前 言 電線電纜之主要材料為導體與絕緣材質，茲做以下簡介： 導體：鐵線→鋁線→銅線→銀線 →金線→光纖 絕緣材料：紙→布→漆→塑膠→橡膠→雲母→高分子塑膠材料 由於材料不斷的研究改進，使得電線電纜行業由早期的銷售技術競爭演變到生產設備競爭及現階段材料技術競爭。

Presentation on theme: "前 言 電線電纜之主要材料為導體與絕緣材質，茲做以下簡介： 導體：鐵線→鋁線→銅線→銀線 →金線→光纖 絕緣材料：紙→布→漆→塑膠→橡膠→雲母→高分子塑膠材料 由於材料不斷的研究改進，使得電線電纜行業由早期的銷售技術競爭演變到生產設備競爭及現階段材料技術競爭。"— Presentation transcript:

1 前 言 電線電纜之主要材料為導體與絕緣材質，茲做以下簡介： 導體：鐵線→鋁線→銅線→銀線 →金線→光纖 絕緣材料：紙→布→漆→塑膠→橡膠→雲母→高分子塑膠材料 由於材料不斷的研究改進，使得電線電纜行業由早期的銷售技術競爭演變到生產設備競爭及現階段材料技術競爭。 除了交期要快，物美價廉為當今客戶所要求的目標。而交期要快，可更換效率高的設備，好設備可用金錢可買到，但是好的材料、好技術就得靠時間與經驗去學習。

2 製程工段簡介 二次押出 排線押出 檢驗 裁包 檢驗 檢驗 銷貨 入庫 纏繞 伸線 芯線絕 包紮編織 絞銅 緣押出 編織 鍍錫銅線 對絞 集合
紙帶 鋁箔 麥拉帶 不織布 地線 鍍錫銅線 排線押出 對絞 集合 包紮 編織 檢驗 外被 PVC粒 裁包 檢驗 檢驗 銷貨 入庫

3 銅由於具有良好的電氣特性、物理特性及較低的成本。所以是最為廣泛使用的一種金屬材料。
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。所以是最為廣泛使用的一種金屬材料。 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，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。

4 導體的稱呼: 標示導體習慣上先寫條數,斜線之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,在電線行業區分線材的規格稱為線號,線號有幾種不同的表示方法,AWG、BWG、SWG、mm2. 一般電腦線廠所使用導體稱呼為AWG(美國線規標準)，在線規標準內未規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規定即可稱為相同之AWG，在規範內可分為:Solid與Stranded兩種對照表，相關規定參照UL 758 Page 26-1內容有相關之規定.

5 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,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 =ρ* 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。

6 銅材鍍層的類型及方法 當直接把銅暴露在空氣、熱、潮濕及其他化學的環境中時，裸銅或銅合金即容易發生氧化現象，銅表面一但發生氧化那麼將對金屬材料產生一系列的不利影響，因此為了防止氧化現象發生我們在銅表面又鍍上一層其他金屬，以防止氧化。 鍍層材料: 錫:使用最為廣泛的鍍層材料，其加工過程簡單成本低廉。 銀:通常在鐵弗龍絕緣線材的鍍層材料中，使用銀能夠在加工鐵弗龍時的高溫下不產生任何破壞這溫度通常可達到200℃。 鎳:通常在設備的使用溫度超過200℃時會採用鍍鎳的方法(例如適用在航空或軍事領域上)。 金:由於其價格的昂貴而很少使用，但是對於那些對線材的柔軟性和導電性要求較高的領域(如航空設備上的控制電纜)則用採鍍金的方式。

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8 導體導電率之計算

9 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流過的最大電流，其中主導作用的是如下幾個: Conductor Size: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: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 環境溫度:環境溫度越高，那麼達到絕緣層使用時所需的熱量就越少。

