VDSL用小型化陶瓷气体放电管的防护研究

1、深圳市槟城电子有限公司项目立项报告（仅供内部参考）项目名称VDSL用小型化陶瓷气体放电管的防护研究与开发子项目名称无产品名称B3Q420版本文档编号BC-RD-16密级保密 拟制： 日期： 审核： 日期： 批准： 日期：“XDSL用小型化陶瓷气体放电管的防护研究与开发”立项报告一、 项目概况本项目提供一种XDSL用小型化陶瓷气体放电管，随着因特网的迅速发展，宽带接入日益普及。目前主要的宽带接入技术有数字用户线技术XDSL、光纤/同轴电缆上的电缆接入技术和宽带无线接入技术，其中XDSL最为普及。由于数字用户线技术领域中的电话线RJ11经过分离器Splitter时受电网波动和雷击影响大，因此Mod

2、em端口的防雷模块急需。本产品取代贴装在两个RJ11之间两个传统的陶瓷二极管贴装在两个RJ11之间，在防护电路中未遭受雷击时产品呈高阻抗状态，不影响正常工作，雷击波到达两端电话线接口时，该产品迅速转入低阻抗泄放雷电流，有效阻碍雷电流对后级设备的破坏，雷击波过后，该产品迅速恢复成高阻状态，设备继续正常工作，防护时不仅可提高快速响应时间，而且可节省成本和PCB板面积。在防护电路中未遭受雷击时产品呈高阻抗状态，不影响正常工作，雷击波到达两端电话线接口时，该产品迅速转入低阻抗泄放雷电流，有效阻碍雷电流对后级设备的破坏，雷击波过后，该产品迅速恢复成高阻状态，设备继续正常工作。本产品的外形为柱状的本体，依

3、次间隔排列的三个电极，每相邻的两个电极及每相邻的两个电极之间的绝缘管形成腔室，且两个不同的腔室是联通的。元件还包括附于本体外侧表面的，以及位于电极排列方向一侧的固化的绝缘层；绝缘层远离绝缘管的外侧表面的一面为绝缘层的上表面；绝缘层的上表面与电极的上部边缘在同一平面；或者，绝缘层的上表面平行且高于电极的上部边缘所在平面，则本实施例通过绝缘层的设置提供大的平的贴片吸附平面，进而高速、高精度地实现元器件的贴放。目前广泛使用在数据用户线的元器件为B3D系列大件产品，正常使用过程中存在残压高、单体与单体间响应速度慢和占板面积大的缺点。且随着使用时间的延长，腔体内会逐步积累阴极发射材料，导致产品的防雷失效

4、或老化，严重会使得防雷产品无法响应直接导致保护设备损坏。而且XDSL采用的是仅一级防雷，一级防雷会导致后级被保护电路的残压偏高而可能被损坏。本项目正是针对目前数据用户线端口防雷领域的不足而开发设计，旨在降低电源的耐受雷击失效风险。二、 需求分析随着因特网的迅速发展，宽带接入日益普及，且已经成为我国用户接入互联网的主要方式，2009年底，我国90%以上的互联网用户通过宽度方式接入互联网。目前主要的宽带接入技术有数字用户线技术XDSL、光纤/同轴电缆上的电缆接入技术和宽带无线接入技术，其中以XDSL的应用最为普及。1、目标市场分析: VDSL是ADSL的快速版本，它在一对铜质双绞线上提供非对称的传

5、送速率，可支持1352 Mbit/s的下行带宽和1.519Mbit/s的上行带宽，传输距离约为3001500m，目前可提供10Mbit/s的上、下行对称速率。由于传输距离较短，传输码元之间的干扰将会大大减少。1) 据相关资料统计，到2009年底，我国宽带上网接入用户累计达到10332.6万户；2) 2003年到2009年，我国平均年新增宽度接入用户1431万，复合年增长率37.5%；3) 随着宽度用户基数增大，增长率会下降，但预计2010-2012年，我国宽带接入网用户增长率仍将保持在20%左右；4) 宽带接入已经成为我国用户接入互联网的主要方式，2009年底，我国90%以上的互联网用户通过宽

6、度方式接入互联网。2、据相关资料统计，雷灾相关数据如下由此可见，另一方面由于全球气候的多变尤其是全球变暖的影响，暴雨、干旱及高温等极端天气的频频出现，使雷电和过电压的发生更频繁, 导致雷击灾害及人身安全隐患呈上升趋势雷击灾害也在呈上升趋势，随着人们使用Moden端口的使用用量逐步增大的大幅增加，雷电直接损坏Moden端口的概率增强，为满足市场需求，迫切需要一种具有防雷功能的小型化、低功耗和高可靠性的XDSL用小型化陶瓷气体放电管造成，直接导致网口防雷的问题越来越受到人们重视。三、 项目研发要求3.1 电气性能要求1)、额定工作电压Un 420V2）、响应时间Tr<1us3)、最大允许工作

7、电压Uc560V4)、保护接口类型XDSL5)、工作温度-40OC-+85OC6）、雷击等级4000v 3.2 外观尺寸要求1)、尺寸：6.8mm*3.5mm*3.5mm2）、产品图片外观如下图所示：3.3 应用要求 SMD贴片式3.4 法律法规要求1)、国际标准IEC61000-4-52)、国际电信联盟标准ITU-T K.21/443)、国家标准GB17626.5四、 项目关键技术难点及技术可行性分析4.1技术难点1）阴极发射材料：阴极发射材料涂覆在三个电极表面，三端放电管两个腔体是相连的，达到涂覆电子数量一致性的基础上，同时保证涂覆电子粉的粘着力；2）三端放电管的结构设计：在有限的空间内将

