螺栓型高壓陶瓷電容,英文稱為Doorknob Capacitor(美式門擰手式電容)或者High Voltage Screw Terminal Ceramic Capacitor(高壓螺栓端子陶瓷電容), 著名的日本TDK公司(東電化電子)稱其為“超高壓陶瓷電容器”(Ultra High Voltage Ceramic capacitors)。 自2018年秋日本電子業巨頭村田公司宣告停產高壓螺栓型電容之后,中國市場占有率最高的便是日本TDK品牌,TDK有超過40年生產和銷售超高壓陶瓷電容的經驗,廣泛應用在國內電力互感器、斷路器、高端醫療CT機、工業NDT無損探傷, 大功率激光武器、高壓靜電除塵等場景,TDK的銷售重心集中在日本本土,韓國,俄國和亞太地區,歐美市場則名氣一般。

自美國前總統特朗普執政年代始,針對高科技零件,如高端芯片以及高端電子零件對中國企業實施禁運。國內許多上市公司,國企,規模以上的大型設備制造商都開始考慮關鍵部件的國產替代,TDK的超高壓陶瓷電容的國產替代也被提上日程。

實際上,一些優秀的中國產高壓陶瓷電容品牌如赫威斯電容(HVC Capacitor)已完美替代過日本知名MURATA和美國Vishay的高壓螺栓陶瓷電容,并且獲得眾多歐美上市公司和500強公司的長時間測試認可,TDK產品由于材質和原料所限,在歐美客戶的實際體驗并不如日本MURATA和美國Vishay,最近甚至有歐洲和國內科研院所終端客戶反映TDK產品質量和某些參數上遜色于HVC電容,客戶最終使用HVC電容替代日本TDK. 兩者具體分別如下:

1)適用電壓和電容量范圍:TDK超高壓陶瓷電容:20KV-50KV(Z5T, Y5P,Y5S材質)HVC螺栓型高壓陶瓷電容:10KV到150KV(主力材質為N4700, Y5U,Y5T等)。TDK現時提供的最大電壓電容型號為FHV-12AN 50KV 2100PF, Y5S, HVC提供給客戶標準產品有50KV 8000PF N4700, 60KV 2000PF N4700, 150KV 1000PF N4700等等。當客戶需要高于50KV的工作電壓,HVC電容可以提供足夠豐富的更高電壓甚至非常大的電容量。

2)TDK的Z5T,Y5P, Y5S材質電容,具體是何種技術水平?

HVC公司工程人員實際測量TDK的30KV 2700PF和50KV 2100PF螺栓電容,得出雖然TDK使用二類瓷Y5S,Z5T且含鉛(網站聲稱屬于ROHS豁免項目),但是D.F.值(耗散系數)達到一類瓷N4700的水平。這方面優于中國同行的產品。

3) 電容的內部結構:TDK超高壓陶瓷電容采用傳統的單陶瓷芯片結構形式,且環氧樹脂灌封模具只有標準的60MM,如上所述只能設計出最高50KV 2100PF Y5S電容。HVC有創新式的內部雙芯片串聯或并聯結構,生產出遠超知名廠家現有的電容規格,如80KV, 100KV, 150KV等高電壓由雙芯片串聯而來,一類瓷的5000PF 甚至8000PF電容量則由雙芯片并聯得到。

4) TDK陶瓷芯片表面沿用傳統的“刷銀”的辦法獲得電容量,銀離子是很好的導電體,但也是比較容易游離。HVC螺栓電容內部陶瓷芯片涂覆銅電極,能夠比普通的刷銀有更好的耐高壓以及耐大電流能力。(圖上為TDK電容去除環氧樹脂層露出瓷片刷銀和金屬端子,圖下為HVC電容特有的瓷片表面鍍銅技術)

綜上所述,TDK和HVC的螺栓型陶瓷電容各有技術優勢,可以說是勢均力敵,某些層面上HVC甚至優于日本TDK公司,但加入交貨期和售價等采購商們同樣考量的因素,TDK超高壓陶瓷電容的吸引力自然就不如HVC了。

高壓螺釘型陶瓷電容世界第一品牌是日本村田公司,2018年村田宣布停產后,美國VISHAY和日本TDK公司分別以新聞通稿和站內列出“交差參考”(cross reference)的形式,想要承接Murata留下的市場空白。

對比日本TDK和美國Vishay公司,赫威斯電容是更好的村田Murata替代品牌。

1)可以觀察到,TDK對Murata的替代,只是粗略的替代,例如村田的DHS4E4C532KT2B 15KV 5300PF N4700, TDK相應的替代選型居然是15KV 7000PF, Y5S. 我們知道雖然TDK的Y5S材質有相當有限的低損耗表現,實際測量數字跟N4700級別類似,但是始終二類瓷在高頻環境下的表現是無法與一類瓷相提并論。另外TDK的7000PF對原有使用MURATA電容的客戶來說容量也太大了,另外零件尺寸也跟原Murata產品不一致。鑒于TDK同樣是國際大廠,假如客戶不是非常非常有實力的買家,TDK是不愿意重新設計模具,以及用相同級別的陶瓷材質去做替代了。

如果HVC進行這個型號的替代,HVC的標準產品列表是市面上最齊全的高壓螺栓端子產品型號,囊括了國內和國外如MURATA, TDK, VISHAY, HVCA等一流二流牌子的全部目錄型號。基本上互聯網上公開發布過的村田型號,HVC都有現成方案。即便是互聯網上沒見過的村田為某些大客戶定制尺寸和金屬端子的電容(例如日本住友電工旗下輻照企業40KV 3000PF N4700),HVC公司也會使用很低的模具成本費,進行村田尺寸1比1定制。另外電容量,公差,以及材質等等,也基本與Murata原版一致,甚至用一類陶瓷(N4700等)替代Murata的二類陶瓷(Z5U),頗有點古時候“田忌賽馬”的味道。

2)另外TDK公司雖然是世界知名的日系元器件大廠,但是TDK在日本以外的分支機構和代理商,技術溝通服務水平不如HVC的代理商。曾有德國某電力企業客戶反應同用TDK和HVC電容進行測試,TDK代理商不太能給予客戶技術支持,而HVC的德國代理商AMEC公司能夠主動拜訪重點客戶,并且技術溝通上做到客戶的滿意,以及HVC的靈活操作,給客戶留下良好的印象。對于電力互感器等關鍵設備行業,技術支持是終端客戶非常看重的。

3)經過多年努力,HVC電容已經獲得包括尼康,柯尼卡美能達,美國通用醫療,美國強生,美國貝克休斯等高壓螺釘電容客戶的認可并批量出貨,日系客戶和世界五百強企業的營業實績,可見HVC電容達到了行業內最嚴格終端客戶的技術要求。

綜上所述,HVC電容是比TDK更合適的日本村田高壓螺栓電容替代品。某種程度上,HVC產品可以提供給TDK超高壓電容現有客戶不同的技術體驗。

審核編輯 黃宇