充气式电涌放电器、激活化合物、点火条及相应方法

专利名称：充气式电涌放电器、激活化合物、点火条及相应方法
充气式电涌放电器、激活化合物、点火条及相应方法
背景技术：
本发明总体上涉及电子组件，尤其涉及电涌保护和充气管电涌放 电器。
对保护灵敏电子组件免遭过电压电涌的需要日益增加。在市场上 有不同的装置可用于该目的。其中某些装置可较好地适于某些应用。
通常有两种电涌保护分类，每一种分类包括不同类型的装置。电 涌保护装置的一种分类为"消弧电路"分类。消弧装置包括气隙、碳
块、硅控整流器(SCR)、电压可变材料(VVM)装置及本发明中的充 气管电涌放电器。电涌保护装置的另一分类为"箝位"分类。箝位装 置包括齐纳或雪崩二极管及金属氧化物压敏电阻器(M0V)。
"箝位"装置通过基于所施加的电压改变内部电阻而将电压瞬变 限制在规定水平。箝位装置本身吸收瞬变的能量。箝位装置具有相对 快的响应时间，但经受高电流的能力也相对有限。
通常，"消弧"装置通过响应于升高的电压水平突然从高阻抗状 态变为低阻抗状态而限制传给受保护电路的能量。在遭受足够的电压 水平时，正常情况下不导电的消弧装置开始导电。在导电的同时，跨 消弧装置的电弧电压余留相当低，例如，对于图3中所示的气体放电 管曲线，其为或低于15伏特。瞬变功率的大部分被大地或电路的电 阻元件耗散，但不消散到受消弧装置或充气管电涌放电器保护的电路 部分。这样的功率耗散使充气管电涌放电器能够比箝位装置经受更长 连续时间的高电压和/或高电流并保护负载免遭高电压和/或高电流 引起的损坏。
参考图1， 一种已知的充气管电涌放电器10包括两个电极12和 14，所述电极被装配中空圆柱形陶瓷绝缘体16。在绝缘体16内，电 极12和14的内表面被涂覆激活化合物。参考图2A和2B，另一已知 充气管电涌放电器20包括两个外电极12和14，所述电极被装配两个陶瓷绝缘体20和22，所述绝缘体由第三电极24分隔。两种放电 器10和20均包容气体，如氩或氖气。激活化合物有助于在过电压瞬 变事件时使气体导电。
充气管电涌放电器的运行参数包括(i)静态或DC火花放电电 压，(ii)动态或电涌火花放电电压，(iii)熄灭电压，(iv)辉 光电压，(v)在交流情况下的载流容量，及(vi)单极脉冲电流。 这些运行参数可受不同因素影响，如(i)电极的结构布局，(ii) 所使用气体的类型，(iii)气体保持在放电器内的压力，(iv)放 电器内一个或多个点火条的构型，及(v)位于电极活性表面上的激 活化合物。
激活化合物可包括多种组分。例如， 一种已知的化合物包括三种 组分，即铝、溴化钠及钛酸钡。在可使用这种化合物的同时，需要新 的、能改善充气管电涌放电器的运行参数如上面列出的运行参数的激 活化合物。

发明内容
下面详细讨论了充气管电涌放电器的多个例子。放电器通常包括 连到绝缘外壳的至少两个电极。气体被充入由电极封闭的外壳内。激 活化合物施加到至少一所述电极上。在正常运行电压情况下，电流不 能从一个电极传导到另一电极。在过电压条件时，电压达到击穿点， 这时气体电离并产生导电路径。 一旦电流通过所述装置，则电极涂层 用作电子源，保护金属电极并在所述装置超出其规定运行参数之前使 过电压条件能重复多次。在该时间段期间，如图3中所见，电压保持 在特定电压如约15伏特，及相应的电流能够流动，如被消散到大地， 从而使过电压条件的可能有害影响最小。
所述外壳可由任何适当的绝缘材料制成，如陶瓷、玻璃、塑料或 其任何适当组合。所述外壳至少总体上为圆柱形，或可以是可气密密 封以保持气体的任何适当形状。为此，外壳被制造成具有能够保持气体的厚度并可经受与吸收大电涌电流如闪电电涌时出现的大电流相 关联的大的机械压力。
在一实施例中，采用单一外壳。电极附着在外壳的每一端处。在 另一实施例中，采用两个外壳。电极附着在每一外壳的外端处。第三 内电极夹在两个外壳之间。在一实施方式中，内电极的一侧或两侧上 涂覆有激活化合物。
外壳的内表面可包括或被沉积一个或多个点火条。例如，点火条 可以是石墨。点火条可具有选自下组的至少一特征(i)由至少一 非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii)包括至少一轴 向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