10 PVC 粒製造流程： PVC粉 押出 切粒 攪拌 磅重 裝袋 特性 檢驗 冷卻 入桶 其 他 化 學 原 料 PVC粒 入庫 對色

11 PVC之認識 1.PVC之簡介：PVC用途極廣，除了電線電纜絕緣保護層外，舉凡唱片、壁紙、地磚、膠管、人造皮(膠布)、雨衣、皮帶、手套、鞋子、窗簾、海灘椅、插頭、電子零件….等人生必需品，全都是PVC所延伸也因為其用途之廣大。 PVC的特性：PVC依用途不同，大致可分為兩種硬度，即硬質與軟質。PVC優點為電氣絕緣性佳、耐水性、耐臭氧性、耐燃性、皆很好，耐候性也較PE、PP佳。越接近硬質，其對於酸、鹼、鹽及部份之有機溶劑，油脂具有抵抗性也較差。 PVC與PE、PP、PS、ABS之最大不同處，其不是以添加安定劑長成之顆粒狀供給加工業使用，而是椅白色粉狀供給加工業，加工業再以機械及成品規格要求之不同，加入適當之可塑劑、安定劑、滑劑、填充劑、特殊添加劑、色料等原料加以加工而成，這也是PVC變化多端，用途廣闊之原因。 Non Contaminating(非移行性) ：表示其PVC外被之可塑劑不會移行至其他塑膠製品上面。

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13 ※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。 總和來說PVC成本低廉，擠押加工性良好，具有優良的電氣及物理特性是目前使用範圍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-55℃～105℃，其他使用溫度為-20℃～80℃的乙烯樹酯所形成的。PVC具有優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。

14 SEMI- RIGID PVC(半硬PVC):
一種耐磨性非常好的PVC絕緣材料。對於30～16AWG的導體，10mil的厚度及可以滿足UL ℃ 300V安規。  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-65℃～80℃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:

15 1.  發泡PE: 發泡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。

16 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-30℃～80℃，它也可以經過發泡來提高電氣特性。 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。

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19 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(兩面皆為導電面中間一層麥拉帶) M麥拉帶(廠內有全透明及黑色透明兩種) F不織布 L發泡PP帶 T紙

20 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。

21 導電尼龍帶: 儘管這種導電麥拉帶存在著導電性不一的缺陷，但它可以降低摩擦起電，在音頻領有廣泛的應用。 導電塑料: 它及可以用作遮蔽也可以在高壓上當作減少電弧的一種形式，由於其本身的導電不一致性，這種材料也必須同其它材料一起使用。   導電織物(Conductive Textiles): 這種方法是使用以經鍍上金屬的紡織線然，後把這些線編織或纏繞到待遮蔽的線材上，只有當對線材的韌性有特殊要求時才會使用這種遮蔽方式。

22 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方面它都優於鋁(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。總合來說，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。

23 編織分為金屬與非金屬兩種。金屬編織通常使用軟銅線交叉編成，用於電線電纜之遮蔽，或用於接地線用；非金屬編織用於電線電纜之外被保護，有人造絲、尼龍絲….等。
Tanα=2π(D+2d)P/C F= N d P/ sinα K%=(2F-F2)*100 D:編織前OD d:編織線一錠之一條OD N:一錠之條數 C:錠數 P:目數(目/inch) K:遮蔽率 %

24 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，由於自身電感的作用纏繞的效果是很差。 α= tan-1π(D+d)/ L F(%)= Nd/π(D+d)*cosα D:隔離前半成品OD d:隔離銅材OD N:隔離條數 L:隔離絞距mm F:遮蔽率

25 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。

26 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Foil Shields的缺點是相對於纏繞或編織來講，其導體阻抗較高而機械強度又較低。

27 外被 外被線徑之選定來源：一般會由客戶指定，但在製作時要考慮到其厚度要求，因厚度要符合UL安規標準，一般厚度會依不同線種有不同之押出要求，但一般厚度需在0.8~1mm時較合適，所以外被線徑與外被厚度有相當之關係。雖然符合UL規範，但也要考慮線材押出後之外觀是否平順. 外被材質：會依照UL之耐燃等級進行不同配方之製作。若要求以耐移形ABS與PS板上之材質亦會另外修正。一般在要求線材柔軟度上外被材質及押出之方式均是列入設計之重點。

