DE19912214A1 - Hochspannungskeramikkondensator - Google Patents

Abstract

Ein Hochspannungskeramikkondensator umfaßt eine Kondensatorvorrichtung, die mit einem Paar von Metallanschlüssen verbunden ist, und die in einem Keramikgehäuse untergebracht ist. Eine erste Harzschicht und eine zweite Harzschicht, die durch einen Raum in der Verbindungsrichtung der zwei Metallanschlüsse getrennt sind, sind derart angeordnet, daß die Kondensatorvorrichtung und die Kontaktabschnitte zwischen der Kondensatvorrichtung und den Metallanschlüssen luftdicht abgedichtet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspan­ nungskeramikkondensator und insbesondere auf einen Hochspan­ nungskeramikkondensator, der zur Verwendung in Umgebungen geeignet ist, die eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Halo­ gen erfordern. Derartige Kondensatoren sind beispielsweise in einer Atmosphäre nützlich, die Halogengas enthält, wie z. B. ein Hochspannungskeramikkondensator für eine Excimer­ laservorrichtung.

Ein Hochspannungskeramikkondensator wird herkömmlicherweise für eine Entladungsanregung in einer Excimerlaservorrichtung verwendet. Da derselbe in einer Atmosphäre verwendet wird, die Halogengas enthält, muß derselbe gegenüber Halogen wi­ derstandsfähig sein.

Ein Hochspannungskeramikkondensator 51, der entworfen ist, um gegenüber Halogen widerstandsfähig zu sein, ist in Fig. 5 gezeigt und ist in der nicht geprüften Japanischen Patent­ veröffentlichung Nr. 8-130158 offenbart. Der Hochspannungs­ keramikkondensator 51 umfaßt eine Kondensatorvorrichtung 52, die aus einer dielektrischen Keramik mit Elektroden 52b, 52c auf der oberen und der unteren Oberfläche 52a derselben be­ steht. Metallanschlüsse 53, 54 sind mit der Elektrode 52b bzw. 52c der Kondensatorvorrichtung 52 verbunden.

Die Kondensatorvorrichtung 52 ist in einem Gehäuse 55 ange­ ordnet. Das Gehäuse 55 umfaßt einen Gehäusekörper 55a, der an dem oberen Ende geöffnet ist, und ein Deckelbauglied 55b, das die Öffnung abdeckt. Der Gehäusekörper 55a und das Deckelbauglied 55b bestehen aus Aluminiumoxid, das eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen aufweist. Einer der Metallanschlüsse 53 läuft durch das Deckelbauglied 55b, und der andere der Metallanschlüsse 54 läuft durch das untere Ende des Gehäusekörpers 55a.

Eine Serie von Abdichtungen ist gebildet, um die Wider­ standsfähigkeit der Kondensatorvorrichtung 52 gegenüber Halogen zu erhöhen. Abdichtungsbauglieder 56, 57, die aus elastischen Ringen oder ähnlichem bestehen, sind zwischen jedem der zwei Metallanschlüsse 53, 54 und dem Gehäuse 55 jeweils angeordnet, um luftdichte Abdichtungen zu bilden. Ein weiteres Abdichtungsbauglied 58, das aus einem elas­ tischen Ring besteht, ist an der Kontaktoberfläche zwischen dem Gehäusekörper 55a und dem Deckelbauglied 55b gebildet, um eine luftdichte Abdichtung zu bilden. Schließlich ist das Gehäuse 55 mit einem Epoxidharz 59 gefüllt, um die Wider­ standsfähigkeit gegenüber Halogen zu erhöhen.

Da das Gehäuse 55 aus Aluminiumoxid besteht, und dasselbe den oben beschriebenen luftdicht abdichtenden Aufbau auf­ weist, und da ein Epoxidharz 59 mit einer überlegenen Wider­ standsfähigkeit gegenüber Halogen verwendet wird, um die Kondensatorvorrichtung 52 und die Metallanschlüsse 53, 54 (nicht die vorstehenden Abschnitte der Metallanschlüsse 53, 54) zu ummanteln, zeigt der Hochspannungskeramikkondensator 51 eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen.

Ein weiterer Hochspannungskeramikkondensator ist in der nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-230933 offenbart. Dieser Hochspannungskeramikkondensator weist eine Konfiguration auf, bei der eine Kondensatorvor­ richtung Elektroden auf zwei Hauptoberflächen aufweist, wo­ bei die Elektroden mit Metallanschlüssen verbunden sind, und dieselbe in einem luftdicht abgedichteten Gehäuse, das aus einem Keramikmaterial besteht, angeordnet ist. Bei diesem Aufbau stehen die Spitzen der Metallanschlüsse aus dem luft­ dicht abgedichteten Gehäuse nach außen vor. Ein Loch ist mit den Metallanschlüssen derart versehen, daß das Loch von dem Äußeren des Gehäuses in das Innere desselben läuft. Gase werden aus dem Inneren des luftdicht abgedichteten Gehäuses durch das Loch entfernt, derart, daß der Druck in dem luft­ dicht abgedichteten Gehäuse reduziert wird. Dann wird das luftdicht abgedichtete Gehäuse mit einem isolierenden Schutzmaterial, wie z. B. einem Epoxidharz, einem Silikon­ harz und einem Urethanharz oder ähnlichem, gefüllt.