外壳可具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体；(ii) 由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv)至少 实质上为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
在一实施方式中，其上施加化合物的一个或多个电极表面包括化 合物可施加于其中的凹陷。所述凹陷可产生格状表面，其能更好地保 持化合物及保持更多的化合物。如前所暗示的，电极如端电极的一侧 上可被涂覆激活化合物。或者，内电极的多侧上可被涂覆激活化合物。
在另一实施方式中，电极被形成使得当其附着到外壳上时，两个 或多个电极的部分相互靠近地隔开以形成封闭的火花隙。所述部分可 被涂覆激活化合物。具有所述化合物的多个表面的靠近隔开还用于提 高放电器的动态响应。
电极可由任一或多种适当的材料制成，如铜、镍、镍铁、或其任 何组合(如合金、分层或电镀)。
其上施加所述化合物的电极包括选自下组的至少一特征(i ) 包括所述化合物施加于其中的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极 的一侧；(iii)所述化合物施加到电极的多侧；(iv)被形成为使 得电极的一部分与电极的另一部分相互靠近地隔开；及(V)由铜、 镍、镍铁、其任何组合、其任何层压组合及其任何电镀组合制成。填充放电器的气体可改变。所述气体可以是惰性气体，如氮、氖、 氪或氩气或其它通常不反应的气体。所述气体也可以是反应气体，如 氢。所述气体可以是反应和不反应气体的混合物，如氢、氮、氖、氪 和氩气的任何组合。在一实施方式中，所述气体根据所需击穿电压在
放电器内按需加压(如14-40psig)。在初始可将放电器抽成真空以
在用所需混合物将放电器反充到所需压力之前去除放电器中的空气 (氮、氧和氩)。
封闭的气体属于选自下组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)
反应气体，(iii)加压气体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物， (vi)氢，(vii)硅烷，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi) 氪，(xii) 二氧化碳，及(xiii)氦。
激活化合物也可改变。在一实施方式中，所述化合物包括(i) 重量百分比约10-35%的镍粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸
钾或钠；(iii)重量百分比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约
5-15%的碳酸钠；及(v)重量百分比约10-20%的氯化铯。
在另一实施方式中，所述化合物包括(i)重量百分比约10-35
%的镍粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；(iii)重
量百分比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约5-15%的碳酸钠；
及(v)重量百分比约10-20%的溴化钠。
在另一实施方式中，所述化合物包括(i)重量百分比约10-35
%的镍粉；(ii)重量百分比约30_60%的硅酸钾；(iii)重量百
分比约20-25%的溴化钠；及(iv)重量百分比约5-10%的钙钛氧化物。
在另一实施方式中，所述化合物包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；(iii)重 量百分比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约5-15%的钙钛氧化 物；及(v)重量百分比约10_20%的溴化钠。
