DE19912214B4

DE19912214B4 - Hochspannungskeramikkondensator

Info

Publication number: DE19912214B4
Application number: DE19912214A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Nagaokakyo Kobayashi; Makoto Nagaokakyo Murata; Toshiya Nagaokakyo Esumi; Akemi Nagaokakyo Ubata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JPH11273993A; US6181543B1; JP3331953B2; DE19912214A1

Abstract

Hochspannungskeramikkondensator (1), der folgende Merkmale aufweist:
einen Kondensator (2), der einen dielektrischen 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 Oberfläche angeordnet sind;
einen ersten (3) und einen zweiten (4) Metallanschluß, die mit der ersten (2b) bzw. der zweiten (2c) Elektrode verbunden sind;
ein Keramikgehäuse (6) mit einem Gehäusehohlraum, der den Kondensator (2) und mindestens einen Abschnitt (3a, 3b, 4a, 4b) des ersten (3) und des zweiten (4) Metallanschlusses unterbringt; und
eine erste (10) und eine zweite (12) Harzschicht, die in dem Gehäusehohlraum vorgesehen sind, und die mindestens einen Abschnitt des ersten (3) bzw. des zweiten (4) Metallanschlusses umgeben, wobei die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht durch einen leeren Raum (11) zwischen denselben getrennt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungskeramikkondensator und insbesondere auf einen Hochspannungskeramikkondensator, der zur Verwendung in Umgebungen geeignet ist, die eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen erfordern. Derartige Kondensatoren sind beispielsweise in einer Atmosphäre nützlich, die Halogengas enthält, wie z. B. ein Hochspannungskeramikkpndensator für eine Excimerlaservorrichtung.
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 widerstandsfähig sein.
Ein Hochspannungskeramikkondensator 51, der entworfen ist, um gegenüber Halogen widerstandsfähig zu sein, ist in 5 gezeigt und ist in der nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-130158 offenbart. Der Hochspannungskeramikkondensator 51 umfaßt einen Kondensator 52, die aus einer dielektrischen Keramik mit Elektroden 52b, 52c auf der oberen und der unteren Oberfläche 52a derselben besteht. Metallanschlüsse 53, 54 sind mit der Elektrode 52b bzw. 52c des Kondensators 52 verbunden.
Der Kondensator 52 ist in einem Gehäuse 55 angeordnet. 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 Widerstandsfähigkeit des Kondensator 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 elastischen 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 Beschtändigkeit gegenüber Halogen zu erhöhen.
Da das Gehäuse 55 aus Aluminiumoxid besteht, und dasselbe den oben beschriebenen luftdicht abdichtenden Aufbau aufweist, und da ein Epoxidharz 59 mit einer überlegenen Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen verwendet wird, um den Kondensator 52 und die Metallanschlüsse 53, 54 (nicht die vorstehenden Abschnitte der Metallanschlüsse 53, 54) zu ummanteln, zeigt der Hochspannungskeramikkondensator 51 eine erhöhte Beschtändigkeit gegenüber Halogen.
Ein weiterer Hochspannungskeramikkondensator ist in der nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7-230933 offenbart. Dieser Hochspannungskeramikkondensator weist eine Konfiguration auf, bei der ein Kondensator Elektroden auf zwei Hauptoberflächen aufweist, wobei 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 luftdicht 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 entweichen aus dem Inneren des luftdicht abgedichteten Gehäuses durch das Loch, 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 Silikonharz 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 zusammengefügte Vorrichtung, bei der ein Paar von Metallanschlüssen mit dem Kondensator 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 Längenausdehnungskoeffizient des ausgehärteten Epoxidharzes 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 dessen Spannungsfestigkeit sinkt. Zusätzlich reagiert jede Komponente des Hochspannungskeramikkondensators 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 flüssig.
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 zufriedenstellend. 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 Excimerlaservorrichtung, was eine Verschlechterung der Gasatmosphäre bewirkt.
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 Hochspannungskeramikkondensator ein isolierendes Schutzharz, das das Gehäuse füllt, ausdehnen, was beispielsweise bewirkt, daß sich das Deckelbauglied des Gehäuses während des Betriebs öffnet.
