高电压贯穿型电容器以及磁控管

摘要

提供一种可增大绝缘树脂界面处的粘接力，阻止界面处发生剥离，避免性能变差和发生电气短路的高可靠性的高电压贯穿型电容器。电容器(2)，在其两面上具有电极(213、214、215)，电极之一方(215)固定在接地金属件(1)的一侧上。贯穿导体(4、5)，从电容器以及接地金属件中贯穿，连接在电极之另一方(213、214)上而与之导通。绝缘外壳(6)，设在接地金属件的一侧上，一端嵌入在接地金属件的竖立部(111)的外周上。绝缘树脂(7、8)，填充于绝缘外壳的内部以及接地金属件的内部空间，并且填充于电容器的周围。绝缘外壳侧的绝缘树脂，由含有溴系阻燃剂的环氧树脂构成，溴系阻燃剂是溴代芳香族缩水甘油醚。

说明书

技术领域

本发明涉及，高电压贯穿型电容器以及具有由该高电压贯穿型电容器构成的滤波器的磁控管。

背景技术

现有的这种高电压贯穿型电容器，已在例如特开平8-316099号公报和实开平4-40524号公报等中公开。其一般结构如下所述。在构成电容器的介电陶瓷上，有两个隔着间隔形成的通孔。在介电陶瓷的、通孔从中开口的两个面上，设置彼此独立的独立电极以及相对于独立电极为公共的公共电极。公共电极，通过锡焊等手段固定在接地金属件的竖立部上。贯穿导体从电容器的通孔以及接地金属件的通孔中贯穿。将该贯穿导体，用电极连接体等锡焊在电容器的独立电极上。在接地金属件的竖立部的外周，插装将电容器包围起来的绝缘外壳。在接地金属件的另一侧上，插装将贯穿导体包围起来的绝缘罩。绝缘罩是与接地金属件的竖立部的内周面紧密接触地安装的。此外，在绝缘外壳和被绝缘外壳包围的电容器的内外，填充环氧树脂等热固性绝缘树脂，以确保其防潮性及绝缘性。

但是，绝缘树脂，只是与接地金属件的竖立部的内、外周面、绝缘外壳的内周面以及电容器的内、外表面紧密接触地填充的，彼此之间处于非粘接状态。因此，随着绝缘树脂固化收缩时产生应力以及使用时反复产生应力，会在介电陶瓷与绝缘树脂之间产生间隙，进而也会在绝缘树脂与绝缘外壳的内周面和接地金属件之间的分界处产生间隙。

作为产生上述间隙的主要原因，可列举出，环氧树脂等热固性绝缘树脂固化收缩时产生的应力、以及、构成电容器的介电陶瓷的电致伸缩现象所引起的应力。

构成电容器的介电陶瓷，由以钛酸钡为主成分的介电陶瓷构成。这种介电陶瓷是属于压电晶体类的强介质。属于压电晶体类的强介质显示出反压电效应。因此，施加交流高电压时，将在构成电容器的介电陶瓷的内部产生机械能。

例如，在将这种高电压贯穿型电容器，在微波炉的磁控管中作为滤波器使用的场合，使磁控管振荡的交流高电压将施加在电容器上。一旦施加交流高电压，在介电陶瓷的内部，由于前述反压电效应，电能被转换为机械能。因此，介电陶瓷在施加电压时会伸展、未施加时收缩而恢复到原来状态。

为了使微波炉的磁控管振荡，要施加频率为工频或20kHz～40kHz的4kV_0-P左右的电压。此外，在磁控管即将开始振荡之前要施加0～40kV_P-P的过渡电压。构成电容器的介电陶瓷，在上述交流电压下将反复伸缩。将这种现象称作介电陶瓷的电致伸缩现象。

该电致伸缩现象，是导致介电陶瓷与绝缘树脂之间、进而绝缘树脂与绝缘外壳的内周面和接地金属件之间的分界处产生间隙的重要原因。因此，现有的这种高电压贯穿型电容器，存在着会在短时间内因性能变差和电极之间短路而发生问题的可能性。

此外，作为性能变差的其它原因，还可以列举出，介电陶瓷的陶瓷体槽部中阻燃剂的沉降。

迄今一般使用的绝缘树脂，是含有添加型阻燃剂六溴代苯的环氧树脂。在这种场合，由于阻燃剂含有较大的条状颗粒，因而阻燃剂的比重大于基础树脂，具有产生沉降而存在于绝缘界面各处的倾向。作为阻燃剂，其本身的绝缘性低于基础树脂，而且还会对基础树脂与陶瓷体二者的紧密接触强度产生不良影响。阻燃剂的沉降，还会带来初始击穿电压值离散、高温负荷性能只能保持较短时间等问题。