在另一实施方式中，所述化合物包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉(如13.2%) ; (ii)重量百分比约10-20%的硅酸钾(如17.6%); (iii)重量百分比约5-20^的铝硅粉(如13.2%); (iv) 重量百分比约5-20%的碳酸钠(如15.4%);及(v)重量百分比约 25-45%的氯化铯(如40.6%)。
在另一实施方式中，所述化合物包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约30-60%的硅酸钾；(iii)重量百 分比约20-25%的氯化钠；及(iv)重量百分比约5-10%的钡钛氧化 物。
下面还详细讨论了用于将上述点火条墨喷在电涌放电器的外壳 的内表面上的不同系统。如下所详述的，点火条有助于电涌放电器的 总体电性能。墨喷点火条有很多优点。例如，点火条通常由石墨制成， 然而，喷墨系统使能按条状沉积非石墨材料。其它优点包括微处理器 控制的系统提供的灵活性、准确性及可重复性。
喷墨系统可以是基于需求的系统或连续系统。在基于需求的系统 中，墨喷材料按重力自流方式进入喷嘴或泵入喷嘴，其中所述材料保 持在大气压力下。喷嘴内或直接邻近喷嘴的条状材料与能量源接触， 所述能量源如压电变换器或电阻器如薄膜式电阻器。喷嘴具有内室， 所述内室具有出口或开口。为产生条状材料的喷墨小滴，能量源将能 量传入喷嘴内室内。所增加的能量在材料中产生气泡并在体积上迫使 已知数量的条状材料通过所述出口，从而形成小滴。所述小滴被射在 放电器外壳的内表面上和/或按重力自流方式流在放电器外壳的内表 面上。
所述能量源电连接到基于微处理器的控制系统，其存储条纹图案 或程序。计算机图案指示小滴离开喷嘴的频率及小滴大小。具体地， 计算机程序导致数据脉冲，其被发送给能量源的驱动器。所述驱动器 将数据脉冲转换为电压脉冲(如开/关0-5VDC)，该电压脉冲发送给 能量源。在实施例中，特定脉冲的长度或接通时间确定小滴的大小。 在实施例中，两个相邻脉冲的前沿之间的时间确定小滴离开所述出口 的频率。在备选实施例中，提供了连续喷墨系统。在此，连续的条状材料 流从喷嘴出来。其后所述材料立即流过装料装置，其将所述连续流振 动为分开的小滴。所述装料装置还装填分开的小滴。在通过装料装置 之后，单独的及所装填的条状材料小滴通过高电压偏转板，其使所述 小滴相对于偏转板偏向一个方向或另一方向。这样，所述小滴可被偏 转到放电器的绝缘外壳的内表面上或不偏转到所述内表面上。或者， 所述小滴可被偏转入小滴收集器内，使得这些小滴不被沉积在放电器 外壳的内表面上。因此，微粒的装填控制小滴沉积在外壳上的频率。
对于连续喷墨，小滴从连续流偏转入收集器内的频率设定其余小 滴沉积在外壳上的频率。在连续系统中，小滴的大小由连续流的大小 及装料装置的输出水平确定。
基于需求的喷墨系统及连续喷墨系统中的每一个均与运动控制 系统合作运行，例如，所述运动控制系统包括构造为在二维空间中移 动外壳的至少两个电动机。在一实施例中， 一个电动机关于纵向延伸 的出口针或管旋转外壳，而第二电动机在出口针或管的轴向平移外 壳。下面示出所述系统的一个例子，其采用两个步进电动机，其中一 个步进电动机安装到上刻螺纹或具有一个或多个螺纹构件的块上，所 述块接收有螺纹的轴或导螺杆。所述导螺杆连接到第二电动机。该第 二电动机转动所述导螺杆以使第一电动机安装于其上的所述块相对 于喷墨喷嘴前后平移。安装在所述块上的第一电动机连接到支撑外壳 的支架，所述外壳可拆卸地安装在所述支架内。第一电动机连接到所 述支架并能旋转所述支架从而所述外壳相对于喷嘴纵向延伸入外壳 内。在下述例子中，喷嘴保持固定，而外壳在二维空间中相对于喷嘴 移动。
或者，旋转或平移运动中的一个或两个经喷墨装置提供。在此， 喷嘴相对于绝缘外壳旋转或平移。例如，喷墨装置可被构造成相对于 放电器外壳前后平移，同时提供装置以相对于喷墨喷嘴旋转外壳。这 样，喷墨装置和外壳支架中的每一个均对整个运动控制提供构件。基于微处理器的系统连同上述喷墨图案程序运行一个或多个运 动控制程序以产生高度准确和可重复的喷墨条纹图案。条状材料可以 是液态赋形剂和粘合剂中的任何适当导电或半导电材料，如黑色喷墨 打印机油墨。这些条可以沿外壳如圆柱形外壳的内表面轴向、径向和 /或对角布置。所述条可按任何适当的数量、排列和图案提供。所述 条可以是连续的条(至少对于肉眼而言)或包括多个可辨别的更小的 形状，如斑点。