CS260700B1

CS260700B1 - A method for producing a high frequency mica capacitor

Info

Publication number: CS260700B1
Application number: CS875928A
Authority: CS
Inventors: Petr Hulka; Oldrich Hanus; Jaroslav Hamsa; Miroslav Langmajer; Frantisek Jares; Jaroslav Nosek; Vaclav Hofreiter
Original assignee: Petr Hulka; Oldrich Hanus; Jaroslav Hamsa; Miroslav Langmajer; Frantisek Jares; Jaroslav Nosek; Vaclav Hofreiter
Priority date: 1987-08-11
Filing date: 1987-08-11
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS592887A1

Abstract

Nový způsob výroby kondenzátoru řeší problém získání dostatečně silné vrstvy na slídových destičkách. Dosahuje se toho naprašováním slídových destiček kovovou vrstvou v naprašovací komoře, ve které se nejprve vyčerpá vzduch na hodnotu 2.1O“3 Pa a po přidání argonu do pracovního tlaku 1 Pa se naprašuje kovová vrstva při stejnosměrných hodnotách proudu 8 A a napětí 350 V po dobu 2,5 min. z každé strany, čímž ge na každé straně vytvoří vrstva o tlouštce mikrony. Výhodné je před vakuováním máčet celek z naprášenýchzslídových destiček proložených měděnými foliemi v nízkoviskozním, nejlépe silikonovém oleji, čímž se vytvoří olejový film, zprostředkovávající odvod tepla z kondenzátoru. Poslední operací je zalévání kondenzátoru zalévací hmotou, přičemž se zalévají pouze okraje a střed zůstává volný.The new method of capacitor production solves the problem of obtaining a sufficiently thick layer on mica plates. This is achieved by sputtering the mica plates with a metal layer in a sputtering chamber, in which the air is first exhausted to a value of 2.10“3 Pa and after adding argon to a working pressure of 1 Pa, the metal layer is sputtered at DC current values of 8 A and voltage of 350 V for 2.5 min. from each side, thereby creating a layer with a thickness of microns on each side. It is advantageous to soak the assembly of powdered mica plates interspersed with copper foils in low-viscosity, preferably silicone oil, before vacuuming, thus creating an oil film that mediates heat dissipation from the capacitor. The last operation is to pour the capacitor with a potting compound, whereby only the edges are poured and the center remains free.

Description

Vynález se týká způsobu výroby vysokofrekvenčního výkonového slídového kondenzátoru, zejména pro vysokofrekvenční generátory pro indukční ohřev.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a high frequency power mica capacitor, particularly for high frequency induction heating generators.

Dosud se kondensátory se slídovým dielektrikem vyráběly tak, že se slídové destičky opatřovaly vodivou vrstvou, např. naparováním, naprašováním nebo stříkáním, ale pouze ve velmi tenkých vrstvách, což pro účely slaboproudé elektroniky, pro kterou byly tyto kondenzátory určeny, dostačovalo. Pro výkonové kondenzátory však, které jsou zatěžovány velkým vysokofrekvenčním proudem, jsou tyto vrstvy nedostačující a silné naprášené nebo jinak nanesené vrstvy nelpí dostatečně na slídě. Přitom tloušlka naprášené vrstvy musí být pro vysokofrekvenční výkonové kondenzátory dostatečně silná jak z hlediska velké proudové zátěže, tak z hlediska hloubky vniku vysokofrekvenčního proudu pro danou frekvenci., která se pohybuje v rozmezí 50 - 300 kHz.To date, mica dielectric capacitors have been manufactured by providing mica plates with a conductive layer, such as by vapor deposition, sputtering or spraying, but only in very thin layers, which was sufficient for the low-current electronics for which the capacitors were intended. However, for power capacitors which are subject to a high RF current, these layers are insufficient and the thick dusty or otherwise applied layers do not adhere sufficiently to the mica. The thickness of the sputtered layer must be sufficiently strong for high-frequency power capacitors, both in terms of high current load and in terms of the high-frequency current penetration for a given frequency, which is in the range of 50-300 kHz.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob výroby vysokofrekvenčního výkonového slídového kondenzátoru, zejména pro vysokofrekvenční generátory pro indukční ohřev , u kteréhoThese disadvantages are overcome by a method of manufacturing a high-frequency power mica capacitor, particularly for high-frequency induction heating generators, in which

