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线路板保护元器件行业技术水平及发展趋势分析
2014-10-28 13:29:00

1、技术水平  

  电路保护元器件行业存在着较高的技术壁垒,欧美、日本等发达国家的企业掌握着主导产业发展方向的核心技术和标准,韩国、中国等国家的优秀企业则拥有部分关键技术,并在产品设计和制造上有一定的优势。目前本行业技术水平的主要标志如下:
  
  其一,生产设备设计和组装的能力。虽然目前全球电路保护元器件市场年产值达到 60 亿美元,但产品系列多、规格广,所需要的生产设备较难标准化,市场上专业的电路保护元器件生产设备制造商较少,因此厂商需要自己研发、设计,然后自制设备或寻找工业机床生产商定制或者根据行业经验采购相关设备进行自我组装、调试。
  
  其二,原材料选择定制的能力。电路保护元器件作为电路保护的安全元器件,运用领域广,各运用领域对电路保护元器件的性能要求各异,因而对电路保护元器件的原材料就有着不同的要求。为满足下游客户不同的要求,电路保护元器件生产商需要具备较强的原材料选择定制能力。
  
  其三,产品柔性生产能力。电路保护元器件企业提供的产品具有多品种、多批次、非标准化的特征及高精度特点,因此要求生产商具有完善的品质控制体系,并具备柔性生产的能力,使生产模块化、弹性强,能在同一系统内生产尽可能多样的产品品种,满足多个行业、多个客户、不同规格产品的市场需求。
  
  其四,绿色环保生产能力。一方面,欧盟制定了 REACH 法规、RoHS 指令等对在这些国家和地区销售的产品提出了严格的环保要求;另一方面,SONY、CANON 等最终用户还制定了环保要求更为严格的绿色合作伙伴认证。因此,电路保护元器件生产商需要选择合适的材料和绿色环保制造工艺,这也是生产商占领市场的重要手段。
  
  其五,核心生产环节技术:
  
  ①熔体加工工艺。可熔体加工工艺是管状熔断器、径向引线式熔断器、电力熔断器等过电流保护元器件的关键制造工艺,具体包括可熔体成型、绕线和点锡球三项工艺,可熔体的尺寸、绕线节距、锡球直径及一致性决定了产品的熔断特性和稳定性。
  
  ②焊接生产工艺。焊接生产环节是指可熔体(或 PPTC 芯片)与端电极的焊接。如果焊接工艺不完善,焊接部位接触电阻增大,将影响过电流保护元器件的性能,影响过电流保护元器件电路保护功能的发挥。
  
  焊接环节是过电流保护元器件生产的关键环节,具有较高的技术难度。首先,为满足 REACH 法规、RoHS 指令的环保要求,在焊接工艺中需使用无铅焊锡,相比有铅焊锡,无铅焊锡的熔点较高、上锡能力差,如果焊接工艺不完善,将不能生产出合格的电路保护元器件。其次,由于熔断器或自复保险丝体积小,要使熔断体(或 PPTC 芯片)与端电极焊接牢固,焊接工艺温度控制需精确。以管状熔断器的焊接工艺为例,管状熔断器的焊接是在端电极铜帽中预装焊锡加热焊接,当管状熔断器的一端已焊接密封时,管内空气被传导来的焊接热加热膨胀而压强急速升高;要焊接第二端铜帽,若焊接温度略高,焊锡易被管内高压空气压出铜帽外,若略调低焊接温度,又易出现可熔体未焊接牢固,焊锡就已凝固的现象,良好的焊接难以实现。
  
  ③丝网印刷、烧结技术。丝网印刷、烧结技术是 SMD 熔断体的关键制造工艺,指的是将银浆精确地印制于陶瓷基板后高温烧结成型,银浆的宽度及位置的精确性决定了熔断器的各项电气性能。
  
  ④冲切成型技术,是电力熔断器的关键制造工艺,指的是按照设计的窄径和减径孔,运用激光或相关机械将可熔体冲切成型,窄径和减径孔的位置、大小和规整度决定了电力熔断器的各项电气性能。
  
  ⑤配方炼制,即选择适宜的聚乙烯等聚合物和炭黑等导电粒子,按一定比列进行混合、练制、压片、电极复合和辐照,是自复保险丝的关键制造工艺,决定着自复保险丝的电气性能和产品品质,也决定了自复保险丝的应用领域。
  
  2、发展趋势
  
  (1)小尺寸、高性能
  
  下游市场的发展趋势决定了电路保护元器件未来的发展路径。近年来下游市场,不管是电子产品、汽车电子还是工业领域的各种动力设备,对小型化、集成化的要求都越来越高,因此对电容器、电感器、电阻器以及电路保护元器件等基础电子元器件的尺寸要求也越来越苛刻。表面贴装技术的应用是这个发展趋势的代表,更小且符合 EIA(美国电子工业协会)标准(UL248-1/14)的高性能元器件是未来产品开发方向。0603 规格表面贴装自复保险丝、0402 规格 SMD 熔断器等都是目前行业重点研发的产品系列。
  
  缩小线路板保护元器件尺寸的同时,其电气性能必须不断提高、优化:①低干扰,在电路安全运行时,保护元器件对电路运行的影响尽可能低;如过电流保护元器件要求电阻尽可能低。目前出现的超低电阻自复保险丝,在尺寸等同的条件下,其电阻可比常规产品降低 70%,而贴片式超低电阻自复保险丝更可降低 80%以上。②高精确,在电路出现异常情况时,保护元器件能够迅速做出反应。
  
  (2)多功能、集成化
  
  利用阵列技术,在印制电路板上将类似或不同的电路保护元器件组合在一起,甚至组合其它电子元器件,成为集多重功能的电子模块,不仅可以使每块印制电路板上元器件密度成倍增加,使元件布局更加容易,满足尺寸不断缩小的要求,同时节省了下游生产商使用单独分立元件的选择成本和安装成本,这是电路保护元器件行业发展的一个重要趋势。
  
  公司目前与厦门大学联合开发压敏型电容器元件,可用于电子电器的过电压和防雷击保护,同时还可担当滤波电容,防止电磁干扰,是新型的功能过电压电路保护元器件。
  
  (3)新材料、新工艺
  
  先进的材料和技术研发是开发新型电路保护元器件的关键所在,使产品能够满足小尺寸、高性能、多功能、模块化等市场要求。
  
  在对传统材料进行优化、改良的基础上,引进功能性材料是行业开发新产品的一个发展方向。开发新工艺是行业开发新产品的另一个发展方向。表面贴装技术、阵列技术、MLCC(片式多层陶瓷电容器)技术以及激光冲切成型技术等都是新近发展起来的新工艺。
  
  (4)智能化
  
  电路保护元器件的智能化包含两层涵义:①局部电路保护与整体电路保护的反馈,当某一电路保护元器件发生动作时,立即向控制台汇报,并对整体电路的保护元器件发出动作指令,实现整体协调保护功能;②主动保护,即保护不再仅仅是局限在安全方面,而是上升到使电路原有功能不受影响和提高产品可靠性的角度上来,因此主动元件、芯片会被逐步引入电路保护领域。

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