发明内容

本发明的任务是，提供这样一种高可靠性的高电压贯穿型电容器、以及、将该高电压贯穿型电容器作为滤波器组装于其中的磁控管，即，可增大绝缘外壳和接地金属件与填充于外壳侧的内部的绝缘树脂之间的界面处的粘接力、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面处的粘接力，阻止彼此之间的界面发生剥离，避免性能变差和发生电气短路。

为实现上述任务，本发明所涉及的高电压贯穿型电容器，包括至少一个接地金属件、至少一个电容器、至少一个贯穿导体、至少一个绝缘管、至少一个绝缘外壳、以及、绝缘树脂。

所说接地金属件，在其一侧具有竖立部，所说竖立部具有从一侧向另一侧贯通的通孔以及与所说通孔相连的内部空间。

所说电容器，以，包括具有通孔的介电陶瓷、并在所说介电陶瓷的所说通孔开口的两面具有电极，而构成，所说电极之一方固定在所说接地金属件的所说一侧上。

所说贯穿导体，从所说电容器以及所说接地金属件中贯穿，连接在所说电极之另一方上而与之导通。所说绝缘管，以包覆在所说贯穿导体上的状态设置。

所说绝缘外壳，设在所说接地金属件的一侧上，其一端嵌入在所说竖立部的所说外周上。所说绝缘树脂，填充于所说绝缘外壳的内部以及所说接地金属件的所说内部空间内，并填充于所说电容器的周围，在所说绝缘罩的内部填充于所说电容器的周围。

所说绝缘外壳侧的绝缘树脂，由含有溴系阻燃剂的环氧树脂构成，所说溴系阻燃剂，是溴代芳香族缩水甘油醚(臭素化芳香族グリシジルエ-テル)。

根据上述结构的高电压贯穿型电容器，当用于微波炉的磁控管中时，以贯穿导体作为给电端子，将电容器连接在该贯穿端子和作为接地电位的接地金属件之间，通过电容器的滤波作用可将从贯穿导体中通过的噪音吸收。

此外，由于接地金属件具有通孔，电容器也具有贯通介电陶瓷的通孔，因此，能够将相对于地为高电位的贯穿端子，在确保由通孔形成足够的电气绝缘的情况下，安装在接地电位的接地金属件和电容器的电极之一方之间。

再有，由于绝缘树脂填充于绝缘外壳的内部以及接地金属件的内部空间内，并且绝缘树脂填充于电容器的周围，因此，在高温负荷试验和耐湿负荷试验等可靠性试验中、以及、在高温潮湿环境下使用等场合的可靠性得以提高。

本发明的特征在于，在上述一般性结构中，作为绝缘外壳侧的绝缘树脂，使用的是含有溴系阻燃剂的环氧树脂，溴系阻燃剂使用的是溴代芳香族缩水甘油醚。

溴代芳香族缩水甘油醚虽为液态，但所含有的颗粒很细因而能够减轻颗粒的沉降，绝缘树脂界面的紧密接触性可得以保持。固此，可增大绝缘外壳和接地金属件与填充于外壳内部的绝缘树脂之间的界面处的粘接力、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面处的粘接力，因而，即便是绝缘树脂发生固化收缩、或者使用时介电陶瓷发生电致伸缩现象，也完全能够承受因此而产生的机械应力。因此，能够提供一种，可阻止绝缘外壳和接地金属件与填充于外壳内部的绝缘树脂之间的界面、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面发生剥离，避免性能变差和发生电气短路的高可靠性的高电压贯穿型电容器。

本发明还公开了一种将本发明所涉及的高电压贯穿型电容器作为滤波器组装于其中的磁控管。

对于本发明的其它目的、构成、以及优点，将结合附图进行更详细的说明。而附图只是单纯列举示例而已。

根据以上所述，根据本发明，可获得下述效果。

(a)可提供一种，可增大绝缘外壳和接地金属件与填充于外壳侧内部的绝缘树脂之间的界面处的粘接力、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面处的粘接力，阻止彼此之间的界面发生剥离，避免性能变差以及发生电气短路的高可靠性的高电压贯穿型电容器。

(b)可提供一种将高电压贯穿型电容器作为滤波器组装于其中的高可靠性的磁控管。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的高电压贯穿型电容器的一个例子的正视剖视图。

