專利名稱：浪涌吸收器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護(hù)電氣設(shè)備及電路使之免受過壓侵害的縫隙式放電吸收元件，更具體地說，涉及把具有絕緣縫隙的導(dǎo)電薄板用作隔板的放電吸收元件。
將二個(gè)相對的電極保持在一定的間距上再把它們密封在玻璃管內(nèi)而構(gòu)成的縫隙式放電管價(jià)格便宜，但具有放電遲緩及電極磨損較快的缺點(diǎn)。申請人對一種相對的電極之間夾有50～100μm的絕緣隔板的縫隙式浪涌吸收元件進(jìn)行了研究。在這種吸收元件中，首先沿絕緣縫隙的表面進(jìn)行沿面放電(一次放電)，然后再在相對的電極之間產(chǎn)生電弧放電(二次放電)。通過這樣的二個(gè)階段的放電，確實(shí)消除了放電遲緩現(xiàn)象，但是由于電極的材料、形狀的不同以及隔板厚度的變化會(huì)使放電特性的元件誤差也不同，因此還未普及。另外，過壓(浪涌)吸收元件還必須進(jìn)行耐壓及耐流試驗(yàn)。目前比較普及的縫隙式浪涌吸收單元中，相對電極裝在其外周面涂有一層導(dǎo)電覆膜的陶瓷圓筒的二個(gè)端部，覆膜的中央用激光切斷，刻出(50～100μm)的微小縫隙，把整個(gè)導(dǎo)電覆膜分成二部分。
如果把用激光刻有微小縫隙的浪涌吸收元件加以放大觀察的話，可以發(fā)現(xiàn)，微小縫隙二側(cè)相對的導(dǎo)電覆膜的邊緣呈鋸齒狀，因此，覆膜間的放電電壓不夠穩(wěn)定。另外，以微小縫隙對陶瓷圓筒進(jìn)行圓周切割，這一技術(shù)要求有很高的精度，它與玻璃密封技術(shù)一起成為成本上升的主要原因。隨著電子電路在各種領(lǐng)域內(nèi)的普及，人們迫切希望有一種價(jià)格低廉、放電特性優(yōu)異的浪涌吸收元件。本發(fā)明就是在這一形勢下作出的。
在電阻值為0.01～1，000Ω·cm的導(dǎo)電薄板的表面用滾刀刻出一定深度的、縱橫交錯(cuò)的縫隙溝，在呈圍棋盤格狀的正方形突起上形成絕緣保護(hù)膜，接下來用更薄的滾刀切割縱橫交錯(cuò)的各個(gè)縫隙溝從而切割出許多正方形芯片，把形成相對的電極的二根包銅鎳鐵合金線(Dimet線)與上述的正方形芯片的絕緣保護(hù)膜一側(cè)及相對的一側(cè)相連后插入玻璃管內(nèi)，再向上述玻璃管中減壓供給氬氣等隋性氣體后，用玻璃進(jìn)行密封。
如圖3所示的那樣對導(dǎo)電硅薄板表面刻出縱模交錯(cuò)的縫隙溝的作業(yè)中，由于采用了多年積累起來的超精密技術(shù)，因此各個(gè)縫隙溝的深度(與微隙的寬度相當(dāng)，約50μm)及寬度能以μm為單位進(jìn)行控制。接下來，給刻線后的正方形突起的表面及縫隙溝的水平底面覆上一層酸化表膜，導(dǎo)電硅片好象戴上了水平的帶凸緣的帽子，該帽子四周的凸緣位于同一水平面上，放電縫隙的間隔能保持均勻，放電特性也比較穩(wěn)定。給

圖1中的相對電極的包銅鎳鐵合金線之間加上浪涌電壓時(shí)，首先將在具有50μm的高度的正方形突起的二端之間發(fā)生一次放電。接著再在相對電極之間產(chǎn)生二次放電(電弧放電)。放電起始電壓因玻璃密封的氣體的種類及壓力、電極及導(dǎo)電硅片的電阻值的不同而不同，形成微隙的正方形突起的高度為50μm時(shí)，放電起始電壓為200～300伏，25μm時(shí)為125～250伏，100μm時(shí)為250～330伏。
圖1.是本發(fā)明的浪涌吸收元件的截面圖。
圖2.是導(dǎo)電硅薄板的斜視圖。
圖3.是在硅薄板的表面刻上縱橫交錯(cuò)的縫隙溝時(shí)的示意圖。
圖4.是沿著縫隙溝把導(dǎo)電硅薄板切斷時(shí)的導(dǎo)電硅薄板的正視圖。
在各圖中，1導(dǎo)電硅薄板2縫隙溝3正方形突起4酸化覆膜5導(dǎo)電硅片6玻璃管7包銅的鐵鎳合金線作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在體積電阻率為40Ω·cm的P型或N型導(dǎo)電硅薄板1的表面上用滾刀劃出縱橫交錯(cuò)的一定深度的縫隙溝2，形成圍棋盤狀的正方形突起(見圖3)。這些縱橫交錯(cuò)的縫隙溝2的底部為同一水平面，其深度亦即正方形突起3的高度。導(dǎo)電硅薄板1的板厚270μm，縫隙溝2的寬度為60μm，深度為50μm，平行地鄰接的縫隙溝之間的間隔為480μm。本發(fā)明的特征是，通過對滾刀的位置進(jìn)行超精密控制，能夠正確地設(shè)定縱橫交錯(cuò)的縫隙溝2的深度，并使鄰接的縫隙溝2的底部位于同一平面上。