- 2 260 700 se slídové destičky mechanicky očistí a odmastí, poté se vysuší, umístí do mřížové naprašovací masky a s touto se vloží do naprašovací komory a po naprášení se prokládají měděnými fóliemi, načež po stlačení naprášených slídových destiček s těmito fóliemi se propájejí okraje měděných fólií a pak se provádí vakuování a poté zalití kondenzátoru zalévací hmotou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vzduch se v naprašovací komoře nejprve vyčerpá na hodnotu vakua 2.10^ Pa a po přidání argonu do pracovního tlaku 1 Pa se naprašuje kovová vrstva při stejnosměrných elektrických hodnotách proudu rovno 8 A a napětí rovno 350 V po dobu 2,5 min. z každé strany, čímž se na každé straně slídové destičky vytvoří pokovená vrstva o tloušíce 3 mikrony.- 2 260 700 the mica plates are mechanically cleaned and degreased, then dried, placed in a grid sputter mask and placed in the sputtering chamber and, after sputtering, interleaved with copper foil, after which the edges of the copper foil are pressed together with the foil according to the invention, in which the air in the sputtering chamber is first pumped to a vacuum value of 2.10 [mu] Pa and, after the addition of argon to a working pressure of 1 Pa, the metal layer is sputtered at DC electrical values of current equal to 8 A and voltage equal to 350 V for 2.5 min. from each side, thereby forming a 3 micron thick plated layer on each side of the mica plate.

Výhody docílené vynálezem spočívají zejména v tom, že se docílí naprášení dostatečně silné vrstvy pro vysokofrekvenční výkonové kondenzátory, která na slídových destičkách dobře ulpívá. Ponořením stlačeného celku slídových destiček s proloženými měděnými fóliemi do nízkoviskózního oleje a vakuováním se docílí vytvoření slabé vrstvy olejového filmu mezi destičkami, která zprostředkovává dokonalý odvod tepla z kondenzátoru.In particular, the advantages of the invention are that a sufficiently thick layer for high-frequency power capacitors is deposited which adheres well to the mica plates. By immersing the compressed mica plate assembly with the copper foils interleaved in the low viscosity oil and vacuuming, a thin film of oil film is formed between the plates, which provides perfect heat dissipation from the condenser.

Při výrobě vysokofrekvenčního výkonového slídového kondenzátoru se nejprve slídové destičky mechanicky očistí a odmastí ponořením do lihu nebo v parách rozpouštědla. Poté se slída suší v peci po dobu max. 2 hodiny při 100* 0, čímž se sníží elektrické ztráty slídy, vyjádřené v hodnotách tg 6 o více než o polovinu oproti nesušenému stavu, což přispívá k optimálním výsledným ztrátám kondenzátoru. Po vysušení je vhodné slídové destičky ihned dále zpracovávat, aby znovu nepojaly vzdušnou vlhkost, a to jejich umístěním do mřížové naprašovací masky, která se vkládá do naprašovacího zařízení, kde probíhá vlastní naprašování v naprašovací komoře za pomoci kovu, jako je mš3. nebo stříbro, které jsou ve tvaru elektrody. Při celémIn the manufacture of the high-frequency power mica capacitor, mica plates are first mechanically cleaned and degreased by immersion in alcohol or solvent vapors. Thereafter, the mica is dried in the furnace for a maximum of 2 hours at 100 * 0, thereby reducing the electrical losses of mica, expressed in terms of tg 6, by more than half compared to the undried state, contributing to optimum resulting capacitor losses. After drying, it is advisable to immediately process the mica plates in order not to re-attach the humidity by placing them in a grid sputter mask which is inserted into a sputtering device where sputtering takes place in a sputtering chamber using a metal such as mass 3. or silver, which are in the shape of an electrode. Throughout

