高分子PTC流保护元器件项目行性研究报告
项目实施背景意义
11项目背景
传统电路保护中装置采采金属熔断器电子保护电路实现电路安全保护方法电路保护作缺点恢复性差电路设计复杂成较高目前电子产品制造商追求利润舍电路保护装置采熔断器式保护装置实现电路保护功样产品维护带相应麻烦特民产品设计生产厂家保证安全性采较复杂电子电路保护产品安全样仅成提高电子产品生产厂商服务带诸便
聚合物基正温度系数材料利导电粒子结晶半结晶聚合物复合制种新型功材料功电流温度载保护应范围相广泛包括电脑周边设备电池汽车通讯玩具家电等领域均会PPTC起电流温度高度敏感充分运类电子产品半导体IC元件印刷电路板电源器材连接器线路系统保护极特高密度电路整合系统中PPTC电路保护功传统保险丝法取代PPTC属智型材料科技产品具重复性体积轻薄成保护元件重发展趋势
着生活水断提高家电子产品广泛应日常生活中仅工业军事领域电子产品皆手机计算机汽车电器传真机DVDVCDModem绳电话电视机电冰箱等等家电器已普遍应家庭家电器电源电路关电源电路保护安全保证便携消费电子发展趋势越越型化设计工程员十分渴求元器件尺寸阻值低PPTC产品低阻型化重发展方然目前类尖端产品技术掌握美国日少数国际公司手中日藤昌电线公司世界电气电子元件制造商服务商美国泰科电子(TYCO)
12预期实现济社会效益
适合PPTC产品应电路保护市场非常广阔产品应领域非常中电池保护前市场新型高性锂离子电池聚合物电池保护元器件提出更高求两类高电池受热高温短路情况容易发生爆炸事提供短路流保护十分必项目产品针市场报道着全球电信发展2008年全球手机户数达40亿中中国户超6亿量猛增世界第位工信部统计2008年半年仅手机产量达295部加锂离子聚合物电池做电源MP3MP4数码相机导航仪手提电脑等便携设备量移动便携设备电池充电器量相观统计2006年国锂电镍
氢电池产量已突破25亿左右包括电池电路电池充电器PPTC量仅封装电池组部电池保护片量20亿左右深圳全国甚全球手机MP3等移动便携产品生产基贸易集散里完善电子产业链移动设备生产提供源众电池生产企业中全国锂离子电池生产商亚迪克电池德赛电池聚合物锂电池厂家TCL高性PPTC电池保护片具广阔市场前景项目融合深圳电子企业产业链中具显著企业协效益社会效益然高导电高PTC强度高耐压性高分子PTC复合材料新技术美国日少数家企业垄断生产成01元左右产品售价达1015元般产品高出35倍国企业采购成十分高昂项目研发成功0508元pcs价格销售破国外公司技术垄断降低国电子企业采购PPTC产品成增强国电子企业国际竞争力外产品售价高利润高产品量产初期年产2000万预计销售收入10001500万利润8001200万济效益十分显著
二技术发展趋势国外发展现状
21技术发展趋势
PTC材料指某种具正电阻温度系数(Positive temperature coefficient PTC)材料种材料窄温度范围电阻发生数量级变化具热敏开关特性广泛制作控温加热电缆电流保护元件热敏传感器等目前国外PTC材料体分两类类陶瓷类PTC材料类机高分子聚合物导电材料组成新型机复合PTC材料陶瓷热敏材料性脆生产工艺较复杂室温电阻难做低加工成型较困难制造成高价格较贵聚合物基PTC复合热敏材料具质软挠曲易加工成型制造成较低较低温度等优点正日益受重视利导电粒子结晶半结晶聚合物复合制种新型功材料PPTC材料仅原料易价格便宜加工成型工艺简单具高分子材料许优异性
着移动科技发展生活水断提高移动便携产品普生活中型功高集成便携消费电子发展趋势工程员设计产品时十分注重元器件尺寸PPTC电路保护产品说低阻型化应市场需求重技术发展方然绝数聚合物PTC材料室温电阻较高PPTC材料存低室温体积电阻率高PTC强度间矛盾降低产品电阻保持耐压性间矛盾开发低室温体积电阻PTC强度PPTC复合材料体系PTC材料研发重发展具尺寸阻低等特点流保护元件高分子PTC元器件发展趋势目前类尖端产品技术掌握美国日少数国际公司手中日藤昌电线公司世界电气电子元件制造商服务商美国泰科电子(TYCO)
