1
什么是occ?
occ材料的特色為單方向結(jié)晶或單晶組織,內(nèi)部組織偏析少、雜質(zhì)低,具有良好加工性(伸線、壓延),具有電子信號高傳真性,另外也適用于直接鑄造加工性困難的高合金線材及板材。在工業(yè)上,occ材料的運用包括音訊、視訊導(dǎo)線、喇叭;ic所用連接材料;焊接及接點材料;高性能熱交換器管,以及高精密零件用材料(要求加工性)。
純度與結(jié)構(gòu)
以最常使用的銅來說,材料就包括便宜的電解銅tpc(tough pitch copper)、進(jìn)一步除去tpc內(nèi)所含的氧化雜質(zhì)等不純物的高純度無氧銅ofc、讓銅形成大的結(jié)晶,使其結(jié)晶粒子的界面空隙減少而成的lcofc(線形結(jié)晶無氧銅)、以及訊號傳送方向的結(jié)晶粒子界面理論上為零的occ(單結(jié)晶狀高純度無氧銅)。
你要幾n?
市面上有太多號稱6n甚至8n的線材,最離譜的還有所謂9n銀線。n是金屬材料純度的表示,與材料的種類無關(guān),例如:99.99%即有4個9,稱為4n材質(zhì)。ofc以上的銅大都為4n,這也是音響導(dǎo)線用得最多最普遍的材料,具規(guī)模的煉銅廠都可以生產(chǎn)4n銅。進(jìn)一步以化學(xué)方式除去含氧量與其它微量金屬,是可以讓純度再提升,但儀器不一定測得出來。國家級的工研院也只能測量到5n,再來的誤差就太大了。那么6n或8n怎么來的?高純度的銅或銀,不僅制造困難,要保證在空氣中長期維持穩(wěn)定更加困難。事實上當(dāng)銅從爐具拉出來的剎那,就已經(jīng)開始氧化了,所以部份線材設(shè)計者對6n以上的材料不以為然。但一些日本廠商卻在這部份投入心血研究,例如高純度銅一拉出來就邊冷卻邊施以特殊包覆,減少氧化的可能性,日本能源acrotec就是其中佼佼者,純度99.99997的6n銅就由他們領(lǐng)先世界生產(chǎn)出來。acrotec所推出的8n銅線,其規(guī)格已經(jīng)達(dá)到大氣中的極限,將不純物質(zhì)及stress排除殆盡,在絕緣體材質(zhì)及構(gòu)造上也運用了獨有的科技,acrotec說8n銅線的不純物含量僅為6n的1/100,確實非常驚人。
stress理論也是由acrotec提出來的,他們認(rèn)為導(dǎo)線中有壓抑(stress)的存在,在加工時會導(dǎo)致內(nèi)部變形,這是除了結(jié)晶結(jié)構(gòu)與純度之外材料的另一個重點。導(dǎo)線經(jīng)過彎曲或加熱之后,導(dǎo)體內(nèi)的結(jié)晶構(gòu)造會產(chǎn)生變化,因此原子層次的歪曲、變形會造訊號傳輸上的障礙。acrotec以特殊熱處理法把原子排列轉(zhuǎn)位的缺點減低,讓結(jié)構(gòu)相當(dāng)安定,而且變得柔軟有彈性,這是傳統(tǒng)ofc材料無法克服的缺點。免除加工變形的6n銅其結(jié)晶數(shù)僅有4n銅之1/80~1/100,銅原子成為stressfree狀態(tài),可以有較佳傳輸效果。
occ的優(yōu)勢