Bei den herkömmlichen Hochspannungskeramikkondensatoren, die in den nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 8-130158 und 7-230933 offenbart sind, ist, wenn die zu­ sammengefügte Vorrichtung, bei der ein Paar von Metallan­ schlüssen mit der Kondensatorvorrichtung verbunden ist, in dem Gehäuse angeordnet ist, das Harz (Epoxidharz, Silikon, Urethan oder ähnlich) als ein isolierendes Schutzmaterial eingefüllt. Wenn jedoch Epoxidharz verwendet wird, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des ausgehärteten Epoxid­ harzes wesentlich größer als derselbe der Keramik, die das Gehäuse bildet. Daher kann ein Reißen in dem Epoxidharz während des Aushärtens und Schrumpfens auftreten.

Wenn Risse in dem Epoxidharz auftreten, verschlechtert sich die Isolationsleistung des Kondensators, und es wird die Spannung abgesenkt, die der Kondensator tolerieren kann. Zu­ sätzlich reagiert jede Komponente des Hochspannungskeramik­ kondensators mit dem Halogengas, was sekundäres Gas und Staub erzeugt und die Gasatmosphäre verunreinigt.

Wenn Silikonharz oder Urethanharz anstelle des Epoxidharzes verwendet wird, kann das oben beschriebene Reißen aufgrund der überlegenen Elastizität derselben vermieden werden. Silikonharz und Urethanharz werden jedoch wesentlich durch das Halogengas, insbesondere durch Fluorgase, beeinflußt. Wenn der Fluorgasgehalt leicht zunimmt, wird das Harz flüs­ sig.

Bei dem oben beschriebenen Hochspannungskeramikkondensator 51 ist das Gehäuse 55 luftdicht mit Abdichtungsbaugliedern 56 bis 58 in der Form von elastischen Ringen abgedichtet. Die Abdichtungsbauglieder funktionieren jedoch nicht zu­ friedenstellend. Daher kann ein Eindringen von Halogengas, wie z. B. Fluorgas, nicht vollständig verhindert werden. Wenn Silikonharz oder Urethanharz anstelle von Epoxidharz 59 verwendet wird, wird das Harz verflüssigt, was zu einer Trennung des Deckelbauglieds 55 führt. Als ein Resultat leckt das verflüssigte Harzmaterial in die Excimerlaservor­ richtung, was eine Verschlechterung der Gasatmosphäre be­ wirkt.

Daher können Silikonharz und Urethanharz nicht anstelle des Epoxidharzes 59 bei dem Hochspannungskeramikkondensator 51 verwendet werden. Folglich muß, wie in der nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-230933 offenbart, ein luftdicht abdichtendes Gehäuse verwendet werden. Das luftdicht abdichtende Gehäuse besitzt jedoch keine perfekte Abdichtfähigkeit, und daher kann Halogengas in das Gehäuse eintreten. Wenn Halogengas in das Gehäuse eintritt, wird das Harz verflüssigt, was die gleichen Probleme erzeugt, die oben beschrieben sind.

Zusätzlich kann sich bei dem herkömmlichen Hochspannungs­ keramikkondensator ein isolierendes Schutzharz, das das Ge­ häuse füllt, ausdehnen, was beispielsweise bewirkt, daß sich das Deckelbauglied des Gehäuses während der Verwendung öffnet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochspannungskeramikkondensator zu schaffen, bei dem eine Kondensatorvorrichtung, die mit einem Metallanschluß verbun­ den ist, in einem Gehäuse angeordnet ist und Harz darin ein­ gefüllt ist, wobei das eingefüllte Harz nicht gegenüber ei­ nem Reißen anfällig ist und die Widerstandsfähigkeit dessel­ ben gegenüber Halogen ausgezeichnet ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Hochspannungskeramikkondensa­ tor gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Hochspannungs­ keramikkondensator folgende Merkmale:
eine Kondensatorvorrichtung, die einen dielektrischen Kera­ mikkondensatorkörper mit einer ersten und einer zweiten ge­ genüberliegenden Oberfläche und einer ersten und einer zwei­ ten Elektrode, die auf der ersten bzw. der zweiten Oberflä­ che positioniert sind, aufweist;
einen ersten und einen zweiten Metallanschluß, die mit der ersten bzw. der zweiten Elektrode verbunden sind;
ein Keramikgehäuse mit einem Gehäusehohlraum, der eine Kon­ densatorvorrichtung und mindestens einen Abschnitt des ersten und des zweiten Metallanschlusses unterbringt; und
eine erste und eine zweite Harzschicht, die in dem Gehäuse­ hohlraum vorgesehen sind, und die mindestens einen Abschnitt des ersten bzw. des zweiten Metallanschlusses umgeben, wobei die erste und die zweite Harzschicht durch einen Leerraum zwischen denselben getrennt sind.