Die DE 79 01 948 U1 beschreibt einen in einem dichten Kunststoffgehäuse angeordneten Kondensator, wobei das Kunststoffgehäuse durch zwei miteinander verschweißte Halbschalen gebildet ist und die Anschlüsse des Kondensators durch die Schweißnaht nach außen geführt ist. An wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten im Gehäuseinneren zwischen den Halbschalen und dem Kondensatorkörper ist jeweils wenigstens ein Teil vorgesehen, welches einen zwischenraum örtlich überbrückt.
Die JP 06-267 778 A beschreibt einen Kondensator vom geschlossenen Typ, der ein Gehäuse aus einem Aluminiumoxid und aus einem Harz aufweist, welches eine Beständigkeit gegen Halogen aufweist und einen Durchgang des Gases nicht zulässt. Ein Deckel des Gehäuses ist aus demselben Material gebildet wie das Gehäuse und ferner ist ein Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Deckel mittels eines Abdichtungsmaterials gefüllt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochspannungskeramikkondensator zu schaffen, bei dem ein Kondensator, der mit einem Metallanschluß verbunden ist, in einem Gehäuse angeordnet ist und Harz darin eingefüllt ist, wobei das eingefüllte Harz nicht gegenüber einem Reißen anfällig ist und die Beständigkeit desselben gegenüber Halogenen ausgezeichnet ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Hochspannungskeramikkondensator gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Hochspannungskeramikkondensator folgende Merkmale:
einen Kondensator, der einen dielektrischen Keramikkondensatarkörper mit einer ersten und einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche und einer ersten und einer zweiten Elektrode, die auf der ersten bzw. der zweiten Oberfläche 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 den Kondensator und mindestens einen Abschnitt des ersten und des zweiten Metallanschlusses unterbringt; und
eine erste und eine zweite Harzschicht, die in dem Gehäusehohlraum 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, Spannungen 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 Hochspannungskeramikkondensator, bei dem lediglich Epoxidharz eingefüllt ist, tritt die Tendenz auf, daß das Reißen in dem Epoxidharz nicht nur aufgrund Wesentlicher Schrumpfspannungen während des Aushärtens und des Schrumpfens, sondern ferner aufgrund von Spannungen während des Abkhülens auftritt, die durch den Unterschied zwischen den Längenausdehnungskoeffizienten des Harzes und der Keramik bedingt sind. Auf der anderen Seite werden hinsichtlich des Hochspannungskeramikkondensators 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 Harzschichten angehoben.
Folglich ist es, da der Kondensator und die Kontaktabschnitte zwischen dem Kondensator und dem ersten und dem zweiten Metallanschluß durch die erste Harzschicht und die zweite Harzschicht fest luftdicht abgedichtet sind, möglich, einen optimalen Hochspannungskeramikkondensator vorzusehen, der zur Verwendung, in einer Atmosphäre geeignet ist, die ein Halogengas enthält, wie z. B. ein Entladeanregungskondensator für eine Exicimerlaservorrichtung, und der eine überlegene Beständigkeit gegenüber Halogenen aufweist.
Außerdem kann der Kondensator eine äußere Harzbeschichtung umfassen, die ein Epoxidharz umfaßt, das um den Kondensator in dem Keramikgehäuse vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung werden die elektrischen Spannungen, mit denen der Kondensator betrieben werden kann, erhöht.
Außerdem kann die Harzschicht bei einer Temperatur oberhalb der maximalen Betriebstemperatur des Kondensators 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 Keramikgehäuses, wie z. B. ein Deckelbauglied, trennt.
Außerdem kann das Keramikgehäuse einen Gehäusekörper mit einer Öffnung bei einer ersten Oberfläche der Kondensators und ein Deckelbauglied umfassen, das an dem Gehäusekörper befestigt ist, um die Öffnung zu schließen. Mit dieser Anordnung kann die zusammengefügte Vorrichtung, bei der der erste Metallanschluß und der zweite Metallanschluß mit dem Kondensator verbunden sind, ohne weiteres in dem Gehäuse von dem Öffnungsabschnitt des Keramikgehäusekörpers plaziert werden. Zusätzlich kann Harz, das die Harzschichten bildet, ohne weiteres in das Gehäuse eingefühlt werden.