acrotec可以說是高純度材料的代表,但在結(jié)晶結(jié)構(gòu)上,acrotec的6n銅是屬于lcofc。stressfree 6n線經(jīng)過長達(dá)12個小時250℃加熱的結(jié)果,其氣體放出量遠(yuǎn)比ofc少得多,低溫時的熱傳導(dǎo)率也比ofc高一個位數(shù)以上。同時,其柔軟似金的特性,使得6n銅得以取代半導(dǎo)體bonding用的金線。此外,諸如殘留阻抗比、極低溫的磁場拒斥率等電氣特性,都比ofc強過甚多。acrotec認(rèn)為音響導(dǎo)線最重要的是在拉線后所進(jìn)行的熱處理過程,他們將原子排列的缺陷減至十億分之一以下,機(jī)械歪斜極低,近乎于自然排列的狀態(tài),這也就是為何稱之為 stressfree的由來。銅結(jié)晶與結(jié)晶之間的雜質(zhì)被濃縮時是很不好的現(xiàn)象,如果將結(jié)晶巨大化,結(jié)晶數(shù)不僅減少,雜質(zhì)也相對地減少,這就是lcofc的精神所在。沒錯,以電子移動的觀點來看,結(jié)晶間的不純物質(zhì)減少,電子移動就阻礙少,原子排列也比較有規(guī)則,對電子訊號的傳遞是十分有利的,ofc材質(zhì)有所謂「格子缺陷」的凌亂原子排列,并非最理想的材料。
lcofc有它的好處,occ優(yōu)點又在哪里?傳統(tǒng)電解銅都是一邊冷卻一邊鑄造的,occ則完全相反,先將鑄形加熱,于鑄出后再予冷卻,如此一來,銅的結(jié)晶連續(xù)成長,結(jié)晶粒界面的空隙不會成形。在萬隆的occ熔爐內(nèi),溫度高達(dá)攝氏1160度,爐具為特殊耐高溫合金,爐心內(nèi)灌入惰性氣體防止液態(tài)的金屬氧化。在爐心內(nèi)另有多道過濾設(shè)備,除去金屬所含的雜質(zhì),因此金屬的純度可以達(dá)到6n的要求。利用地心引力讓液態(tài)金屬自然的流出來,形成直徑8mm左右的圓棒,一個小時只能鑄造六十米左右,速度非常慢。occ一方面是產(chǎn)量少,一方面是成本高(過去使用石墨棒加熱,一次就要六支,每支九千多元,現(xiàn)在改用合金加熱線仍然不便宜),所以價格也降不下來。ofc無氧銅與occ單結(jié)晶銅成本大概相差八倍,如果是occ銀線,成本更高達(dá)ofc銅的十五倍。不過occ因為結(jié)晶長度很長,延展性特佳,加工后結(jié)晶不易折斷,因此很適合拿來做復(fù)雜的編織。
結(jié)構(gòu)真正重要
這么說好象很不負(fù)責(zé)任,也不盡然如此,因為音響導(dǎo)線的電氣特性不外就是電容、電阻、電感等幾部份,同樣一盤菜,就看大家怎么運用調(diào)理了,我們實在不能說有什么錯。有一次在工研院與幾個研究員閑聊,他們就開玩笑的說,想開發(fā)一些音響線材賺外快,結(jié)構(gòu)由他們負(fù)責(zé),說詞我來搞定,理論與實際是可以完全脫鉤的。明白這么回事以后,以后讀者在選購線材時,各種神妙理論不妨僅供參考,最終的聲音表現(xiàn)仍有賴耳朵來決定。有沒有一種線材能搭配所有的音響系統(tǒng)又有杰出表現(xiàn)的?看來不容易,不同的結(jié)構(gòu)影響了導(dǎo)線的聲音表現(xiàn),而不同的音響系統(tǒng)需要各異的調(diào)味,所以讀者在選購線材時,別忘了貴的不一定適合你。
在還未參觀制線工廠之前,我對幾千條細(xì)線如何纏繞成一條較粗的導(dǎo)線,一直心存好奇?催^之后,才發(fā)現(xiàn)纏繞線的工作已經(jīng)全部機(jī)械化了,只要設(shè)計師想得出來,工廠就有辦法代勞,當(dāng)然越復(fù)雜的結(jié)構(gòu)成本越高。一般纏繞線的方法,不外乎有三種:以一條或三條裸線為中心,其余周圍之裸線以此為圓心向同一方向卷繞,稱為「同心繞法」;也有以全部的裸線為一體,向同方向卷繞的「集合繞法」;另外就是采取折衷的「復(fù)合繞法」,大部份歐美制造的線似乎以采用「同心繞法」居多。