Mit dieser Anordnung kann der Raum, der zwischen der ersten Harzschicht und der zweiten Harzschicht gebildet ist, Span­ nungen während des Aushärtens und des Schrumpfens des Harzes in der Harzschicht absorbieren. Daher kann ein Auftreten von Reißen in der ersten Harzschicht und der zweiten Harzschicht verhindert werden. Das heißt, bei dem herkömmlichen Hoch­ spannungskeramikkondensator, bei dem lediglich Epoxidharz eingefüllt ist, tritt die Tendenz auf, daß das Reißen in dem Epoxidharz nicht nur aufgrund wesentlicher Schrumpfspannun­ gen während des Aushärtens und des Schrumpfens, sondern fer­ ner aufgrund von Spannungen während des Abkühlens auftritt, die durch den Unterschied zwischen den linearen Ausdehnungs­ koeffizienten des Harzes und der Keramik bedingt sind. Auf der anderen Seite werden hinsichtlich des Hochspannungs­ keramikkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Spannungen durch die Anwesenheit des Leerraums zwischen den zwei Harzschichten entlastet, derart, daß das Auftreten des Reißens in dem Harz verhindert werden kann. Zusätzlich wird eine Keramikgehäusekomponente, wie z. B. ein Deckelbauglied, nicht durch eine Ausdehnung der Harz­ schichten angehoben.

Folglich ist es, da die Kondensatorvorrichtung und die Kon­ taktabschnitte zwischen der Kondensatorvorrichtung und dem ersten und dem zweiten Metallanschluß durch die erste Harz­ schicht und die zweite Harzschicht fest luftdicht abgedich­ tet sind, möglich, einen optimalen Hochspannungskeramikkon­ densator vorzusehen, der zur Verwendung in einer Atmosphäre geeignet ist, die ein Halogengas enthält, wie z. B. ein Ent­ ladeanregungskondensator für eine Excimerlaservorrichtung, und der eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Halo­ gen aufweist.

Außerdem kann die Kondensatorvorrichtung eine äußere Harzbe­ schichtung umfassen, die ein Epoxidharz umfaßt, das um die Kondensatorvorrichtung in dem Keramikgehäuse vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung werden die elektrischen Spannungen, mit denen die Kondensatorvorrichtung betrieben werden kann, er­ höht.

Außerdem kann die Harzschicht bei einer Temperatur oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der Kondensatorvorrichtung ausgehärtet werden. Mit dieser Anordnung dehnt sich das Harz während der tatsächlichen Verwendung nicht aus. Daher kann es verhindert werden, daß sich eine Komponente des Keramik­ gehäuses, wie z. B. ein Deckelbauglied, trennt.

Außerdem kann das Keramikgehäuse einen Gehäusekörper mit ei­ ner Öffnung bei einer ersten Oberfläche der Kondensatorvor­ richtung und ein Deckelbauglied umfassen, das an dem Ge­ häusekörper befestigt ist, um die Öffnung zu schließen. Mit dieser Anordnung kann die zusammengefügte Vorrichtung, bei der der erste Metallanschluß und der zweite Metallanschluß mit der Kondensatorvorrichtung verbunden sind, ohne weiteres in dem Gehäuse von dem Öffnungsabschnitt des Keramikgehäuse­ körpers plaziert werden. Zusätzlich kann Harz, das die Harz­ schichten bildet, ohne weiteres in das Gehäuse eingefüllt werden.

Außerdem kann das Keramikgehäuse Aluminiumoxid umfassen, um eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen zu besitzen. Das Aluminiumoxid weist vorzugsweise eine überle­ gene Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen auf, und dassel­ be enthält vorzugsweise fünf Gewichtsprozent Silizium oder weniger. Mit dieser Anordnung besitzt das Gehäuse selbst eine sogar noch überlegenere Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen.

