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產(chǎn)品技術(shù)可行性分析報告
導(dǎo)語：關(guān)于產(chǎn)品技術(shù)可行性分析報告，隨著移動科技的發(fā)展和人們生活水平不斷提高，移動便攜產(chǎn)品普及到人們的生活中。下面是小編給大家整理的相關(guān)內(nèi)容，希望能給你帶來幫助!
一、項目實施的背景和意義
1.1項目背景
傳統(tǒng)的電路保護中裝置主要是采用采用金屬熔斷器或電子保護電路來實現(xiàn)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(fù)性差、電路設(shè)計復(fù)雜，以及成本較高，因此目前很多電子產(chǎn)品制造商為了追求利潤，往往就舍去電路保護裝置、或采用熔斷器式的保護裝置來實現(xiàn)電路保護功能，這樣給產(chǎn)品的維護使用帶來了相應(yīng)的麻煩，特別是對于一些民用產(chǎn)品，設(shè)計生產(chǎn)廠家為了保證其安全性，不得不采用比較復(fù)雜的電子電路來保護其產(chǎn)品的安全，這樣不僅使其成本提高，而且給電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的服務(wù)帶來諸多不便。
聚合物基正溫度系數(shù)材料是利用導(dǎo)電粒子與結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物復(fù)合制得的一種新型功能材料，其最主要的功能為電流及溫度的過載保護，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，包括電腦與周邊設(shè)備、電池、汽車、通訊、玩具及家電等領(lǐng)域均會使用到PPTC，起對于電流及溫度之高度敏感，充分運用在各類電子產(chǎn)品上，不論是半導(dǎo)體、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，PPTC之電路保護功能，是傳統(tǒng)保險絲無法取代的。PPTC屬智能型材料科技產(chǎn)品具可重復(fù)性，體積輕薄，而成為主要保護元件之重要發(fā)展趨勢。
隨著人們生活水平不斷提高，家用電子產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用我們的日常生活當(dāng)中。不僅如此，工業(yè)、軍事各個領(lǐng)域電子產(chǎn)品比比皆是。如手機、計算機、汽車電器、傳真機、DVD、VCD、Modem、無繩電話、電視機、電冰箱等等家用電器已經(jīng)普遍應(yīng)用與每一個家庭。而所有這些家用電器都與電源及電路有關(guān)，因而電源及電路保護是其安全使用的保證。便攜消費電子發(fā)展的趨勢越來越小型化，設(shè)計工程人員十分渴求其所用的元器件尺寸小、阻值低，因此PPTC產(chǎn)品的低阻小型化是重要發(fā)展方向。然而目前這類尖端產(chǎn)品的技術(shù)，主要掌握在美國和日本的少數(shù)國際大公司手中，如日本藤昌電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和服務(wù)商美國泰科電子(TYCO)。
1.2預(yù)期實現(xiàn)的經(jīng)濟和社會效益
適合PPTC產(chǎn)品應(yīng)用的電路保護市場非常廣闊，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也非常多，其中電池的保護是最大也是最前沿的市場，新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情況下容易發(fā)生爆炸事故，對其提供短路過流的保護十分必要，是本項目產(chǎn)品針對的主要市場。據(jù)報道，隨著全球電信的發(fā)展，20xx年全球手機用戶數(shù)達到40億，其中中國用戶超6億的使用量猛增至世界的第一位，據(jù)工信部統(tǒng)計20xx年上半年僅手機產(chǎn)量就達到了2.95部，再加上使用鋰離子和聚合物電池做電源的MP3、MP4、數(shù)碼相機、導(dǎo)航儀、手提電腦等便攜設(shè)備的用量，移動便攜設(shè)備電池及其充電器的用量是相當(dāng)可觀的，據(jù)統(tǒng)計20xx年我國鋰電和鎳氫電池產(chǎn)量已經(jīng)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(nèi)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(chǎn)品的生產(chǎn)基地及貿(mào)易集散地；這里有完善的電子產(chǎn)業(yè)鏈，有為移動設(shè)備生產(chǎn)提供能源的眾多電池生產(chǎn)企業(yè)，其中就有全國最大鋰離子電池生產(chǎn)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電池保護片具有廣闊的市場前景，項目很好的融合到了深圳的電子企業(yè)產(chǎn)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(dǎo)電、高PTC強度，高耐壓性能的高分子PTC復(fù)合材料新技術(shù)為美國和日本的少數(shù)幾家大企業(yè)壟斷，生產(chǎn)成本為0.1元左右的產(chǎn)品售價達到了1.0-1.5元，比一般產(chǎn)品高出3-5倍，國內(nèi)企業(yè)的采購成本十分高昂。