產品技術可行性分析報告

有用標準文檔高分子PTC過流保護元器件工程可行性爭論報告一、工程實施的背景和意義工程背景傳統(tǒng)的電路保護中裝置主要是承受承受金屬熔斷器或電子保護電路來實現電路的安全保護，這些方法對電路的保護作用的缺點是可恢復性差、電路設計簡單，以及本錢較高，因此目前很多電子產品制造商為了追求利潤，往往就舍去電路保護裝置、或承受熔斷器式的保護裝置來實現電路保護功能，這樣給產品的維護使用帶來了相應的麻煩，特別是對于一些民用產品，設計生產廠家為了保證其安全性，不得不承受比較簡單的電子電路來保護其產品的安全，這樣不僅使其本錢提高，而且給電子產品生產廠商的效勞帶來諸多不便。聚合物基正溫度系數材料是利用導電粒子與結晶或半結晶的聚合物復合制得的一種型功能材料，其最主要的功能為電流及溫度的過載保護，應用范圍相當廣泛，包括電腦與周邊設備、電池、汽車、通訊、玩具及家電等領域均會使用到PPTC，起對于電流及溫度之高度敏感，充分運用在各類IC元件、印刷電路板、電源器材、連接器及線路系統(tǒng)之保護極為有用，特別在高密度電路整合系統(tǒng)中，PPTCPPTC屬智能型材料科技產品具可重復性，體積輕薄，而成為主要保護元件之重要進展趨勢。隨著人們生活水平不斷提高，家用電子產品廣泛地應用我們的日常生活當中。不僅如此，工業(yè)、DVD、VCD、Modem、無繩電話、電視機、電冰箱等等家用電器已經普遍應用與每一個家庭。而全部這些家用電器都與電源及電路有關，因而電源及電路保護是其安全使用的保證。便攜消費電子進展的趨勢越來越小型化，設計工程人員格外渴求其所用的元器件尺寸小、阻值低，因此PPTC產品的低阻小型化是重要進展方向。然而目前這類尖端產品的技術，主要把握在美國和日本的少數國際大公司手中，如日本藤昌電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和效勞商美國泰科電子(TYCO)。預期實現的經濟和社會效益適合PPTC大也是最前沿的市場，型高性能鋰離子電池和聚合物電池對保護元器件提出更高了要求，這兩類高能電池在受熱高溫以及短路狀況下簡潔發(fā)生爆炸事故，對其供給短路過流的保護格外必要，是本工程產品針對的主要市場。據報道，隨著全球電信的進展，2008年全球手機用戶數到達40億，其620082.95部，再加上使用鋰離子和聚合物電池做電源的MP3、MP4、數碼相機、導航儀、手提電腦等便攜10設備的用量移動便攜設備電池及其充電器的用量是相當可觀的據統(tǒng)計2006年我國鋰電和鎳氫電池產量已經突破25億只左右，那么不包括電池電路和電池充電器上PPTC的用量，那么僅封裝在電池組內部用的電池保護片的用量就在20億左右。深圳是全國甚至是全球手機、MP3等移動便攜產品的生產基地及貿易集散地；這里有完善的電子產業(yè)鏈，有為移動設備生產供給能源的眾多電池生產企業(yè)，其中就有全國最大鋰離子電池生產商比亞迪、比克電池、德賽電池和聚合物鋰電池廠家TCL。因此高性能PPTC電池保護片具有寬闊的市場前景，工程很好的融合到了深圳的電子企業(yè)產業(yè)鏈中，具有顯著的企業(yè)協(xié)同效益和社會效益。