Zusätzlich umfassen die erste Harzschicht und die zweite Harzschicht vorzugsweise ein Epoxidharz, das eine Wider­ standsfähigkeit gegenüber Halogen aufweist. Mit dieser An­ ordnung ist ein Hochspannungskeramikkondensator vorgesehen, der eine noch überlegenere Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen besitzt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Hochspannungskera­ mikkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine perspektivische Ansicht einer Kondensatorvor­ richtung, mit der ein erster und ein zweiter Me­ tallanschluß verbunden sind;

Fig. 2B eine perspektivische Ansicht der Kondensatorvor­ richtung, die in Fig. 2A gezeigt ist, bei der eine äußere Harzbeschichtung an dem Äußeren derselben gebildet ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die Druckanschlüsse gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Teilwegschnitt-Schnittansicht, die einen festen Aufbau eines ersten Metallanschlusses und der Druckanschlüsse gemäß dem modifizierten Ausfüh­ rungsbeispiel zeigt, das in Fig. 3 gezeigt ist; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines her­ kömmlichen Hochspannungskeramikkondensators.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Hochspannungskera­ mikkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Hochspannungskeramikkondensator 1 wird vorzugsweise für eine Entladeanregung in einer Exci­ merlaservorrichtung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Verwendungen begrenzt.

Der Hochspannungskeramikkondensator 1 weist eine Kondensa­ torvorrichtung 2 mit einer ersten Elektrode 2b und einer zweiten Elektrode 2c auf, die auf einer ersten bzw. einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche eines plattenähnlichen oder zylinderförmigen Kondensatorkörpers 2a gebildet sind.

Das Kondensatorvorrichtungselement 2a besteht aus einer di­ elektrischen Keramik, beispielsweise einer dielektrischen Strontiumtitanatkeramik. Die Elektroden 2b und 2c können aus einem geeigneten Material bestehen. Bei dem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel sind die Elektroden 2b und 2c durch Anbrin­ gen einer Ag-Paste an das Kondensatorvorrichtungselement 2a und durch Brennen der Paste gebildet.

Ein erster Metallanschluß 3 und ein zweiter Metallanschluß 4 sind mit der Elektrode 2b bzw. 2c der Kondensatorvorrichtung durch Haften, Löten, Einwachsen oder ähnlichem verbunden. Die Metallanschlüsse 3 und 4 bestehen aus einem geeigneten Metallmaterial, und das Äußere derselben ist vorzugsweise mit einem Metall, wie z. B. Ni, Ag und Au, abgedeckt. Da die abdeckende Schicht aus einem Metall, wie z. B. Ni, Ag und Au, besteht, wird die Widerstandsfähigkeit der Metallan­ schlüsse 3 und 4 gegenüber Halogen verbessert.

Die Metallanschlüsse 3 und 4 weisen Flanschabschnitte 3a und 4a auf, mit denen Elektroden 2b und 2c verbunden sind. Die Metallanschlußkörperabschnitte 3b und 4b sind mit den Flanschabschnitten 3a und 4a verbunden.

Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht der Kondensatorvor­ richtung 2, mit der die Metallanschlüsse 3 und 4 verbunden sind. Wie in Fig. 2B gezeigt, deckt eine äußere Epoxid­ harzbeschichtung 5 die Kondensatorvorrichtung 2 und etwa eine Hälfte der Höhe der Flanschabschnitte 3a und 4a ab.

Wenn der Hochspannungskeramikkondensator 1 zusammengefügt wird, werden die Metallanschlüsse 3 und 4 mit der Kondensa­ torvorrichtung 2 verbunden, und die äußere Harzbeschichtung 5 wird gebildet. Dann wird die zusammengefügte Vorrichtung, die mit der äußeren Harzbeschichtung 5 abgedeckt ist, in einem Gehäusekörper 6b eines Keramikgehäuses 6, wie in Fig. 1 gezeigt, plaziert.

Das Keramikgehäuse 6 weist einen Gehäusekörper 6b mit einem Öffnungsabschnitt 6a an dem oberen Ende desselben und ein Deckelbauglied 6c auf, das derart angebracht ist, um den Öffnungsabschnitt 6a zu schließen. Der Gehäusekörper 6b und das Deckelbauglied 6c bestehen aus einer Keramik, vorzugs­ weise Aluminiumoxid, das eine überlegene Widerstandsfähig­ keit gegenüber Halogen aufweist, und bestehen noch bevorzug­ ter aus Aluminiumoxid, das Silizium mit nicht mehr als 5 Ge­ wichtsprozent enthält. Ein Durchgangsloch 6d ist an dem un­ teren Ende des Gehäusekörpers 6b gebildet.

Wenn der Hochspannungskeramikkondensator zusammengefügt ist, wird die Kondensatorvorrichtung 2, mit der die Metallan­ schlüsse 3 und 4 verbunden sind, und um die die äußere Harz­ beschichtung 5 gebildet ist, in dem Gehäusekörper 6b plaziert. Der Metallanschlußkörperabschnitt 4b des Metall­ anschlusses 4 wird in das Durchgangsloch 6d eingebracht, und das ferne Ende des Metallanschlusses 4 steht von dem Durch­ gangsloch 6d vor. Dann werden eine zweite Harzschicht 12 und eine erste Harzschicht 10 auf eine solche Art und Weise ge­ bildet, daß jedes Harz in der oben erwähnten Art und Weise eingefüllt wird.

