सिरेमिक कपॅसिटर इलेक्ट्रोड्समध्ये चांदीऐवजी तांब्याचा वापर: झेनहुआ ​​व्हॅक्यूमच्या डबल-साइडेड कंटीन्युअस स्पटरिंग लाइनने १४ वर्षांपासून स्थिर मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन साध्य केले आहे.

सिरेमिक कपॅसिटरच्या निर्मितीमध्ये, पारंपरिकरित्या सिल्व्हर पेस्ट प्रिंटिंग आणि त्यानंतर वाळवणे व सिंटरिंग या प्रक्रियेद्वारे इलेक्ट्रोड तयार केले जातात. सिल्व्हर पेस्टमध्ये चांदीचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे आणि त्यामुळे इलेक्ट्रोडचे थर तुलनेने जाड तयार होत असल्यामुळे, एकूण चांदीचा वापर लक्षणीय असतो. त्यामुळे चांदीच्या किमतीतील चढ-उतार हा इलेक्ट्रोड सामग्रीच्या खर्चावर थेट परिणाम करणारा घटक ठरतो.

गेल्या दोन दशकांत, चांदीच्या किमतींमधील सातत्यपूर्ण वाढ ही सिरॅमिक कपॅसिटर उत्पादकांसाठी एक अपरिहार्य बाब बनली आहे. आंतरराष्ट्रीय वार्षिक सरासरी चांदीच्या किमतींनुसार, २००८ मध्ये चांदीची सरासरी किंमत अंदाजे ३,३५० युआन/किलो होती, जी २०२५ मध्ये सुमारे ९,१९० युआन/किलो पर्यंत वाढली—म्हणजे १७ वर्षांत अंदाजे २.७ पटींची वाढ झाली.

चांदीच्या उच्च किमतीव्यतिरिक्त, पारंपरिक सिल्व्हर पेस्ट प्रक्रियेच्या मर्यादा देखील अधिकाधिक स्पष्ट झाल्या आहेत. प्रिंटिंग, ड्रायिंग आणि सिंटरिंगमध्ये अनेक प्रक्रिया टप्पे, मोठ्या प्रमाणावर सामग्री हाताळणी आणि हाताने कराव्या लागणाऱ्या क्रियांचा समावेश असतो. त्याच वेळी, वाढत्या कठोर पर्यावरणीय आवश्यकता आणि स्वयंचलित उत्पादनाची मागणी, उत्पादकांना इलेक्ट्रोड सामग्री आणि डिपॉझिशन प्रक्रिया या दोन्हींचे पुनर्मूल्यांकन करण्यास प्रवृत्त करत आहे, ज्यामध्ये चांदीचा वापर कमी करणे, प्रक्रिया साखळी लहान करणे आणि अत्यंत स्वयंचलित मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन साध्य करण्यावर लक्ष केंद्रित केले जात आहे.

उद्योग अजूनही मोठ्या प्रमाणावर सिल्व्हर पेस्ट प्रोसेसिंगवर अवलंबून असतानाच, झेनहुआ ​​व्हॅक्यूम आणि त्यांच्या ग्राहकाने 'चांदीच्या जागी तांबे' वापरण्याच्या पद्धतीचा शोध घेण्यास आधीच सुरुवात केली होती.

दूरदृष्टी: ग्राहकांची मागणी बाजाराच्या पुढे होती

२००८ मध्ये, जागतिक आर्थिक संकट बाजारांमध्ये पसरत असताना आणि अनिश्चितता वाढत असताना, उच्च दर्जाच्या सिरेमिक कपॅसिटरच्या एका प्रमुख देशांतर्गत उत्पादकाने, चांदीच्या वाढत्या किमतींमुळे थेट खर्चाचा दबाव निर्माण होण्यापूर्वीच, कच्च्या मालाच्या किमतीतील चढउतार आणि उत्पादन प्रक्रियेतील बदलांमुळे होणाऱ्या संभाव्य दीर्घकालीन परिणामांचे मूल्यांकन करण्यास सुरुवात केली.

त्यामुळे ग्राहकाने आपल्या दीर्घकालीन उत्पादन धोरणामध्ये इलेक्ट्रोड प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशनचा समावेश केला: उत्पादनाची कार्यक्षमता आणि विश्वसनीयता कायम ठेवत चांदीवरील अवलंबित्व आणि चांदीच्या किमतीतील अस्थिरतेचा धोका कमी करणे; आणि त्याच वेळी, उत्पादनातील सुसंगतता, प्रक्रियेतील स्थिरता आणि दीर्घकालीन पुरवठा क्षमता सुधारण्यासाठी इलेक्ट्रोड उत्पादनाला मॅन्युअल आणि सेमी-मॅन्युअल प्रक्रियांमधून स्वयंचलित, प्रमाणित मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनाकडे वळवणे.