項目研發(fā)成功按0.5-0.8元/pcs價格銷售，能很好的打破國外公司的技術(shù)壟斷，降低國內(nèi)電子企業(yè)采購PPTC產(chǎn)品成本，增強我國電子企業(yè)的國際上競爭力，此外產(chǎn)品售價高利潤高，產(chǎn)品量產(chǎn)后，按初期年產(chǎn)2000萬只，預(yù)計銷售收入1000-1500萬，利潤800-1200萬，經(jīng)濟效益十分顯著。
二、技術(shù)發(fā)展趨勢及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
2.1技術(shù)發(fā)展趨勢
PTC材料是指某種具有很大的正電阻溫度系數(shù)(Positive temperature coefficient , PTC)的材料。由于這種材料能在很窄的溫度范圍內(nèi)使其電阻發(fā)生幾個數(shù)量級的變化，故具有熱敏開關(guān)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(nèi)外使用的PTC材料大體上可分為兩大類:一類是以陶瓷類PTC材料，另一類是由有機高分子聚合物與導(dǎo)電材料組成的新型有機復(fù)合PTC材料。由于陶瓷熱敏材料性脆，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，室溫電阻很難做得很低，加工和成型都較困難，制造成本高，故價格較貴。而聚合物基PTC復(fù)合熱敏材料，由于具有質(zhì)軟、可撓曲、易加工成型、制造成本較低、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(dǎo)電粒子與結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物復(fù)合制得的一種新型功能材料。PPTC材料不僅原料易得、價格便宜、加工成型工藝簡單，還具有高分子材料的許多優(yōu)異性能。
隨著移動科技的發(fā)展和人們生活水平不斷提高，移動便攜產(chǎn)品普及到人們的生活中。小型、多功能，高集成是便攜消費電子發(fā)展的主要趨勢，因此工程人員在設(shè)計產(chǎn)品時十分注重元器件的尺寸，而對于PPTC電路保護產(chǎn)品來說，低阻小型化是順應(yīng)市場需求的重要技術(shù)發(fā)展方向。然而絕大多數(shù)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強度之間的矛盾，以及降低產(chǎn)品電阻同保持耐壓性能之間的矛盾。因此開發(fā)低室溫體積電阻、PTC強度的PPTC復(fù)合材料體系是PTC材料研發(fā)的重要發(fā)展，具有尺寸小、內(nèi)阻低等特點過流保護元件，是高分子PTC元器件發(fā)展的趨勢。目前這類尖端產(chǎn)品的技術(shù)，主要掌握在美國和日本的少數(shù)國際大公司手中，如日本藤昌電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和服務(wù)商美國泰科電子(TYCO)。
2.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
PPTC材料以美國的研究開發(fā)水平居國際領(lǐng)先地位，上世紀80年代美國首先開發(fā)成實用型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、
程控電話交換機、手機電池、汽車配件、家電產(chǎn)品、工業(yè)儀表、運載火箭、火災(zāi)報警等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于高分子基PTC材料技術(shù)含量高,應(yīng)用廣泛,利潤豐厚,故各國都投入大量的資金進行研究開發(fā)。
