专利名称：一种电子装置的制作方法
一种电子装置本发明涉及一种电子装置。本发明尤其涉及一种在点火系统中为火花点火内燃发 动机设置的电子装置。内燃发动机在发动时，燃料燃烧效率低下，且发动机零件易磨损的问题是公知的。 为了提高火焰燃烧效率，全世界都在研究如何改良燃烧发动机的发动，尤其是在目前的气 候环境下，有迹象表明低效的燃烧技术已经对环境造成了破坏。早期机动车辆的点火电路是正接地的，因此，它是在火花塞内点电极的一个负极 下工作。但是需要注意的是，负电极会使零件在氧化过程中过度腐蚀。为了克服腐蚀的缺 点，机动车中使用了负接地的点火电路，因此它是在点电极的正极下工作。到目前为止，所有的火花点火内燃发动机的点火电路都是设置为正接地的。更换 现代车辆里的所有零件进行，使之发生改变以适应不再在负极下的工作，将会带来很多问 题，这样的改变显然很不现实。大多数点火电路，尤其是CDI和改良系统，设有一个将正交流电转化为负直流电 的整流器。典型的整流器，其一端从点火线圈中接入高伏正交流电。整流器将正交流电转 化为一种高伏负直流电，然后高伏直流电通过整流器的另一端被输出到一个火花塞处开始 燃烧。申请人在接下来的大量具体测试中发现在点电极处向火花塞输出的负直流电会减少 点火点需要的燃料量。因此，申请人发现点电极处的负直流输出会显著降低排放性能。现有的整流器通常包括多个通过外壳相互连接的硅晶片。这些硅晶片通常是在玻 璃、硅或聚合物中被钝化后再被外壳密封。申请人:早期的专利GB2330878公开了一种改进的整流器，它被一种合适的绝缘体 化合物密封成一个圆柱体。所述的化合物可以防止二极管上产生火花。虽然这个设计明显 改进了整流器的性能，但是它还不能达到本发明所述的效果。GB2330878公开的整流器，其 反向恢复时间通常为200ns。此外整流器的正向和反向电压也不相同(正向是32kV，反向 是 24kV)。本发明涉及一种改良的整流器，它具有较短的反向恢复时间，且正向和反向电压 相同，它与机动车辆的点火线路组合后，能提高总体性能。此外，本发明所述的整流器还能 在点电极处形成一个负极，产生负极控制现象。本发明首个方面是提供了一种至少有两块晶片的整流器，它被一个第一绝缘层密 封，并与一个输入端和一个输出端相连，其中每一块晶片的长和宽均分别小于0. 99mm,并且 晶片之间的接点小于0. 040英寸，所述的整流器还包括一个设置在第一绝缘层之外的第二 绝缘层。所述的晶片优选硅晶片。所述的第一绝缘层优选设置在硅晶片周围，其绝缘强度大于30kV/mm。在每个接点和该接点相邻的晶片之间还优选地设有一个空隙。优选的第二绝缘层，其绝缘强度大于5kV/mm。所述的第一和第二绝缘层优选是分别由不同的绝缘强度的材料制成。但是也可以 选择性地用相同的材料来制造它们。
本发明的第二个方面是提供了一种电子元件，它至少具有两个相互串联的本发明 所述的整流器。下面将结合
本发明的一个实施例，其中图1是本发明所述整流器的结构示意图；图2是一个整流器的结构示意图，该整流器中还设有图1所示的整流器。图3是一个整流器的侧示图，该整流器中还设有图2所示的整流器。图1是整流器10的结构示意图。整流器10包括多个设置在第一层或外壳14内 的硅晶片12。在一个优选的实施例中，所述的整流器10包括24块硅晶片，但是这个数量也 不是限制性的，它可以是在6-20块的范围之内。其中每块晶片12的长和宽均大约为0. 89mm。这个尺寸要稍小于那些在同类电子 元件中使用的标准硅晶片，后者通常为1mm。多块晶片12相互连接于接点(图中未清楚显示)。这些接点是正方形的，其对角 线长0.030英寸。该接点的对角线也可以是0.040英寸左右。即，本发明中使用的接点比 标准的更小。