8、电极、绝缘管和两极通孔的电极封接在一块，达到防雷器件的共面度保证贴片无异常，同时保证结构设计上实现封装产品与现有普通防雷产品能够PIN TO PIN兼容使用；3）电性能一致性：三端放电管两端电极和中间电极头部结构异样，达到发射和接受电子数一致的基础上，保证抗雷击浪涌能力的一致性;4) 绝缘贴片层共面度一致性：绝缘层通过胶体涂覆在高于电极的上部边缘所在平面，达到三端电极高位存在一定接受程度落差的范围内，保证绝缘贴片层与焊盘的兼容性。4.2 技术方案及可行性分析技术方案：采用两级防雷方案，第一级采用B3Q420陶瓷气体放电管，泄露掉大雷击能量；第二级采用低能量TVS嵌位掉第一级防雷产品的残压，同样

9、避免漏流，同时也不破坏二级防雷作用。一与二级之间传入变压器，起到协调一级二级共同防雷，同时也使得输出的残压值得到有效抑制，做到防雷效果。且小型化B3Q较传统保护器件可节省PCB板面积46.7%。产品分解结构示意图参照如下：可行性评估：优点：三端放电管体积小，满足高集成度小体积端口应用需求；缺点：该型号产品为三端放电管，要求封接过程中要注意漏气情况和共面度情况。因此对封接模具应控制好精密度，防止封接出来的产品出现漏气率高或者共面度不符合要求；在控制方面，要求对电子粉涂敷要求高，要求涂敷一致性好，需要采用刮涂工艺，在电极转移装配过程中无掉粉现象，同时需对涂敷工序作业严加规范管控。五、 项目任务状况

10、及人员分工项目负责人及小组成员如下表：项 目 负 责 人职 务姓名主要职责项目经理王久负责“VDSL用小型化陶瓷气体放电管的防护研究与开发”项目输入、计划，监控；项目团队的协调；并对最终项目的质量、成本、进度负责。项 目 小 组主要 成 员职务人数（名）主要职责项目经理王久负责项目输入、计划，监控；项目团队的协调；并对最终项目的质量、成本、进度负责。市场专员张亚男前期的市场调研以及设计输入的确认。结构工程师盛锐产品结构设计以及相关工艺模具的设计。产品工程师谢诚方案设计及样品的开发，小批量调试以及批量生产、设计移交。工艺工程师肖婉平负责项目从研发到生产的导入与协调，制定新产品的生产工艺流程、作业

11、指导书、工位设置、工时定额、产能产量等相关工艺工作。设备工程师周斌/罗先仁负责设备的维护FAE工程师刘鹏方案设计及样品的开发，小批量调试以及批量生产、设计移交。研发助理陈焕芬/李梓浩/孙明/朱思静负责研发过程的实验、测试及可靠性方案的实施六、 开发所需资源及环境6.1人员项目经理：1名，市场人员：1名，结构工程师：1名，产品研发工程师：1名，工艺工程师：1名，FAE工程师：2名，设备工程师2人，研发助理4人，共计13人次6.2环境设备（如开发工具、计算机，软件配置等） Autodesk inventor结构设计软件，PSPICE软件。6.3费用预算（如设备采购、材料制作费、加工费、差旅费等）项

12、目预算明细序号项目数量单价（万元）总价（万元）备注1人员工资13人752材料开模费用1项33材料费用1项54测试费用1项55差旅费用及其它1项56研发期间费用1项15总 计108七、 市场前景预测及经济分析7.1 目标成本：1.2元7.2 市场需求预测华为120万只/年，其他120万只/年，按30%纯利润算，每年240万*1.2×0.3086.4万/年。八、 项目进度要求及里程碑计划8.1 项目期限项目起始时间为2012年3月10日；项目结束时间为2014年6月30日。8.2 项目里程碑计划Num阶段阶段里程碑内容描述第一阶段设计输入2012-3-102012-4-20项目设计输入以

13、及项目可行性评审第二阶段方案设计2012-4-212012-5-9项目的总体方案设计第三阶段样品开发2012-6-162012-8-16完成样品的开发及验证第四阶段小批量生产及调试2012-11-92013-4-30进行小批量完成工艺可行性验证，针对出现的问题及时更改修正第五阶段设计移交2014-6-12014-6-30批量生产以及设计移交九、 获取专利的可行性胶填充专利本项目专利布局上已授权一项实用新型专利201420785363.6；申请一项发明专利（201410680056.6）；申请一项实用新型专利（201420707222.2）；申请二项外观设计专利（201430518700.0和2

14、01430466191.1）。发明外观专利盖板专利201410680056.6。十、 其他无项目立项评审表项目名称：VDSL用小型化陶瓷气体放电管的防护研究与开发编号： BC-RD-16 日期： 2015年2月10日 类别评估内容可行性备注说明 项目需求分析项目定位是否准确OK未来应用场合是否明确OK未来用户类型是否明确OK目前市场状况及发展趋势OK项目研发要求项目名称OK项目的电气性能要求是否明确OK外观描述或要求是否清晰OK应用方式是否明确OK法律法规、RoHS要求是否明确OK技术难点及可行性分析关键技术难点是否清晰明确OK技术方案是否能够解决技术难点OK技术方案的可行性分析OK可制造性评估OK项目状况及分