图2是图1所示高电压贯穿型电容器的分解立体图。

图3是表2所示交流击穿电压试验结果的分布图。

图4是组装有本发明所涉及的高电压贯穿型电容器的磁控管的局部剖视图。

具体实施方式

图1是表示本发明所涉及的高电压贯穿型电容器的一个例子的正视剖视图。图2是图1所示高电压贯穿型电容器的分解立体图。图1和图2所示的高电压贯穿型电容器，包括接地金属件1、电容器2、贯穿导体4、5、绝缘外壳6、外侧绝缘树脂7、内侧绝缘树脂8、绝缘罩9以及由硅酮等制成的绝缘管10、11等。

接地金属件1，在其一侧具有竖立部111，竖立部111具有通孔112。电容器2，配置在竖立部111上，电极215通过锡焊等手段固定在竖立部111上。贯穿导体4、5，从电容器2上所形成的通孔211、212以及接地金属件1上所形成的通孔112的内部贯穿，经电极连接体12、13连接在电极213、214上而与之导通。

外侧绝缘树脂7，在接地金属件1的一侧填充于电容器2的周围，与介电陶瓷210的表面紧密接触。内侧绝缘树脂8，在接地金属件1的另一侧填充于电容器2的通孔211、212内，与介电陶瓷210的表面紧密接触。外侧绝缘树脂7，由含有溴系阻燃剂的热固性环氧树脂构成，所说溴系阻燃剂是溴代芳香族缩水甘油醚。

绝缘管10、11，以将贯穿导体4、5位于通孔211、212内的部分包覆的状态设置。

绝缘外壳6和绝缘罩9可以由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或改性三聚氰氨等构成。绝缘外壳6嵌入在接地金属件1的竖立部111的外周上。绝缘罩9嵌入在接地金属件1的竖立部111的内周上。外侧绝缘树脂7填充于绝缘外壳6的内部，内侧绝缘树脂8填充于绝缘罩9的内侧、接地金属件1所具有的竖立部111的内侧、以及、电容器2的通孔211、212内。

构成电容器2的介电陶瓷210的组成已众所周知。作为具体的例子，可列举出以BaTiO₃-BaZrO₃-CaTiO₃-MgTiO₃为主成分、含有一种或多种添加物的组成。

电容器2以其电极215固定在接地金属件1的一侧上的状态设置在接地金属件1上。贯穿导体4、5，从电容器2以及接地金属件1中贯穿，连接在电极213、214上而与之导通。因此，当用于微波炉的磁控管中时，可得到这样一种高电压贯穿型电容器，即，以贯穿导体4、5作为给电端子，将电容器2连接在该贯穿导体4、5和接地电位的接地金属件1之间，通过电容器2的滤波作用将从贯穿导体4、5中通过的噪音吸收。

由于接地金属件1至少具有一个通孔112，电容器2至少具有一个贯通介电陶瓷210的通孔211、212，因此，能够将相对于地为高电位的贯穿导体4、5，在确保由通孔211、212形成足够的电气绝缘地的情况下，安装在接地电位的接地金属件1和电容器2的电极215之间。

由于绝缘树脂7、8填充于电容器2的周围，因此，在高温负荷试验和耐湿负荷试验等可靠性试验中、以及、在高温潮湿环境下使用等场合的可靠性得以提高。

本发明的特征在于，在上述一般性结构中，作为绝缘外壳侧的绝缘树脂，使用含有溴系阻燃剂的环氧树脂，溴系阻燃剂使用溴代芳香族缩水甘油醚。溴代芳香族缩水甘油醚虽为液态，但所含有的颗粒很细因而能够减轻颗粒的沉降，绝缘树脂界面的紧密接触性可得以保持。

因此，能够增大绝缘外壳6和接地金属件1与填充于外壳侧的内部的绝缘树脂之间的界面处的粘接力、以及、电容器2与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面处的粘接力，因而，即便是绝缘树脂发生固化收缩、或者使用时介电陶瓷210发生电致伸缩现象，也完全能够承受因此而产生的机械应力。

因此，可以得到一种能够阻止绝缘外壳和接地金属件与填充于外壳侧的内部的绝缘树脂之间的界面、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面发生剥离，避免性能变差和发生电气短路的高可靠性的高电压贯穿型电容器。

下面，列举试验数据进行说明。

本实施例的高电压贯穿型电容器，是使用一种作为溴系阻燃剂含有溴代芳香族缩水甘油醚的环氧树脂制造的。将溴的含量调整为，相对于溴代芳香族缩水甘油醚为40～60wt％，相对于环氧树脂总体(包括填充剂)为2～6wt％。溴代芳香族缩水甘油醚的分子量为200～400。

