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高頻類產品制程工藝 工程部 康武湘 1 變壓器的工作原理 變壓器的主要材料 線包的制造工藝 變壓器組裝及含浸 2 產品的標示 檢驗 包裝 3 變壓器是一種變換電壓的電子器件 故稱為 變壓器 是由銅線繞制的線包和由磁性材料構成的鐵芯組合而成 是各種電子設備中不可缺少的重要部件之一基本工作原理 當初級線圈加上交復信號后 初級線圈將產生和交變磁場 交變磁場通過磁芯 鐵芯 感應到次級線圈上 于是在次級線圈內產生感應電壓 該電壓的頻率同初級外加信號相同 而電壓值則取決于次級線圈的圈數多少 輸出功率則決定外接負載和初級輸入信號的功率 因此 正確設計初次級線圈的圈數比即可獲得需要的次級電壓輸出值 變壓器的工作原理 4 變壓器的工作原理 5 目前业界常做的一些产品 6 7 8 9 10 11 變壓器主要材料 導電材料 導磁材料 絕緣材料 12 變壓器常用材料 13 導電材料 用于繞制線圈的繞組和隔離屏蔽作用 三大材料 導磁材料 用于變壓器之鐵芯 主要有矽鋼片 鐵粉芯和鎳鋼片 絕緣材料 用于變壓器中的絕緣 如繞組層間絕緣 繞組與繞組間絕緣 線包與鐵芯間的絕緣和引線間的絕緣等 14 一 漆包線 銅線表皮包覆絕緣漆面稱為漆包線 使用時除了注意外徑之外 還要注意絕緣層的特性 有零種一種二種三種之分 在JIS標準中 漆膜厚度由厚到薄 在國標中則相反 國際通用標準為JIS 漆包線分為 1 易焊型 即以錫溫可熔化掉漆包膜 常用的有UEW 2 非易焊型 即以錫溫不可以熔掉漆包膜 需以特殊方式處理后方可焊錫 常有的有PEW和EIW兩種 不同的漆包線絕緣等級不一樣 導電材料 15 漆包線的主要種類1 單股漆包線 最常用的一種 2 多股漆包線 多用于高頻信號下 3 絲包銅線 單股或多股 多用于要求耐壓高 分布電容小的條件下 4 塑膠銅線 以塑料包裹銅線而成 通常用于外電路 二 銅箔 主要用于繞組間的高頻隔離和變壓器的電屏蔽 有時也用銅箔作成帶狀代替銅線繞制線圈用 使用時應注意其厚度和寬度應符合要求 導電材料 16 鐵粉芯又叫鐵氧體磁芯 是以鎳 錳等粉狀材料燒結而成 質地堅而脆易破損 依其結構分為 A 組合型鐵芯 是以兩部分以上組合成為一付完整的鐵芯 最常用的有以下幾種 EE型 EI型 UU型 RM型 PQ型等 B 整體型鐵芯 是一個整體組成 常用的有以下 環型 磁環 方型鐵芯 柱型鐵芯 日型鐵芯 導磁材料 17 18 19 常用的材料如下 1 BOBBIN 又稱線架 繞線的框架 用于絕緣繞組與鐵芯間 高頻類使用的多用電木注塑而成 易破損 2 絕緣膠帶 是以麥拉膠帶一面涂以粘合劑而成 主要用于層間 繞組間絕緣和固定 使用時注意其寬度和厚度需符合規格 同時也要注意顏色及外觀 絕緣材料 20 3 麥拉片 是以一種無膠透明的麥拉帶 主要用于要求抗電能力強的層間 層間絕緣 還可用于鐵芯間的GAP使用 4 套管 主要用于繞組引線和飛線的絕緣 常用的有PVC套管 鐵氟龍套管 矽膠套管 編織套管和熱縮套管 5 絕緣漆 用于浸泡變壓器 使之加強絕緣性能和提高防潮能力 常有的有凡立水和臘等 絕緣材料 21 線包制造工藝 1 