及絕緣層常用倆種材質電子線護套及絕緣層常用倆種材質

价格低廉，阻燃性好，加工设备、工艺简单，电绝缘性好，耐油、耐化学试剂等 ,使得它长久以来成为电线电缆行业使用数量最多的材料。但随着我国环保法规的建立建全，无卤料将占有电线电缆料的市场 .

PVC

PP 韧性好、密度孝拉伸强度高、热变形温度高。此外，填充助剂后，机械强度性能可得到提高 /注塑性能良好，易拉伸定向；生产成本低，价格性能得益于聚丙烯催化剂与生产工艺的不断发展。聚丙烯消费增长的一个重要驱动力，来自于它对其他合成树脂的替代性。在地毯高层可替代尼龙、 PET，在无纺布市场替代尼龙，在薄膜市场替代 PE 、 PET 、 PVC，在硬包装市场替代 PE 和PS，在家用器具市场替代 PS 和 ABS，在电线电缆市场替代PE，在汽车市场替代尼龙、 PU 、 PC 和 ABS，在家电市场替代PS 、 ABS……凡此种种，都为聚丙烯展示自身性能和价格优势提供了广阔的空间。

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電子線外被部分顏色電子線外被部分顏色

1 Black 黑 9 Grey 灰

2 Brown 棕 10 White 白

3 Red 红 11 Pink 粉红

4 Orange 橙 12 Light Green 浅绿

5 Yellow 黄 13 Deep Green 深绿

6 Green 绿 14 Green/Yellow 绿滚黄

7 Blue 兰 15 Black\White 白注黑

8 Purple 紫 16 Light Blue 浅兰

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外被材料防火等級外被材料防火等級

UL94V-0

UL94V-1

UL94V-2

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UL: Underwriters' Laboratories

( 美国 ) 保险商实验所

何謂UL

簡介 美國保險商實驗室是美國最有權威的 ,也是世界上從事公共安全試驗和鑒定的最大的民間機構 ,它是一個獨立的非贏利的專業機構 .成立於 1892 年 ,到 1916 年完全獨立 ,在美國本土有五個實驗室 ,總部設在芝加哥北部的 Northbrook鎮 ,同時在香港和台灣分別設立了相應的實驗室 .

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有關電子線纜 UL有關電子線纜 UL

由于美国楼宇法规相当详细地规定了线缆防火等级，世界上大多数電线制造商倾向于使用美国的这些线缆防火等级体系及美华认证有限公司 (UL) 开发的阻燃分类。 UL 美华认证有限公司还设计了测试方案，来检验制造商线缆防火等级的质量。经过测试、并批准符合具体 UL防火等级的线缆称为 UL 清单列明线缆，并在线缆外皮上印上详细的等级信息。线缆有不同的防火等级，也就有不同适用的防卫场合，用户在购买线缆时，就要特别注意各种线缆关于 UL 认证的不同级别。 UL 清单列明的任何线缆，也就是经过测试、符合某种防火等级的线缆，都将在线缆上印有这些详细信息。一般来说，线缆上将印有防火等级、批准参考编号和 UL 标识符 (UL 标志或放在圆括号中的UL) 。例如，商用级线缆上将印有 CM E123456 (UL)。

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Technischer Uberwachungsverein ( 德國技術監督協會 )

Canadian standards Association ( 加拿大標準協會 )

The Association of German Electrical Engineers( 德國電氣工程師協會 )

Certification Of Electrical Equipment In China ( 中國電工產品認証委員會）

CCEE

VDE

CSA

TUV

其它常見國外 Safety Agency( 安全認証公司 ):

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電子線纜由弱至強 UL分級電子線纜由弱至強 UL分級

家居級

通用級

商用級

+

+

干線級

+

+

增壓級

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線纜燃燒時怎樣自然熄滅線纜燃燒時怎樣自然熄滅

线缆中的绝缘材料包含化学物质，这些化学物质作为遏制火势的物质使用。基于 PVC 的线缆 (干线级、商用级、通用级和家居级 )都使用卤素化学物质来遏制火势。在 PVC 燃烧时，它会散发出卤化气体，如氯气，它会迅速吸收氧气，从而使火熄灭，导致线缆自行熄灭。