最早的訊號線,基本上都采用單蕊結(jié)構(gòu)的同軸導(dǎo)線,這是1930年代為了電話的長距離傳送所開發(fā)出來的。由于低信號損失,一條導(dǎo)線上能傳送多數(shù)的信息,不易受外來噪聲的影響等,因此同軸導(dǎo)線能應(yīng)用于所有的信號傳送上。不過后來發(fā)現(xiàn),一般的同軸導(dǎo)線其中心導(dǎo)體為一條單線﹐單線太細(xì)會使電氣阻抗增加;太粗的話,則頻率高的訊號不易通過。因此有人將多數(shù)比頭發(fā)更細(xì)的導(dǎo)線束成一股﹐使低頻到高頻的傳送損失減少;但又有人發(fā)現(xiàn),細(xì)線的截面積較小,中低頻段的信號「流通效率」較高頻差,所以他們利用不同粗細(xì)、個別絕緣的導(dǎo)體,負(fù)責(zé)不同頻段信號的傳輸,如此即可避免集膚效應(yīng),同時又能夠達(dá)到全面性的要求。了解材料的重要性,接著我們知道,原來結(jié)構(gòu)也真的很重要,同樣的材質(zhì)與同樣的屏蔽,但只要線徑粗細(xì)或纏繞方式有異,結(jié)果將相差十萬八千里。
包覆隔離也不能忽略
美國nbs是線材結(jié)構(gòu)的天才,據(jù)說nbs內(nèi)部的單蕊銅線都是工業(yè)用的普通材料,但經(jīng)過特殊的編織結(jié)構(gòu)后,nbs發(fā)出別人望而興嘆的聲音,但也因材料先天受限,nbs的質(zhì)感仍有可議之處。結(jié)構(gòu)重要,隔絕外來噪聲的包覆處理也不能忽略,隔絕越好,訊噪比越佳。一般的多層同軸線,是將外部導(dǎo)體的外圍絕緣,再包以隔離網(wǎng)專用導(dǎo)體,藉此徹底的阻斷經(jīng)由訊號線所混入的噪聲。影像的線則將復(fù)數(shù)的外部導(dǎo)體質(zhì)直接卷繞而成﹐這是為了制定的75ω規(guī)格。
在一條線里面,除了最外層的隔離網(wǎng)或軟質(zhì)pvc包覆外,里面最多可以有十多層各式各樣的填充與隔離設(shè)計。常見的填充材料有棉線、pe繩或pvc條等,由于絕大多數(shù)的導(dǎo)體截面積都是圓形的,因此必須藉由填充材料的填塞,構(gòu)成緊密扎實的支撐,以避免線材在曲折時造成壓扁的現(xiàn)象。導(dǎo)體的絕緣處理,也有絕緣漆包、pvc以及鐵氟龍等不同方式,各種絕緣材質(zhì)的電氣個性互異,設(shè)計者可按需求來選擇。一般說來,以價格最高的鐵氟龍效果最佳。至于隔離層,主要是防止大氣中的電磁波進(jìn)入,使導(dǎo)線變成天線,常見的材料有鋁箔、鍍錫銅網(wǎng)等,甚至有用ofc無氧銅編織的隔離網(wǎng)。
為了降低失真與隔絕干擾,音響用導(dǎo)線也有以平衡傳送的結(jié)構(gòu),對正半波、負(fù)半波與地線分別傳送,理論上,這是效果最好的方式。包覆與隔離多了以后,導(dǎo)線看起來都粗粗壯壯的,尤其是電源線,真的已經(jīng)和蟒蛇看齊了。那么電源線、喇叭線等是否可以互通使用呢?比如把多出來的電源線拿來做喇叭線?理論上是可以的,但最好有一些另外的處理,因為音樂信號并非像電力一樣只有50或60hz,在流動的過程中同時含有各種頻率成分的變化,不但要承受大能量,而且還要做到能無損失的傳送復(fù)雜的音樂訊號才行。