Das Harzmaterial, das die erste Harzschicht 10 und die zwei­ te Harzschicht 12 bildet, ist vorzugsweise ein Epoxidharz. Es können jedoch andere Harze, beispielsweise ein Allyl-Harz verwendet werden, solange das Harz eine ausreichende Wider­ standsfähigkeit gegenüber Halogen aufweist. Ein Epoxidharz wird aufgrund der Gießbarkeit und der Kosten desselben am meisten bevorzugt.

Es kann jedes beliebiges Verfahren zum Anbringen des Harzes, das die Harzschichten 10, 12 bildet, verwendet werden, so­ lange ein Raum 11 zwischen denselben gebildet wird. Ein ge­ eignetes Verfahren, das verwendet werden kann, ist im fol­ genden beschrieben.

Um die zweite Harzschicht 12 zu bilden, wird ein Epoxidharz, das vorzugsweise ein flexibles Harz ist, bis zu einem Punkt oberhalb eines gekrümmten Abschnittes 5a an der unteren Re­ gion der äußeren Harzbeschichtung 5 eingefüllt und bei einer Temperatur von 60°C für vier Stunden geheizt, um dasselbe auszuhärten.

Als nächstes wird der gleiche Typ und die gleiche Menge des Epoxidharzes, das für die zweite Schicht 12 verwendet wird, von dem Öffnungsabschnitt 6a eingegossen. Dann wird das Deckelbauglied 6c unter Verwendung eines Druckanschlusses 7 angebracht. Das Deckelbauglied 6c umfaßt ein Durchgangsloch 6e, das den Metallanschlußkörperabschnitt 3b des oberen Me­ tallanschlusses 3 aufnimmt.

Der Druckanschluß 7 besteht vorzugsweise aus einem Metall und weist einen Flanschabschnitt 7a und einen außen gewinde­ ten vorstehenden Abschnitt 7b auf, der zu einer innen ge­ windeten Ausnehmung 3c paßt, die in der Spitze des Metall­ anschlußkörperabschnittes 3b des Metallanschlusses 3 gebil­ det ist. Insbesondere wird der Druckanschluß 7 durch die Zusammenwirkung des gewindeten vorstehenden Abschnittes 7b und der gewindeten Ausnehmung 3c auf das Gehäuse geschraubt. Auf diese Art und Weise wird das Deckelbauglied 6c ange­ bracht, um den Öffnungsabschnitt 6a derart zu schließen, daß das Deckelbauglied 6c an dem Gehäusekörper 6b befestigt ist.

Dann wird der gesamte Hochspannungskeramikkondensator 1 auf den Kopf gedreht. Das nicht ausgehärtete Epoxidharz, das vorher in den Hochspannungskeramikkondensator 1 gegossen wurde, fließt nach unten zu der Seite des Deckelbauglieds 6c. In dieser Position wird das nicht ausgehärtete Epoxid­ harz ausgehärtet, um die erste Harzschicht 10 durch Heizen unter einer Bedingung, beispielsweise bei einer Temperatur von 60°C für vier Stunden, zu bilden. Da das Epoxidharz, das die erste Harzschicht 10 bildet, nach dem Wenden getrocknet wird, ist ein Raum 11 zwischen der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 gebildet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 vorzugsweise verwendet, um eine luftdichte Abdichtung für das Keramikgehäuse 6 zu bilden. Diese Abdichtungsbau­ glieder 8a, 8b und 9 bestehen aus einem elastischen Mate­ rial, wie z. B. einem O-Ring, und dieselben sind vorzugs­ weise aus einem Abdichtungsmaterial gebildet, das aus Fluor­ gummi mit einer überlegenen Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen besteht.

Das Abdichtungsbauglied 8a sitzt in einer ringförmigen Aus­ nehmung 7c, die in der unteren Oberfläche des Flanschab­ schnittes 7a des Druckanschlusses 7 gebildet ist, um eine luftdichte Abdichtung für die Keramikummantelung 6 oberhalb der Region zu bilden, in der der Metallanschluß 3 gebildet ist. Die untere Oberfläche des Flanschabschnittes 7a des Druckanschlusses 7 ist mit der oberen Oberfläche des Deckel­ bauglieds 6c über das Abdichtungsbauglied 8a zusammen­ drückend verbunden, derart, daß der Druckanschluß 7 und das Deckelbauglied 6c luftdicht abgedichtet sind.

