Замена серебра медью в электродах керамических конденсаторов: линия непрерывного двухстороннего магнетронного распыления компании Zhenhua Vacuum демонстрирует стабильное массовое производство на протяжении 14 лет.

В производстве керамических конденсаторов электроды традиционно изготавливаются методом нанесения серебряной пасты с последующей сушкой и спеканием. Поскольку серебряная паста содержит высокую долю серебра и образует относительно толстые слои электродов, общее потребление серебра значительно, поэтому колебания цен на серебро являются прямым фактором, влияющим на стоимость электродных материалов.

За последние два десятилетия устойчивый рост цен на серебро стал неизбежным фактором для производителей керамических конденсаторов. Исходя из международных среднегодовых цен на серебро, средняя цена на серебро в 2008 году составляла приблизительно 3350 юаней/кг, а к 2025 году выросла примерно до 9190 юаней/кг — увеличение примерно в 2,7 раза за 17 лет.

Помимо высокой стоимости серебра, все более очевидными становятся и ограничения традиционного процесса нанесения серебряной пасты. Печать, сушка и спекание включают в себя множество технологических этапов, интенсивную обработку материалов и ручные операции. В то же время, все более строгие экологические требования и спрос на автоматизированное производство заставляют производителей пересматривать как электродные материалы, так и процессы нанесения, уделяя особое внимание снижению потребления серебра, сокращению технологической цепочки и достижению высокоавтоматизированного массового производства.

Хотя в отрасли по-прежнему широко использовалась обработка серебряной пастой, компания Zhenhua Vacuum и ее клиент уже начали изучать подход «замена серебра медью».

Прогнозируя наперед: спрос покупателей опережал рынок.

В 2008 году, когда глобальный финансовый кризис охватил рынки и усилилась неопределенность, ведущий отечественный производитель высококачественных керамических конденсаторов начал оценивать потенциальные долгосрочные последствия колебаний цен на сырье и трансформации производственных процессов еще до того, как рост цен на серебро оказал прямое давление на себестоимость продукции.

Поэтому заказчик включил оптимизацию процесса изготовления электродов в свою долгосрочную производственную стратегию: снижение зависимости от серебра и подверженности колебаниям цен на серебро при сохранении производительности и надежности продукции; и одновременно переход от ручного и полуручного производства электродов к автоматизированному, стандартизированному массовому производству для повышения стабильности качества продукции, стабильности процесса и обеспечения долгосрочных возможностей поставок.

Заказчик обратился в компанию Zhenhua Vacuum с предложением совместно изучить новый технический подход: можно ли использовать альтернативный материал для производства керамических электродов конденсаторов, а новый процесс осаждения и автоматизированное производственное оборудование обеспечить долгосрочное, стабильное и крупномасштабное производство?

Предварительные исследования: Реконструкция электродного процесса с использованием меди.

В начале проекта готового решения не существовало. Альтернативный материал должен был обеспечивать хорошую электропроводность и экономические преимущества, а также превосходную адгезию покрытия и долговременную надежность. Новый процесс также должен был быть совместим с автоматизированным производством.

После нескольких этапов технической оценки медь стала жизнеспособным вариантом. Ее электропроводность близка к проводимости серебра, а стоимость материала значительно ниже. Однако медь склонна к окислению при повышенных температурах, а это означает, что традиционный процесс получения серебряной пасты не мог быть просто воспроизведен. Метод нанесения, параметры процесса и производственное оборудование пришлось разрабатывать заново.

В то время в стране не существовало устоявшихся примеров массового производства медных электродов для керамических конденсаторов. Разработка материалов, технологических процессов и оборудования должна была начинаться с нуля. Вместо того чтобы ждать окончательного решения по материалам, компания Zhenhua Vacuum подключилась к проекту на ранней стадии и тесно сотрудничала с заказчиком для определения технического пути. Параллельно с проектированием оборудования проводились испытания образцов, проверка покрытия и разработка процесса массового производства, что позволило процессу нанесения покрытия и производственной линии развиваться одновременно.

