[发明专利]真空电容器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及真空电容器领域。更具体地，本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。