TDK超高压陶瓷电容的国产替代---赫威斯电容HVC Capacitor-电子发烧友网

螺栓型高压陶瓷电容,英文称为Doorknob Capacitor(美式门拧手式电容)或者High Voltage Screw Terminal Ceramic Capacitor(高压螺栓端子陶瓷电容), 著名的日本TDK公司(东电化电子)称其为“超高压陶瓷电容器”(Ultra High Voltage Ceramic capacitors)。自2018年秋日本电子业巨头村田公司宣告停产高压螺栓型电容之后,中国市场占有率最高的便是日本TDK品牌,TDK有超过40年生产和销售超高压陶瓷电容的经验,广泛应用在国内电力互感器、断路器、高端医疗CT机、工业NDT无损探伤, 大功率激光武器、高压静电除尘等场景,TDK的销售重心集中在日本本土,韩国,俄国和亚太地区,欧美市场则名气一般。

自美国前总统特朗普执政年代始,针对高科技零件,如高端芯片以及高端电子零件对中国企业实施禁运。国内许多上市公司,国企,规模以上的大型设备制造商都开始考虑关键部件的国产替代,TDK的超高压陶瓷电容的国产替代也被提上日程。

实际上,一些优秀的中国产高压陶瓷电容品牌如赫威斯电容(HVC Capacitor)已完美替代过日本知名MURATA和美国Vishay的高压螺栓陶瓷电容,并且获得众多欧美上市公司和500强公司的长时间测试认可,TDK产品由于材质和原料所限,在欧美客户的实际体验并不如日本MURATA和美国Vishay,最近甚至有欧洲和国内科研院所终端客户反映TDK产品质量和某些参数上逊色于HVC电容,客户最终使用HVC电容替代日本TDK. 两者具体分别如下:

1)适用电压和电容量范围:TDK超高压陶瓷电容:20KV-50KV(Z5T, Y5P,Y5S材质)HVC螺栓型高压陶瓷电容:10KV到150KV(主力材质为N4700, Y5U,Y5T等)。TDK现时提供的最大电压电容型号为FHV-12AN 50KV 2100PF, Y5S, HVC提供给客户标准产品有50KV 8000PF N4700, 60KV 2000PF N4700, 150KV 1000PF N4700等等。当客户需要高于50KV的工作电压,HVC电容可以提供足够丰富的更高电压甚至非常大的电容量。

2)TDK的Z5T,Y5P, Y5S材质电容,具体是何种技术水平?

HVC公司工程人员实际测量TDK的30KV 2700PF和50KV 2100PF螺栓电容,得出虽然TDK使用二类瓷Y5S,Z5T且含铅(网站声称属于ROHS豁免项目),但是D.F.值(耗散系数)达到一类瓷N4700的水平。这方面优于中国同行的产品。

3) 电容的内部结构:TDK超高压陶瓷电容采用传统的单陶瓷芯片结构形式,且环氧树脂灌封模具只有标准的60MM,如上所述只能设计出最高50KV 2100PF Y5S电容。HVC有创新式的内部双芯片串联或并联结构,生产出远超知名厂家现有的电容规格,如80KV, 100KV, 150KV等高电压由双芯片串联而来,一类瓷的5000PF 甚至8000PF电容量则由双芯片并联得到。

4) TDK陶瓷芯片表面沿用传统的“刷银”的办法获得电容量,银离子是很好的导电体,但也是比较容易游离。HVC螺栓电容内部陶瓷芯片涂覆铜电极,能够比普通的刷银有更好的耐高压以及耐大电流能力。(图上为TDK电容去除环氧树脂层露出瓷片刷银和金属端子,图下为HVC电容特有的瓷片表面镀铜技术)

综上所述,TDK和HVC的螺栓型陶瓷电容各有技术优势,可以说是势均力敌,某些层面上HVC甚至优于日本TDK公司,但加入交货期和售价等采购商们同样考量的因素,TDK超高压陶瓷电容的吸引力自然就不如HVC了。

高压螺钉型陶瓷电容世界第一品牌是日本村田公司,2018年村田宣布停产后,美国VISHAY和日本TDK公司分别以新闻通稿和站内列出“交差参考”(cross reference)的形式,想要承接Murata留下的市场空白。

对比日本TDK和美国Vishay公司,赫威斯电容是更好的村田Murata替代品牌。

1)可以观察到,TDK对Murata的替代,只是粗略的替代,例如村田的DHS4E4C532KT2B 15KV 5300PF N4700, TDK相应的替代选型居然是15KV 7000PF, Y5S. 我们知道虽然TDK的Y5S材质有相当有限的低损耗表现,实际测量数字跟N4700级别类似,但是始终二类瓷在高频环境下的表现是无法与一类瓷相提并论。另外TDK的7000PF对原有使用MURATA电容的客户来说容量也太大了,另外零件尺寸也跟原Murata产品不一致。鉴于TDK同样是国际大厂,假如客户不是非常非常有实力的买家,TDK是不愿意重新设计模具,以及用相同级别的陶瓷材质去做替代了。

如果HVC进行这个型号的替代,HVC的标准产品列表是市面上最齐全的高压螺栓端子产品型号,囊括了国内和国外如MURATA, TDK, VISHAY, HVCA等一流二流牌子的全部目录型号。基本上互联网上公开发布过的村田型号,HVC都有现成方案。即便是互联网上没见过的村田为某些大客户定制尺寸和金属端子的电容(例如日本住友电工旗下辐照企业40KV 3000PF N4700),HVC公司也会使用很低的模具成本费,进行村田尺寸1比1定制。另外电容量,公差,以及材质等等,也基本与Murata原版一致,甚至用一类陶瓷(N4700等)替代Murata的二类陶瓷(Z5U),颇有点古时候“田忌赛马”的味道。

2)另外TDK公司虽然是世界知名的日系元器件大厂,但是TDK在日本以外的分支机构和代理商,技术沟通服务水平不如HVC的代理商。曾有德国某电力企业客户反应同用TDK和HVC电容进行测试,TDK代理商不太能给予客户技术支持,而HVC的德国代理商AMEC公司能够主动拜访重点客户,并且技术沟通上做到客户的满意,以及HVC的灵活操作,给客户留下良好的印象。对于电力互感器等关键设备行业,技术支持是终端客户非常看重的。

3)经过多年努力,HVC电容已经获得包括尼康,柯尼卡美能达,美国通用医疗,美国强生,美国贝克休斯等高压螺钉电容客户的认可并批量出货,日系客户和世界五百强企业的营业实绩,可见HVC电容达到了行业内最严格终端客户的技术要求。