專利名稱：浪涌吸收管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子器件，特別是一種浪涌吸收管(surge absorber)。
雜波或靜電干擾是現(xiàn)代電子設備的頑敵，在各種突來雜波(surge)中，即使是一般的高壓脈沖電波的突入，也能引起電子設備的半導體器件動作偏差，甚至造成半導體及設備本身的損壞。浪涌吸收管可用來解決上述存在的技術問題。
已知的浪涌吸收管是一種由一微小溝槽分割導電膜的結構構成，這種浪涌吸收管不能自由地選擇開關電壓，因此，應用大大地受到限制。US4,727,350公開了一種浪涌吸收管，它包括一個包有導電膜的圓柱形管芯，所述的導電膜上具有交叉的微小溝槽，外層封有玻殼。這種結構的吸收管應用范圍加大了。但是這一結構加工較難，體積較大，特別是工作速度慢，穩(wěn)定性和耐久性差，從而還是不能滿足實際需要。
為了克服現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單，體積小，性能優(yōu)良，反應速度快之新型浪涌吸收管。
本發(fā)明的目的是按如下技術方案達到的本發(fā)明涉及一種浪涌吸收管，它包括外殼，電極柱，同該電極柱相聯(lián)的引線或接點和氣室，其特征是所述電極柱之間具有由一層導電層材料和一層非導電層材料構成的管芯，所述的氣室注入的氣體包括，氬氣，或氬氣同一種或一種以上的其他惰性氣體的混合氣體如氬與氦、氖、氦、氪、氙和氡氣體的混合混合氣體，或者六氟化硫(SF6)，其中，該吸收管的工作電壓為80伏至3600伏或更大，浪涌吸收時間為＜0.000001秒(10-6秒)。本發(fā)明的管芯可以由至少一層所述的導電層材料和至少一層非導電層材料構成，另外，本發(fā)明的管芯可以由導電層材料和非導電層材料多層順序相互迭加構成一整體，也可以由導電層材料和非導電層材料多層無順序地相互迭加構成整體。
上述的管芯形狀可為立方體，圓柱體，優(yōu)選為階梯形或塔狀。
在本發(fā)明的浪涌吸收管中，所述的管芯也可以由至少兩個以上的由一層導電層材料和一層非導電層材料構成的管芯任意相互迭加成一不規(guī)則的管芯。
所述管芯的非導電層的材料包括陶瓷或玻璃或者陶瓷和玻璃的混合物。所述的導電層材料包括單晶硅(P型，N型或NP混合型)、硬質金屬，如鎢，銅，鋁、或金屬合金如不銹鋼、硬鋁(duralumin)。
本發(fā)明的浪涌吸收管的外殼可采用玻璃或塑料封裝的外殼。
在所述的混合氣體中氬氣的含量大于等于3％。
所述的吸收管可被廣泛地應用在高難電子技術線路中。如用于大儲量高速運算的電子計算機中作為復位復零的重要元件。它能徹底解決計算機顯示器或其他電器由于頻繁閃滅斷通而產生的浪涌電波造成的對電器本身的影響。
另外，還可用于與電話線連接的設備中，如電話機，收音機，傳真機，調制解調器，程控交換機；與天線及信號線路連接的設備中，如放大器，收錄機，車用收音機，無線收發(fā)機，傳感氣的信號線路等以及必須采用靜電對策的設備，如顯示器，監(jiān)視器等和家用電器、電腦控制的電子產品中。它還兼有過電壓保護作用。它是解決破壞性巨大的靜電產生的不良后果的高效電子元器件。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明浪涌吸收管的一種實施方案的結構圖；圖2是本發(fā)明浪涌吸收管的另一種實施方案的結構圖；圖3是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的一種結構圖；圖4是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；圖5是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；圖6是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；圖7是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；圖8是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；圖9是本發(fā)明浪涌吸收管管芯的另一種結構圖；以下將結合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明參見圖1，本發(fā)明之浪涌吸收管，包括一外殼，通常為玻璃外殼1，電極柱2，如DUMET電極柱，同該電極柱相聯(lián)的兩條引線3，或者是一無引線的接點或接頭3(見圖2)；在所述的電極柱之間具有一同一個電極柱端相聯(lián)接的管芯5，該管芯形狀可以是立方體或圓柱體(見圖10)，優(yōu)選為階梯形結構(stepped structure)，其階梯的底層較寬，頂層較窄，或者為塔形(tower-likestructure)結構。管芯的底層為導電材料層5a，如金屬鎢，管芯的頂層為非導電材料層5b，如陶瓷。換言之，在該塔型導電材料5a的頂端表面上分布非導電材料層5b。在密封的外殼內，兩電極柱之間形成一充滿氣體，如惰性氣體的氣室4。優(yōu)選是氬氣。