22国外发展现状
PPTC材料美国研究开发水居国际领先位世纪80年代美国首先开发成实型PPTC材料美国泰科电子代表企业制聚合物基PTC电流保护元件医疗计算机
程控电话交换机手机电池汽车配件家电产品工业仪表运载火箭火灾报警等领域广泛应高分子基PTC材料技术含量高应广泛利润丰厚国投入量资金进行研究开发
国外十年聚合物PTC复合材料研究开发进度明显加快体现相关期刊文献报道迅速增相关专利数目急剧膨胀国外出现BournsLittlefuse等聚合物PTC流保护元件新公司国方面起步较晚 PTC材料研究起始八十年代期中国科技学八十年代末开始限温加热带研发聚合物PTC材料做电路流保护元件时求PTC材料具低室温体积电阻率高PTC强度定循环稳定性技术难度较高直九十年代初较研究报道年国陆续出现生产聚合物基PTC电流保护元件企业集中海深圳企业国真正实力开发生产聚合物基PTC电流保护元件企业深圳金瑞电子材料限公司海维安电热材料限公司海科特电子材料限公司企业规模市场占率研发实力国际电路保护巨头泰科TDK等较差距差距正缩然国际企业新产品开发推出处领先位国企业已较短时间紧趋势推出产品着户PPTC产品增特性熟悉越越倾选择性价高国企业产品国生产企业市场占率稳步提升
三项目研究容
项目开发PPTC复合材料仅体积电阻率低PTC强度高芯材生产产品外形尺寸普通产品14阻普通产品15具尺寸阻低采绿油封装特点特适高性锂离子聚合物电池保护市场前景高分子PTC元器件发展趋势
31 项目拟解决关键技术问题
该项目目前面挑战： 绝数聚合物PTC材料室温电阻较高PPTC材料存低室温体积电阻率高PTC强度间矛盾降低产品电阻保持耐压性间矛盾项目拟解决关键技术问题：
（1） PTC复合材料组分选择该项目研发重点难点
目前PTC产品应较成熟HDPECB配方体系该体系20年开发应十分广泛现便携消费电子发展趋势越越型化求元件尺寸电阻求越越前HDPECB配方体系阻值电性已满足新需求限制产品更加广泛应项目前期研究基础开拓新思路需开发新高分子PTC材料配方体系降低电阻提高电性通设计实验相结合方法开发出尺寸3×4mm电阻412mΩ产品
（2）探索出套适合新配方体系工业化生产复合工艺保证产品性致性关键 高分子材料复合已实验阶段研究种方法解决导电粒子微量添加剂基体材料中均匀分布问题批生产中效果确够理想外聚合物导电粒子
相容性差异较样加工工艺复合效果样必须探索出效率工艺结合适合设备改善材料性致性
（3）电极膜处理改善产品长期稳定性优化性
高分子PTC热敏电阻器结构高分子聚合物基体分散中导电填料阻燃填料等构成芯材金属电极通高温热压复合方法粘合起金属电极粗化铜箔构成金属非金属界面膨胀系数差异较果金属电极芯材粘接牢剥离强度差界面空隙接触电阻高PTC热敏电阻器电性变差易火烧片表面易起泡变形铜箔芯材直接接触电场高温铜引起高分子聚合物催化分解影响产品长期稳定性需铜箔进行相应处理拟采取方法：铜箔面镀层2～3umNi—C复合镀层面镀层普通镍通合适工艺控制提高复合镀层中固体微粒碳黑镍离子沉积提高镀层含碳量提高电极膜芯材粘接强度
32课题技术原理技术方法技术路线工艺流程
（1）首先HDPE高分子基体选形状尺寸高导电金属非金属粒子通调节配方组成优化混炼复合工艺进行芯材料制备
（2）铜膜进行镀碳处理芯材热压复合获电极芯材结合牢固转变温度125℃室温电7mΩ左右芯片尺寸3×4mm耐压6V具良电阻温度系数样品
（3）研究PPTC元件服役状态性稳定性等综合性耐压耐电流击抗老化等调整优化配方工艺获综合性良PTC高分子电流保护元件
（4）课题开展程中研究阶段进行结总结完成产品TUVUL等安全认证利研究结果申请国家发明专利撰写学术文
（5）研究成果中试批量生产销售实现效益
项目述PPTC元件制造工艺流程：
A复合材料组分（高分子聚合物导电填料填料加工助剂）190℃温度密炼机中混炼均匀然模压挤出方法制成芯材
B芯材夹两层镀炭处理铜箔间放压模中25t板硫化机压片压制成型条件预热5min热压3min热压压力15MPa热压温度160℃片材厚度2mm
