等离子体产生用的天线及具备该天线的等离子体处理装置的制造方法_3

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[0099] 对其进行详述,如前所述,通过使高频电流流经,天线本体24的电位将上升(例 如参照图5 (A)、图5度))。此时,若在天线本体24与绝缘管22间存在空间23,则会成为下 述形式,即,在天线本体24与绝缘管22的表面之间,存在于该空间23中的小的静电电容 C3与存在于绝缘管22的厚度内的相对较大的静电电容C4串联连接,因此该串联合成静电 电容小。因而,绝缘管22的表面难W受到天线本体24的电位上升的影响,因此能够抑制绝 缘管22表面的电位上升。由此,能够抑制等离子体16的电位上升。与此相对,若天线本体 24 (具体而言为其金属管26)不隔着所述空间23而与绝缘管22的内壁接触,则不存在所述 串联的静电电容C3,因此绝缘管22的表面将容易受到天线本体24的电位上升的影响,绝缘 管22表面的电位上升也会变大。由此,等离子体16的电位上升也会变大。
[0100] 也可如图1所示的示例般,将电容器64串联连接于天线电路的返回导体62。在该 返回导体62中也存在电感及电阻。若设置有电容器64,则能够利用该电容性电抗来减小高 频电流的闭合回路整体的阻抗的虚数部,从而能够减小该阻抗。因而,容易使高频电流 V流经天线20。电容器64的静电电容C2例如只要设为下述程度即可,即,其电容性电抗能 够抵消返回导体62中存在的感应性电抗。
[0101] (2)天线等的其他实施方式
[0102] 接下来,对天线20等的几种其他实施方式进行说明。W下,对于与之前参照图1~ 图5(A)、图5度)所说明的实施方式相同或相当的部分标注相同的符号,主要说明与之前的 实施方式的不同之处。而且,主要说明W下的各实施方式间的不同之处。
[0103] 之前的实施方式的天线20采用了下述结构,即,例如参照图2,在中空绝缘体28 的外周面设置有电容器30,并从第1电极32及第2电极34将导线部(或图3的连接导体 38、40)引出并连接至各金属管26上。
[0104] 中空绝缘体28的材质如上所述,例如为玻璃、氧化侣等陶瓷或者聚酸酸酬(P邸K) 或聚苯硫酸(PP巧等工程塑料等,但一般而言,他们的导热率远小于金属。将几种材料的导 热率的示例表示如下。
[0105] 阳EK :约 0. 26[W/mK]
[010引 PPS :约 0. 3 ~0. 55 [W/mK]
[0107] 玻璃:约l[W/m时
[010引 侣:约 236[W/mK]
[010引 铜:约 398[W/mK]
[0110] 因而,即便使冷却水44流经中空绝缘体28内,但由于中空绝缘体28的导热率小, 因此电容器30的冷却效果仍不太好,在此点上存在进一步改善的余地。而且,还存在进一 步简化电容器30部分的结构的期望。
[0111] 因此,W下对进一步改善了运些方面的天线20的几种实施方式进行说明。
[0112] 图6所示的实施方式的天线20中,其天线本体24也具有与所述中空绝缘体28两 侧的金属管26电性串联地相连的电容器30。目P,采用了将中空绝缘体28两侧的金属管26 与电容器30电性串联连接的结构。因而,在电容器30部分为一个的情况下,该天线20的 等效电路与图5所示的等效电路相同。
[0113] 说明该电容器30的结构如下。目P,若将中空绝缘体28的其中一个端部与金属管 26的连接部称作第1连接部66,将另一端部与金属管26的连接部称作第2连接部68,则电 容器30 (a)兼用第1连接部66侧的金属管26的一部分来作为该电容器30的第1电极,且 具备:化)介电体36,设置在从第1连接部66侧的金属管26的外周部直到中空绝缘体28 的外周部的区域;W及(C)第2电极34,该第2电极34是设置在从介电体36的外周部直 到第2连接部68侧的金属管26的外周部的区域,且与第2连接部68侧的金属管26电连 接的电极,其具有介隔介电体36而重叠于第1连接部66侧的金属管26的区域CA。换言 之,介电体36是跨及第1连接部66侧的金属管26的外周部与中空绝缘体28的外周部而 设置。第2电极34是从第1连接部66侧的金属管26上的介电体36的外周部跨及第2连 接部68侧的金属管26的外周部而设置。
[0114] 所述重叠的区域CA在此处形成静电电容,因此可称作静电电容形成区域。电容器 30兼用包含该静电电容形成区域CA的部分的金属管26来作为该电容器的第1电极。
[011引金属管26、中空绝缘体28、第2电极34及介电体36等的材质的示例如前所述。
[0116] 介电体36的中空绝缘体28侧的端部也可越过第2连接部68而延伸至第2连接 部68侧的金属管26的外周部为止。但是,设为不会妨碍第2电极34与该侧的金属管26 的电连接的情况。