Außerdem kann das Keramikgehäuse Aluminiumoxid umfassen, um eine verbeserte Beständigkeit gegenüber Halogenen zu besitzen. Das Aluminiumoxid enthält vorzugsweise fünf Gewichtsprozent Silizium oder weniger. Mit dieser Anordnung besitzt das Gehäuse selbst eine sogar noch verbeserte Beständigkeit gegenüber Halogenen.
Zusätzlich umfassen die erste Harzschicht und die zweite Harzschicht vorzugsweise ein Epoxidharz, das eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen aufweist. Mit dieser Anordnung ist ein Hochspannungskeramikkondensator vorgesehen, der eine noch verbeserte Beständigkeit gegenüber Halogenen besitzt.
Die vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher und an bevorzugten Ausführüngsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines Hochspannungskeramikkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A eine perspektivische Ansicht eines Kondensators mit der ein erster und ein zweiter Metallanschluß verbunden sind;
2B eine perspektivische Ansicht des Kondensators, der in 2A gezeigt ist, bei der eine äußere Harzbeschichtung an dem Äußeren derselben gebildet ist;
3 eine perspektivische Ansicht, die Anschlüsse gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine Schnittansicht, die einen festen Aufbau eines ersten Metallanschlusses und der Anschlüsse gemäß dem modifizierten Ausführungsbeispiel zeigt, das in 3 gezeigt ist; und
5 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Hochspannungskeramikkondensators nach dem Stand der Technik.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Hochspannungskeramikkondensators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Hochspannungskeramikkondensator 1 wird vorzugsweise für eine Entladeanregung in einer Excimerlaservorrichtung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Verwendungen begrenzt.
Der Hochspannungskeramikkondensator 1 weist einen Kondensator 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 Kondensatorelement 2a besteht aus einer dielektrischen Keramik, beispielsweise einer dielektrischen Strontiumtitanatkeramik. Die Elektroden 2b und 2c können aus einem geeigneten Material bestehen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 2b und 2c durch Anbringen einer Ag-Paste an das Kondensatorelement 2a und durch Brennen der Paste gebildet.
Ein erster Metallanschluß 3 und ein zweiter Metallanschluß 4 sind mit der Elektrode 2b bzw. 2c des Kondensators durch Löten oder ähnliches 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 Metallanschlüsse 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 Abschnitte 3b und 4b der Metallanschlüsse 3 und 4 sind mit den Flanschabschnitten 3a und 4a verbunden.
2A ist eine perspektivische Ansicht des Kondensators 2, mit der die Metallanschlüsse 3 und 4 verbunden sind. Wie in 2B gezeigt, deckt eine äußere Epoxidharzbeschichtung 5 den Kondensator 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 dem Kondensator 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 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, vorzugsweise Aluminiumoxid, das eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Halogen aufweist, und bestehen noch bevorzugter aus Aluminiumoxid, das Silizium mit nicht mehr als 5 Gewichtsprozent enthält. Ein Durchgangsloch 6d ist an dem unteren Ende des Gehäusekörpers 6b gebildet.
Wenn der Hochspannungskeramikkondensator zusammengefügt ist, wird der Kondensator 2, mit der die Metallanschlüsse 3 und 4 verbunden sind, und um die die äußere Harzbeschichtung 5 gebildet ist, in dem Gehäusekörper 6b plaziert. Der Abschnitt 4b des Metallanschlusses 4 wird in das Durchgangsloch 6d eingebracht, und das eine Ende des Metallanschlusses 4 steht von dem Durchgangsloch 6d vor. Dann werden eine zweite Harzschicht 12 und eine erste Harzschicht 10 auf eine solche Art und Weise gebildet, daß jedes Harz in der oben erwähnten Art und Weise eingefüllt wird.