國內(nèi)外近十年來，聚合物PTC復(fù)合材料研究和開發(fā)的進度明顯加快，體現(xiàn)在相關(guān)的期刊文獻報道迅速增多，相關(guān)專利數(shù)目急劇膨脹。國外出現(xiàn)了如Bourns、Littlefuse等聚合物PTC過流保護元件的新公司。國內(nèi)在這方面起步較晚, 對PTC材料的研究起始于八十年代后期，中國科技大學(xué)在八十年代末開始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強度以及一定的循環(huán)穩(wěn)定性，由于技術(shù)難度較高，直到九十年代初才有較多的研究報道。近幾年國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)生產(chǎn)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(nèi)真正有實力能自主開發(fā)并生產(chǎn)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有限公司、上海維安電熱材料有限公司、上海科特電子材料有限公司。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)在新產(chǎn)品的開發(fā)和推出上仍處于領(lǐng)先地位，但國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能以較短的時間緊跟趨勢推出產(chǎn)品；隨著用戶對PPTC產(chǎn)品使用的增多，特性的熟悉，它們越來越傾向于選擇性價比高的國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)市場占有率也在穩(wěn)步提升。
三、項目主要研究內(nèi)容
項目開發(fā)的PPTC復(fù)合材料不僅體積電阻率低，而且PTC強度也高，以其為芯材生產(chǎn)的產(chǎn)品外形尺寸是普通產(chǎn)品的1/4，內(nèi)阻是普通產(chǎn)品的1/5，具有尺寸小、內(nèi)阻低、采用綠油封裝的特點。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元器件發(fā)展的趨勢。
3.1 項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
該項目目前面臨的挑戰(zhàn)是： 絕大多數(shù)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強度之間的矛盾，以及降低產(chǎn)品電阻同保持耐壓性能之間的矛盾。本項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是：
�。�1） PTC復(fù)合材料的組分選擇是該項目研發(fā)的重點和難點
目前PTC產(chǎn)品應(yīng)用比較成熟的是HDPE/CB的配方體系，該體系經(jīng)過20多年的開發(fā)應(yīng)用，使用十分廣泛。但現(xiàn)在隨便攜消費電子發(fā)展的趨勢越來越小型化，要求元件的尺寸和電阻的要求越來越小，當(dāng)前的HDPE/CB的配方體系無論是阻值還是電性能已經(jīng)不能滿足新需求，限制了產(chǎn)品更加廣泛的應(yīng)用。因此，本項目將在前期研究的基礎(chǔ)上開拓新的思路，需開發(fā)新的高分子PTC材料配方體系，降低電阻提高電性能，并通過設(shè)計和實驗相結(jié)合的方法開發(fā)出尺寸小至3×4mm，電阻在4-12mΩ產(chǎn)品。
�。�2）探索出一套適合新配方體系的工業(yè)化生產(chǎn)復(fù)合工藝，是保證產(chǎn)品性能一致性的關(guān)鍵。 對于高分子材料的復(fù)合，我們已經(jīng)在實驗階段研究過多種方法可以解決導(dǎo)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(chǎn)中的效果確不夠理想。此外不同的聚合物和導(dǎo)電粒子
自己的相容性差異較大，同樣的加工工藝復(fù)合得到效果不一樣。我們必須探索出有效率的工藝結(jié)合適合的設(shè)備，改善材料性能的一致性。
�。�3）電極膜的處理，改善產(chǎn)品長期穩(wěn)定性能，優(yōu)化性能。
高分子PTC熱敏電阻器其結(jié)構(gòu)是由高分子聚合物基體和分散在其中的導(dǎo)電填料、阻燃填料等構(gòu)成的芯材與金屬電極，通過高溫?zé)釅簭?fù)合的方法粘合在一起的。金屬電極是由經(jīng)粗化的銅箔構(gòu)成，由于金屬和非金屬界面膨脹系數(shù)差異較大，如果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，表面易起泡變形。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(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。因此，需要對銅箔進行相應(yīng)處理，擬采取的方法是：銅箔一面鍍一層2～3um的Ni—C復(fù)合鍍層，另一面鍍一層普通鎳，通過合適的工藝控制來提高復(fù)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。
3.2課題的技術(shù)原理、技術(shù)方法、技術(shù)路線以及工藝流程
�。�1）首先以HDPE為高分子基體，選用不同形狀尺寸的高導(dǎo)電金屬、非金屬粒子，通過調(diào)節(jié)配方組成、優(yōu)化混煉復(fù)合工藝進行芯材料的制備，