　但是，在浓度高时，氯气具有很高的毒性。此外，在与氧气和水蒸汽结合时， 会生成盐酸，这对人也非常有害。而防火等级中的最高级别——增压级线缆，解决了线缆燃烧的有毒产物问题，它使用的化学物质散发出水平非常低的烟雾，不会发出毒烟或水蒸汽。这通过使用聚四氟乙烯的绝缘材料实现，而不是使用 PVC。其缺点是成本高，因为聚四氟乙烯的材料成本要高于 PVC 。

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電子線最常用導體 電子線最常用導體

COPPER----銅

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銅導體 銅導體

铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，壓成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的 , 但表面形成氧化铜膜后 , 外观呈紫红色 , 故常称紫铜 。銅的含氧量在 15PPM 以下，一般情形為 2 ～7PPM 。常被用於漆包線、鍍錫線、電子線、各種通信電纜及適於極低溫或極高溫之環境 . 所謂純銅導線可以達到 6N 級﹐ N 就是 9 的個數。因無氧、無氫、無雜質及無銅刺，故伸線時不 會斷線，伸線效率可提高。 達 4N—6N 級的銅導線常被用于高檔音響和儀器設備中﹐達到改善特性阻抗目的。

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copper wire copper wire

硬銅：以無氧銅棒為原料，於常溫下加工而成，具有高導電率和大的抗張強度，常用於架空線、配電線、通信線、絕緣線之導體

軟銅：將硬銅線加以燒炖軟化，富於柔軟性，導電率比硬銅線更高，常用於電纜之導體，電氣機械器具用，配線用，架空線之接續及綁線用。

鍍錫硬、軟銅單、絞線 : 　於硬、軟銅線表面加以鍍錫﹑銀等使其易於焊接及防止銅線氧化，常用於橡膠電纜之導體及電氣機械器具用等。

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阻 抗 影 響 之 因 素阻 抗 影 響 之 因 素

* A. 介質常數 (Dk): 由原物料決定 .

* B. 線路厚度 (T): 由原物料或製程能力決定 (PLATING)

* C. 線寬 (W): 由製程能力決定 (A/W,D/F IMAGE,ETCH…..)

* D. 層間絕緣厚度 (H): 由製程能力決定 (PREPREG厚度 , 殘銅率 )

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阻抗計算公式阻抗計算公式

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* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H ) 介質厚度↑ & 特性阻抗↑

介質厚度↓ & 特性阻抗↓ 介質厚度↑ & 特性阻抗↑ 介質厚度↓ & 特性阻抗↓

特性阻抗因素之相互關係特性阻抗因素之相互關係

* 線 寬 (W) (與阻抗 Z 之關係為 ) 線寬↑ & 特性阻抗↓

線寬↓ & 特性阻抗↑* 線 厚 (T) (與阻抗 Z 之關係為 )

1W

1T 線厚↑ & 特性阻抗↓

線厚↓ & 特性阻抗↑* 介 質 層 厚 度 (H) (與阻抗 Z 之關係為 H )

* 介 質 常 數 (Dk) (與阻抗 Z 之關係為 )

√ Dc

1

線厚↑ & 特性阻抗↓ 線厚↓ & 特性阻抗↑

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TRANSMISSION LINE TYPES

MULTILAYER CROSS SECTION

MICROSTRIPEMBIDED MICROSTRIPPOWER/GROUND PLANE

STRIPLINE

POWER/GROUND PLANEDUAL STRIPLINEDUAL STRIPLINEPOWER/GROUND PLANESTRIPLINE

POWER/GROUND PLANE

EMBIDED MICROSTRIPMICROSTRIP

宜薄宜厚宜薄

相鄰兩銅面層 (VCC&GND)或兩線路層 (SIGNAL-SIGNAL)其絕緣層宜愈厚愈佳相鄰一銅面層 (VCC或 GND)與一線路層 (SIGNAL)其絕緣層宜愈薄愈佳線路間距愈寬愈佳 ,,介質常數愈低愈佳 .

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阻抗量測之 coupon設計阻抗量測之 coupon設計

0.100"

0.100"

6.0"~12.0"6.0"(TYP.)

