电子产品结构设计工程师应该知道的一些材料知识

tigerxue · 发表于 2015-4-16 16:29

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以前看过一句话，说ME选择材料时不一定要选最好的，但一定要知道什么材料最好，一流的材料能够做到什么水平，谁是这种材料的技术领先者。这样才能选好材料。非常赞同~

先作个自我介绍，希望能多交版上的朋友。鄙人江苏连云港人士，学电子的，本科毕业六年，四年在工厂做工程师，两年做业务，以前在工厂的时候经常在产线摸板子，记得当年还把Cisco N2K一个型号的交换机BOM里一千多个零件的供应商查了个遍，当时就很震惊，咋一个国产的零件都没呢。。。性格使然，兴趣所在，终于在工厂待不下去了，从深圳来到上海，开始学习做业务。现在跟着一个新加坡老板做业务，模切行业卖材料，导电屏蔽材料、吸波材料、导热材料。刚入材料行业一年，所谓隔行如隔山，虽然很难，还好做业务要求没那么高，但也得天天看书学习，个人也喜欢阅读各种材料一流厂商的规格书作对比了解各种材料的特性与差异，觉得这样会学得更快~~来把学到的知识与版上的朋友分享，欢迎大家一起探讨。（来源：看过的书，纯手打，90%是抄写，10%个人经验，汇总整理，内容不多，涉及皮毛，算着学习的开始。今天没出去跑，发这个帖子敲了我一天键盘，说真的，也不比出去跑轻松）

一、非金属材料

非金属材料通常指塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、石墨、岩石和木材等。电子产品结构件中以塑料应用最广泛。很多塑料品种是美国杜邦（Dupont）和德国拜耳（Bayer）公司发明的。今天在塑料材料技术上美国和德国仍然是领先者，日本紧随其后。列下几种塑料知名生产厂商。

ABS：ABS塑料著名制造商包括德国拜耳公司、美国通用电气公司、德国巴斯夫公司、台湾奇美公司和韩国LG化学公司。其中Bayer和GE的ABS产品种类覆盖面广，产品性能稳定。作为一般家用电子产品内外部结构件，而且形状复杂，产量大，并且没有特殊的受力和使用环境要求，可以首选ABS塑料。
PC：全球最大的聚碳酸酯（PC）制造商是美国通用电气公司，第二大是德国拜耳，美国陶氏（DOW）化学公司位居第三。ABS/PC混合材料这三大公司也均有生产。台湾奇美和日本三菱工程公司也大量生产PC。PC工程塑料既具有类似有色金属的强度，又兼备延展性及强韧性，三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业与电子、电器工业，已成为五大工程塑料中增长最快的通用工程塑料。
PA：聚酰胺塑料（尼龙）著名制造商包括美国杜邦、德国巴斯夫、美国通用电气、法国罗地亚（Rhodia）和日本东丽公司，其中以尼龙的发明者杜邦公司的产品性能最好。PA由于自身独特的低比重、高抗压强度、耐磨，可以加工成各种制品代替金属。PA在汽车工业消费比例最大，其次是电子电气。

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上述这些塑料制造大公司也大量生产其他塑料品种，如PE,PP, PS, HIPS, PVC, PBT, PET, POM, PMMA, PPO, PF, EP, SI, TPE, PC/PE, PC/PBT,PBT/PET, PU. 塑料的性能如密度、收缩率、拉伸强度、弯曲强度、缺口抗冲击度、弯曲模量和介电常数等用ASTM测试标准测试。
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二、金属材料

金属材料具有光泽，有良好的导电性、导热性与机械性能，并具有正的电阻温度系数。金属材料分为黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，有色金属指黑色金属以外（不含铁）的金属，和放射性金属如镭、铀、钍等。在电子产品结构件中，镀锌薄钢板应用量最大；铝型材和铝合金也有大量应用；铝镁合金、镁合金、钛合金也在中高端产品得到批量应用。