在導(dǎo)電薄硅板1的正方形突起3一側(cè)的表面上，用離子CVD法、CYD法(化學(xué)成膜方法)或者強(qiáng)制酸化法等等形成厚度為0.5～3μm左右的酸化覆膜4。這樣，正方形突起3以及縫隙溝2的表面內(nèi)被酸化覆膜4覆蓋住了。
接著，使用更薄的滾刀切割縱橫交錯(cuò)的縫隙溝2的中央部分，從而形成了許多導(dǎo)電硅片5(見圖4)?？p隙溝2的底部的一部分作為階梯部分殘留在硅片5的頂部，正方形突起3周圍的階梯部分處于同一水平面上，該階梯部分至正方形突起3頂部的距離(d)相當(dāng)于絕緣縫隙(微隙)。
將導(dǎo)電硅片5橫置于內(nèi)徑為860μm的玻璃管6內(nèi)，其兩端與包銅的鐵鎳合金線7連接。與正方形突起3以及導(dǎo)電硅片5的底部相連的這些合金線7即成為相對的電極。包銅的鐵鎳合金線7的外徑與玻璃管6的內(nèi)徑大致相等。將多個(gè)處于這種狀態(tài)下的裝置置入真空室中，然后再向真空室中送入氬氣等隋性氣體并保持在0.3個(gè)氣壓下，然后加溫，進(jìn)行玻璃密封(見圖1)。
為了能進(jìn)行一次放電，導(dǎo)電硅片5的體積電阻率最好為0.01～1，000Ω·cm?？p隙溝2的深度與浪涌吸收元件的放電起始電壓成正例，設(shè)定在25～100μm。在現(xiàn)在的采用激光的微隙形成裝置中，要形成50μm以下的縫隙技術(shù)上已很困難，而在本發(fā)明中，由于能對滾刀形成的縫隙溝2的深度調(diào)整實(shí)現(xiàn)超精密的控制，因此，即使比25μm更淺也是可能實(shí)現(xiàn)的。
除了導(dǎo)電硅薄板之外，即使是同族(ガウゥム·ヒ族)元素的薄晶片，只要具有0.01～1，000Ω·cm的導(dǎo)電性并且在微隙(d)之間能產(chǎn)生一次放電的都可以使用。另外，酸化保護(hù)膜4也可以是絕緣保護(hù)膜。
慨要地講，在本發(fā)明中，由于將導(dǎo)電薄硅片5的頂部覆上了一層絕緣保護(hù)膜，將相對的電極與導(dǎo)電薄硅片5的頂部及底部相連后裝入玻璃管中，并向玻璃管內(nèi)減壓供給氬氣等放電氣體后再進(jìn)行玻璃密封，因此，頂部的突出正方體的高度(d)即為微隙，能產(chǎn)生一次放電，并能隨之在相對的電極之間產(chǎn)生二次放電，從而能提供低成本的、無效電延遲的優(yōu)質(zhì)浪涌吸收元件。另外，突起正方體3的高度就是縫隙溝的深度，縱橫交錯(cuò)的各縫隙全部均勻地設(shè)置，全部的縫隙溝底部位于同一平面上，因此，所有的浪涌吸收元件中的縫隙(d)均能保持在設(shè)定值上。
權(quán)利要求
1.一種浪涌吸收器，其特征在于導(dǎo)電片上的正方形突起上附有一層酸化保護(hù)膜從而形成縫隙區(qū)域，由包銅的鐵鎳合金導(dǎo)線構(gòu)成的電極分別與上述正方形突起的表面以及上述的導(dǎo)電片底面相連之后裝入玻璃管內(nèi)，然后向玻璃管內(nèi)減壓供給隋性氣體后再用玻璃密封。
2.一種浪涌吸收器的制造方法，其特征在于以縫隙溝的形式縱橫交錯(cuò)地分割P型或N型導(dǎo)電硅薄板的表面，在其表面用CVD等方法形成酸化保護(hù)膜，再沿著上述的縫隙溝切割出許多呈正方形的硅片，將該硅片以及與之相連的相對電極裝入玻璃管內(nèi)，向玻璃管減壓供給隋性氣體，然后進(jìn)行玻璃密封。
3.一種浪涌吸收器的制造方法，其特征在于在電阻值為0.01～1，000Ω·cm的導(dǎo)電薄板的表面用滾刀刻出一定深度的縱橫交錯(cuò)的縫隙溝，在呈圍棋盤格狀的正方形突起上形成絕緣保護(hù)膜，接下來用更薄的滾刀切割縱橫交錯(cuò)的各個(gè)縫隙溝從而切割出許多正方形芯片，把形成相對的電極的二根包銅鐵鎳合金線與上述的正方形芯片的絕緣保護(hù)膜一側(cè)及相對的一側(cè)相連后插入玻璃管內(nèi)，再向上述玻璃管中減壓供給氬氣等隋性氣體后，用玻璃進(jìn)行密封。
全文摘要
本發(fā)明為使用微小的導(dǎo)電硅片的小型、廉價(jià)的浪涌吸收器。在本發(fā)明中，先在導(dǎo)電硅薄板的表面刻出縱橫交錯(cuò)的縫隙溝，形成許多突出的正方形，在其表面形成酸化膜。對各個(gè)縫隙溝的中央部分進(jìn)行切割從而切割出許多導(dǎo)電硅片。帶有階梯部分的上述正方形突起的高度即成為微縫隙。把該導(dǎo)電硅片以及與之相連的相對電極裝入玻璃管內(nèi)，并在減壓供給隋性氣體后用玻璃密封住。由于正方形突起的高度成了微縫隙，發(fā)生一次放電，因此，無放電遲緩現(xiàn)象。
文檔編號H01J17/00GK1095197SQ9310568
公開日1994年11月16日 申請日期1993年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月7日
發(fā)明者戶倉次朗 申請人:專利促進(jìn)中心有限公司