本發(fā)明是利用電能轉化光能，消耗吸收電能的原理制成的一種高效吸收高電壓雜波，浪涌脈沖的二極管。該吸收管在反應特性的本質上不同于發(fā)光二極管。該吸收管的發(fā)光是瞬間的，而發(fā)光二極管或放電管的發(fā)光現(xiàn)象是由大亮度逐漸轉弱至熄滅。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)管芯表面積愈大，氣室容積愈大，其電-光能轉化速度則愈快。本發(fā)明浪涌吸收吸收管管芯采用了本發(fā)明特定的管芯結構，如階梯形或塔形結構，不規(guī)則迭加結構，它可是多個相聯(lián)的并依秩減小的立方體或圓柱體等。這種結構大大地增加了管芯導電材料層5a同氣室內氣體的接觸面積，加快其電能轉化成光能的速度。這種所述的轉化速度或稱浪涌吸收速度同本發(fā)明吸收管的技術性能直接相關。
同上述的US4,727,350中所述的浪涌吸收管相比，本發(fā)明的吸收管的使用壽命，耐久性，大大地提高，使之在電器產品應用中失效率大大降低。
在本發(fā)明中，其管芯由一層導電材料和一層非導電材料構成的管芯(見圖3)并非唯一的，限定性的實施方案。本發(fā)明的管芯還可以制成一體的由至少一層導電物材料和至少一層非導電物材料相互任意迭加的多層結構。例如可按以下順序相互迭加如非導電層、導電層、非導電層、導電層(見圖4所示的階梯形結構)；或者導電層，非導電層、導電層(見圖5)；或者非導電層、導電層、非導電層(見圖6)；非導電層、導電層、非導電層、導電層、非導電層(見圖7)，非導電層、導電層、非導電層、導電層(見圖8)以及圖9所示的結構等?？梢娨赃@種迭加的順序是非限定性的，而且對迭加的層數(shù)一般也無限制。
上述的迭加形管芯的形狀可以是立方體形，圓柱形，凸形體，或階梯結構或塔形結構。
本發(fā)明中，可以采用本領域技術人員公知的技術，如薄膜工藝或厚膜工藝制備本發(fā)明的管芯。
通常，對于管芯中的導電層材料和非導電層材料的厚度不加以限定，可根據(jù)吸收管的工作電壓和浪涌耐量以及它的壽命需要決定它們的厚度，有時導電層的厚度大于非導電層的厚度，有時非導電層的厚度大于導電層的厚度。
如前所述，在本發(fā)明的浪涌吸收管中，所述的管芯也可以由至少兩個以上的由一層導電層材料和一層非導電層材料構成的管芯任意相互迭加成一不規(guī)則的管芯。這種迭加是在制造本發(fā)明的浪涌吸收管的過程中完成的，在實際操作中，選用至少兩個由一層導電層材料和一層非導電層材料構成的芯片，先后裝入管殼中，使這兩個或多個芯片相互無規(guī)則地接觸，從而形成一個無固定形狀的管芯，但是最終形成的管芯的導電層面和非導電層面兩者必須與兩個電極柱之間的軸線呈垂直狀。
實施例1選用國際上通用的DO-34型的二極管玻殼，其內徑是約0.66mm，采用圖3所示結構的本發(fā)明的管芯，其大小為適用于DO-34型的內徑尺寸，即管芯底部直徑或四邊形的對角線為約0.66mm，管芯底層的導電層材料為0.20mm厚的單晶硅，頂層為陶瓷，厚度為0.04mm，采用本領域技術人員公知的方法，如制備通常玻封二級管的方法，在充入氬氣狀態(tài)下，燒結密封制成所述的浪涌吸收管，稱管1。
其氣室內充填的氣體為純氬氣實施例2選用國際上通用的DO-35型的二極管玻殼，其內徑是約0.76mm，按實施例1相同的方法，制成一種浪涌吸收管，只是該浪涌吸收管內的管芯形狀為圖1所示結構，其導電層材料為金屬鎢，非導電層材料為玻璃，制得的浪涌吸收管稱管2。該吸收管管芯的導電層的厚度為0.28mm，非導電層的厚度為0.08mm。
其氣室內充填的氣體為氬氣與氮氣的混合氣體，其中氬氣的含量為30％。
實施例3按實施例1相同的方法，制成一種浪涌吸收管，只是該浪涌吸收管內的管芯形狀為圖8所示結構，其導電層材料為金屬鎢，非導電層材料為陶瓷，制得浪涌吸收管稱管3。該吸收管管芯為兩片如圖3所示結構迭加而成的管芯。
其氣室內充填的氣體為氬氣與氦氣的混合氣體，其中氬氣的含量為70％。
實施例4選用通用的DO-41型的二級管玻殼，其內徑約為1.53mm，引線直徑為0.5mm(Φ0.5mm)，按實施例1相同的方法，制成一種浪涌吸收管，只是該浪涌吸收管內的管芯形狀為圖5所示結構，其導電層材料為單晶硅，非導電層材料為陶瓷，制得的浪涌吸收管稱管4。該吸收管管芯的導電層的厚度為0.20mm，非導電層的厚度為0.28mm。該吸收管管芯尺寸為1.0×1.0mm。
其氣室內充填的氣體為氬氣與氡氣的混合氣體，其中氬氣的含量為90％。
實施例5選用外徑為2.6mm(Φ2.6)的二級管玻殼，其內徑約為1.53mm，引線直徑為0.5mm(Φ0.5mm)，按實施例1相同的方法，制成一種浪涌吸收管，只是該浪涌吸收管內的管芯形狀為圖6所示結構，即圖3所示的管芯相互迭加而形成一體的管芯。但其導電層材料為單晶硅，非導電層材料為玻璃，制得的浪涌吸收管稱管5。