�。�2）對銅膜進行鍍碳處理，與芯材熱壓復(fù)合，以獲得電極芯材結(jié)合牢固，轉(zhuǎn)變溫度在125℃，室溫電在7mΩ左右，芯片尺寸3×4mm，耐壓6V，具有良好電阻溫度系數(shù)的樣品。
�。�3）研究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(diào)整和優(yōu)化配方工藝，獲得綜合性能良好的PTC高分子電流保護元件。
�。�4）在課題開展的過程中，對不同研究階段進行小結(jié)和總結(jié)，完成產(chǎn)品TUV、UL等安全認證，利用研究結(jié)果申請國家發(fā)明專利和撰寫學(xué)術(shù)論文。
�。�5）研究成果的中試，和批量生產(chǎn)銷售實現(xiàn)效益。
本項目所述的PPTC元件制造工藝流程如下：
A、將復(fù)合材料各組分（高分子聚合物、導(dǎo)電填料和其它填料及加工助劑）在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(jīng)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，壓制成型條件:預(yù)熱5min，熱壓3min，熱壓壓力15MPa，熱壓溫度160℃，片材厚度2mm。
C、將壓好的片材，沖成需要的半成品尺寸形狀、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（Co）輻照交聯(lián)。
D、最后在PPTC元件表面涂上絕緣綠油，并進行紫外線或熱固化。
3.3項目特色和創(chuàng)新點
�。�1）開發(fā)低體積電阻率高PTC強度的高分子復(fù)合材料，是當(dāng)前高分子熱敏元件發(fā)展的必然趨勢和要求。
一般而言導(dǎo)電填料的填充量越多，復(fù)合材料的導(dǎo)電性能越好，但耐壓性能卻越差。另外高填充量影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能，增加生產(chǎn)成本，限制了材料的應(yīng)用范圍。絕大多數(shù)的聚合物PTC材料的室溫電阻都比較高，一般要達到12V耐壓要求的產(chǎn)品電阻值都在30毫歐左右，而信息技術(shù)和微電子工業(yè)的發(fā)展迫切要求有低室溫電阻高PTC強度的聚合物PTC材料，因此低阻值產(chǎn)品的開發(fā)勢在必行。項目開發(fā)的產(chǎn)品外形尺寸是普通產(chǎn)品的1/4，內(nèi)阻是普通產(chǎn)品的1/5，具有尺寸小、內(nèi)阻低的特點。
�。�2）選擇適合工業(yè)化生產(chǎn)的復(fù)合工藝，對保證產(chǎn)品性能一致性有重要意義。
研究表明，要降低材料體系電阻可能選擇多種形狀的填料(纖維、片狀，納米尺寸)這些導(dǎo)電填料在高分子基體中的分散有一定難度，如果其中還添加了不同的金屬導(dǎo)電粒子制得材料均勻性更加難控制。影響材料的電導(dǎo)率和元件的性能一致性。因此該項目的第二個創(chuàng)新點就是研究適合不同材料配方體系工業(yè)化生產(chǎn)的混煉復(fù)合工藝。
（3）電極膜的處理，改善產(chǎn)品長期性能和動作后電阻變化率。
高分子PTC熱敏電阻器其結(jié)構(gòu)是由高分子PTC芯材與金屬電極，通過高溫?zé)釅簭?fù)合的方法粘合在一起的。金屬電極是由經(jīng)粗化的銅箔構(gòu)成，由于金屬和非金屬界面膨脹系數(shù)差異較大，金屬電極與芯材粘接不牢接觸電阻高，產(chǎn)品表面易起泡變形，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(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。因此，需要對銅箔進行相應(yīng)處理，在銅箔一面鍍一層2～3um的Ni—C復(fù)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(chǎn)品的第二個特色。
�。�4）使用絕緣綠油封裝小尺寸產(chǎn)品
隨便攜消費電子發(fā)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(chǎn)現(xiàn)有產(chǎn)品的工藝生產(chǎn)小尺寸產(chǎn)品效率不高。目前電池保護片產(chǎn)品的外部封裝都是采取貼絕緣標(biāo)貼的方法，當(dāng)產(chǎn)品尺寸小到一定程度后，對產(chǎn)品貼標(biāo)效率極低不適合規(guī)模生產(chǎn)。采用外涂綠油，而后再紫外線固化封裝，不僅生產(chǎn)效率高，而且產(chǎn)品更加美觀，外部絕緣效果更好，可以更好的防止產(chǎn)品打火的情況的出現(xiàn)，此工藝特別時候小尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)，是該項目的第四個創(chuàng)新點。
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