C压片材成需半成品尺寸形状回流焊覆铜膜两面分焊引出镍电极烘箱中热处理焊样品γ射线（Co）辐交联
DPPTC元件表面涂绝缘绿油进行紫外线热固化
制造工艺流程见图31
60
图31 PPTC流保护元件制造流程图
33项目特色创新点
（1）开发低体积电阻率高PTC强度高分子复合材料前高分子热敏元件发展必然趋势求
般言导电填料填充量越复合材料导电性越耐压性越差外高填充量影响复合材料力学性加工性增加生产成限制材料应范围绝数聚合物PTC材料室温电阻较高般达12V耐压求产品电阻值30毫欧左右信息技术微电子工业发展迫切求低室温电阻高PTC强度聚合物PTC材料低阻值产品开发势必行项目开发产品外形尺寸普通产品14阻普通产品15具尺寸阻低特点
（2）选择适合工业化生产复合工艺保证产品性致性重意义
研究表明降低材料体系电阻选择种形状填料(纤维片状纳米尺寸)导电填料高分子基体中分散定难度果中添加金属导电粒子制材料均匀性更加难控制影响材料电导率元件性致性该项目第二创新点研究适合材料配方体系工业化生产混炼复合工艺
（3）电极膜处理改善产品长期性动作电阻变化率
高分子PTC热敏电阻器结构高分子PTC芯材金属电极通高温热压复合方法粘合起金属电极粗化铜箔构成金属非金属界面膨胀系数差异较金属电极芯材粘接牢接触电阻高产品表面易起泡变形易火烧片铜箔芯材直接接触电场高温铜引起高分子聚合物催化分解影响产品长期稳定性需铜箔进行相应处理铜箔面镀层2～3umNi—C复合镀层提高电极膜芯材粘接强度电极膜处理产品第二特色
（4）绝缘绿油封装尺寸产品
便携消费电子发展趋势越越型化求元件尺寸越越生产现产品工艺生产尺寸产品效率高目前电池保护片产品外部封装采取贴绝缘标贴方法产品尺寸定程度产品贴标效率极低适合规模生产采外涂绿油紫外线固化封装仅生产效率高产品更加美观外部绝缘效果更更防止产品火情况出现工艺特时候尺寸产品生产该项目第四创新点
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项目实施背景意义
11项目背景
传统电路保护中装置采采金属熔断器电子保护电路实现电路安全保护方法电路保护作缺点恢复性差电路设计复杂成较高目前电子产品制造商追求利润舍电路保护装置采熔断器式保护装置实现电路保护功样产品维护带相应麻烦特民产品设计生产厂家保证安全性采较复杂电子电路保护产品安全样仅成提高电子产品生产厂商服务带诸便
聚合物基正温度系数材料利导电粒子结晶半结晶聚合物复合制种新型功材料功电流温度载保护应范围相广泛包括电脑周边设备电池汽车通讯玩具家电等领域均会PPTC起电流温度高度敏感充分运类电子产品半导体IC元件印刷电路板电源器材连接器线路系统保护极特高密度电路整合系统中PPTC电路保护功传统保险丝法取代PPTC属智型材料科技产品具重复性体积轻薄成保护元件重发展趋势
着生活水断提高家电子产品广泛应日常生活中仅工业军事领域电子产品皆手机计算机汽车电器传真机DVDVCDModem绳电话电视机电冰箱等等家电器已普遍应家庭家电器电源电路关电源电路保护安全保证便携消费电子发展趋势越越型化设计工程员十分渴求元器件尺寸阻值低PPTC产品低阻型化重发展方然目前类尖端产品技术掌握美国日少数国际公司手中日藤昌电线公司世界电气电子元件制造商服务商美国泰科电子(TYCO)
12预期实现济社会效益
适合PPTC产品应电路保护市场非常广阔产品应领域非常中电池保护前市场新型高性锂离子电池聚合物电池保护元器件提出更高求两类高电池受热高温短路情况容易发生爆炸事提供短路流保护十分必项目产品针市场报道着全球电信发展2008年全球手机户数达40亿中中国户超6亿量猛增世界第位工信部统计2008年半年仅手机产量达295部加锂离子聚合物电池做电源MP3MP4数码相机导航仪手提电脑等便携设备量移动便携设备电池充电器量相观统计2006年国锂电镍