其氣室內充填的氣體為純氬氣實施例6選用外徑為3.1(Φ3.1)mm的二級管玻殼，其內徑約為1.75mm，引線直徑為0.5mm(Φ0.5mm)，按實施例1相同的方法，制成一種浪涌吸收管，只是該浪涌吸收管內的管芯形狀為圖9所示結構，其導電層材料為金屬鎢，非導電層材料為玻璃，制得的浪涌吸收管稱管6。
其氣室內充填的氣為六氟化硫，其純度為99.99％。
實驗例1
在以下的實驗中，分別采用本域技術人員公知的方法測定經上述實施例1-6制得的浪涌吸收管(管1-管6)，選用的測得值為為下表1和表2中所記載的技術參數(shù)，如，工作始電壓，絕緣電阻，靜電容量，壽命，浪涌耐量。
它們的技術性能和結果分別見表1和表2。
在本實驗例中，所述電流，電壓值是采用″可變直流定電壓定電流電源″(METRONIX，Model HSV2K-100，Power supplies 0-2KV，100mA)所制成的耐電壓裝置測得。所述電阻值是采用Component Tester(ADEX Corporation，Model 1-808-BTL)測得。
表1工作電壓絕緣電阻靜電容量 壽命(IR)C(pF) ESD500pF-Vs(V) Ω 5000-10000Vtimes管180 ＞100M/＜0.6 ＞300DC50V管2 206 ＞100M/DC100V ＜06＞300管3 315 ＞100M/DC100V ＜0.6 ＞300
表2工作電壓絕緣電阻靜電容量浪涌耐量壽命壽命(8×20) DOCVs(V)IRΩ C(pF) μsec 循環(huán)*管4560 ＞100M/DC250V＜0.6 500ADOC1循環(huán)管51000＞100M/ (8×20)DC500V＜1 2000A μsec-100A300times管63668＞100M/DC500V＜1 2000A (8×20)μsec-100A300times注*DOC循環(huán)分別為(10×1000)μsec，(100×1000)μsec-1KV 12次實驗例2采用本領域技術人員公知的手段和方法分別測定由實施例1-6得到的本發(fā)明之浪涌吸收管穩(wěn)定性，其中采用的技術參數(shù)為使用壽命，耐寒性，耐熱性，耐濕性，溫度適應性，其結果見下表3。
表3
經過上述方法對以上六種浪涌吸收管的實驗，這些浪涌吸收管的如表1和表2所述的工作電壓，絕緣電阻，靜電容量，壽命，浪涌耐量的變化均在上述各表的規(guī)定值內。
權利要求
1.一種浪涌吸收管，包括外殼，電極柱，同該電極柱相聯(lián)的引線或接點和氣室，其特征是電極柱之間具有由一個導電層材料和一個非導電層材料構成的管芯，所述的氣室注入氬氣或氬氣與其他惰性氣體或氮氣混合后的混合氣體，或者六氟化硫，其中，該吸收管的工作電壓為80伏至3600伏或更大。
2.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的管芯由至少一層導電層材料和至少一層非導電層材料構成。
3.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的管芯由導電層材料和非導電層材料多層順序相互迭加構成的整體。
4.如權利要求1或2所述的吸收管，其特征是所述的管芯可具有階梯形結構或塔形結構。
5.如權利要求3所述的吸收管，其特征是所述的管芯可具有階梯形結構或塔形結構。
6.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的管芯是由至少兩個以上的由一個導電層材料和一個非導電層材料構成的管芯任意相互迭加成一不規(guī)則的管芯。
7.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的管芯可由導電層材料和非導電層材料多層無順序地相互迭加構成的整體。
8.如權利要求7所述的吸收管，其特征是所述的管芯可具有階梯形結構或塔形結構。
9.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的導電層材料包括單晶硅，硬質金屬或金屬合金。
10.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的非導電層材料包括陶瓷、玻璃或陶瓷和玻璃的混合物。
11.如權利要求1所述的吸收管，其特征是該吸收管的外殼是玻封或塑封殼。
12.如權利要求1所述的吸收管，其特征是所述的氬氣與其他惰性氣體混合后的氣體的混合氣體中，氬氣的含量大于等于3％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種浪涌吸收管，它包括外殼，電極柱，引線和氣室，其特征是所述的電極柱之間具有由導電和非導電層材料構成的管芯，氣室內注入惰性氣體。管芯中的導電和非導電層材料可任意相互疊加成一整體，管芯的形狀可為階梯或塔形。其工作電壓為80V-3600V或更大，放電發(fā)光時間為小于10
文檔編號H01T4/12GK1126370SQ9510110
公開日1996年7月10日 申請日期1995年1月6日 優(yōu)先權日1995年1月6日
發(fā)明者楊炳霖 申請人:楊炳霖