28 線材識別方法: ID線:每家公司都有自己產品的ID線，這些線多至於線材內可 依據它來識別線材的廠商。 Print ID Tapes: 指制造廠商的說明書，這裡面往往還會包含線材被UL及CSA等機構所認證之後的內容。 表面印字: A).刻字識別:在外被上用油墨印字。 B).油印:在外被上用油墨印字。 C).凸起印字:外被上那些凸起的字。 D).打印序號:按照序號的順序在每一個長度上印序號。

29 ※外被色差之認識 ※前言：顏色檢驗是容易受個人之年齡、情緒、經驗、立場及光源、背景、大小、角度、光澤、材質….等影響。若在色差判定有個人之立場存在時更易形成是非曲直難以認定。 色容許差建立應考慮之問題 顧客對色差向來都會比較嚴格要求賣方，希望做到無色差之境地，這是很自然之現象，但是站在賣方立場而言，不希望要求太嚴，因為不易做到，萬一做不到有遭到顧客抱怨，折價或退貨之困擾，如賣方勉強接受，且超過能力太多，會造成瓶頸無法如期交貨之痛苦，如有意解決瓶頸達到目的亦勢必再增加設備，增加人手，重新培訓員工，改善工作環境…等等，如此勢必增加成本，交期延長，售價也要提高，凡此種種將必反應到售價，如此一來，買方未必合算。是故，色差容許應建立在何種程度只有兩害相權如何取其輕了，據專家多年經驗心得，認為有下列幾點必須考量，然後制定最為上策。 

30 1.買方購用目的與品質(色差)要求程度之確定。
2.製造廠商設備及能力之認定。 3.製造所需之材質，方法與條件之認定。 4.交貨期限內可否完成之認定。 5.價格是否可以接受。 結論 一般驗貨，均以買方驗收人員之肉眼認定為準。該驗收人員如未經鑑定認可，亦未接受適當訓練，更未在標準光縓下驗色時，這種驗色如前所述，很容易受個人之年齡、性別、情緒、經驗、生理、立場、光源、背景、大小、角度、光澤、材質，排列…等因素所影響，造成困擾甚至良品判定“不合格”，不良品判定“合格”，甚至被認為“刁難”或被認為“圖利他人”如驗色人員是經過辨色鑑定並施予訓練，且在標準光縓下驗色，可將驗色所產生之糾紛與困擾降低到最低限度。

31 R G – X / U：RG為Radio Guide之縮寫、U之意義為Universal，用意表示美國軍方規格之銅軸電纜
R G – 8 / U Universal specification 一般性規格 Number assigned 編號 Means government 管理機構 Radio frequency 高週波

32 UL、CSA 安規簡介 1.UL -- 美國名檢驗機構之一(Underwriters Laboratories Inc.之縮寫)，舉凡各種電線、電纜，家電設備及附屬配件、工具，皆需經由UL檢驗合格後才能在美國地區販賣與使用. 2.CSA — 加拿大標準協會(Canadian Standards Association)之縮寫. 3.AWG — 美國線規(American Wire Gauge)亦稱為B & S線規 (Brown and Sharpe). 4.AWM — Appliance Wiring Material 器具及設備之內部配線，亦稱應用線類標準，如UL規格之各種連接線.

33 電線重要安全規定諸元： 1.額定溫度、電壓：絕緣材料在連續使用之情況下，其基本特性不會發生變化或損失時，所能容許之最高溫度與電壓。 2.UL防火等級： 水平防火測試、VW-1、VW-1SC、CL2、CL2R、CL2P、CM、CMR 3.CSA防火等級： FT1、 FT2、 FT3、 FT4、 FT5、 FT6 4. Spark test: 火花試驗 在電線製造過程中試驗絕緣體有無針孔或其他缺點存在 試驗時須導體接地 於火花試驗機之電極加上規定之電壓 當絕緣有破洞時能夠立即感應出並發出警告訊號 UL針對火花試驗機亦有規定

34 6. Tensile strength:抗張強度 將試樣拉斷時所須之應力 常用單位為PSI KG/mm2
UL塑膠材料難燃等級之內容，共分為5個等級。 94-V0 燃燒時火一離開馬上熄滅不會自燃 94-V1 燃燒時火一離開會燃燒1秒後馬上熄滅不會自燃 94-V2 燃燒時火一離開會燃燒2秒後馬上熄滅不會自燃 94-V5 燃燒時火一離開會燃燒5秒後馬上熄滅不會自燃 94-HB 燃燒時火一離開會燃燒到只剩下碳 