Das Abdichtungsbauglied 8b ist an der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 6d angeordnet, um eine luftdichte Abdichtung zwischen der Umfangsoberfläche des Metallanschlußkörperab­ schnitts 4b des zweiten Metallanschlusses 4 und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 6d zu bilden. Das Abdich­ tungsbauglied 9 ist an der Kontaktoberfläche des Deckelbau­ glieds 6c und des Gehäusekörpers 6b angeordnet, um eine luftdichte Abdichtung zu bilden.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 angeordnet, um durch den Raum 11 in der Richtung von dem ersten Metall­ anschluß 3 zu dem zweiten Metallanschluß 4 auf eine Art und Weise getrennt zu werden, daß die Kondensatorvorrichtung 2 und die Kontaktregion zwischen der Kondensatorvorrichtung 2 und den Metallanschlüssen 3 und 4 luftdicht in der Keramik­ ummantelung 6 abgedichtet sind, die luftdicht durch die oben beschriebenen Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 abgedichtet ist. Daher werden Spannungen, wenn Spannungen, die durch den Unterschied zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten des Harzes und der Keramik bewirkt werden, an die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 während des Aushärtens der ersten und der zweiten Harzschicht 10, 12 an­ gelegt werden, durch den Raum 11 absorbiert. Dies vermeidet die Bildung von Rissen in der ersten und der zweiten Harz­ schicht 10, 12, mit dem Resultat, daß die Widerstandsfähig­ keit gegenüber Halogen in dem Keramikgehäuse 6 wesentlich verbessert wird.

Außerdem werden die Kontaktregionen zwischen dem Keramik­ gehäuse 6 und den Metallanschlüssen 3 und 4 und die Kontakt­ region zwischen dem Gehäusekörper 6b und dem Deckelbauglied 6c durch die Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 abgedichtet, derart, daß die Unversehrtheit der Abdichtung bei den Kon­ taktregionen zwischen der Kondensatorvorrichtung 2 und den Metallanschlüssen 3 und 4 wesentlich verbessert wird.

Der Effekt eines Hochspannungskeramikkondensators gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf mehrere wesentliche Experimente beschrieben.

Die Elektroden 2b und 2c, die aus Ag bestehen und einen Durchmesser von 38 mm aufweisen, sind auf zwei Oberflächen eines Kondensatorkörpers 2a gebildet, der aus einer dielek­ trischen Strontiumtitanatkeramik mit einem äußeren Durch­ messer von 40 mm und einer Dicke von 16 mm durch Brennen besteht. Dann werden ein erster Metallanschluß 3 und ein zweiter Metallanschluß 4 mit den Elektroden 2b und 2c leit­ fähig verbunden, wobei die Metallanschlüsse 3 und 4 eine Fläche von 300 mm² an der Kontaktregion der Elektroden 2b und 2c aufweisen, und dieselben Metallanschlußkörperab­ schnitte 3b und 4b mit einem Durchmesser von 15 mm umfassen. Dann werden eine Kondensatorvorrichtung 2 und Teile der Me­ tallanschlüsse 3 und 4 mit einem Epoxidharz abgedeckt, der­ art, daß eine äußere Harzbeschichtung 5 gebildet wird. Das resultierende halbfertige Produkt wird in einem Keramikge­ häuse 6 (Gehalt des Siliziums ist 0,5 Gewichtsprozent) unter Verwendung der gleichen Prozedur, wie bei dem oben beschrie­ benen ersten Ausführungsbeispiel, angeordnet. Dann werden eine erste Harzschicht 10 und eine zweite Harzschicht 12 erhitzt und unter Verwendung der gleichen Prozedur, wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, ausge­ härtet, so daß ein Hochspannungskeramikkondensator 1 erhal­ ten wird.

Ein Temperaturzyklustest und ein wiederholter Kompressions- und Dekompressions-Test werden bei diesem Kondensator, wie im folgenden beschrieben, durchgeführt. Die Resultate sind in Tabelle 1 gezeigt.

(1) Temperaturzyklustest

Ein Einzeltemperaturzyklus besteht aus dem Halten des Hochspannungskeramikkondensators bei einer Temperatur von -20°C für zwei Stunden, dem Heizen desselben auf eine Tempe­ ratur von 60°C, dem Halten des Kondensators bei einer Tem­ peratur von 60°C für zwei Stunden, und dem Abkühlen des Kon­ densators auf eine Temperatur von -20°C. Eine Bewertung wird durch Beobachten des Auftretens von Zwischenräumen zwischen einem Deckelbauglied und einem Gehäusekörper und durch Mes­ sen der elektrischen Spannung, die der Kondensator tolerie­ ren kann, durchgeführt. Wenn eine elektrische Spannung, die der Kondensator tolerieren kann, nicht größer als 60 kV ist, wird bestimmt, daß derselbe hinsichtlich der tolerierbaren elektrischen Spannung defekt ist.

