专利名称：浪涌吸收器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及保护电气设备及电路使之免受过压侵害的缝隙式放电吸收元件，更具体地说，涉及把具有绝缘缝隙的导电薄板用作隔板的放电吸收元件。
将二个相对的电极保持在一定的间距上再把它们密封在玻璃管内而构成的缝隙式放电管价格便宜，但具有放电迟缓及电极磨损较快的缺点。申请人对一种相对的电极之间夹有50～100μm的绝缘隔板的缝隙式浪涌吸收元件进行了研究。在这种吸收元件中，首先沿绝缘缝隙的表面进行沿面放电(一次放电)，然后再在相对的电极之间产生电弧放电(二次放电)。通过这样的二个阶段的放电，确实消除了放电迟缓现象，但是由于电极的材料、形状的不同以及隔板厚度的变化会使放电特性的元件误差也不同，因此还未普及。另外，过压(浪涌)吸收元件还必须进行耐压及耐流试验。目前比较普及的缝隙式浪涌吸收单元中，相对电极装在其外周面涂有一层导电覆膜的陶瓷圆筒的二个端部，覆膜的中央用激光切断，刻出(50～100μm)的微小缝隙，把整个导电覆膜分成二部分。
如果把用激光刻有微小缝隙的浪涌吸收元件加以放大观察的话，可以发现，微小缝隙二侧相对的导电覆膜的边缘呈锯齿状，因此，覆膜间的放电电压不够稳定。另外，以微小缝隙对陶瓷圆筒进行圆周切割，这一技术要求有很高的精度，它与玻璃密封技术一起成为成本上升的主要原因。随着电子电路在各种领域内的普及，人们迫切希望有一种价格低廉、放电特性优异的浪涌吸收元件。本发明就是在这一形势下作出的。
在电阻值为0.01～1，000Ω·cm的导电薄板的表面用滚刀刻出一定深度的、纵横交错的缝隙沟，在呈围棋盘格状的正方形突起上形成绝缘保护膜，接下来用更薄的滚刀切割纵横交错的各个缝隙沟从而切割出许多正方形芯片，把形成相对的电极的二根包铜镍铁合金线(Dimet线)与上述的正方形芯片的绝缘保护膜一侧及相对的一侧相连后插入玻璃管内，再向上述玻璃管中减压供给氩气等隋性气体后，用玻璃进行密封。
如图3所示的那样对导电硅薄板表面刻出纵模交错的缝隙沟的作业中，由于采用了多年积累起来的超精密技术，因此各个缝隙沟的深度(与微隙的宽度相当，约50μm)及宽度能以μm为单位进行控制。接下来，给刻线后的正方形突起的表面及缝隙沟的水平底面覆上一层酸化表膜，导电硅片好象戴上了水平的带凸缘的帽子，该帽子四周的凸缘位于同一水平面上，放电缝隙的间隔能保持均匀，放电特性也比较稳定。给
图1中的相对电极的包铜镍铁合金线之间加上浪涌电压时，首先将在具有50μm的高度的正方形突起的二端之间发生一次放电。接着再在相对电极之间产生二次放电(电弧放电)。放电起始电压因玻璃密封的气体的种类及压力、电极及导电硅片的电阻值的不同而不同，形成微隙的正方形突起的高度为50μm时，放电起始电压为200～300伏，25μm时为125～250伏，100μm时为250～330伏。
图1.是本发明的浪涌吸收元件的截面图。
图2.是导电硅薄板的斜视图。
图3.是在硅薄板的表面刻上纵横交错的缝隙沟时的示意图。
图4.是沿着缝隙沟把导电硅薄板切断时的导电硅薄板的正视图。
在各图中，1导电硅薄板2缝隙沟3正方形突起4酸化覆膜5导电硅片6玻璃管7包铜的铁镍合金线作为本发明的一个实施例，在体积电阻率为40Ω·cm的P型或N型导电硅薄板1的表面上用滚刀划出纵横交错的一定深度的缝隙沟2，形成围棋盘状的正方形突起(见图3)。这些纵横交错的缝隙沟2的底部为同一水平面，其深度亦即正方形突起3的高度。导电硅薄板1的板厚270μm，缝隙沟2的宽度为60μm，深度为50μm，平行地邻接的缝隙沟之间的间隔为480μm。本发明的特征是，通过对滚刀的位置进行超精密控制，能够正确地设定纵横交错的缝隙沟2的深度，并使邻接的缝隙沟2的底部位于同一平面上。
