記事出典：振華真空
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公開日：2006年10月26日
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セラミックコンデンサの製造において、電極は従来、銀ペーストを印刷した後、乾燥・焼結することで製造されてきた。銀ペーストは銀の含有量が多く、比較的厚い電極層を形成するため、銀の消費量は相当なものとなり、銀価格の変動は電極材料費に直接影響を与える要因となる。
過去20年間、銀価格の持続的な上昇は、セラミックコンデンサメーカーにとって避けられない変動要因となっている。国際的な年間平均銀価格に基づくと、2008年の平均銀価格は約3,350人民元/kgであったが、2025年には約9,190人民元/kgに上昇すると予測されており、17年間で約2.7倍に増加することになる。
銀の高コストに加え、従来の銀ペースト製造プロセスの限界もますます明らかになってきている。印刷、乾燥、焼結といった工程は多岐にわたり、材料の取り扱いや手作業が多用される。同時に、環境規制の厳格化と自動化製造への需要の高まりにより、メーカーは電極材料と成膜プロセスの両方を見直す必要に迫られており、銀の消費量削減、製造工程の短縮、そして高度に自動化された大量生産の実現に注力している。
業界が依然として銀ペースト加工に広く依存していた当時、振華真空とその顧客は既に「銀を銅に置き換える」アプローチの検討を開始していた。
先を見据えて：顧客需要は市場を先取りしていた
2008年、世界的な金融危機が市場を席巻し、不確実性が高まる中、国内有数の高級セラミックコンデンサメーカーは、銀価格の高騰が直接的なコスト圧力となる前に、原材料価格の変動や製造工程の変革が長期的に及ぼす可能性のある影響を評価し始めた。
そのため、顧客は電極製造プロセスの最適化を長期的な製造戦略に組み込みました。これは、製品の性能と信頼性を維持しながら、銀への依存度と銀価格の変動リスクを低減するとともに、製品の一貫性、プロセスの安定性、長期的な供給能力を向上させるために、電極製造を手動および半手動の作業から自動化された標準化された大量生産へと移行させるものです。
顧客は振華真空にアプローチし、新たな技術的方向性を共同で模索した。代替材料を用いてセラミックコンデンサ電極を製造できるかどうか、また、新しい成膜プロセスと自動化された生産設備によって、長期的かつ安定した大量生産が可能になるかどうかを検討した。
初期段階の探究：銅を用いた電極プロセスの再構築
プロジェクト開始当初、確立された解決策は存在しなかった。代替材料には、優れた導電性とコスト面での優位性に加え、優れた塗膜密着性と長期信頼性が求められる必要があった。さらに、新しいプロセスは自動生産にも対応していなければならなかった。
複数回の技術評価を経て、銅が有力な選択肢として浮上した。銅の電気伝導率は銀に近く、材料コストは銀よりも大幅に低い。しかし、銅は高温で酸化しやすい性質があるため、従来の銀ペースト製造プロセスをそのまま適用することはできなかった。そのため、成膜方法、プロセスパラメータ、製造設備など、すべてを新たに開発する必要があった。
当時、セラミックコンデンサ用銅電極の量産実績は国内に確立されていませんでした。材料、プロセス技術、設備開発はすべてゼロから始める必要がありました。Zhenhua Vacuumは、材料ソリューションが完成するのを待つのではなく、プロジェクトの初期段階から関与し、顧客と緊密に連携して技術ルートを確立しました。サンプル試験、コーティング検証、量産プロセス開発を設備エンジニアリングと並行して実施することで、成膜プロセスと生産ラインを共に進化させることができました。
最終的に、両社はコア技術としてマグネトロンスパッタリング（PVD）を選択した。成膜された膜は基板への密着性が高く、銀ペーストに使用される有機バインダーを用いることなく、セラミック表面に直接銅電極層を成膜できる。これにより、溶剤とその蒸発工程が不要となり、高温焼結工程も省略できるため、従来の湿式プロセスに比べて、よりクリーンで環境に優しい乾式プロセスが実現する。
成膜効率と生産スループットを向上させるため、振華は両面連続スパッタリング生産ラインを開発しました。セラミック部品が真空システムに入ると、手動で反転させることなく両面にコーティングが可能になり、連続的な材料搬送によって各工程が接続されます。このドライプロセスソリューションは、「銀ペースト印刷→乾燥→焼結」という複数のウェットプロセス工程に取って代わり、プロセスチェーン全体を簡素化するとともに、バッチ間の一貫性と生産効率を向上させます。
2012年、当該設備は無事納入された。初期の技術的な協議やプロセス開発から、生産ラインの試運転および導入に至るまで、プロジェクトは約2年を要した。
長期検証：14年間の連続量産実績
2026年9月現在、2012年に納入された両面連続スパッタリングラインは、お客様の施設で稼働を続け、安定した量産を支えています。「銀を銅に置き換える」ソリューションは、コーティングの均一性、プロセスの自動化、大量生産といった要件を満たしながら、貴金属である銀への依存度を大幅に低減し、電極材料コストを削減するとともに、よりクリーンで環境に配慮した製造という要件にも合致しています。14年間の連続稼働を経て、この装置はコスト効率、コーティング品質、生産信頼性、量産安定性といった面で、プロセスと装置ソリューションの長期的な有効性を実証しました。
当時、国内産業は銅電極方式の理解と導入の初期段階にあり、ほとんどのメーカーは依然として銀ペースト加工に頼っていました。しかし近年、銀ペーストのコスト上昇圧力の高まりにより、業界は「銀を銅に置き換える」方向へと移行を加速させ、スパッタリング装置はセラミックコンデンサ電極製造においてますます需要の高いソリューションとなっています。この技術方向性は、初期の先見的な探求から、14年間の生産実績を経て、今日では主要な産業分野へと発展しました。
顧客にとって、そのメリットは長期にわたるものでした。材料費の直接的な削減に加え、この生産システムは業界の多くの企業に先駆けて14年も早く銀価格の変動に対する感度を排除しました。また、環境規制への対応や製造自動化においても早期に優位性を獲得しました。多くのメーカーが近年になってようやく銀価格の高騰やプロセス変革による圧力に直面し始めたのに対し、この顧客は既に14年間、この技術を用いて安定した生産を維持しています。
本プロジェクトは、振華真空がチップセラミックコンデンサ製造向けに両面連続スパッタリング技術を初期に適用した事例の一つです。2012年当時の国内産業環境を考慮すると、そのエンジニアリングの成功は、銅電極技術の商業化における初期の画期的な成果と言えるでしょう。これは、振華真空のプロセス開発と技術展開に対する先見的なアプローチを示すものでした。装置開発、納入成功、そして14年間にわたる安定した量産検証を経て、本プロジェクトはセラミックコンデンサコーティング分野における振華真空の強力な先駆者としての地位を確立するとともに、その後の装置開発、プロセス最適化、そして継続的な改善のための貴重な長期経験をもたらしました。