(2) Wiederholter Kompressions- und Dekompressions-Test

Ein Einzelzyklus besteht aus dem Halten des Hochspannungs­ keramikkondensators stehend in einer komprimierten Atmos­ phäre von 3 kg/cm² für eine Stunde und dem Halten des Kon­ densators in einer dekomprimierten Atmosphäre von 1 Torr für eine Stunde. Die wiederholten Kompressions- und Dekompres­ sions-Tests werden derart ausgeführt. Ein Auftreten von Zwi­ schenräumen zwischen dem Deckelbauglied und dem Gehäusekör­ per wird durch visuelle Beobachtung festgestellt.

Tabelle 1

Bei den Tests, deren Resultate in Tabelle 1 gezeigt sind, werden 10 Proben bei jedem der Temperaturzyklustests und jedem der wiederholten Kompressions- und Dekompressions- Tests verwendet.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, werden, obwohl 50 Temperatur­ zyklustests und 50 wiederholte Kompressions- und Dekompres­ sions-Tests durchgeführt werden, ein Anheben des Deckelbau­ glieds 6c und ein Auftreten des Reißens an der ersten Harz­ schicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 nicht beobachtet.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind eine Kondensatorvorrichtung 2 und Teile der Metallanschlüsse 3 und 4 mit einer äußeren Harzbeschichtung 5 abgedeckt. Die äußere Harzbeschichtung 5 kann jedoch weggelassen werden. Die Kondensatorvorrichtung 2, die mit den Metallanschlüssen 3 und 4 verbunden ist, kann gleichzeitig bezüglich der Hand­ habungsqualität und bezüglich der Leistung der elektrischen Spannung, die dieselbe tolerieren wird, durch Vorsehen der äußeren Harzbeschichtung 5 verbessert werden, so daß die äußere Harzbeschichtung 5 vorzugsweise vorgesehen ist.

Zusätzlich kann die Kondensatorvorrichtung 2 aus einer ord­ nungsgemäßen dielektrischen Keramik, wie z. B. einer Ba­ riumtitanatkeramik und nicht einer Strontiumtitanatkeramik, bestehen. Außerdem werden die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der Kondensatorvorrichtung 2 ausgehärtet. Das heißt der Hochspannungskeramikkondensator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für eine Excimerlaservorrichtung verwendet, und die maximale Be­ triebstemperatur desselben liegt etwa bei 50°C während der tatsächlichen Verwendung. Auf der anderen Seite ist die Aus­ härttemperatur der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12, wie oben beschrieben, 60°C. Daher dehnen sich die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 bei einer Temperatur von 50°C nicht aus, die die maximale Betriebstemperatur des Hochspannungskeramikkondensators 1 während der tatsächlichen Verwendung ist. Folglich wird sich das Deckelbauglied 6c nicht von dem Gehäusekörper 6b tren­ nen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen weiteren Probenhochspannungskeramikkondensator 1 auf die gleiche Art und Weise hergestellt, wie bei dem Herstellen des Hochspan­ nungskeramikkondensators 1 gemäß dem oben beschriebenen Aus­ führungsbeispiel. Die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 werden jedoch bei einer Temperatur von 40°C ausgehärtet. Dann bestätigt sich, daß sich, wenn der Hoch­ spannungskeramikkondensator bei einer Temperatur von 50°C steht, das Deckelbauglied 6c allmählich öffnet. Daher soll­ te, wenn die maximale Betriebstemperatur während der tat­ sächlichen Verwendung 50°C ist, die Aushärttemperatur der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 vor­ zugsweise höher als 50°C sein, um ein anschließendes Öffnen des Deckelbauglieds 6c zu verhindern.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist das Deckelbauglied 6c an dem Gehäusekörper 6b befestigt, ein innen gewindetes Schraubenloch ist in dem Metallanschluß­ körperabschnitt 3b des ersten Metallanschlusses 3 gebildet, und ein Druckanschluß 7 ist in das Schraubenloch geschraubt. Wenn ein Hochspannungskeramikkondensator 1 bei niedrigem Strom verwendet wird, kann der Druckanschluß statt dessen an dem Metallanschluß 3 unter Verwendung der Druckkraft einer Feder befestigt sein. Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 ist der Druckanschluß unter Verwendung der Feder im folgenden beschrieben.