而比较例的高电压贯穿型电容器，用含有添加型阻燃剂六溴代苯的环氧树脂制造。

1.高温负荷试验

使用上述绝缘树脂，制造图1、图2所示的高电压贯穿型电容器试品各10个，进行高温负荷试验。在高温负荷试验中，将试品放入恒温箱内，使温度保持120℃，连续施加DC15kV电压，对到发生故障时的时间进行计量。表1示出高温负荷试验的结果。

表1  高温负荷试验结果

  试验条件                           120℃-DC15kV(n＝各10)  单位：小时(hour)  试品No.    1   2    3    4    5  6  7  8  9  10  比较例    37   50    56    68    98  156  244  278  334  454  实施例    1165   1190    1190    1190    1190  1192  1192  1282  1282  1501

由表1可知，实施例的高电压贯穿型电容器相对于比较例，到发生故障时的时间延长了2.6～40倍，可靠性提高。

2.交流击穿电压试验

使用上述绝缘树脂，制造图1、图2所示的高电压贯穿型电容器试品各20个，进行交流击穿电压试验。在交流击穿电压试验中，在常温下对试品施加频率50Hz的正弦波交流电压，从0V缓慢升高，测出发生击穿时的电压。表2示出交流击穿电压试验的结果。图3是表2所示交流击穿电压试验结果的分布图。

表2  交流击穿电压试验结果

由表2可知，实施例的高电压贯穿型电容器，其平均击穿电压(ave)为36.6kV，比比较例的平均击穿电压(ave)31.3kV高约5kV。此外，击穿电压的标准偏差σ，实施例为3.6kV，比比较例的4.5kV要低，其离散小。因此，根据本发明，能够制造出高可靠性的高电压贯穿型电容器。

此外，若对击穿模式进行分析，实施例的高电压贯穿型电容器，其陶瓷体槽部发生击穿的数量较少。这表明，介电陶瓷体与绝缘树脂之间的紧密接触性提高。

从对图1、图2所示高电压贯穿型电容器的截面·树脂截面的放大照片、以及、上述绝缘树脂的实验切片的截面·树脂截面的放大照片进行的分析可知，实施例的阻燃剂的颗粒(包括凝集)比比较例的颗粒要细，介电陶瓷体与绝缘树脂之间的紧密接触性良好。

由以上结果可知，可增大绝缘外壳和接地金属件与填充于各自内部的绝缘树脂之间的界面处的粘接力、以及、电容器与填充于其周围的绝缘树脂之间的界面处的粘接力，阻止彼此之间的界面发生剥离，避免性能变差和发生电气短路。

在实施例所使用的绝缘树脂中，溴代芳香族缩水甘油醚的分子量为200～400。

图4是将本发明所涉及的高电压贯穿型电容器作为滤波器组装于其中的磁控管的局部剖视图，15是阴极棒，16是滤波器盒，17、18是电感线圈，19是与电感线圈17、18一起作为滤波器使用的、本发明所涉及的高电压贯穿型电容器。滤波器盒16，是以将阴极棒15覆盖的状态设置的，而高电压贯穿型电容器19，是以，从滤波器盒16的侧面板161上所设置的通孔中穿过而其外侧绝缘树脂7伸出至外部，的状态设置的，并且，通过其接地金属件1的部分安装固定在滤波器盒16的侧面板161上。电感线圈17、18在滤波器盒16的内部，串接于阴极棒15的阴极端子、与、高电压贯穿型电容器19的贯穿导体4、5之间。21是冷却叶片，22是衬垫，23是RF输出端，24是磁铁。

为了使微波炉的磁控管振荡，要将频率为工频或20kHz～40kHz的4kV_0-P左右的电压，提供给高电压贯穿型电容器19的贯穿导体4、5。所提供的高电压，从贯穿导体4、5经电感线圈17、18供给磁控管。从贯穿导体4、5中通过的噪音，通过电容器2以及电感线圈17、18的滤波作用被吸收。

此外，由于绝缘树脂7、8填充于电容器2的周围，因此，即便是在高温潮湿环境下的微波炉中使用等场合，也能够保证足够的可靠性。

而且，高电压贯穿型电容器19如结合图1、图2进行的说明那样，作为绝缘树脂，使用的是含有溴系阻燃剂的环氧树脂，溴系阻燃剂使用的是溴代芳香族缩水甘油醚。因此，能够增大绝缘树脂界面处的粘接力，阻止界面处发生剥离，避免性能变差和发生电气短路，因而防潮性能得以提高，在高温潮湿环境下的微波炉中使用的场合，能够保证更高的可靠性。

以上，结合最佳实施例对本发明进行了详细说明，但本发明并不限定于此，毋庸置疑，对于本专业技术人员来说，根据本发明的基本技术思想以及启示，能够想到各种各样的变形例。