35 印字諸元解說:  AWM E STYLE 2835 VW-1 60℃ 30V SPACE SHUTTLE (UL) E CL2 75℃ 28AWG CSA LL80671 AWM ⅡA/B 60℃ 30V FT1 (UL)為UL之註冊標誌 E101344與E120414、LL80671為本公司在UL、CSA之承認編號 AWM 是本線材適用標準名稱 2835為STYLE NO. ⅡA/B為CSA STYLE NO. CLASS 1 INTERNAL 、 CLASS 2 EXTERNAL A- Where not subjected to mechanical abuse B- Where may be subjected to mechanical abuse CL2、VW-1、FT1為耐然等級. 80℃額定溫度、 300V額定電壓 28AWG為美國28號線規

36 Basic Requirements for Appliance Wiring Material
CSA電子線標準三大規範 Basic Requirements for Appliance Wiring Material 電子線(AWM)之安規要求規定在CSA標準C22.2No M90年版中,為使讀者在研發製造前能瞭解相關要求,特此對其標示﹑結構要示及安全測試三大部份做以下的說明及簡介。 標示 產品絕緣或外被印字要求(Product Marking) ．電線完成品外徑大於1.3mm,則必須印字; ．印字必須是涵蓋整卷或整軸電線,且其是隔不得大於1m; ．印字方式可使用:表面油墨印字﹑凹印﹑凸印﹑彩色螺紋或印字帶均可; ．印字內容應包括:申請者名稱﹑CSA合約號碼或已註冊之商標商名﹑CSA標志或字樣﹑AWM ,Class/Group﹑溫度等級﹑電壓等級及燃燒等級

37 備注: ．“Class”及“Group”字樣不得出現於線材上; ．產品印有FT4,可不印FT1及FT2; ．產品符合oil-test或fuel-test,則必須加印“O”或“F”; ．產品符合額定潮濕溫度測試,必須加印“W90℃”,表示可用於潮濕溫度90℃之場所。 例如:CTS CSA AWM XXXXXX I A/B 105℃ 300V FT1 W90℃ F Note: XXXXXX代表CSA合約號碼(Contract Number) 產品包裝印字要求(Package Marking) 每一卷或每一軸電線必須標示以下資料: ．申請者名稱或其它已認可之標示; ．產品製造日期,至少標示到年/月; ．電線線徑規格(AWG size或 Kc mil),若為多芯線纜,應另標注芯線數(number of conductor);

38 ．若不是使用銅作為導體材質,則應標示其導體材質名稱;
．絕緣層厚度; ．Class/Group﹑溫度等級﹑電壓等級﹑額定潮濕溫度等級及耐油等級; ．燃燒等級FT1﹑FT2﹑或FT4; ．警告標語:“Limited use for internal wiring of electronic equipment and appliance”。 電線使用範圍 ．Class I - Internal Use(產品內部連線用線)絕緣厚度並無限制,外被可有可無; ．Class II – External Use(產品外部連線用線) 絕緣厚度並無限制,外被厚度應至少0.38mm以上,並依內逕大小遞增; ．Group A – Where not subjected to mechanical abuse.(電子類產品用線); ．Group B – Where may be subjected to mechanical abuse.(電機類產品用線)。

39 電線結構 ．Single Conductor – 單導體結構電線; ．Multi conductor – 多導體結構電線;(分為圓形 round cable 或平行parallel cable)。 重點說明 ．此標注所涵蓋之電子線溫度及電壓分別為: 60℃﹑75℃﹑80℃﹑90℃﹑105℃﹑125℃﹑150℃﹑180℃﹑200℃﹑250℃及30V﹑90V﹑125V﹑300V﹑600V﹑1000V; ．Group A和Group B其測試項目大致相同,除Group B需加測Flexibility及Slow Compression兩項測試; ．電線欲使用於潮濕場所(Wet location),應另加測 Long term insulation resistance及Permittivity兩項測試; ．電線欲有耐油特性,需加測Oil-resistance測試。