Ein Druckanschluß 27, der in Fig. 3 gezeigt ist, weist eine Region auf, die in ein Durchgangsloch in einem Deckelbau­ glied unterhalb einer unteren Oberfläche eines Flanschab­ schnittes 27a eingebracht ist. Eine Mehrzahl von Federgabel­ abschnitten 27b ist an der Spitze der Einbringregion vorge­ sehen. Die Federgabelabschnitte 27b erstrecken sich in der Breitenrichtung, und die Mittelbereiche desselben (gemessen in der Höhenrichtung) krümmen sich konvex und nach außen. Daher tritt, wenn eine Kraft an die Mehrzahl der Federgabel­ abschnitte 27b in der Mittelrichtung in dem Zustand, der in Fig. 3 gezeigt ist, angelegt ist, eine nach außen gerichtete Kraft in der Durchmesserrichtung auf.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Loch 3d in dem ersten Metall­ anschluß 3 gebildet. Das Loch 3d erstreckt sich von der Spitze des ersten Metallanschlusses 3 in der Längenrichtung. Die Spitzen der Druckanschlüsse 27 sind gebildet, um in das Loch 3d eingebracht zu werden. Der Durchmesser des Lochs 3d ist kleiner als der äußere Nenndurchmesser der Federgega­ belabschnitte 27b, so daß dieselben zusammendrückend in ei­ nen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Lochs 3d gebracht werden. Daher können, wenn die Federgabelabschnitte 27b der Druckanschlüsse 27 in das Loch 3d eingebracht werden, die Druckanschlüsse 27 ohne weiteres und sicher an dem Metallan­ schluß 3 befestigt werden.

Die Oberfläche der Druckanschlüsse 27 besteht aus einem Me­ tallmaterial oder einem leitfähigen Material, um eine Leit­ fähigkeit zu besitzen. Das Loch 3d kann durch den Metallan­ schluß gelocht sein oder kann einen Boden aufweisen.

Claims (15)

1. Hochspannungskeramikkondensator (1), der folgende Merkmale aufweist:
eine Kondensatorvorrichtung (2), die einen dielektri­ schen Keramikkondensatorkörper (2a) mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche und einer ersten (2b) und einer zweiten (2c) Elektrode aufweist, die auf der ersten bzw. der zweiten Oberflä­ che angeordnet sind;
einen ersten (3) und einen zweiten (4) Metallanschluß, die mit der ersten (2b) bzw. der zweiten (2c) Elektro­ de verbunden sind;
ein Keramikgehäuse (6) mit einem Gehäusehohlraum, in dem die Kondensatorvorrichtung (2) und mindestens ein Abschnitt (3a, 3b, 4a, 4b) des ersten (3) und des zweiten (4) Metallanschlusses untergebracht sind; und
eine erste (10) und eine zweite (12) Harzschicht, die in dem Gehäusehohlraum vorgesehen sind, und die min­ destens einen Abschnitt des ersten (3) bzw. des zwei­ ten (4) Metallanschlusses umgeben, wobei die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht durch einen leeren Raum (11) zwischen denselben getrennt sind.

2. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 1, bei dem der Kondensatorkörper (2a) zylinderförmig ist.

3. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 2, bei dem sich der Raum (11) zwischen der ersten (10) und der zweiten (12) Harzschicht entlang der Richtung einer Mittelachse des zylinderförmigen Kondensatorkör­ pers (2a) erstreckt.

4. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem ein Epoxidharz (5) die Kondensator­ vorrichtung (2) umgibt.

5. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 4, bei dem die Kondensatorvorrichtung (2) durch den ersten (3) und den zweiten (4) Metallanschluß und das Epoxidharz (5) verkapselt ist.

6. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem sich ein Abschnitt (3b, 4b) von mindestens einem der Metallanschlüsse (3, 4) aus dem Gehäuse (6) erstreckt.

7. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht aus einem Epoxidharz gebildet sind.

8. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 1, bei dem die Harzschichten (10, 12) bei einer Tempera­ tur oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der Kon­ densatorvorrichtung (2) ausgehärtet sind.

9. Hochspannungskeramikkondensator gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 8, bei dem das Keramikgehäuse (6) einen Gehäusekörper (6b) mit einer Öffnung (6a) auf einer ersten Oberfläche der Kondensatorvorrichtung (2) und ein Deckelbauglied (6c) aufweist, das an dem Gehäuse­ körper (6b) befestigt ist, um die Öffnung (6a) zu schließen.

10. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Keramikgehäuse (6) Alu­ miniumoxid aufweist.

11. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 10, bei dem das Aluminiumoxid fünf Gewichtsprozent Si­ lizium oder weniger enthält.

12. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 7, bei dem das Keramikgehäuse (6) einen Gehäusekörper (6b) aufweist, der eine Öffnung (6a) auf einer ersten Oberfläche der Kondensatorvorrichtung (2) und ein Deckelbauglied (6c) aufweist, das an dem Gehäusekörper (6b) befestigt ist, um die Öffnung (6a) zu schließen.

13. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 12, bei dem das Keramikgehäuse (6) Aluminiumoxid aufweist.

14. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 13, bei dem das Aluminiumoxid fünf Gewichtsprozent Si­ lizium oder weniger enthält.

15. Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem sich die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht um einen äußeren Umfang des ersten (3) bzw. des zweiten (4) Metallanschlusses erstrecken.