壓敏芯片電極“銅替代銀”，校企協(xié)同創(chuàng)新突破

氧化鋅（ZnO）壓敏防雷芯片是電涌保護(hù)器（SPD）的核心器件。貴陽高新益舸電子有限公司（以下簡稱“益舸電子”）與貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院龐馳副教授團(tuán)隊(duì)攜手，通過持續(xù)十余年的產(chǎn)學(xué)研合作，實(shí)現(xiàn)了以銅電極替代銀電極的技術(shù)突破，為防雷行業(yè)開辟了一條高性能與低成本兼具的新路徑。

扎實(shí)的企業(yè)根基

貴陽高新益舸電子有限公司專注氧化鋅（ZnO）壓敏防雷芯片的研發(fā)生產(chǎn)，深耕防雷細(xì)分領(lǐng)域二十多年，獲得多項(xiàng)國家發(fā)明專利，參與相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)起草工作，產(chǎn)品通過美國UL和德國TUV國際安規(guī)認(rèn)證，是防雷行業(yè)知名的壓敏芯片制造商。2016年其推出的工頻熔穿點(diǎn)可控的新一代MOV芯片，通過將熔穿點(diǎn)精準(zhǔn)控制在芯片中心，顯著提升了產(chǎn)品的安全可靠性，相關(guān)技術(shù)于2017年獲得國家發(fā)明專利。企業(yè)的核心競爭力再次得到強(qiáng)化，。

益舸電子的創(chuàng)新能力不僅源于企業(yè)自身對技術(shù)極致的追求，更得力與貴州大學(xué)深入持續(xù)的合作。

貴陽高新益舸電子有限公司牽頭起草國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓電涌保護(hù)器元件第331部分：金屬氧化物壓敏電阻（MOV）性能要求和試驗(yàn)方法》。

貴州大學(xué)龐馳團(tuán)隊(duì)的科研支撐

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院龐馳副教授團(tuán)隊(duì)長期致力于功能陶瓷材料研究，在ZnO壓敏陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理、壽命分析及制備工藝優(yōu)化方面積累了深厚基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了多項(xiàng)與ZnO壓敏電阻相關(guān)的國家級(jí)及省部級(jí)項(xiàng)目，包括國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“ZnO壓敏陶瓷與電極層之間的界面研究以及界面性質(zhì)對導(dǎo)電特性、老化的影響”，以及貴州省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“5G通訊專用ZnO基壓敏電阻研發(fā)與示范”等。

益舸電子與龐馳團(tuán)隊(duì)的合作始于2013年，雙方早期共同研究側(cè)面高阻釉對ZnO壓敏防雷芯片電性能的影響。這種長期穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)，為后續(xù)重大技術(shù)突破奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)在合作中展現(xiàn)出從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用開發(fā)的全程能力，特別是在材料配方、燒結(jié)工藝調(diào)控等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供了核心理論支持。

ZnO壓敏電阻與銅電極替代的價(jià)值重構(gòu)

ZnO壓敏電阻作為防雷領(lǐng)域的核心元件，其性能關(guān)鍵在于微觀結(jié)構(gòu)的均勻性和晶界特性的精確控制。益舸電子與龐馳團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的ZnO壓敏電阻復(fù)合施主摻雜技術(shù)，通過多元摻雜優(yōu)化晶界勢壘，顯著提升了產(chǎn)品的通流能力和穩(wěn)定性。

銅電極替代銀電極的技術(shù)難點(diǎn)主要集中在兩方面：

• 抗氧化工藝：銅在高溫?zé)Y(jié)環(huán)境下極易氧化，需通過精密控制燒結(jié)氣氛（如采用氮?dú)獗Ｗo(hù)）來解決；

• 界面結(jié)合力：銅與ZnO陶瓷的熱膨脹系數(shù)差異易導(dǎo)致界面應(yīng)力，需通過優(yōu)化漿料配方和燒結(jié)曲線來增強(qiáng)附著力。