В конечном итоге обе стороны выбрали магнетронное распыление (PVD) в качестве основной технологии. Нанесенная пленка обеспечивает прочное сцепление с подложкой и позволяет наносить слой медного электрода непосредственно на керамическую поверхность без органического связующего, используемого в серебряной пасте. Это исключает необходимость использования растворителей и связанного с ними испарения, а также устраняет этап высокотемпературного спекания, что приводит к более чистому и экологически безопасному сухому процессу по сравнению с традиционной мокрой обработкой.

Для повышения эффективности нанесения покрытия и производительности компания Zhenhua разработала двухстороннюю линию непрерывного магнетронного распыления. После попадания керамических компонентов в вакуумную систему, покрытие может производиться с обеих сторон без ручного переворачивания, а непрерывная подача материала соединяет отдельные этапы процесса. Это решение для сухого процесса заменяет многочисленные этапы влажного процесса «нанесение серебряной пасты → сушка → спекание», упрощая общую технологическую цепочку и повышая стабильность от партии к партии и эффективность производства.

В 2012 году оборудование было успешно поставлено. От первоначальных технических обсуждений и разработки технологического процесса до ввода в эксплуатацию и внедрения производственной линии проект занял приблизительно два года.

Долгосрочная проверка: 14 лет непрерывного массового производства.

По состоянию на сентябрь 2026 года двухсторонняя линия непрерывного магнетронного распыления, поставленная в 2012 году, по-прежнему работает на предприятии заказчика и обеспечивает стабильное массовое производство. Решение «замена серебра медью», отвечающее требованиям к равномерности покрытия, автоматизации процесса и крупномасштабному производству, значительно снижает зависимость от драгоценного металла серебра и уменьшает затраты на электродные материалы, а также соответствует требованиям более экологичного и ответственного производства. После 14 лет непрерывной эксплуатации оборудование обеспечило долгосрочное подтверждение эффективности процесса и оборудования с точки зрения экономической эффективности, качества покрытия, надежности производства и стабильности массового производства.

В то время отечественная промышленность находилась на ранних этапах освоения и внедрения технологии медных электродов, и большинство производителей продолжали использовать серебряную пасту. Однако в последние годы растущее давление со стороны затрат на серебряную пасту ускорило переход отрасли к «замене серебра медью», что сделало оборудование для магнетронного распыления все более востребованным решением для производства керамических электродов конденсаторов. Это же техническое направление эволюционировало от ранних перспективных исследований до сегодняшнего основного направления в промышленности — с 14 годами подтверждения эффективности производства.

Для заказчика выгоды оказались долгосрочными. Помимо прямого снижения материальных затрат, производственная система устранила свою чувствительность к колебаниям цен на серебро на 14 лет раньше, чем большинство предприятий отрасли. Заказчик также получил раннее преимущество в соблюдении экологических норм и автоматизации производства. В то время как многие производители только в последние годы начали сталкиваться с растущим давлением со стороны цен на серебро и необходимостью трансформации производственных процессов, этот заказчик уже 14 лет поддерживает стабильное производство с помощью данной технологии.

Этот проект стал одним из первых примеров применения компанией Zhenhua Vacuum технологии двухстороннего непрерывного магнетронного распыления для производства керамических конденсаторов. Учитывая условия отечественной промышленности в 2012 году, его успешная инженерная реализация стала ранним прорывом в коммерциализации технологии медных электродов. Это продемонстрировало дальновидный подход Zhenhua Vacuum к разработке процессов и внедрению технологий. Благодаря разработке оборудования, успешной поставке и 14 годам стабильной проверки в массовом производстве, проект закрепил за Zhenhua Vacuum прочные позиции первопроходца в области нанесения покрытий на керамические конденсаторы, а также предоставил ценный долгосрочный опыт для последующей разработки оборудования, оптимизации процессов и постоянного совершенствования.