镀锌钢板的知名厂商有日本新日铁、德国蒂森克虏伯集团（TK）、日本JFE、韩国浦项制铁公司（Posco），宝钢有些镀锌铁板是引进日本新日铁的技术，达到了与新日铁同等水平。多用作机箱的壳体、侧板、盖板以及各种形状的冲压零件。
铝和铝合金中国的产量与应用目前处于全球第一位，电子产品所需要的铝材国内均可以生产。工业用纯铝制作装饰旋钮、散热器、导线线芯、商标标牌等受力轻质的结构件；铝合金用作链接铆钉、板类支撑结构件、冲压成型的箱体和壳体，支架导轨和可承受较大冲击的壳体零件。
铜合金（铍青铜和锡青铜），铍青铜和锡青铜的带与箔用于电子接插件固定触点、弹性触点、开关触点、EMC缝隙填充簧片、膜盘、膜片、波纹管、弹簧垫圈、微电机电刷及整流子等，这些零部件大量应用于家电、仪器、计算机及通信设备等产品中。铍青铜材料制造难度大，技术要求高，工艺要求特殊，特别是用于屏蔽簧片的材料是超薄材料，只有很少几个厂商有能力生产。知名的厂商有美国百盛（Brush Wellman）和日本碍子（NGK），产品覆盖全球市场95%以上。
镁合金、钛合金：在电子产品的应用主要是用于轻、薄、短、小、高强度耐腐蚀的场合，如CD机、笔记本电脑、投影仪、手机和数码相机的外壳、内部支架以及外部把手。
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三、复合材料

复合材料是由两种材料以物理方法压合混合组成的材料。复合材料与合金材料最本质的不同是组成复合材料的两种材料并不充分混合，两种材料的分子结构并未重新构建，材料只是分层压合在一起，或者是以一种材料为基本连续体，另一种材料为分散体混合而成的。电子产品中典型的复合材料为印制电路板中的覆铜箔环氧树脂纤布板，其他如碳纤维/环氧树脂、碳纤维/铝合金材料、导电布等复合材料也有特定应用场合。主要的印刷板技术领先的厂商有日系的旗胜（Nippon Mektron）、揖斐电（IBIDEN）、住友电设（CMK）和松下电工等，其次为台湾的欣兴（Unimicron）、南电（Nanya）、健鼎（Tripod）；软板厂（FPC）主要有日本的NOK、三菱电气（SEI）、NITTO、FUJIKURA，台湾的臻鼎（ZDT）、嘉联益（Career），韩国的Interflex，美国的MFLEX等。

四、特殊功能材料

电磁屏蔽材料。分为两类：一类是缝隙填充屏蔽材料，主要是导电布、导电泡棉、导电橡胶等。这类材料的领先者有美国的Chomerics（固美丽）、Laird（莱尔德）、Vanguard、Epoxy、3M等，日本的日立公司、Three-Bond，韩国的五大厂斗星（DOOSUNG）、亚进（A-JIN）、大象（DAESANG）、Solueta和TG-TECH，一类是功能电磁屏蔽材料，包括铁氧体磁环、铍镆合金、波导管、微波吸收材料、导电漆等。铁氧体磁环日本的TDK，日本日立金属的铍镆合金，美国Commscope（Andrew）的波导管，韩国DOOSUNG的吸波材料，德国莱宝（LeyboldMaterials）的导电玻璃，美国Spraylat和Acheson还有SunmoonMaterials的导电漆。
导热材料。包括导热硅胶垫、导热绝缘胶带、相变导热绝缘垫、导热硅脂、导热绝缘胶等。知名厂商有美国的贝格斯、固美丽、莱尔德、道康宁等。
防水材料。包括橡胶密封件、密封胶、三防漆、防水透气膜、防水胶带。知名厂商美国的道康宁。
消声材料。主要分三类，一类是吸收材料包括未穿孔薄板、吸声发泡垫、吸声涂料，一类是消振材料包括阻尼吸声薄板、阻尼油，一类是隔声材料包括薄钢板、乙烯基隔声薄板和弹性密封胶。
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