然而由于高導電、高PTC強度，高耐壓性能的高分子PTC復合材料技術為美國和日本的少數幾家大企業(yè)壟斷，生產本錢為 0.1元左右的產品售價到達了1.0-1.53-50.5-0.8/pcs價格銷售，能很好的打破國外公司的技術壟斷，降低國內電子企業(yè)選購PPTC產品本錢，增加2000萬只，估量1000-1500800-1200二、技術進展趨勢及國內外進呈現狀技術進展趨勢PTC材料是指某種具有很大的正電阻溫度系數(Positivetemperaturecoefficient,PTC)的材料。由于這種材料能在很窄的溫度范圍內使其電阻發(fā)生幾個數量級的變化，故具有熱敏開關的特性，可廣泛用于制作自控溫加熱電纜、過電流保護元件及熱敏傳感器等。目前，國內外使用的PTC材料大體上可分為兩大類:一類是以陶瓷類PTC型有機復合PTC材料。由于陶瓷熱敏材料性脆，生產工藝較簡單，室溫電阻很難做得很低，加工和成型都較困難，制造本錢高，故價格較貴。而聚合物基PTC復合熱敏材料，由于具有質軟、可撓曲、易加工成型、制造本錢較低、可以在較低的溫度下使用等優(yōu)點正日益受到重視。它是利用導電PPTC材料不僅原料易得、價格廉價、加工成型工藝簡潔，還具有高分子材料的很多優(yōu)異性能。隨著移動科技的進展和人們生活水平不斷提高，移動便攜產品普及到人們的生活中。小型、多而對于PPTC合物PTCPPTCPTCPTC強度的PPTC復合材料PTCPTC的趨勢。目前這類尖端產品的技術，主要把握在美國和日本的少數國際大公司手中，如日本藤昌電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和效勞商美國泰科電子(TYCO)。國內外進呈現狀PPTC80年月美國首先開發(fā)成有用型PPTC材料，以美國泰科電子為代表的一些企業(yè)，制得的聚合物基PTC過電流保護元件在醫(yī)療、計算機、程控交換機、手機電池、汽車配件、家電產品、工業(yè)儀表、運載火箭、火災報警等領域得到了PTC材料技術含量高,應用廣泛,利潤豐厚,故各國都投入大量的資金進展爭論開發(fā)。國內外近十年來，聚合物PTC復合材料爭論和開發(fā)的進度明顯加快，表達在相關的期刊文獻報道快速增多，相關專利數目急劇膨脹。國外消滅了如Bourns、Littlefuse等聚合物PTC件的公司。國內在這方面起步較晚,對PTC材料的爭論起始于八十年月后期，中國科技大學在八十年月末開頭了自限溫加熱帶的研發(fā)，而聚合物PTC材料做為電路過流保護元件使用時要求PTC材料具有低的室溫體積電阻率、高的PTC強度以及肯定的循環(huán)穩(wěn)定性，由于技術難度較高，直到九十年月初才有較多的爭論報道。近幾年國內間續(xù)消滅生產聚合物基PTC過電流保護元件的企業(yè)主要集中在上海、深圳，但多是一些小企業(yè)。國內真正有實力能自主開發(fā)并生產聚合物基PTC過電流保護元件的企業(yè)不多，主要有深圳金瑞電子材料、上海維安電熱材料、上?？铺仉娮硬牧?。無論是在企業(yè)規(guī)模，市場占有率，研發(fā)實力，同國際電路保護巨頭泰科、TDK等都有較大的差距。但這個差距正的縮小，雖然國際企業(yè)在產品的開發(fā)和推出上仍處于領先地位，但國內企業(yè)已經能以較短的時間緊跟趨勢推出產品；隨著用戶對PPTC產品使用的增多，特性的生疏，它們越來越傾向于選擇性價比高的國內企業(yè)的產品，國內生產企業(yè)市場占有率也在穩(wěn)步提升。