真空电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种真空电容器(1，30)，包括：容纳真空介电介质的壳体(9)、被所述真空介电介质分隔的第一电极(12)和第二电极(13)，该壳体(9)包括与第一电极(12)电接触的第一传导轴环(2)和与第二电极(13)电接触的第二传导轴环，该第一传导轴环(2)和第二传导轴环(3)被壳体(9)的绝缘元件(4)分隔，其中该壳体(9)显示出至少一个突出边缘(6)，所述突出边缘(6)与最接近的第一传导轴环(2)或第二传导轴环(3)电接触，其中该真空电容器(1，30)包括至少一个保护装置(7，37)，所述至少一个保护装置在真空壳体的外部覆盖突出边缘(6)，其中该保护装置(7，37)至少部分地由弹性体制成，其中该保护装置(7，37)的至少外表面(7b，37b)是导电的并且与最接近所述突出边缘(6)的传导轴环处于相同的电势，并且其中该保护装置(7，37)的外表面(7b，37b)的曲率半径大于所述突出边缘(6)的曲率半径。径。径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】真空电容器


[0001]本专利技术涉及真空电容器领域。更具体地，本专利技术涉及包括保护装置的真空电容器，该保护装置防止了真空电容器的壳体的突出与附近的部件之间的放电。此外，该保护装置被布置成使得电容器的真空壳体被保护以抵抗机械冲击，从而防止该壳体在运输过程中或在随后的恶劣运行环境中变形或损坏。

技术介绍

[0002]真空电容器在现有技术中是已知的，并且该真空电容器被用于需要高频率和高功率的应用中。例如，常见的应用包括：在高功率射频传输中使用的振荡电路，以及在半导体、太阳能板和平板显示器的制造中使用的高频供电。
[0003]电容器包括两个或更多个被介电介质分隔的传导表面(参见图1)，该传导表面通常被称为电极。在真空电容器的情况下，该介电介质为真空。真空电容器通常需要高真空(低于10
‑6Torr)或超高真空(低于10
‑9Torr)。所述真空被维持在气密的外壳内，该外壳在本应用中也被称为壳体。典型的外壳可以包括往往是陶瓷圆柱体的绝缘元件，该绝缘元件与金属轴环紧密地连接以保证不透气的密封，使得电容器在工作寿命中能够在壳体内部保持高真空。电容产生表面(即电容器的电极)，在壳体内部彼此相对地布置，并且得益于真空介电质的良好特性，允许真空电容器在高电压下(典型地在千伏范围或几十千伏范围内)使用，并且占用相对适中的体积。为此，电极表面可以被布置成交替的同心圆柱体或交织的螺旋体，从而充分利用真空壳体内的可用空间，但是该电极表面本质上也能够具有其他形状。电容器内部的每个电极(或更准确地每组电容产生表面)均与外壳的一个金属轴环电接触，并且通过介电真空介质和电容器壳体的绝缘元件与另一个电极和另一个轴环绝缘。只要导电率适当，上文描述的轴环也可以包括合金或其他材料。所述轴环提供了连接的可能性，以便将真空电容器与高功率递送系统的其他电路元件集成。通常，几个真空电容器(连同一个或多个线圈)被集成在阻抗匹配箱中。
[0004]真空电容器分为两个主要类别：具有固定电容的真空电容器，其中电极之间的几何关系保持不变；以及可变电容器，其中一个或两个电极的形状、定向和/或间隔可以改变，进而改变设备的电容。例如，可以使用波纹管布置，或使用磁铁和线圈，或使用允许其中一个电极相对于另一个电极运动的其他布置。
[0005]如上文所述，真空电容器通常用于半导体行业的应用中，诸如等离子涂层工艺和蚀刻工艺，特别是那些使用27.12MHz、13.56MHz、6.78MHz电力或使用其他射频电源的工艺。真空电容器非常普遍地被用作调谐元件，并且被集成在阻抗匹配箱或其他装备的内部，保证了从射频发生器(具有50欧姆的输出阻抗)到具有动态负载(即变化的阻抗)的等离子处理腔室的最优传输功率。期望的是能够以越来越高的功率来使用这些阻抗匹配箱，导致更高的工作电压。由于必须在不增加电容器尺寸或放置有电容器的装备的尺寸的情况下实现更高的功率，因此必须提高功率密度。由于更加频繁地发生低于6.78MHz且甚至低于4MHz的频率的功率递送，上述这种趋势被进一步加剧，即便当将真空电容器用于相同额定功率的
功率应用时，由于真空电容器在这些频率下的阻抗更高，导致真空电容器中的更高的电压。
[0006]介于提高功率密度的必要性，因此原始的方式是构建电容器，使得在电容器和电容器周围的元件之间的电弧放电或任何其他形式的不想要的电流流动的可能性最小化。电弧放电(也被称为不受控制放电、电晕放电或介电击穿)出现在当电容器和另一个导电部件之间的电场的任何一点超过一定的击穿值时。这个击穿值取决于多个参数的组合，所述参数包括：施加的电压差、电容器内部的真空深度、电容器和部件之间(在它们最接近彼此的点处)的间隙距离、真空电容器周围的空气成分(例如湿度含量)以及电容器的物理和电气特性。
[0007]真空电容器的场强是指在不发生这种不受控制放电的情况下能够达到的最大准许电场。所述场强最终限制了给定电极间隔的电容器的工作电压。在设备中实现尽可能高的场强是有利的，因为场强的提高允许具有特定几何形状的真空电容器用于高功率应用。替代地，对于给定的应用电压来说，可以使高场强真空电容器的几何形状(尺寸)小于具有较低场强的电容器的几何形状。
[0008]直到最近，真空电容器场强的限制因素通常是由该电容器的电极之间的真空击穿给定的。如今，这个问题已被大幅地减小，并且所述限制因素往往是电容器和该电容器周围的部件之间的击穿。当功率密度必须被提高并且阻抗匹配箱或其他功率递送装备必须保持相同的物理尺寸时，这特别成问题。
[0009]由于真空电容器的制造过程涉及将绝缘元件(诸如陶瓷圆柱体)与壳体的传导元件(称为轴环)紧密地连接，壳体的绝缘元件在径向方向上比轴环延伸得更远，因此在轴环和绝缘(陶瓷)元件之间的过渡处形成有阶梯。由于陶瓷和轴环通常被钎焊在一起，因此当在钎焊期间达到液相线温度时，钎焊填充材料能够流动，并且上文所述的阶梯最终被导电材料涂覆。这是成问题的，因为这些阶梯的突出会因此产生非常高的电场。这种效应被称为场增强；该突出越尖锐，在这些突出处的电场就越强，并且电晕放电的风险就越高。因此，在真空电容器和附近的部件之间的不想要的放电能够发生在这些突出边缘和这些部件之间。
[0010]为了规避这个问题，提出了在突出的上方或靠近突出放置所谓电晕环。这些环的作用是“屏蔽”该突出并且减少电晕放电的风险。本领域中已知的真空电容器的电晕环是块状金属环或是成形为环的金属片。本领域中已知的这些块状或成形的金属电晕环是沉重的、制造昂贵的并且最重要的是不灵活的，这导致了当将它们安装在真空电容器壳体的边缘上时会出现问题。在专利申请US 2 511 338 A中表述了这种真空电容器的一个实施例，该实施例公开了一种在电容器的外部具有电晕保护装置的真空电容器。这些真空电容器以及其他现有技术的真空电容器的电晕装置完全是金属的，所述电晕装置除了保护电容器免受由于电晕放电过程造成的损坏外，不允许保护电容器免受机械损坏。
[0011]专利申请US 3 270 259 A涉及了在真空电容器的真空壳体的内部防止电晕放电的问题。被布置在这种壳体内部的保护装置不能防止因与真空外的物体的机械冲击而引起的损坏，而且该保护装置必须由真空兼容材料制成。
[0012]中国专利申请CN105185587A涉及一种DC阻断电容器，其中两个板状电极被具有弧形边缘的聚四氟乙烯圆柱壁分隔，以便防止电晕放电。虽然圆柱壁的形式能够防止电晕放电，但其不能防止机械损坏。
[0013]俄罗斯专利申请SU 1 667 166 A1涉及一种真空电容器，该真空电容器包括在真
空壳体和电极之间的附接装置。然而，这些装置具备的曲率半径小于真空壳体突出边缘的曲率半径，结果是如果这些装置是导电的，则它们将有利于电晕放电过程的形成，而不是防止该电晕放电过程。
[0014]因此，本专利技术的目标是提出一种新型真空电容器，该真空电容器大幅地降低了电晕放电的风险，同时为所述真空电容器的壳体提供机械保护。