氢电池产量已突破25亿左右包括电池电路电池充电器PPTC量仅封装电池组部电池保护片量20亿左右深圳全国甚全球手机MP3等移动便携产品生产基贸易集散里完善电子产业链移动设备生产提供源众电池生产企业中全国锂离子电池生产商亚迪克电池德赛电池聚合物锂电池厂家TCL高性PPTC电池保护片具广阔市场前景项目融合深圳电子企业产业链中具显著企业协效益社会效益然高导电高PTC强度高耐压性高分子PTC复合材料新技术美国日少数家企业垄断生产成01元左右产品售价达1015元般产品高出35倍国企业采购成十分高昂项目研发成功0508元pcs价格销售破国外公司技术垄断降低国电子企业采购PPTC产品成增强国电子企业国际竞争力外产品售价高利润高产品量产初期年产2000万预计销售收入10001500万利润8001200万济效益十分显著
二技术发展趋势国外发展现状
21技术发展趋势
PTC材料指某种具正电阻温度系数(Positive temperature coefficient PTC)材料种材料窄温度范围电阻发生数量级变化具热敏开关特性广泛制作控温加热电缆电流保护元件热敏传感器等目前国外PTC材料体分两类类陶瓷类PTC材料类机高分子聚合物导电材料组成新型机复合PTC材料陶瓷热敏材料性脆生产工艺较复杂室温电阻难做低加工成型较困难制造成高价格较贵聚合物基PTC复合热敏材料具质软挠曲易加工成型制造成较低较低温度等优点正日益受重视利导电粒子结晶半结晶聚合物复合制种新型功材料PPTC材料仅原料易价格便宜加工成型工艺简单具高分子材料许优异性
着移动科技发展生活水断提高移动便携产品普生活中型功高集成便携消费电子发展趋势工程员设计产品时十分注重元器件尺寸PPTC电路保护产品说低阻型化应市场需求重技术发展方然绝数聚合物PTC材料室温电阻较高PPTC材料存低室温体积电阻率高PTC强度间矛盾降低产品电阻保持耐压性间矛盾开发低室温体积电阻PTC强度PPTC复合材料体系PTC材料研发重发展具尺寸阻低等特点流保护元件高分子PTC元器件发展趋势目前类尖端产品技术掌握美国日少数国际公司手中日藤昌电线公司世界电气电子元件制造商服务商美国泰科电子(TYCO)
22国外发展现状
PPTC材料美国研究开发水居国际领先位世纪80年代美国首先开发成实型PPTC材料美国泰科电子代表企业制聚合物基PTC电流保护元件医疗计算机
程控电话交换机手机电池汽车配件家电产品工业仪表运载火箭火灾报警等领域广泛应高分子基PTC材料技术含量高应广泛利润丰厚国投入量资金进行研究开发
国外十年聚合物PTC复合材料研究开发进度明显加快体现相关期刊文献报道迅速增相关专利数目急剧膨胀国外出现BournsLittlefuse等聚合物PTC流保护元件新公司国方面起步较晚 PTC材料研究起始八十年代期中国科技学八十年代末开始限温加热带研发聚合物PTC材料做电路流保护元件时求PTC材料具低室温体积电阻率高PTC强度定循环稳定性技术难度较高直九十年代初较研究报道年国陆续出现生产聚合物基PTC电流保护元件企业集中海深圳企业国真正实力开发生产聚合物基PTC电流保护元件企业深圳金瑞电子材料限公司海维安电热材料限公司海科特电子材料限公司企业规模市场占率研发实力国际电路保护巨头泰科TDK等较差距差距正缩然国际企业新产品开发推出处领先位国企业已较短时间紧趋势推出产品着户PPTC产品增特性熟悉越越倾选择性价高国企业产品国生产企业市场占率稳步提升
三项目研究容
项目开发PPTC复合材料仅体积电阻率低PTC强度高芯材生产产品外形尺寸普通产品14阻普通产品15具尺寸阻低采绿油封装特点特适高性锂离子聚合物电池保护市场前景高分子PTC元器件发展趋势
31 项目拟解决关键技术问题
该项目目前面挑战： 绝数聚合物PTC材料室温电阻较高PPTC材料存低室温体积电阻率高PTC强度间矛盾降低产品电阻保持耐压性间矛盾项目拟解决关键技术问题：
（1） PTC复合材料组分选择该项目研发重点难点
目前PTC产品应较成熟HDPECB配方体系该体系20年开发应十分广泛现便携消费电子发展趋势越越型化求元件尺寸电阻求越越前HDPECB配方体系阻值电性已满足新需求限制产品更加广泛应项目前期研究基础开拓新思路需开发新高分子PTC材料配方体系降低电阻提高电性通设计实验相结合方法开发出尺寸3×4mm电阻412mΩ产品