Das Harzmaterial, das die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 bildet, ist vorzugsweise ein Epoxidharz. Es können jedoch andere Harze, beispielsweise ein Allyl-Harz verwendet werden, solange das Harz eine ausreichende Beständigkeit 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, solange ein Raum 11 zwischen denselben gebildet wird. Ein geeignetes Verfahren, das verwendet werden kann, ist im folgenden 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 Region 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 bzw. Anschlusses 7 angebracht. Das Deckelbauglied 6c umfaßt ein Durchgangsloch 6e, das den Abschnitt 3b des oberen Metallanschlusses 3 aufnimmt.
Der Anschluß 7 besteht vorzugsweise aus einem Metall und weist einen Flanschabschnitt 7a und einen Abschnitt 7b mit Außengewinde auf, der zu einer Ausnehmung 3c mit Innengewinde paßt, die in der Spitze des Abschnittes 3b des Metallanschlusses 3 gebildet ist. Insbesondere wird der Druckanschluß 7 durch die Zusammenwirkung Abschnittes 7b mit Außengewinde und der Ausnehmung 3c mit Innengewinde auf das Ge häuse geschraubt. Auf diese Art und Weise wird das Deckelbauglied 6c angebracht, 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 Epoxidharz 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 ausgehörte wird, ist ein Raum 11 zwischen der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 gebildet.
Wie in 1 gezeigt, werden Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 vorzugsweise verwendet, um eine luftdichte Abdichtung für das Keramikgehäuse 6 zu bilden. Diese Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 bestehen aus einem elastischen Material, wie z. B. einem O-Ring, und dieselben sind vorzugsweise aus einem Abdichtungsmaterial gebildet das aus Fluorgummi mit einer Beständigkeit gegenüber Halogen besteht.
Das Abdichtungsbauglied 8a sitzt in einer ringförmigen Ausnehmung 7c, die in der unteren Oberfläche des Flanschabschnittes 7a des Anschlusses 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 Anschlusses 7 ist mit der oberen Oberfläche des Deckelbauglieds 6c über das Abdichtungsbauglied 8a zusammendrückend verbunden, derart, daß der Anschluß 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 Abschnitts 4b des zweiten Metallanschlusses 4 und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 6d zu bilden. Das Abdichtungsbauglied 9 ist an der Kontaktoberfläche des Deckelbauglieds 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 Metallanschluß 3 zu dem zweiten Metallanschluß 4 auf eine Art und Weise getrennt zu werden, daß der Kondensator 2 und die Kontaktregion zwischen dem Kondensator 2 und den Metallanschlüssen 3 und 4 luftdicht in der Keramikummantelung 6 abgedichtet sind, die luftdicht durch die oben beschriebenen Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 abgedichtet ist. Daher werden mechanische Spannungen, die durch den Unterschied zwischen den Ländenausdehnungskoeffizienten des Harzes und der Keramik, die der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 während des Aushärtens entstehen, durch den Raum 11 absorbiert. Dies vermeidet die Bildung von Rissen in der ersten und der zweiten Harzschicht 10, 12, mit dem Resultat, daß die Beständigkeit gegenüber Halogen in dem Keramikgehäuse 6 wesentlich verbessert wird.