在导电薄硅板1的正方形突起3一侧的表面上，用离子CVD法、CYD法(化学成膜方法)或者强制酸化法等等形成厚度为0.5～3μm左右的酸化覆膜4。这样，正方形突起3以及缝隙沟2的表面内被酸化覆膜4覆盖住了。
接着，使用更薄的滚刀切割纵横交错的缝隙沟2的中央部分，从而形成了许多导电硅片5(见图4)。缝隙沟2的底部的一部分作为阶梯部分残留在硅片5的顶部，正方形突起3周围的阶梯部分处于同一水平面上，该阶梯部分至正方形突起3顶部的距离(d)相当于绝缘缝隙(微隙)。
将导电硅片5横置于内径为860μm的玻璃管6内，其两端与包铜的铁镍合金线7连接。与正方形突起3以及导电硅片5的底部相连的这些合金线7即成为相对的电极。包铜的铁镍合金线7的外径与玻璃管6的内径大致相等。将多个处于这种状态下的装置置入真空室中，然后再向真空室中送入氩气等隋性气体并保持在0.3个气压下，然后加温，进行玻璃密封(见图1)。
为了能进行一次放电，导电硅片5的体积电阻率最好为0.01～1，000Ω·cm。缝隙沟2的深度与浪涌吸收元件的放电起始电压成正例，设定在25～100μm。在现在的采用激光的微隙形成装置中，要形成50μm以下的缝隙技术上已很困难，而在本发明中，由于能对滚刀形成的缝隙沟2的深度调整实现超精密的控制，因此，即使比25μm更浅也是可能实现的。
除了导电硅薄板之外，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的导电性并且在微隙(d)之间能产生一次放电的都可以使用。另外，酸化保护膜4也可以是绝缘保护膜。
慨要地讲，在本发明中，由于将导电薄硅片5的顶部覆上了一层绝缘保护膜，将相对的电极与导电薄硅片5的顶部及底部相连后装入玻璃管中，并向玻璃管内减压供给氩气等放电气体后再进行玻璃密封，因此，顶部的突出正方体的高度(d)即为微隙，能产生一次放电，并能随之在相对的电极之间产生二次放电，从而能提供低成本的、无效电延迟的优质浪涌吸收元件。另外，突起正方体3的高度就是缝隙沟的深度，纵横交错的各缝隙全部均匀地设置，全部的缝隙沟底部位于同一平面上，因此，所有的浪涌吸收元件中的缝隙(d)均能保持在设定值上。
权利要求
1.一种浪涌吸收器，其特征在于导电片上的正方形突起上附有一层酸化保护膜从而形成缝隙区域，由包铜的铁镍合金导线构成的电极分别与上述正方形突起的表面以及上述的导电片底面相连之后装入玻璃管内，然后向玻璃管内减压供给隋性气体后再用玻璃密封。
2.一种浪涌吸收器的制造方法，其特征在于以缝隙沟的形式纵横交错地分割P型或N型导电硅薄板的表面，在其表面用CVD等方法形成酸化保护膜，再沿着上述的缝隙沟切割出许多呈正方形的硅片，将该硅片以及与之相连的相对电极装入玻璃管内，向玻璃管减压供给隋性气体，然后进行玻璃密封。
3.一种浪涌吸收器的制造方法，其特征在于在电阻值为0.01～1，000Ω·cm的导电薄板的表面用滚刀刻出一定深度的纵横交错的缝隙沟，在呈围棋盘格状的正方形突起上形成绝缘保护膜，接下来用更薄的滚刀切割纵横交错的各个缝隙沟从而切割出许多正方形芯片，把形成相对的电极的二根包铜铁镍合金线与上述的正方形芯片的绝缘保护膜一侧及相对的一侧相连后插入玻璃管内，再向上述玻璃管中减压供给氩气等隋性气体后，用玻璃进行密封。
全文摘要
本发明为使用微小的导电硅片的小型、廉价的浪涌吸收器。在本发明中，先在导电硅薄板的表面刻出纵横交错的缝隙沟，形成许多突出的正方形，在其表面形成酸化膜。对各个缝隙沟的中央部分进行切割从而切割出许多导电硅片。带有阶梯部分的上述正方形突起的高度即成为微缝隙。把该导电硅片以及与之相连的相对电极装入玻璃管内，并在减压供给隋性气体后用玻璃密封住。由于正方形突起的高度成了微缝隙，发生一次放电，因此，无放电迟缓现象。
文档编号H01J17/00GK1095197SQ9310568
公开日1994年11月16日 申请日期1993年5月7日 优先权日1993年5月7日
发明者户仓次朗 申请人:专利促进中心有限公司