减少接点的尺寸可以增加整流器的电容，从而提高恢复速度，申请人经过多次 测试发现其反向恢复时间可以从200ns减小到20ns。整流器10通过精确限制极小硅晶片12的溅射，设置更小的接点来提高反向偏压 泄漏。将槽/沟中的微粒以更低的密度掺杂在晶片12边缘的孔中，使之形成一个泄漏，于 是就可以一个直流负N M型负电荷，其中大多数是在P正电荷之上。所掺杂的半导体金属 被涂覆了一层热固性涂层，用来保护整流器，使其结构不会发生损坏。所述的用于溅射掺杂 剂的金属是纯度为99. 9%的钼。P电荷有多余的正电荷，而硅晶片的孔是正电荷的小载体。掺杂剂中的N电荷有多 余的负电荷。掺杂剂原子产生一个N型电荷，这样就在P正电荷之上额外产生多余的负N电荷， 它们使较小的接点上逐渐堆积热量。这样本发明所述的整流器10上就产生了穿过N型电 荷的反向偏压电流，并且该电流是带负电的。整流器10上设有相对较小的闸门或接点，这样就能简易地穿过多余的N电荷，在 普通的P正电荷间上形成反向偏压负N电荷。所有的整流器结构本身都具有一个泄漏特性。但是本发明所述的整流器具有一个 特殊设计的泄漏来形成一个强而稳定的N型负电荷，而它大多出现在火花塞中电极的放电 加工点上。再加上强大的负离子效应，它们在燃烧发动机内燃烧混合物时会耗尽所有的空 气，在密度掺杂法中，泄漏的N型电荷被用于填充晶片中的孔和槽，使晶片完全密封， 形成一个高强的P正直流电荷。薄膜涂层涉及在通电真空环境下精确放置特殊材料层。该环境需要经过认证的高 纯度材料来使结果具有可重复性。减少高纯度材料，这里指的是钼的溅射时间，可以减少沉 淀。低度掺杂封闭状态结合一个局部压力减小的气体可能会降低溅射率。因此，通常 如果将掺杂材料的溅射时间从10分钟减少到3-7分钟，那么溅射深度也会随之下降。减 小溅射时间可以使晶片的孔中和整流器两侧产生更多的泄漏，这种方法具有一致性和可靠性，能够产生一个控制性的负N型直流电荷。“离子铣削”可以用于获得一个均勻溅射深度的钼，并且这种深度可以转化为时 间。即在溅射时提高晶片的温度可以使表面上的钼更快的退火。反之，根据溅射蚀刻率的 知识可以精确计算出深度。外壳14的整个长度通常为8. 89mm。钼掺杂剂是用在晶片12之间的间隔内。所述 的钼溅射约为0. 03 μ m。一个非常微小的空隙被设置在每个接点末端的钼溅射和与该接点 相邻的晶片12之间。晶片12是玻璃钝化的，它被层14密封。所述的整流器10在第一层14的四周还设有一个第二层外壳16。该第二层16完 全包住了第一层14。两层之间没有任何气隙，于是消除了在两层之间产生电弧的可能性。申请人:经过实验分析获得了制造第二层16的两种优选材料。下面将通过非限制 性的实例来详细说明。其中一种材料的实例是热固性塑料。该塑料具有典型的V-O阻燃性，其绝缘强度 为28kV/mm，导热率为0. 6W/mK。合适的外壳化合物应该具有高外形稳定性，不易燃和高机 械性能。另一种适于层16的材料实例是冷固环氧树脂。该树脂具有典型的V-O阻燃性，其 绝缘强度为10kV/mm，导热率为0. 45W/mK。整流器10的一端通过一个输入端18与一个点火线圈20相连。使用时，所述的点 火线圈将流过的高伏正交流电送到整流器10的输入端18。所述的整流器10的另一端设有一个输出端22，它设有一个火花放电点24。在一个优选的实施例中，在二次绕组线圈和点火电路的火点之间相互串联的整流 器10与点火系统组合。其中晶片和接点的大小形成了一个单独的低伏整流器，其伏数低于 标准可用的双串联整流器，这样可以使需要空气更稀的燃料混合物(AFR)能产生与一种更 贵的普通拉姆达(Lambda)I混合物同样的能量。接下来如图2和3所示，一种适于支撑某整流器或整流器10的外壳30。