Tụ điện gốm là các linh kiện điện tử sử dụng vật liệu gốm làm chất điện môi và điện cực kim loại để lưu trữ điện tích. Chúng được sử dụng rộng rãi trong thiết bị điện tử tiêu dùng, truyền thông, điện tử ô tô và các ứng dụng điều khiển công nghiệp, nơi chúng thực hiện các chức năng thiết yếu như tách nhiễu, lọc, ghép nối, cộng hưởng và lưu trữ năng lượng.
Để lưu trữ điện tích và thiết lập kết nối điện với mạch ngoài, điện cực là một phần không thể thiếu trong cấu trúc tụ điện. Các điện cực kim loại được phân bố ở cả hai mặt của chất điện môi gốm hoặc được nhúng xen kẽ với các lớp điện môi trong cấu trúc đa lớp, cùng nhau tạo thành kiến trúc cơ bản của tụ điện. Khi có điện áp đặt vào, điện tích tích tụ trên hai điện cực và được kết nối với mạch ngoài thông qua cấu trúc điện cực.
1. Tại sao giá thành của các điện cực bạc dạng bột nhão thông thường dùng cho tụ điện gốm tiếp tục tăng?
Quy trình chế tạo điện cực thông thường cho tụ điện gốm thường sử dụng phương pháp in và nung bằng bột bạc. Quy trình này thường bao gồm chuẩn bị chất nền gốm, in bột bạc, sấy khô, nung ở nhiệt độ cao, kiểm tra điện cực và các công đoạn xử lý tiếp theo. Công nghệ này đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm, với các công thức bột bạc, công nghệ in lưới, quy trình in và hệ thống nung đã được hoàn thiện. Thiết bị sản xuất và cơ sở hạ tầng hỗ trợ đã được thiết lập tốt, với rào cản tương đối thấp đối với việc triển khai dây chuyền sản xuất và khả năng thích ứng tốt với các sản phẩm có thông số kỹ thuật khác nhau.
Đồng thời, keo bạc sử dụng bột bạc làm thành phần dẫn điện chính và tạo thành điện cực thông qua quy trình phủ màng tương đối dày. Do đó, lớp bạc tương đối dày, dẫn đến lượng bạc tiêu thụ trên mỗi đơn vị sản phẩm tương đối cao.
Khi giá bạc tương đối thấp, tác động chi phí liên quan đến việc tiêu thụ bạc ở mức cao ít đáng kể. Tuy nhiên, khi giá bạc tiếp tục tăng trong dài hạn, cấu trúc chi phí này ngày càng trở nên rõ rệt. Dựa trên giá bạc trung bình hàng năm quy đổi sang Nhân dân tệ, giá bạc vào năm 2005 là khoảng 1,9 Nhân dân tệ/gram, so với khoảng 9,2 Nhân dân tệ/gram vào năm 2025, cho thấy mức tăng khoảng 4,8 lần trong vòng 20 năm.
Đối với các nhà sản xuất tụ điện gốm quy mô lớn, tác động của việc giá bạc tăng cao ngày càng trở nên đáng kể khi sản lượng tăng lên. Lượng bạc tiêu thụ tương đối cao trên mỗi đơn vị sản phẩm, nhân với sản lượng hàng năm lên đến hàng triệu, hàng chục triệu, hoặc thậm chí nhiều hơn nữa, có thể dẫn đến chi phí vật liệu tổng thể đáng kể. Khi giá bạc duy trì ở mức cao, quy trình sản xuất điện cực bằng bạc dán truyền thống và đã được khẳng định sẽ phải đối mặt với áp lực ngày càng lớn từ chi phí kim loại quý.
Trong bối cảnh đó, việc giảm tiêu thụ bạc và giảm sự phụ thuộc vào kim loại quý cùng sự biến động giá cả của chúng đã trở thành những yếu tố quan trọng đối với các nhà sản xuất tụ điện gốm.
2. Phương pháp giảm chi phí của Zhenhua Vacuum: Từ “Đồng thay thế Bạc” đến sản xuất hàng loạt liên tục
Để giải quyết vấn đề tiêu thụ kim loại quý cao, nhiều bước xử lý và sự biến động giá bạc liên quan đến các điện cực bạc dạng bột nhão truyền thống, Zhenhua Vacuum đã và đang nghiên cứu công nghệ “thay thế bạc bằng đồng” dựa trên phương pháp phún xạ magnetron cho các điện cực tụ điện gốm và theo đuổi mục tiêu giảm chi phí thông qua tối ưu hóa quy trình và thay thế vật liệu.
Thay vì dựa vào phương pháp chế tạo điện cực bằng keo bạc truyền thống, Zhenhua Vacuum áp dụng công nghệ lắng đọng phún xạ magnetron. Là một quy trình lắng đọng hơi vật lý (PVD), phún xạ magnetron lắng đọng vật liệu kim loại trực tiếp lên bề mặt chất nền gốm trong môi trường chân không để tạo thành màng điện cực.
So với phương pháp in lụa bằng bột bạc truyền thống, quy trình này loại bỏ được một số bước thông thường, bao gồm chuẩn bị bột bạc, in ấn, sấy khô và nung ở nhiệt độ cao, nhờ đó rút ngắn chuỗi quy trình tổng thể và giảm thiểu thao tác trung gian và vận hành thủ công. Vì không cần bột bạc và các chất kết dính, chất mang hữu cơ đi kèm, quy trình này cũng có thể giảm lượng khí thải hữu cơ và chất thải trong quá trình chế tạo điện cực dựa trên bột nhão, mang lại tiềm năng lớn hơn cho sản xuất sạch hơn và tự động hóa hơn.