BOBBIN的結構形狀BN的主要結構由底筒 檔牆 板 針腳和腳基組成 常用的有立式和臥式兩種 立式和臥式中又分為YUAN筒形和方筒形 另外還有一些其它衍生的形狀 一 BOBBIN的識別和再加工處理 立式外觀 22 BOBBIN的結構形狀 臥式BOBBIN外觀 23 BOBBIN的各部分名稱 BOBBIN各部分名稱 24 BOBBIN的腳位排序 1 PIN腳排序規則 A 順時針排列 如 U 字形狀 B Z 或之字形 字形排序 C 其它形狀的排序 25 BOBBIN的腳位確認方法 線圈各繞組的引線 須按規格書要求出線結線 因此必須確認好腳位 一般的BN均在PIN1處有標示 如斜角 凸點和溝槽等 如果沒有標示 則可自行確認標示 但須保持同批的一致性 26 BOBBIN的再加工 一般無需加工即可使用 但有部分需經過加工以方便使用 常見的有以下幾種 1 拔腳剪腳及插腳作業 A 拔腳 將BN上多余的PIN拔掉 B 若是剪除PIN時 則須保証殘留部分不能超出腳基0 8mm 若是將BN上少的PIN位插上PIN針 須保証長度足夠且不可損傷BN 2 BN外形的加工 將BN上無需使用的部分剪除 如凸點等 27 1 銅線的繞法 密繞 繞線整齊排列 每圈間不重疊不留間隙疏繞 繞線整齊排列 每圈間留有相同的間距 並繞 兩條 或更多 銅線同時並列一起繞 接續繞 前一個繞組繞完后 后一個繞組接續前一個繞所剩的空間繞線 亂繞 即不需整齊排線 隨意繞在BN上即可 但要保証基本平整 繞線方式 28 繞線方式 29 有些負載較大的產品 常以銅箔代替銅線繞制繞組 一層一圈 一般無絕緣處理 使用前需進行絕緣處理 常用的有膠帶包裹法和墊襯ML片法 下圖是銅箔包裹法 銅箔的繞法 30 繞組的出線 固定 隔離 1 出線規則 各繞線出線時必須直角出線 2 固定和隔離 繞組的始終端引線一般均需固定 當其直接跨越其它繞線時 或被其它繞線跨越時 需進行隔離 固定的目地是防止引線位移 同時也有隔離的作用 引線的固定與隔離 一般用膠帶來實現 31 1 V形固定法 多用于起繞點靠BN檔牆處時 如圖示 始端引線的固定 隔離 32 繞組引線的出線 固定 2 粘貼固定法 多用于起繞點在BN中部時 如圖示 3 包裹固定法 多用于銅線較粗 要求拉抗力較大時 並能與上線跨線隔離 如圖示 33 繞組引線的出線 固定 4 貼牆固定法 此方法多用于要求出線貼近檔牆 即可固定又可將引線與后繞組隔離 粘貼時要將引線全部覆蓋 並與檔牆貼平 如右圖 5 始端引線不需固定的規定 以下情況下 始端引線無需以膠帶固定 規格書規定時小型變壓器 19 以下 且起繞點靠近檔牆時 34 終端引線的固定和隔離 繞組到終點時 需固定后直角出線 若直接跨起于其它繞組時 還要進行隔離作業 粘貼固定法 如圖示 35 終端引線的固定和隔離 3 以層間絕緣膠帶兼作固定隔離法 如圖 36 引線的絕緣處理 有此產品的引線需進行絕緣處理 常用的有以下兩種 1 套管絕緣 以套管套于引線上 套管之長度應確保一端伸入繞線區5mm以下 另一端接近PIN腳根部 不可松動或輕拉即脫落 2 以膠帶包裹絕緣 以膠帶包裹出線 長度同套管長度 37 繞組引線出線路徑及結線方法 1 出線路徑 一般均采用直角出線之原則 