WWEI P/N : XXXXXXXXX2

IMPEDANCE : XX ± X Ω

護衛路徑(Guard Trace) 接地孔

( 內層 Gnd/Vcc作 Thermal Pad)

>W(線寬 )

信號線線寬 (W)

信號孔( 內層 Gnd/Vcc作隔離 0.010" 以上)

圖案一 (Termination)建議採用此種方式

* 注意 :1. 兩 GND 及 POWER 之間所加之訊號線邊之護衛路徑 , 不 可遮蔽到 GND 及 POWER 之間任一層 SIGNAL TRACE. 2. 相鄰信號層之最近 GND 或 POWER 層為阻抗量測之接 地參考層

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阻抗設計 COUPON (4 層板 )

L2 (GROUND)

L3 (POWER)

L2

L4L1

L3 L2

L1 L4SIGNAL

GROUNDCOMP. SIDE

L3

SOLD. SIDE

L2

L4L1

L3 L2 L3

L4L1SIGNAL

GROUND

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阻抗設計 COUPON (8 層板 )

L4 (SIGNAL)

L5 (SIGNAL)

L2 (GROUND)

L7 (GROUND)

L3 (SIGNAL)

SOLD. SIDE

L2

L3L1 L5L4

L2 L7L7 L2L2 L7 L7

L1 L3 L8L6SIGNAL

GROUNDL7L2 L7L2

L6 L8 L4 L5

L6 (SIGNAL)

L2

L3L1 L5L4

L2 L7L7 L2L2 L7 L7

L1 L3 L8L6SIGNAL

GROUNDCOMP. SIDE

L7L2 L7L2

L6 L8 L4 L5

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LAMINATE CONSTRUCTIONSLAMINATE CONSTRUCTIONS

(mm) (mil) CONSTRUCTIONS CONSTRUCTIONS

Nan-Ya EMC0.75 3 1080*10.10 4 1080*20.11 4 2116*1 2116*10.13 5 1080*2 2116*10.15 6 1506*10.16 6 2112*2 1080*20.18 7 1506*1 7628*10.20 8 2116*2 2116*20.21 8 7628*1 7628*10.25 10 2116*2+1080*10.26 10 2116*2 2116*20.30 12 2116*3 7628*1+1080*20.35 14 7628*2 7628*20.38 15 7628*2 7628*20.45 18 7628*2+1080*1 7628*2+1080*1

Board Thickness Board Thickness

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DIELECTRIC CONSTANTS AND WAVE VELOCITIES OF PCB MATERIALS

DIELECTRIC CONSTANTS AND WAVE VELOCITIES OF PCB MATERIALS

MATERIAL er VELOCITY (in/nSEC)

AIR 1.0 11.76PTFE/GLASS 2.2 7.95ROGERS RO 2800 2.9 6.95CE/GOREPLY 3.3 6.86G TECH 3.6 6.21CE/GLASS 3.7 6.12SILICON DIOXIDE 3.9 5.97BT/GLASS 4.0 5.88POLYIMIDE/GLASS 4.1 5.82FR-4/GLASS 4.1 5.82GLASS CLOTH 6.0 4.7ALUMINA 9.0 3.9WATER 73 1.375

These dielectric constants apply for resin contend of 55% the usual value for Multilayer PCBs.

VALUES MEASURED AT TDR FREQUENCIES USING

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高性能印刷電路板之要求高性能印刷電路板之要求

傳輸速度增快 降低高頻下之信號損耗

控制阻抗 (Control Impedance) 與串音 (Cross Talk)

耐熱性 , 抗化性佳 吸水性低 尺寸安定性 ( Dimensional Stability) 佳 Z-Axis CTE 低 操作性 (Processability) 佳

提昇細線 , 小 孔 , 與多層板 ( 6L 以上 ) 良率 (Yield)

線路與絕緣層厚度控制

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高性能基板材料之要求高性能基板材料之要求

低介質常數 (Dielectric Constant)

低分散係數 (Dissipation Factor)

高 Tg

基板厚度均勻性佳

銅面外觀佳 (pnd < 30)

X , Y 軸尺寸脹縮值穩定 (Predictable & Consistent)

板彎板翹 (Warp & Twist) 低

膠片膠含量 (Resin Content) 與膠流量 (Resin Flow) 穩 定