三、工程主要爭論內容工程開發(fā)的PPTCPTC尺寸是一般產品的1/4，內阻是一般產品的1/5，具有尺寸小、內阻低、承受綠油封裝的特點。特別適用于高性能鋰離子和聚合物電池的保護，有很好的市場前景，是高分子PTC元器件進展的趨勢。工程擬解決的關鍵技術問題該工程目前面臨的挑戰(zhàn)是：絕大多數的聚合物PTC材料的室溫電阻都比較高，PPTC材料存在低室溫體積電阻率和高PTC強度之間的沖突，以及降低產品電阻同保持耐壓性能之間的沖突。本工程擬解決的關鍵技術問題是：PTCPTCHDPE/CB20當前的HDPE/CB的配方體系無論是阻值還是電性能已經不能滿足需求，限制了產品更加廣泛的應用。因此，本工程將在前期爭論的根底上開拓的思路，需開發(fā)的高分子PTC材料配方體系，降低3×4mm，電阻在4-12mΩ產品。探究出一套適合配方體系的工業(yè)化生產復合工藝，是保證產品性能全都性的關鍵。對于高分子材料的復合，我們已經在試驗階段爭論過多種方法可以解決導電粒子和微量添加劑在基體材料中的均勻分布問題，但在大批生產中的效果確不夠抱負。此外不同的聚合物和導電粒子自己的相容性差異較大，同樣的加工工藝復合得到效果不一樣。我們必需探究出有效率的工藝結適宜合的設備，改善材料性能的全都性。電極膜的處理，改善產品長期穩(wěn)定性能，優(yōu)化性能。高分子PTC的芯材與金屬電極，通過高溫熱壓復合的方法粘合在一起的。金屬電極是由經粗化的銅箔構成，由于金屬和非金屬界面膨脹系數差異較大，假設金屬電極與芯材粘接不牢、剝離強度差、界面空隙大，接觸電阻就高，PTC熱敏電阻器電性能就變差，易打火、燒片，外表易起泡變形。銅箔與芯材的直接接觸，在電場和高溫下由銅引起的高分子聚合物催化分解，影響產品的長期穩(wěn)定性。因此，需要對2～3um的Ni—C復合鍍層，另一面鍍一層一般鎳，通過適宜的工藝掌握來提高復合鍍層中固體微粒碳黑與鎳離子的共沉積，提高鍍層的含碳量，提高電極膜同芯材的粘接強度。課題的技術原理、技術方法、技術路線以及工藝流程首先以HDPE為高分子基體，選用不同外形尺寸的高導電金屬、非金屬粒子，通過調整配方組成、優(yōu)化混煉復合工藝進展芯材料的制備，對銅膜進展鍍碳處理，與芯材熱壓復合，以獲得電極芯材結合結實，轉變溫度在125℃，7mΩ3×4mm6V，具有良好電阻溫度系數的樣品。爭論PPTC元件在不同服役狀態(tài)下的性能穩(wěn)定性等綜合性能，如耐壓、耐電流沖擊、抗老化等；調整和優(yōu)化配方工藝，獲得綜合性能良好的PTC在課題開展的過程中，對不同爭論階段進展小結和總結，完成產品TUV、UL等安全認證，利用爭論結果申請國家制造專利和撰寫學術論文。爭論成果的中試，和批量生產銷售實現效益。本工程所述的PPTC元件制造工藝流程如下：A、將復合材料各組分〔高分子聚合物、導電填料和其它填料及加工助劑〕190℃溫度下于密煉機中混煉均勻，然后用模壓或擠出的方法制成芯材。B、將芯材夾在兩層經過鍍炭處理過的銅箔之間，放于壓模中，在25t平板硫化機壓片，壓制成型條5min3min15MPa1602mm。C、將壓好的片材，沖成需要的半成品尺寸外形、同過回流焊在覆有銅膜的兩面分別焊上引出鎳電極，而后在烘箱中熱處理，將焊好的樣品用γ射線C6〕輻照交聯(lián)。D、最終在PPTC元件外表涂上絕緣綠油，并進展紫外線或熱固化。