技术实现思路

[0015]因此，本专利技术的部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.真空电容器(1，30)，所述真空电容器包括：用于容纳真空介电介质的壳体(9)、被所述真空介电介质分隔的第一电极(12)和第二电极(13)，所述壳体(9)包括与所述第一电极(12)电接触的第一传导轴环(2)和与所述第二电极(13)电接触的第二传导轴环(3)，所述第一传导轴环(2)和所述第二传导轴环(3)被所述壳体(9)的绝缘元件(4)分隔，其中所述壳体(9)显示出至少一个突出边缘(6)，所述突出边缘(6)与最接近的第一传导轴环(2)或第二传导轴环(3)电接触，其特征在于，所述真空电容器(1，30)包括至少一个保护装置(7，37)，所述至少一个保护装置在真空壳体的外部覆盖所述突出边缘(6)，其中所述保护装置(7，37)至少部分地由弹性体制成，其中所述保护装置(7，37)的至少外表面(7b，37b)是导电的，并且与最接近所述突出边缘(6)的传导轴环处于相同的电势，并且其中所述保护装置(7，37)的外表面(7b，37b)具有的曲率半径大于所述突出边缘(6)的曲率半径。2.根据权利要求1所述的真空电容器(1，30)，其中所述保护装置(7，37)的外表面的曲率半径至少为1mm大，有利地至少为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。3.根据权利要求1或2中任一项所述的真空电容器(1，30)，所述真空电容器包括两个突出边缘(6)，每个突出边缘(6)均被保护装置(7，37)覆盖。4.根据权利要求1至3中任一项所述的真空电容器(1，30)，其中所述突出边缘(6)基本上是圆形，并且所述保护装置(7，37)呈环形形式。5.根据前述权利要求中任一项所述的真空电容器(1)，其中所述保护装置(7)具有圆形或椭圆形的横截面。6.根据前述权利要求中任一项所述的真空电容器(30)，其中所述保护装置具有基本上为半圆锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：康姆艾德公司，
类型：发明
国别省市：