ग्राहकाने एका नवीन तांत्रिक मार्गाचा संयुक्तपणे शोध घेण्यासाठी झेनहुआ ​​व्हॅक्यूमशी संपर्क साधला: सिरॅमिक कपॅसिटर इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी पर्यायी सामग्री वापरता येईल का, आणि त्याच वेळी नवीन निक्षेपण प्रक्रिया व स्वयंचलित उत्पादन उपकरणांद्वारे दीर्घकाळ टिकणारे, स्थिर आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन शक्य होईल का?

प्रारंभिक अन्वेषण: तांब्याच्या साहाय्याने इलेक्ट्रोड प्रक्रियेची पुनर्रचना

प्रकल्पाच्या सुरुवातीला, कोणताही प्रस्थापित उपाय उपलब्ध नव्हता. पर्यायी सामग्रीमध्ये चांगली विद्युत वाहकता आणि खर्चाचे फायदे असणे आवश्यक होते, त्याचबरोबर उत्कृष्ट कोटिंग आसंजन आणि दीर्घकालीन विश्वसनीयता असणेही गरजेचे होते. नवीन प्रक्रिया स्वयंचलित उत्पादनाशी सुसंगत असणेही आवश्यक होते.

तांत्रिक मूल्यांकनाच्या अनेक फेऱ्यांनंतर, तांबे एक व्यवहार्य पर्याय म्हणून समोर आले. त्याची विद्युत वाहकता चांदीच्या जवळपास आहे आणि त्याच्या सामग्रीची किंमत लक्षणीयरीत्या कमी आहे. तथापि, उच्च तापमानात तांब्याचे ऑक्सिडीकरण होण्याची शक्यता असते, याचा अर्थ असा की पारंपरिक सिल्व्हर पेस्ट प्रक्रियेची तंतोतंत नक्कल करणे शक्य नव्हते. निक्षेपण पद्धत, प्रक्रिया मापदंड आणि उत्पादन उपकरणे या सर्वांचा नव्याने विकास करावा लागला.

त्या वेळी, सिरॅमिक कपॅसिटरसाठी तांब्याच्या इलेक्ट्रोडच्या मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनाची कोणतीही प्रस्थापित देशांतर्गत उदाहरणे नव्हती. साहित्य, प्रक्रिया तंत्रज्ञान आणि उपकरणांचा विकास या सर्वांची सुरुवात अगदी मुळापासून करावी लागली. साहित्याचा उपाय अंतिम होण्याची वाट पाहण्याऐवजी, झेनहुआ ​​व्हॅक्यूम प्रकल्पाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यापासूनच सहभागी झाले आणि तांत्रिक मार्ग निश्चित करण्यासाठी ग्राहकासोबत जवळून काम केले. नमुना चाचण्या, कोटिंगची पडताळणी आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन प्रक्रियेचा विकास हे उपकरणांच्या अभियांत्रिकीसोबत समांतरपणे पार पाडण्यात आले, ज्यामुळे निक्षेपण प्रक्रिया आणि उत्पादन लाइन यांना एकत्रितपणे विकसित होणे शक्य झाले.

अखेरीस, दोन्ही पक्षांनी मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग (PVD) हे मुख्य तंत्रज्ञान म्हणून निवडले. जमा झालेला थर सब्सट्रेटला घट्ट चिकटून राहतो आणि सिल्व्हर पेस्टमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या ऑरगॅनिक बाइंडरशिवाय सिरॅमिक पृष्ठभागावर थेट तांब्याच्या इलेक्ट्रोडचा थर जमा करणे शक्य करतो. यामुळे सॉल्व्हेंट्स आणि त्यांच्याशी संबंधित बाष्पीभवनाची गरज नाहीशी होते, तसेच उच्च-तापमान सिंटरिंगची पायरीही वगळली जाते, परिणामी पारंपरिक ओल्या प्रक्रियेच्या तुलनेत ही एक अधिक स्वच्छ आणि पर्यावरणास अनुकूल कोरडी प्रक्रिया ठरते.

डिपॉझिशनची कार्यक्षमता आणि उत्पादन क्षमता सुधारण्यासाठी, झेनहुआने एक दुहेरी-बाजूची सतत स्पटरिंग उत्पादन लाइन विकसित केली आहे. एकदा सिरॅमिक घटक व्हॅक्यूम सिस्टीममध्ये दाखल झाले की, त्यांना हाताने न उलटवता दोन्ही बाजूंना कोटिंग करता येते, तसेच सतत होणारे मटेरियल ट्रान्सफर प्रक्रियेच्या प्रत्येक टप्प्याला जोडते. ही कोरड्या प्रक्रियेची पद्धत “सिल्व्हर पेस्ट प्रिंटिंग → वाळवणे → सिंटरिंग” या ओल्या प्रक्रियेच्या अनेक टप्प्यांची जागा घेते, ज्यामुळे संपूर्ण प्रक्रिया साखळी सोपी होते आणि बॅच-टू-बॅच सुसंगतता व उत्पादन कार्यक्षमता सुधारते.

२०१२ मध्ये उपकरणे यशस्वीरित्या वितरित करण्यात आली. सुरुवातीच्या तांत्रिक चर्चा आणि प्रक्रिया विकासापासून ते उत्पादन लाइनच्या कार्यान्वयन आणि अंमलबजावणीपर्यंत, या प्रकल्पाला अंदाजे दोन वर्षे लागली.