其制造工藝流程見圖3-1。稱量稱量密煉混合壓制芯材覆膜壓片沖片綠油固化綠油固化包封綠油輻照熱處理焊鎳電極3-1PPTC工程特色和創(chuàng)點開發(fā)低體積電阻率高PTC強度的高分子復合材料，是當前高分子熱敏元件進展的必定趨勢和要求。一般而言導電填料的填充量越多，復合材料的導電性能越好，但耐壓性能卻越差。另外高填充量影響了復合材料的力學性能和加工性能，增加生產本錢，限制了材料的應用范圍。絕大多數的聚PTC12V30息技術和微電子工業(yè)的進展迫切要求有低室溫電阻高PTCPTC1/41/5，具有尺寸小、內阻低的特點。選擇適合工業(yè)化生產的復合工藝，對保證產品性能全都性有重要意義。爭論說明，要降低材料體系電阻可能選擇多種外形的填料(纖維、片狀，納米尺寸)這些導電填料在高分子基體中的分散有肯定難度，假設其中還添加了不同的金屬導電粒子制得材料均勻性更加難掌握。影響材料的電導率和元件的性能全都性。因此該工程的其次個創(chuàng)點就是爭論適合不同材料配方體系工業(yè)化生產的混煉復合工藝。電極膜的處理，改善產品長期性能和動作后電阻變化率。高分子PTC熱敏電阻器其構造是由高分子PTC芯材與金屬電極，通過高溫熱壓復合的方法粘合在一起的。金屬電極是由經粗化的銅箔構成，由于金屬和非金屬界面膨脹系數差異較大，金屬電極與芯材粘接不牢接觸電阻高，產品外表易起泡變形，易打火、燒片。銅箔與芯材的直接接觸，在電場和高溫下由銅引起的高分子聚合物催化分解，影響產品的長期穩(wěn)定性。因此，需要對銅箔進展相應2～3um的Ni—C復合鍍層，提高電極膜同芯材的粘接強度。因而電極膜的處理是產品的其次個特色。使用絕緣綠油封裝小尺寸產品任憑攜消費電子進展的趨勢越來越小型化，要求元件的尺寸越來越小，但用生產現有產品的工藝生產小尺寸產品效率不高。目前電池保護片產品的外部封裝都是實行貼絕緣標貼的方法，當產品尺寸小到肯定程度后，對產品貼標效率極低不適合規(guī)模生產。承受外涂綠油，而后再紫外線固化封裝，不僅生產效率高，而且產品更加美觀，外部絕緣效果更好，可以更好的防止產品打火的狀況的消滅，此工藝特別時候小尺寸產品的生產，是該工程的第四個創(chuàng)點。四、工程預期目標工程產品的主要技術指標：10-2ΩPTC7個數量級的高分子PTC復合材料配方體系，并通過完成配方體系的設計，制備出用于手機等便攜電子產品電路保護用的超PPTC產品。在PPTC材料產品的小尺寸和低阻化應用方面跨出實質性一步，打破國外元件廠商的技術壟斷，降低國內電子企業(yè)的選購本錢。主要技術指標：3.0×4.0mm，焊鎳電極測試電極膜同芯材粘接良好室溫〔25℃〕電阻R<14mΩ25升阻比γ=Log〔R/R〕≥7;max min耐電壓≥6V1+11000預期成果和經濟指標：3.0×4.0mm4-14mΩ，6V1.2-3.5A變。系列包含JK-D120M、JK-D170M、JK-D190M、JK-D250M、JK-D350M幾大產品。工程將完成產業(yè)化PPTC產品本錢，在國際上增加我國電子企業(yè)的競爭力；按年產2500萬只，估量銷售收入1500萬，制造利潤900萬，具有很好的企業(yè)經濟效應和產業(yè)協(xié)同效應。