稍有偏移但應保持基本為直角 出線須按規定之槽孔出線 不可自行改動 2 結線規則 一般經槽孔出線后 經由BN內側纏至PIN上 當同一槽內有兩根出線時 為使兩線間距離拉大 防止短路和提高抗電性能 應改變其一線的結線方向 如右圖示 38 安全距離的實現與原則 為提高繞組間 繞組與鐵芯間的耐壓性能 有些產品要求繞線時留有安全距離 即繞線時不繞滿BN線槽 只繞到離檔牆一定間距處 1 安全距離的類別 A 空留 繞線時排線區兩端與架檔牆空留規定距離 若多層排列時是塔形 但必須保証底層安全距離符合規格要求 如右圖所示 39 B 充填 以絕緣材料填充于安全距離內 常用的為PF膠帶 或醋酸膠帶 即以規定寬度的膠帶 包繞在安全距離內 圈數與繞線增齊為準則 如右圖 安全距離的實現與原則 40 1 依規格書規定的膠帶規格 在BN兩端緊靠檔牆處包繞規定的圈數 如果沒有圈數規定 以與繞線平齊執行 2 包膠帶時不可用力拉繞 而應有拉直前送的動作 以保証繞線后膠帶寬度不變 並保証各層重疊整齊 3 膠帶的圈數 應繞整圈或較整圈少0 2mm 留有小缺供引線出線 這樣可使線包平整 膠帶包繞安全距離 41 1 層間絕緣膠帶 同繞組不同層間的絕緣 2 繞組間絕緣膠帶 結構上相鄰繞組間絕緣 3 繞組與鐵芯間絕 最外繞組與鐵芯間絕緣 包絕緣膠帶的要求 一 絕緣膠帶的類別 二 包絕緣膠帶的具體規定 1 膠帶規格及圈數依資料要求作業 2 始終端重疊5 10mm 層間絕緣始終端位置均置于 立式BN置于前后面 臥式BN置于上面或下面 3 最外包的始終端位置必須置于鐵芯兩側腳覆蓋區 終端伸入鐵芯覆蓋面2 3處 不可外露超出鐵芯覆蓋面 42 一般依繞線時的纏腳方向進行 結線 剪線 一 纏線方向 二 纏線要求 1 圈數 依规格书準要求作業 2 結線高度 低于BN凸點高度1mm左右 3 結線面積 結線緊密不可松動 緊靠PIN根部 匝間不可留有間距 以確保焊點高度 4 同一PIN上結有多根不同外徑銅線時 粗線在下而細線在上 防止包焊 5 結線時不可用PIN腳作剪鉗支點進行結線 43 1 確認結線方向無誤 圈數正確 2 剪線不可留有線尾巴 長度以繞環外緣小于1mm 3 不可損傷引線其它部位及PIN針 結線 剪線 三 剪線要求 44 二 錫爐溫度 依作業指導書要求作業 焊錫 一 錫的型號 有鉛 無鉛 三 錫爐時間 一般控制在1 3秒內 四 焊錫位置 焊至PIN根部 確保結線每圈均焊牢固 45 焊錫 六 焊錫品質要求 1 焊點表面光亮均勻 無雜物 2 吃錫良好 每圈銅線都須焊到錫 不可有冷焊包焊等不良 3 PIN針結線處吃錫量應薄而均勻 結線的輪廓明顯可見 4 錫尖須向下並不超出腳針外緣范圍 5 不可有連錫及線包沾附錫渣錫珠 6 如果產品后續有二次焊錫作業 對錫尖要求可以放寬 待二次焊錫時保証錫尖方位正確即可 46 線包的電氣檢查 1 圈數 相位檢查 以無GAP的鐵芯裝入線包 測試其圈數比及極性 用以判定圈數及結線是否正確 2 直流電阻 用以判斷漆包線線徑是否正確 有無斷路短路不良 3 HI POT測試 檢查各繞組間及繞組與鐵芯間的絕緣處理的優劣 4 漏電感电感測試 用以判定繞線結構正確性 47 繞制線包的工序流程 48 變壓器組裝及含浸工藝 一 