[0117] 第1连接部66侧的金属管26上的第2电极34优选W下述方式设置,即,除了从 介电体36的轴方向的前端部算起的规定距离化W外覆盖介电体36。若如此,则该侧的金 属管26与第2电极34之间的沿面距离会增大,因此能够提高两者间的耐电压。因而,该距 离化的大小只要根据所需的耐电压来决定即可。
[011引该电容器30的静电电容C能够W与前述的数1相同的下式表达。S为所述静电电 容形成区域CA的面积,d为第2电极34与其下的金属管26间的距离,ε为介电体36的 介电常数。如后述的另一实施方式(参照图7、图9等)般,在介电体36或介电体片材36a 的两面形成有金属膜70、72的情况下,S为两金属膜70、72相对向的静电电容形成区域CA 的面积,d为介电体36或介电体片材36a的厚度,ε为介电体36或介电体片材36a的介电 常数。因而,通过改变所述S、t ε中的一个W上,能够调整电容器30的静电电容C。
[011引[数引
[0120] C = ε · S/d
[0121] 本实施方式的情况下,对于中空绝缘体28与其两侧的金属管26的连接部,也可使 用图4所示的示例般的管用锥形螺丝结构。此时,与金属管26的端部接合的金属制且为母 螺纹的锥形螺丝部42 (参照图4)为金属制且与金属管26电性导通,因此在图6所示的实 施方式中,将所述锥形螺丝部42认为是金属管26的一部分即可。在W下所述的其他实施 方式中也同样如此。
[0122] 本实施方式的天线20也具有与中空绝缘体28两侧的金属管26电性串联地相连 的所述电容器30,因此起到与之前的实施方式的天线20所起到的前述效果(即所述效果 1~效果4)同样的效果。关于所述效果4,本实施方式的电容器30采用了下述结构,即,兼 用第1连接部66侧的金属管26的一部分来作为该电容器30的第1电极,在其外周部具有 介电体36,进而在其外周部具有第2电极34,因此也无须太过增大金属管26与其外侧的绝 缘管22之间的距离,且也无须太过增大对流经内部的冷却水44的流动的阻力。
[0123] 除此W外,本实施方式的天线20还起到下述进一步的效果。
[0124] 电容器30兼用第1连接部66侧的金属管26的一部分来作为该电容器30的第1 电极,且在从该金属管26的外周部直到中空绝缘体28的外周部的区域内设置有介电体36, 并且在该金属管26内流经有冷却水44,因此能够利用该金属管26的高导热率来效率良好 地冷却介电体36。如之前已例示般,用于金属管26的侣、铜等的导热率远比用于中空绝缘 体28的绝缘物大。其结果,能够抑制伴随高频电力的施加而引起的介电体36的溫度上升 所造成的损伤,从而能够提高电容器30的耐热性。
[01巧]进而,电容器30兼用第1连接部66侧的金属管26的一部分来作为该电容器30 的第1电极,因此无须单独设置第1电极,因而能够实现结构的简化及零件个数的削减。
[0126] 也可如图7所示的实施方式般,在构成电容器30的介电体36的内侧面及外侧面 上,W相对向的方式且彼此电绝缘地形成有金属膜70、72。此时,内侧面的金属膜70电连接 于第1连接部66侧的金属管26,外侧面的金属膜72电连接于第2电极34。
[0127] 另外,图7、图9、图10中,省略了绝缘管22的图示,但天线与之前的实施方式的情 况同样具有绝缘管22。
[012引作为在介电体36上形成金属膜70、72的形成方法,例如只要使用真空蒸锻、离子 锻敷(ion planting)、瓣锻等公知的薄膜形成方法即可。金属膜70、72的材质例如为侣、 铜、他们的合金等,但并不限于此。
[0129] 在所述实施方式的情况下,优选如图7所示的示例般,在介电体36的外侧面,除了 从轴方向的前端部算起的规定距离DzW外形成金属膜72,在内侧面,除了从轴方向的与所 述为相反侧的前端部算起的规定距离化W外形成金属膜70。两距离〇2、〇3例如设为DsN叹; 即可。若如此,则两金属膜70、72间及金属管26与第2电极34间的沿面距离会增大,因此 能够提高他们间的耐电压。因而,两距离〇2、化的大小只要根据所需的耐电压来决定即可。 对于后述的介电体片材36a上形成的金属膜70、72也同样如此。
[0130] 在电容器30部分为所述结构的情况下,还具有下述优点,即,其静电电容形成区 域CA成为两金属膜70、72相对向的区域,能够比图6所示的实施方式的情况扩大静电电容 形成区域CA。
[0131] 通过将电容器30部分设为所述结构,从而由介电体36与形成在其两面的金属膜 70、72来确实地规定电容器30的静电电容,因此,关于构成电容器30的部分的金属管26及 第2电极34的加工W及安装,不再需要高精度。其结果,电容器30部分的制作变得容易。