五、工程爭論實施方案工程實施方案該工程實施，由廣東省深圳市金瑞電子材料組織工程小組，由技術部經理田宗謙高級工程師帶著技術部工程組成員做產品開發(fā)，并聯(lián)合公司生產、質檢部門進展研發(fā)成果的中試和產業(yè)化。前期技術部研發(fā)小組，進展配方設計和試驗，通過調整配方組成、優(yōu)化混煉復合工藝進展125℃，7mΩ3×4mm6V，具有良好電阻溫度系數的樣品在前期工作根底上，聯(lián)合生產、質檢部門進展產品生產中試，各部門準時反響相關信息，對生產相關工藝和技術進展總結，調整，改進，實現中試的最終成功。在此根底上確定確定生產工藝流程、技術標準、檢驗標準，實現材料的產業(yè)化。，完善產品線和性能，更好的滿足客戶要求。公司現有高分子PTC各種工程試驗及測試分析設備，可以滿足工程研發(fā)需要。公司擁有多年的PPTC產品生產閱歷，本研發(fā)工程試產成功、實現產業(yè)化供給了堅實的根底。同時企業(yè)在PPTC電路保護市場多年耕耘，建立了的強大銷售網絡，擁有一批具有豐富市場銷售閱歷的營銷人員；小尺寸低電阻產品的開發(fā)后，通過已有的銷售通道，翻開銷售。并在銷售的過程中不斷承受市場反響的信息，完善和推出各種型號的產品。六、現有爭論開發(fā)根底和條件公司總體狀況深圳市金瑞電子材料是國家認定的高技術企業(yè)，專業(yè)從事高技術產品高分子PTC型功能材料研發(fā)、生產、銷售。102200萬，比上年度增長29％，58874527PTC中國科學院沈陽金屬爭論所，集中了強大的科研力氣和各種豐富的PTC生產閱歷以及設備力氣的優(yōu)1414821120113006％。4460平方米，現有高分子PTC生產和測試的成套設備如雙螺桿物料混煉機，真空液壓成型設備，先進的凹凸溫循環(huán)處理工藝設備，低阻測試儀、耐壓測試儀、循環(huán)測試儀PTCPPTC產品生PPTC電路保護市場多年耕耘，建立了的強大銷售網絡，擁有一批具有豐富市場銷售閱歷的營銷人員，長期供貨于國內幾家大型鋰離子電池、玩具生產企業(yè)〔如深圳比亞迪、欣旺達、德賽電池、東莞豪鵬、廣州梁氏、天津力神、福州飛毛腿電池、深圳孩之寶玩具給企業(yè)帶來利潤，為社會增加效益。2002年研發(fā)完成多股線型的插件PTCPTC，在短短的幾年中相繼JKJK1JK3JK6JK72,JK9JK500等各種型號共120多種，這些系列用于電信設備保護元件的通過了信息產業(yè)部郵電爭論所的鑒定，用于其它領域各的系列通過了UL,TUV,SGS金瑞的產品不斷進步和創(chuàng)，在插件的PTC成功的工業(yè)化生產后又成功的開發(fā)了帶狀環(huán)狀電池片過流保護元件，在短短一年內成功的完成了電池片過流保護元件的配方，工藝的研制。開發(fā)各系29公司的技術都是自己制造制造的，也緊跟國外的領先者瑞侃，準時推出了用于線性變壓器初級保護高壓240V進展中。這兩項產品的開發(fā)將因領域的使用而帶來的效益增長點。公司在工藝上將不斷的學習承受高分子材料加工領域的設備和工藝，使高分子PTC的大規(guī)模生產中提高生產效率，提高產品質量，降低生產本錢，如雙螺桿物料混煉工藝，真空液壓成型設備，承受先進的凹凸溫循環(huán)處理工藝設備，使產品的性能更穩(wěn)定。由于公司有著一個功底深，閱歷豐富，擅長學習和創(chuàng)的技術研發(fā)隊伍，完全有力量完成客戶提出的特別要求的各種型號的樣品，并使之工