外壳30被设置成一种用于整流器10或每个整流器10的防水外壳，它使整流器10 可以与裸露在大气中的点火线圈的某部分相连。因此，外壳30可以设置在那些开放式机动 车中，如拖拉机中使用的整流器中。所述的外壳30包括一个沿其纵轴铰接的圆筒。锁闭构件32被设置用来将圆筒的 两个部分扣在一起，使整流器10不会从外壳30中脱出。所述的设有外壳30 (如图2所示的简单方块)的整流器10，其两端均通过轧花金 属夹36和外电缆孔夹紧法兰38(见图3)与电缆34相连。因此所述的外壳30与点火线圈 的引线之间完全密封。上文详细说明了整流器10的结构。下面将详细说明这种结构的整流器在作为火 星点火发动机中点火线圈的一个元件使用时，所能产生的效果。通过大量的实验和测试，申请人发现两个整流器串联形成的电子元件能显著提高 其所组装的发动机性能。当整流器10串联时，它被第二层16包住。即，这里所述的“整流 器”中涉及的硅晶片被一个第一层所密封。应理解为整流器10在使用时会为火花点火的点电极中一个负直流电输出端提供机会。这样就能减少点火时所需要的燃料总量。此外还能大量减少排气量。一个负电荷点电极能产生一个具有负电晕性能的火花。据科学文献报道，在各种 实际应用中，包括氧离子物种的制备中，负电晕的效果超过了正电晕，这在燃烧化学中是一 个关键因素。此外，整流器10的具体结构所产生的反向时间为20ns，这显著低于同类设备。并 且，整流器10的具体结构还能使所产生的正向电压等于反向电压，即都为16kV。因此多个整流器能增加输入电压，于是2个整流器就可以达到一个32KV的输入电 压，而10个整流器可以达到一个160KV的输入电压。所有的实验数据都清楚的表明，如本发明所述的整流器使发动机在排气性能和燃 烧节省率上都能产生良好的效果。本发明的实施例仅为其使用时的一个实施。本领域的普通技术人员可以在本发明 的保护范围内进行各种修改。
权利要求
一种至少具有两块晶片的整流器，其特征在于其被一个第一绝缘层密封且与一个输入端和一个输出端分别相连，每块晶片的长和宽均小于0.99mm，且晶片之间的接点小于0.040英寸，所述的整流器还具有一个设置在第一绝缘层之外的第二绝缘层。
2.如权利要求1所述的整流器，其特征在于所述的晶片是硅晶片。
3.如权利要求1或2所述的整流器，其特征在于所述的第一绝缘层设置在硅晶片四周， 该绝缘层的绝缘强度大于30kV/mm。
4.如权利要求1或2或3所述的整流器，其特征在于每个接点和该接点相邻的晶片之 间还设有一个空隙。
5.如上述任一权利要求所述的整流器，其特征在于所述的第二绝缘层，其绝缘强度大 于 5kV/mm0
6.如上述任一权利要求所述的整流器，其特征在于所述的第二绝缘层是由一种热固性 塑料材料制成。
7.如权利要求1-5中任一所述的整流器，其特征在于所述的第二绝缘层是由一种冷固 环氧树脂制成。
8.—种车辆中使用的点火电路，其特征在于其至少具有两个上述任一权利要求所述的 整流器，这些整流器在二次绕组线圈和点火电路的火点之间相互串联，
9.一种用于一个或多个如权利要求1-7中任一所述整流器的防水外壳，其特征在于所 述的外壳包括一个沿其纵轴铰接的圆筒和将圆筒的两个部分扣在一起的构件。
10.如上述说明所述且如附图所示的一种整流器。
全文摘要
一种至少包括两块晶片的整流器，它被一个第一绝缘层密封，并与一个输入端和一个输出端相连，所述的整流器还包括一个设置在第一绝缘层之外的第二绝缘层。
文档编号F02P15/10GK101897023SQ200880121084
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月13日
发明者乔纳森·瑞德森-迪布尔, 斯蒂芬·博勒尔 申请人:阿罗拉有限责任公司