Außerdem werden die Kontaktregionen zwischen dem Keramikgehäuse 6 und den Metallanschlüssen 3 und 4 und die Kontaktregion zwischen dem Gehäusekörper 6b und dem Deckelbauglied 6c durch die Abdichtungsbauglieder 8a, 8b und 9 abgedichtet, derart, daß die Zuverlässigkeit der Abdichtung bei den Kontaktregionen zwischen dem Kondensator 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 dielektrischen Strontiumtitanatkeramik mit einem äußeren Durchmesser 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 leitfähig verbunden, wobei die Metallanschlüsse 3 und 4 eine Fläche von 300 mm² an der Kontaktregion der Elektroden 2b und 2c aufweisen, und dieselben Abschnitte 3b und 4b mit einem Durchmesser von 15 mm umfassen. Dann werden ein Kondensator 2 und Teile der Metallanschlüsse 3 und 4 mit einem Epoxidharz abgedeckt, derart, daß eine äußere Harzbeschichtung 5 gebildet wird. Das resultierende halbfertige Produkt wird in einem Keramikgehäuse 6 (Gehalt des Siliziums ist 0,5 Gewichtsprozent) unter Verwendung der gleichen Prozedur, wie bei dem oben beschriebenen 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, ausgehärtet, so daß ein Hochspannungskeramikkondensator 1 erhalten 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 der Lagerung des Hochspannungskeramikkondensators bei einer Temperatur von –20°C für zwei Stunde, dem Heizen desselben auf eine Temperatur von 60 ° C, der Lagerung des Kondensators bei einer Temperatur von 60°C für zwei Stunden, und dem Abkühlen des Kondensators auf eine Temperatur von –20°C. Eine Bewertung wird durch Beobachten des Auftretens von Zwischenräumen zwischen einem Deckelbauglied und einem Gehäusekörper und durch Messen der elektrischen Spannung die der Kondensator tolerieren 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 Einzelzylkus besteht aus dem Halten des Hochspannungskeramikkondensators stehend in einer komprimierten Atmosphäre von 3 kg/cm² für eine Stunde und dem Halten des Kondensators in einer dekomprimierten Atmosphäre von 1 Torr für eine Stunde. Die wiederholten Kompressions- und Dekompressions-Tests werden derart ausgeführt. Ein Auftreten von Zwischenräumen zwischen dem Deckelbauglied und dem Gehäusekörper 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 Temperaturzyklustests und 50 wiederholte Kompressions- und Dekompressions-Tests durchgeführt werden, ein Anheben des Deckelbauglieds 6c und ein Auftreten des Reißens an der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 nicht beobachtet.
Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel sind ein Kondensator 2 und Teile der Metallanschlüsse 3 und 4 mit einer äußeren Harzbeschichtung 5 abgedeckt. Die äußere Harzbeschichtung 5 kann jedoch weggelassen werden. Der Kondensator 2, die mit den Metallanschlüssen 3 und 4 verbunden ist, kann gleichzeitig bezüglich der Handhabung und bezüglich der Spannungsfestigkeit durch Vorsehen der äußeren Harzbeschichtung 5 verbessert werden, so daß die äußere Harzbeschichtung 5 vorzugsweise vorgesehen ist.
Zusätzlich kann der Kondensator 2 aus einer dielektrischen Keramik, wie z. B. einer Bariumtitanatkeramik anstelle einer Strontiumtitanatkeramik, bestehen. Außerdem werden die erste Harzschicht 10 und die zweite Harzschicht 12 vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb der maximalen Betriebstemperatur des Kondensators 2 ausgehärtet. Das heißt der Hochspannungskeramikkondensator gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für eine Excimerlaservorrichtung verwendet, dessen maximale Betriebstemperatur etwa bei 50°C ligt. Auf der anderen Seite ist die Aushärttemperatur 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 maximalen Betriebstemperatur des Hochspannungskeramikkondensators 1 von 50°C nicht so stark so dass sich das Deckelbauglied 6c nicht von dem Gehäusekörper 6b trennen kann Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen weiteren Probenhochspannungskeramikkondensator 1 auf die gleiche Art und Weise hergestellt, wie bei dem Herstellen des Hochspannungskeramikkondensators 1 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. 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 Hochspannungskeramikkondensator bei einer Temperatur von 50°C betribenen wird, das Deckelbauglied 6c allmählich öffnet. Daher sollte, wenn die maximale Betriebstemperatur während der tatsächlichen Verwendung 50°C ist, die Aushärttemperatur der ersten Harzschicht 10 und der zweiten Harzschicht 12 vorzugsweise 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 Schraubenloch mit Innengewinde ist in dem Abschnitt 3b des ersten Metallanschlusses 3 gebildet, und ein Anschluß 7 ist in das Schraubenloch geschraubt. Wenn ein Hochspannungskeramikkondensator 1 bei niedrigem Strom verwendet wird, kann der Anschluß statt dessen an dem Metallanschluß 3 unter Verwendung der Druckkraft einer Feder befestigt sein. Bezugnehmend auf die 3 und 4 ist der Anschluß unter Verwendung der Feder im folgenden beschrieben.