（2）探索出套适合新配方体系工业化生产复合工艺保证产品性致性关键 高分子材料复合已实验阶段研究种方法解决导电粒子微量添加剂基体材料中均匀分布问题批生产中效果确够理想外聚合物导电粒子
相容性差异较样加工工艺复合效果样必须探索出效率工艺结合适合设备改善材料性致性
（3）电极膜处理改善产品长期稳定性优化性
高分子PTC热敏电阻器结构高分子聚合物基体分散中导电填料阻燃填料等构成芯材金属电极通高温热压复合方法粘合起金属电极粗化铜箔构成金属非金属界面膨胀系数差异较果金属电极芯材粘接牢剥离强度差界面空隙接触电阻高PTC热敏电阻器电性变差易火烧片表面易起泡变形铜箔芯材直接接触电场高温铜引起高分子聚合物催化分解影响产品长期稳定性需铜箔进行相应处理拟采取方法：铜箔面镀层2～3umNi—C复合镀层面镀层普通镍通合适工艺控制提高复合镀层中固体微粒碳黑镍离子沉积提高镀层含碳量提高电极膜芯材粘接强度
32课题技术原理技术方法技术路线工艺流程
（1）首先HDPE高分子基体选形状尺寸高导电金属非金属粒子通调节配方组成优化混炼复合工艺进行芯材料制备
（2）铜膜进行镀碳处理芯材热压复合获电极芯材结合牢固转变温度125℃室温电7mΩ左右芯片尺寸3×4mm耐压6V具良电阻温度系数样品
（3）研究PPTC元件服役状态性稳定性等综合性耐压耐电流击抗老化等调整优化配方工艺获综合性良PTC高分子电流保护元件
（4）课题开展程中研究阶段进行结总结完成产品TUVUL等安全认证利研究结果申请国家发明专利撰写学术文
（5）研究成果中试批量生产销售实现效益
项目述PPTC元件制造工艺流程：
A复合材料组分（高分子聚合物导电填料填料加工助剂）190℃温度密炼机中混炼均匀然模压挤出方法制成芯材
B芯材夹两层镀炭处理铜箔间放压模中25t板硫化机压片压制成型条件预热5min热压3min热压压力15MPa热压温度160℃片材厚度2mm
C压片材成需半成品尺寸形状回流焊覆铜膜两面分焊引出镍电极烘箱中热处理焊样品γ射线（Co）辐交联
DPPTC元件表面涂绝缘绿油进行紫外线热固化
制造工艺流程见图31
60
图31 PPTC流保护元件制造流程图
33项目特色创新点
（1）开发低体积电阻率高PTC强度高分子复合材料前高分子热敏元件发展必然趋势求
般言导电填料填充量越复合材料导电性越耐压性越差外高填充量影响复合材料力学性加工性增加生产成限制材料应范围绝数聚合物PTC材料室温电阻较高般达12V耐压求产品电阻值30毫欧左右信息技术微电子工业发展迫切求低室温电阻高PTC强度聚合物PTC材料低阻值产品开发势必行项目开发产品外形尺寸普通产品14阻普通产品15具尺寸阻低特点
（2）选择适合工业化生产复合工艺保证产品性致性重意义
研究表明降低材料体系电阻选择种形状填料(纤维片状纳米尺寸)导电填料高分子基体中分散定难度果中添加金属导电粒子制材料均匀性更加难控制影响材料电导率元件性致性该项目第二创新点研究适合材料配方体系工业化生产混炼复合工艺
（3）电极膜处理改善产品长期性动作电阻变化率
高分子PTC热敏电阻器结构高分子PTC芯材金属电极通高温热压复合方法粘合起金属电极粗化铜箔构成金属非金属界面膨胀系数差异较金属电极芯材粘接牢接触电阻高产品表面易起泡变形易火烧片铜箔芯材直接接触电场高温铜引起高分子聚合物催化分解影响产品长期稳定性需铜箔进行相应处理铜箔面镀层2～3umNi—C复合镀层提高电极膜芯材粘接强度电极膜处理产品第二特色
（4）绝缘绿油封装尺寸产品
便携消费电子发展趋势越越型化求元件尺寸越越生产现产品工艺生产尺寸产品效率高目前电池保护片产品外部封装采取贴绝缘标贴方法产品尺寸定程度产品贴标效率极低适合规模生产采外涂绿油紫外线固化封装仅生产效率高产品更加美观外部绝缘效果更更防止产品火情况出现工艺特时候尺寸产品生产该项目第四创新点
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