Xét về mặt vật liệu, đồng được sử dụng làm vật liệu dẫn điện chính để thay thế bạc. Đồng có khả năng dẫn điện tuyệt vời trong khi chi phí vật liệu thấp hơn đáng kể so với bạc. Điều này cho phép giảm đáng kể lượng tiêu thụ kim loại quý ở cấp độ vật liệu. Đối với sản xuất quy mô lớn, việc thay thế vật liệu này có thể giảm chi phí vật liệu điện cực đồng thời giảm thiểu tác động của biến động giá bạc đến tổng chi phí sản xuất.
Tuy nhiên, việc thay thế bạc bằng đồng không chỉ đơn giản là thay đổi vật liệu điện cực này sang vật liệu điện cực khác. Đồng dễ bị oxy hóa ở nhiệt độ cao, và các quy trình in và nung bột đồng thông thường đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về công thức bột, môi trường nung và phạm vi quy trình. Ngược lại, phương pháp lắng đọng phún xạ magnetron cho phép lắng đọng màng đồng trực tiếp trong môi trường chân không. Thông qua việc thiết kế các lớp bám dính, lớp dẫn điện và các lớp màng chức năng khác, quy trình này có thể cải thiện độ bám dính, mật độ và hiệu suất điện của màng, cung cấp một lộ trình quy trình thay thế cho việc triển khai công nghiệp "thay thế bạc bằng đồng".
2.1 Từ Phát triển Quy trình đến Sản xuất Hàng loạt: Dây chuyền Sản xuất Phun Từ Liên tục Hai Mặt của Zhenhua Vacuum
Phương pháp lắng đọng phún xạ magnetron có thể cung cấp một lộ trình kỹ thuật để "thay thế bạc bằng đồng", nhưng đối với sản xuất tụ điện gốm với số lượng lớn, chỉ sản xuất các mẫu được phủ lớp là chưa đủ. Thách thức chính là đạt được sản xuất hàng loạt ổn định, liên tục và lâu dài.
Để đáp ứng yêu cầu này, Zhenhua Vacuum đã phát triển dây chuyền sản xuất điện cực tụ điện gốm bằng phương pháp lắng đọng phún xạ magnetron liên tục hai mặt, tích hợp công nghệ phủ chân không với sản xuất tự động. Sau khi vào dây chuyền sản xuất, sản phẩm được liên tục chuyển giữa các buồng xử lý khác nhau, trong khi màng điện cực được lắng đọng trên cả hai mặt trong cùng một hệ thống sản xuất. Điều này giúp giảm thiểu việc lật thủ công, nạp và dỡ hàng lặp đi lặp lại, và thao tác trung gian giữa các quy trình.
Thiết bị này sử dụng cấu hình dây chuyền sản xuất liên tục, cho phép lắng đọng các lớp màng khác nhau, bao gồm lớp kết dính hoặc lớp chuyển tiếp và lớp dẫn điện, trong cùng một hệ thống tích hợp. Thông qua việc tự động chuyển vật liệu, kiểm soát thông số quy trình chính xác và quản lý nhịp độ sản xuất, hệ thống này cải thiện độ đồng đều độ dày màng và tính ổn định của quy trình trong sản xuất khối lượng lớn.
Quy trình này cũng đã trải qua quá trình kiểm chứng lâu dài trong sản xuất hàng loạt. Năm 2012, Zhenhua Vacuum đã cung cấp cho khách hàng dây chuyền sản xuất điện cực tụ điện gốm bằng phương pháp lắng đọng phún xạ magnetron liên tục hai mặt. Tính đến năm 2026, dây chuyền sản xuất này đã duy trì sản xuất hàng loạt ổn định trong 14 năm, chứng minh lâu dài độ tin cậy của thiết bị, tính nhất quán của lớp phủ hai mặt và tính khả thi của sản xuất hàng loạt quy trình “thay thế bạc bằng đồng” dựa trên phương pháp lắng đọng phún xạ magnetron.
Việc chuyển đổi từ các điện cực bạc dạng bột nhão thông thường sang phương pháp “thay thế bạc bằng đồng” dựa trên kỹ thuật lắng đọng phún xạ magnetron không chỉ đơn thuần là thay thế vật liệu. Nó thể hiện sự tối ưu hóa phối hợp giữa vật liệu, quy trình lắng đọng và phương pháp sản xuất. Thông qua công nghệ lắng đọng phún xạ magnetron và dây chuyền sản xuất liên tục hai mặt, Zhenhua Vacuum đã đưa khái niệm “thay thế bạc bằng đồng” vượt ra khỏi giải pháp kỹ thuật và tiến tới sản xuất hàng loạt ổn định, liên tục.
Đối với sản xuất tụ điện gốm quy mô lớn, giá trị kinh tế của việc “thay thế bạc bằng đồng” chỉ có thể được hiện thực hóa đầy đủ khi chi phí vật liệu được giảm thiểu, quy trình sản xuất được tinh gọn và đồng thời đạt được sự ổn định sản xuất lâu dài.
-Bài viết này được xuất bản bởinhà sản xuất thiết bị phủ chân không Máy hút bụi Zhenhua
Thời gian đăng bài: 23/09/2026