- 3 260 700 tomto postupu je nutno zachovávat nspřostou čistotu, aby kondenzátor měl požadované vlastnosti. Naprašování slídových destiček v naprašovací komoře probíhá tak, že se nejprve vzduch v této naprašovací komoře vyčerpá na hodnotu vakua 2.10“·^ Pa a po přidání argonu do pracovního tlaku 1 Pa se zahájí vlastní naprašování pří stejnosměrných elektrických hodnotách proudu rovno 8 Λ a napětí rovno 350 V po dobu 2,5 min. z jedné strany, čímž se na této straně vytvoří pokovená vrstva o tloušťce asi 3 mikrony. Pak se maska a destičkami v komoře otočí a provede se stejný postup naprášení z druhé strany destiček. Naprášené slídové destičky se zkontrolují měřením jejich kapacity, aby byly v určité toleranci. Přitom se vyloučí destičky pod a nad hranicí kapacity, která se pohybuje v rozsahu 2 600 až 3 400 pF. Tím se zajistí, že celková kapacita kondenzátoru bude rovněž v požadované toleranci.Druhý výběr destiček se provádí z hlediska napěťové pevnosti. Tato se zkouší přiloženým napětím 1 000 V. Po výběru destiček se tyto vkládají do přípravku, kde se prokládají měděnými fóliemi o tlouštce 0,04 mm až 0,05 mm na kapacitu požadované velikosti. Po jejich složení v jeden celek se tento ještě v přípravku stlačí, načež se přípravek rozevře, stlačený celek se vyjme a okraje měděných fólií se propájejí nízkotavitelnou pájkou pomocí molekulárního cínu.Poté se bodově připájejí elektrody a takto upravený celek se vloží do nízkoviskózního, nejlépe silikonového oleje, a ve vývěvě se provede vakuování. Nízkoviskózní silikonový olej vytvoří mezi destičkami slabou vrstvu olejového filmu, která zprostředkovává odvod tepla z kondenzátoru v místě, kde nedochází v důsledku nerovností povrchu slídových destiček ke kovovému styku mezi naprášenou vrstvou a měděnou fólií a vyplňuje i vzniklé vzduchové mezery, což je významné z hlediska použití při přenášení výkonu vysoké frekvence. Tento celek se opatří masivními připojovacími elektrodami. Poslední operací je zalití kondenzátoru do \- 3,260,700 in this process, it is necessary to maintain absolute purity for the capacitor to have the desired properties. The sputtering of mica plates in the sputtering chamber is such that the air in the sputtering chamber is first depleted to a vacuum value of 2.10 "· ^ Pa and after adding argon to a working pressure of 1 Pa, sputtering begins at 8 elektrických and 350 V for 2.5 min. from one side, thereby forming a plated layer of about 3 microns on this side. Then, the mask and the plates in the chamber are rotated and the same sputtering procedure is performed from the other side of the plates. Sputtered mica plates are checked by measuring their capacity to be within a certain tolerance. Plates below and above the capacity limit of 2,600 to 3,400 pF are eliminated. This ensures that the total capacitor capacity is also within the required tolerance. The second selection of the plates is made in terms of stress strength. This is tested with the applied voltage of 1000 V. After selecting the plates, they are inserted into the jig where they are interleaved with copper foils between 0.04 mm and 0.05 mm in thickness to the capacity of the desired size. After they are assembled in one unit, it is still compressed in the preparation, then the preparation is opened, the compressed unit is removed and the edges of copper foils are soldered by low-melting solder using molecular tin. oil, and vacuum is applied to the pump. Low-viscosity silicone oil forms a thin film of oil film between the plates, which provides heat dissipation from the condenser at a point where there is no metallic contact between the sputtered layer and the copper foil due to uneven surface of the mica plates and fills the air gaps, when transmitting high frequency power. This assembly is provided with massive connecting electrodes. The last operation is pouring the capacitor into \

- 4 260 700 zalévací hmoty, která svojí smrštivostí zaručuje mechanické stlačení kondenzátoru. Přitom se zalévají pouze okraje, takže střed zůstane volný pro elektrické připojení kondenzátoru·- 4,260,700 encapsulating compound, which by its shrinkage guarantees mechanical compression of the capacitor. Only the edges are sealed so that the center remains free for the electrical connection of the capacitor.

Claims

Method for manufacturing a high-frequency power mica capacitor, in particular for high-frequency induction heating generators, in which mica plates are mechanically cleaned and degreased, then dried, placed in a grid sputter mask and placed in a sputtering chamber and interspersed with copper foils After pressing the sputtered mica plates with these foils, the edges of the copper foils are soldered and then vacuumed and then casted with a potting compound, characterized in that the air in the sputtering chamber is first depleted to a vacuum value of 2.10 "^ Pa and after adding argon a metal layer is sputtered to a working pressure of 1 Pa at DC current values of 8 A and a voltage of 350 V for 2.5 min. from each side, thereby forming a 3 micron thick plated layer on each side of the mica plate.

2. A process for producing a high-frequency power mica capacitor according to claim 1, characterized in that prior to vacuuming, a compressed assembly of sputtered mica plates interspersed with copper foils is inserted into low viscosity oil and after vacuuming is sealed with potting material.