合作中，龐馳團(tuán)隊(duì)深入企業(yè)生產(chǎn)一線，與企業(yè)技術(shù)人員共同攻克了銅電極附著力不足、界面穩(wěn)定性差等工藝難題。通過反復(fù)調(diào)整材料配方和工藝參數(shù)，團(tuán)隊(duì)成功在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)小批量穩(wěn)定生產(chǎn)，并最終在企業(yè)生產(chǎn)線上完成規(guī)?；?yàn)證。這一過程不僅體現(xiàn)了高?？蒲械膰?yán)謹(jǐn)性，更彰顯了其解決實(shí)際問題的應(yīng)用導(dǎo)向。

這項(xiàng)技術(shù)的成功，使企業(yè)電極材料成本預(yù)計(jì)每年節(jié)省近一半，同時(shí)產(chǎn)品性能保持國際安規(guī)認(rèn)證水平。這不僅是對傳統(tǒng)工藝的革新，更是對行業(yè)成本結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。

技術(shù)創(chuàng)新與成本控制的成功范例

在貴陽高新益舸電子的車間里，銅電極技術(shù)已批量化應(yīng)用于氧化鋅（ZnO）壓敏防雷芯片的規(guī)模化生產(chǎn)。按目前價(jià)格計(jì)算，每年電極材料成本預(yù)計(jì)節(jié)省近一半，相當(dāng)于每年為企業(yè)節(jié)省約500萬元。

隨著5G基站建設(shè)密度增加和新能源產(chǎn)業(yè)向復(fù)雜環(huán)境擴(kuò)展，對高性能、高可靠性防雷元件的需求將持續(xù)增長。貴陽高新益舸與貴州大學(xué)的合作模式，不僅為企業(yè)解決了燃眉之急，更為防雷行業(yè)提供了技術(shù)創(chuàng)新與成本控制協(xié)同發(fā)展的范例。這種以產(chǎn)學(xué)研深度融合為引擎的發(fā)展思路，有望引導(dǎo)更多企業(yè)走出低水平競爭困境，邁向價(jià)值鏈高端。

技術(shù)示范與產(chǎn)業(yè)啟示

貴陽高新益舸與貴州大學(xué)的合作，為當(dāng)前防雷行業(yè)提供了三重啟示：

1.技術(shù)領(lǐng)先性與產(chǎn)業(yè)化可行性并重

銅電極技術(shù)已通過美國UL、德國TUV認(rèn)證，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于5G通訊、新能源等領(lǐng)域，成為華為、中興等企業(yè)的可靠供應(yīng)商。這表明該技術(shù)不僅具備實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)性，更經(jīng)受了市場檢驗(yàn)。

2.專精特新企業(yè)的發(fā)展路徑示范

貴州高新益舸電子于2024年被認(rèn)定為貴州省專精特新中小企業(yè)，其發(fā)展軌跡驗(yàn)證了：聚焦細(xì)分市場、持續(xù)研發(fā)投入、深度產(chǎn)學(xué)研合作，是中小企業(yè)構(gòu)建核心競爭力的有效路徑。

3.對行業(yè)成本結(jié)構(gòu)的變革性影響

銅電極技術(shù)為行業(yè)提供了降低對進(jìn)口銀原料依賴、提升供應(yīng)鏈自主可控性的解決方案。雖然該技術(shù)對工藝控制要求極高，尚未完全替代銀電極，但其成功實(shí)踐為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了明確方向。

未來，這項(xiàng)技術(shù)可能進(jìn)一步擴(kuò)展至更廣泛的電子元器件領(lǐng)域，為整個(gè)行業(yè)的技術(shù)升級(jí)提供新思路。而其中所體現(xiàn)的專注、協(xié)同與持續(xù)創(chuàng)新的精神，將是推動(dòng)行業(yè)走出低迷、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的核心動(dòng)力。