[0132] 对其进行详述,在图6所示的结构的情况下,假设在介电体36与其内侧的金属管 26之间或与外侧的第2电极34之间存在间隙,则静电电容有可能不符合设计,而偏离设计 值。为了消除所述间隙,一个对策是提高构成电容器30的部分的金属管26及第2电极34 的加工精度W及他们的安装精度,但在图7所示的结构中,由介电体36与形成在其两面的 金属膜70、72来确实地规定电容器30的静电电容,而不受所述部分的金属管26及第2电 极34的加工精度W及他们的安装精度的影响,因此,关于所述部分的金属管26及第2电极 34的加工W及安装,不再需要高精度。其结果,电容器30部分的制作变得容易。
[0133] 对图7所示的电容器30部分的变形例进行说明,也可使所述介电体36由介电体 片材36a构成,并在其两个主面上,W相对向的方式且彼此电绝缘地形成有金属膜70、72。 将该带金属膜的介电体片材36a的一例的平面图示于图8。
[0134] 另外,在图8中,为了便于理解介电体片材36a背面的金属膜70,是与表面的金 属膜72稍许错开地加 W图示,但在实际的电容器中无须如此般错开。而且,图8中的影线 化atching)是为了让金属膜72的区域便于理解,并非表示剖面。
[0135] 如图8所示,在介电体片材36a的其中一个主面(图的背面侧)上形成有金属膜 70,在另一个主面(图的表面侧)上,W与金属膜70相向的方式形成有金属膜72,且两金属 膜70、72彼此电绝缘。更具体而言,在形成于介电体片材36a的其中一个主面上的金属膜 70的Ξ边,设置有规定宽度的金属膜非形成区域74~76。同样,在形成于介电体片材36a 的另一个主面上的金属膜72的Ξ边,设置有规定宽度的金属膜非形成区域77~79。设置 运些区域的理由将后述。
[0136] 在介电体片材36a上形成金属膜70、72的形成方法及金属膜70、72的材质的示例 与所述相同。介电体片材36a的材质的示例与所述介电体36的材质的示例相同。
[0137] 图10为图9的D-D剖面图,但除了第2电极34的结构W外,与图7的示例相同, 因此也一边参照该图10 -边进一步说明图7所示的电容器30部分的所述变形例,带金属 膜的介电体片材36a除了圆周方向的端部W外,单层卷绕在从第1连接部66侧的金属管26 的外周部直到中空绝缘体28的外周部的区域。若进行双重卷绕,则表背的金属膜70、72间 会短路(skxrt),因此要避免此情况。圆周方向的端部84、86的介电体片材36a彼此重叠。 [013引本变形例中,第2电极34包含金属片材,将该第2电极34 W按压该介电体片材 36a的方式卷绕在从带金属膜的介电体片材36a的外周部直到第2连接部68侧的金属管 26的外周部的区域。卷绕次数既可为1次,也可为多次。卷绕的金属片材的末端部例如使 用热缩管等公知的部件来固定即可。通过如上所述般卷绕金属片材,将介电体片材36a的 其中一个主面的金属膜70电连接于金属管26,并且将另一个主面的金属膜72电连接于第 2电极34。
[0139] 图8所示的金属膜非形成区域77、74分别为相当于图7所示的距离〇2、〇3的部分, 通过设置运些区域,能够加大电容器30的轴方向(换言之,天线20的轴方向)上的沿面距 离而提高耐电压。而且,通过设置所述金属膜非形成区域75、76、78、79,能够在如图10所示 般卷绕的介电体片材36a的圆周方向上形成未形成有金属膜70、72的端部84、86。由此,能 够加大从介电体片材36a的圆周方向上的端部直到金属膜70、72为止的沿面距离而提高耐 电压。进而,通过使端部84、86彼此重叠,能够起到W下所述的效果。
[0140] 通过将电容器30部分设为所述结构,从而由介电体片材36a与形成在其两面的金 属膜70、72来确实地规定电容器30的静电电容,因此关于构成电容器30的部分的金属管 26及第2电极34的加工W及安装,不再需要高精度。其结果,电容器30部分的制作变得容 易。其详细情况与在介电体36的两面形成有金属膜70、72时的所述说明相同。
[0141] 而且,如参照图10所说明般,使圆周方向的端部84、86的介电体片材36a彼此重 叠,因此金属管26与第2电极34之间的沿面距离进一步变大,从而能够进一步提高金属管 26与第2电极34之间的耐电压。
[0142] 进而,构成第2电极34的金属片材是W按压带金属膜的介电体片材36a的方式而 卷绕,因此能够减小介电体片材36a与金属管26之间的热阻而进一步提高介电体片材36a 的冷却效果。同时,能够确保介电体片材36a两面的金属膜70及金属膜72与金属管26及 第2电极34之间的电连接。
[0143] 将电容器30具有如上所述的带金属膜70、72的介电体片材36a时的天线的另一 实施方式示于图9、图10。
[0144] 对于电容器30的部分,主要
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