दीर्घकालीन पडताळणी: १४ वर्षांचे अखंड मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन

सप्टेंबर २०२६ पर्यंत, २०१२ मध्ये वितरित केलेली दुहेरी बाजूची सतत स्पटरिंग लाइन ग्राहकाच्या ठिकाणी अजूनही कार्यरत आहे आणि स्थिर मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनास समर्थन देत आहे. कोटिंगची एकसमानता, प्रक्रिया स्वचालन आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनाच्या आवश्यकता पूर्ण करताना, “चांदीऐवजी तांब्याचा वापर” हा उपाय मौल्यवान धातू चांदीवरील अवलंबित्व लक्षणीयरीत्या कमी करतो आणि इलेक्ट्रोड सामग्रीचा खर्च कमी करतो, तसेच स्वच्छ आणि अधिक पर्यावरणदृष्ट्या जबाबदार उत्पादनाच्या आवश्यकतांशी सुसंगत आहे. १४ वर्षांच्या अविरत कार्यान्वयनानंतर, या उपकरणाने खर्च कार्यक्षमता, कोटिंगची गुणवत्ता, उत्पादन विश्वसनीयता आणि मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनाची स्थिरता या संदर्भात प्रक्रिया आणि उपकरण उपायाला दीर्घकालीन मान्यता दिली आहे.

त्या वेळी, देशांतर्गत उद्योग कॉपर-इलेक्ट्रोड पद्धत समजून घेण्याच्या आणि स्वीकारण्याच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात होता, आणि बहुतेक उत्पादक सिल्व्हर पेस्ट प्रक्रियेवरच अवलंबून होते. तथापि, अलिकडच्या वर्षांत, सिल्व्हर पेस्टमुळे वाढलेल्या खर्चाच्या दबावाने उद्योगाचे “चांदीच्या जागी तांबे वापरण्याकडे” होणारे संक्रमण अधिक वेगवान केले आहे, ज्यामुळे सिरॅमिक कपॅसिटर इलेक्ट्रोड उत्पादनासाठी स्पटरिंग उपकरणे एक अधिकाधिक मागणी असलेला उपाय बनली आहेत. हीच तांत्रिक दिशा, सुरुवातीच्या दूरदृष्टीच्या संशोधनापासून ते आज उद्योगाचे एक प्रमुख केंद्रबिंदू बनण्यापर्यंत विकसित झाली आहे—आणि या दरम्यान १४ वर्षांची उत्पादन पडताळणी झाली आहे.

ग्राहकासाठी याचे फायदे दीर्घकालीन ठरले आहेत. कच्च्या मालाचा खर्च थेट कमी करण्याव्यतिरिक्त, या उत्पादन प्रणालीने उद्योगातील बहुतांश कंपन्यांच्या १४ वर्षे आधीच चांदीच्या किमतीतील चढ-उतारांप्रति असलेली आपली संवेदनशीलता दूर केली. ग्राहकाला पर्यावरणीय अनुपालन आणि उत्पादन स्वयंचलनामध्येही लवकर फायदा मिळाला. जिथे अनेक उत्पादकांना अलिकडच्या काही वर्षांतच चांदीच्या किमती आणि प्रक्रिया बदलांमुळे वाढत्या दबावाला सामोरे जावे लागत आहे, तिथे या ग्राहकाने या तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने आधीच १४ वर्षे स्थिर उत्पादन राखले आहे.

हा प्रकल्प, चिप सिरेमिक कपॅसिटर निर्मितीसाठी झेनहुआ ​​व्हॅक्यूमने वापरलेल्या दुहेरी-बाजूच्या सतत स्पटरिंग तंत्रज्ञानाच्या सुरुवातीच्या उपयोगांपैकी एक होता. २०१२ मधील देशांतर्गत औद्योगिक परिस्थितीचा विचार करता, त्याची यशस्वी अभियांत्रिकी अंमलबजावणी ही कॉपर-इलेक्ट्रोड तंत्रज्ञानाच्या व्यापारीकरणातील एक सुरुवातीची मोठी उपलब्धी ठरली. यातून प्रक्रिया विकास आणि तंत्रज्ञान उपयोजनाबाबत झेनहुआ ​​व्हॅक्यूमचा दूरदर्शी दृष्टिकोन दिसून आला. उपकरणांचा विकास, यशस्वी वितरण आणि १४ वर्षांच्या स्थिर मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन प्रमाणीकरणाद्वारे, या प्रकल्पाने सिरेमिक कपॅसिटर कोटिंग अनुप्रयोगांमध्ये झेनहुआ ​​व्हॅक्यूमसाठी एक मजबूत अग्रगण्य स्थान प्रस्थापित केले, तसेच पुढील उपकरण विकास, प्रक्रिया अनुकूलन आणि निरंतर सुधारणेसाठी मौल्यवान दीर्घकालीन अनुभव प्रदान केला.