組裝鐵芯 線包與鐵芯組合成一個完整的變壓器過程稱為組裝鐵芯 1 確認鐵芯的規格及外觀 2 組裝方向 一般按規格書要求作業 如果無要求 則 A EI型 立式線軸時E片在上 I片在下 臥式線軸時E片在捺印端 I片在另一端 B EE型 無GAP時無方向要求 有GAP時 NOGAP裝于初級繞組端 同一批產品組裝方向必須一致 49 組裝鐵芯 3 作業時不可用手觸摸鐵芯結合面 防止沾染雜物 確保充分吻合 4 當需以ML片放在鐵芯間做GAP時 必須放于兩鐵芯結合處 不可外露 5 兩鐵芯接合面積盡可能大 錯位不能超過1mm 6 鐵芯外包 依規格書要求作業 注意終端位置 立式BN切割位置于鐵芯底部 臥式BN切割位置于鐵芯轉角處 若外包銅箔產品 切割位置于銅箔焊點處 7 點膠 點膠位置正確 且膠量不可過多 避免流淌污染 50 焊外銅箔 1 作用 防止雜散電磁場干擾附近電路 2 方法 沿變壓器外圍包一圈 銅箔置于線包中心位置 終端置于側面 外包后用非金屬壓位接合處 用烙鐵焊錫 錫面積要窄 一般控制在3 5mm內 焊接牢固且美觀 3 銅箔緊貼線包和鐵芯 不可松動脫落 51 含浸 烘烤 作用 提高變壓器防潮性能和搞電壓性能 變壓器含浸工藝 1 凡立水 稀釋劑 硬化劑的規格與廠商確認 2 含浸抽真空的氣壓在 700 50mmHg 時間2 4分鐘 3 含浸后產品淋干時間在30 90分鐘之間 不可粘連 一 真空含浸 二 烘烤 溫度控制在100 120 之間 時間4 6H或至烤干為止 無特殊要求無需預熱 52 1 作用 除去PIN上沾染的雜物 又稱洗PIN 2 作業方法同一次焊錫相同 不同之處在于 A 焊錫深度 至BN凸點平齊即可 B 鍍錫時間 1 2秒鐘 二次鍍錫 53 常采用料號與生產周期標示 常用的有兩種 1 油墨規格 注意環保2 印字內容 依成品外觀圖要求 注意周期 3 印字位置 依成品外觀圖要求作業 不可歪斜錯誤 產品的標示 一 印字 二 貼標簽 確認料號及規格正確 依成品外觀圖要求貼于指定位置和方向 不可歪斜偏離 54 外觀檢查和結構檢查和電氣規格檢查三種 1 標簽或印字 位置正確 字跡清晰 內容符合2 BN及鐵芯 無破損 變形不良 3 PIN 無短路連錫 排列整齊 PIN針長短一致 4 鍍錫 焊點良好 無氧化不良 5 結線 方向正確 焊點高度不可超出BN凸點 6 點膠 位置正確 硬化完全 無脫落流淌污染 7 套管 各出線套管位置到位 8 表面 干凈 無錫渣錫珠及凡立水塊等雜物 檢驗 一 外觀檢查 55 1 結構完整 無缺件少件現象 2 絕緣固定包裹嚴密整齊 3 腳距 排距 腳長正確 應能輕松與腳距板吻合 4 鐵芯組裝整齊 結合面整齊 結合面錯位尺寸符合 小型產品不超過0 5mm 大型產品不超過1mm 5 飛線位置 長度正確 焊錫深度適當 6 產品外形尺寸符合規格要求 7 飛線整形正確 能輕松插入孔距板 結構檢查 56 1 依規格書要求選擇適當的測試儀表及正確的测试條件 2 依規格書要求選擇適當的測試項目 一般產品主要有如下測試項目要求 電感值 用L表示 不良標簽L1 电感高 L2 电感低 L3 开路 漏電感值 用Le表示 或用LK表示 不良標簽LL1 漏电感高 圈數比 用TURE表示 不良標簽