Ein Anschluß 27, der in 3 gezeigt ist, weist einen Abschnitt auf, der in ein Durchgangsloch in einem Deckelbauglied unterhalb einer unteren Oberfläche eines Flanschabschnittes 27a eingebracht ist. Eine Mehrzahl von Federgabelabschnitten 27b ist an der Spitze des Einbringabschnitts vorgesehen. Die Federgabelabschnitte 27b erstrecken sich über den Umfang und die Mittelbereiche desselben (gemessen in der Höhenrichtung) krümmen sich konvex und nach außen. Daher tritt, wenn eine Kraft an die Mehrzahl der Federgabelabschnitte 27b in der Mittelrichtung in dem Zustand, der in 3 gezeigt ist, angelegt ist, eine nach außen gerichtete Kraft in der Durchmesserrichtung auf.
Wie in 4 gezeigt, ist ein Loch 3d in dem ersten Metallanschluß 3 gebildet. Das Loch 3d erstreckt sich von der Spitze des ersten Metallanschlusses 3 in der Längenrichtung. Die Spitzen der Anschlüsse 27 sind gebildet, um in das Loch 3d eingebracht zu werden. Der Durchmesser des Lochs 3d ist kleiner als der äußere Nenndurchmesser der Federgegabelabschnitte 27b, so daß dieselben zusammendrückend in einen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Lochs 3d gebracht werden. Daher können, wenn die Federgabelabschnitte 27b der Anschlüsse 27 in das Loch 3d eingebracht werden, die Anschlüsse 27 ohne weiteres und sicher an dem Metallanschluß 3 befestigt werden.
Die Oberfläche der Anschlüsse 27 besteht aus einem Metall oder einem leitfähigen Material, um eine Leitfähigkeit zu besitzen. Das Loch 3d kann als Durchgangs- oder als Sackloch ausgeführt sein

Claims

Hochspannungskeramikkondensator (1), der folgende Merkmale aufweist: einen Kondensator (2), der einen dielektrischen 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 Oberfläche angeordnet sind; einen ersten (3) und einen zweiten (4) Metallanschluß, die mit der ersten (2b) bzw. der zweiten (2c) Elektrode verbunden sind; ein Keramikgehäuse (6) mit einem Gehäusehohlraum, der den Kondensator (2) und mindestens einen Abschnitt (3a, 3b, 4a, 4b) des ersten (3) und des zweiten (4) Metallanschlusses unterbringt; und eine erste (10) und eine zweite (12) Harzschicht, die in dem Gehäusehohlraum vorgesehen sind, und die mindestens einen Abschnitt des ersten (3) bzw. des zweiten (4) Metallanschlusses umgeben, wobei die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht durch einen leeren Raum (11) zwischen denselben getrennt sind.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 1, bei dem der Kondensatorkörper (2a) zylinderförmig ist.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 2, bei dem sich der Raum (11) zwischen der ersten (10) und der zweiten (12) Hartschicht entlang der Richtung einer Mittelachse des zylinderförmigen Kondensatorkörpers (2a) erstreckt.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem ein Epoxidharz (5) den Kondensator (2) umgibt.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 4, bei dem der Kondensator (2) durch den ersten (3) und den zweiten (4) Metallanschluß und das Epoxidharz (5) verkapselt ist.
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.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die erste (10) und die zweite (12) Harzschicht aus einem Epoxidharz gebildet sind.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 bei dem die Harzschichten (10, 12) bei einer Temperatur oberhalb der maximalen Betriebstemperatur des Kondensators (2) ausgehärtet sind.
Hochspannungskeramikkondensator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Keramikgehäuse (6) einen Gehäusekörper (6b) mit Einer Öffnung (6a) auf einer ersten Oberfläche des Kondensators (2) und ein Deckelbauglied (6c) aufweist, das an dem Gehäusekörper (6b) befestigt ist, um die Öffnung (6a) zu schließen.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Keramikgehäuse (6) aus Aluminiumoxid gebildet ist.
Hochspannungskeramikkondensator (1) gemäß Anspruch 10, bei dem das Aluminiumoxid fünf Gewichtsprozent Silizium oder weniger enthält.
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.