所述条的厚度也可被控制到较传统铅笔条纹系统更好 的程度。例如，外壳可保持稳定，多个小滴沉积在外壳上的同一斑点 处。基于微处理器的系统使常规条纹图案能够针对具体放电器进行开 发和调整，从而具有特定电性能特性。因而，在一实施例中，电涌放电器经下述工艺制成，其包括步骤(i)提供绝缘外壳；(ii)将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上， 所述沉积物包括至少一非石墨材料；及(iii)用至少一电极封闭外 壳，所述电极具有所施加的激活化合物。所述工艺可包括选自下组的至少一另外的步骤(i)将外壳的 多个部分附着到内电极的任一侧；(ii)加压外壳内的气体；及(iii) 抽空外壳。所述沉积物可由选自下组的至少一材料制成(i)石墨；(ii) 分散在液态赋形剂和粘合剂中的铜粉；(iii)薄膜式电阻元件油墨; 及(iv)被稀释以增加电阻率的导电薄膜油墨。墨喷至少一沉积物可包括至少下述之一(i)加热材料；(ii)对所述材料施加电压；(iii)对所述材料通电；(iv)使所述材料 流过开口； (v)偏转所述材料；(vi)分配材料小滴以在绝缘外壳 上产生所需小滴图案；及(vii)回收储蓄器中不意于成为所述沉积 物的一部分的小滴。所述工艺可包括至少一另外的步骤(i)旋转外壳，及(ii) 当沉积物被墨喷在外壳上时平移所述外壳。激活化合物包括选自下组的至少一种材料镍粉、硅酸钾、硅酸 钠、钛粉、碳酸钠、氯化铯、溴化钠、溴化锂、钙钛氧化物、偏硅酸 钾、铝硅粉、及钙钛氧化物。在另一实施例中，电涌放电器经下述工艺制成，其包括步骤(i)提供绝缘外壳；(ii)将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上，所述 沉积物包括小滴图案；及(iii)用至少一电极封闭外壳，所述电极 具有所施加的激活化合物。所述工艺可包括选自下组的至少一另外的步骤(i)将外壳的 多个部分附着到内电极的任一侧；(ii)加压外壳内的气体；及(iii) 抽空外壳。所述沉积物可由选自下组的至少一材料制成(i)石墨；(ii) 分散在液态赋形剂和粘合剂中的铜粉；(iii)薄膜式电阻元件油墨； 及(iv)被稀释以增加电阻率的导电薄膜油墨。墨喷至少一沉积物可包括至少下述之一(i)加热材料；(ii)对所述材料施加电压；(iii)对所述材料通电；(iv)使所述材料 流过开口； (v)偏转所述材料；(vi)回收储蓄器中不意于成为所 述沉积物的一部分的小滴；(vii)使用保存在计算机可读介质中的 小滴图案顺序产生图案；及(viii)将所述图案分为网格单元并将多 个小滴墨喷在所述图案的每一网格单元内。所述工艺可包括至少一另外的步骤(i)旋转外壳，及(ii) 当沉积物被墨喷在外壳上时平移所述外壳。所述工艺可包括墨喷多种沉积物，每一沉积物包括所需图案的小 滴，所述沉积物相互间隔开以产生沉积物的所需图案。所述外壳至少可以是圆柱形，其中沉积物的所需图案至少包括下 述之一(i)所需轴向间隔；及(ii)所需径向间隔。沉积物可以是至少下述之一(i)由于小滴的靠拢间隔而至少 连续；(ii)至少总体上为矩形；(iii)被形成为线；(iv)沿外 壳进行轴向延伸，所述外壳至少基本为圆柱形；及(v)由多个可辨 别且分开的形状形成。在另一实施例中，电涌放电器经下述工艺制成，其包括步骤(i)提供绝缘外壳；(ii)将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上，所述 沉积物包括斑点图案，所述斑点中的每一个包括多个小滴；及(iii) 用至少一电极封闭外壳，所述电极具有所施加的激活化合物。所述斑点具有至少下述之一特征(i)可用肉眼辨别；(ii) 至少总体上为圆形；及(iii)沿外壳轴向延伸，所述外壳至少基本 为圆柱形。因此，本发明的优点是提供改进的充气管电涌放电器。 本发明的另一优点是提供用于充气管电涌放电器的改进的激活 化合物。本发明的另一优点是提供用于将点火条施加到充气管电涌放电 器的外壳上的改进系统。本发明的另一优点是提供改进的、施加到充气管电涌放电器的外 壳上的点火条。此外，本发明的优点在于提供将点火条施加到相对较小的陶瓷或 其它绝缘体上的系统和方法。本发明的另外的特征和优点在下面对本发明及附图的详细描述 中进行说明并可从其明显看出。


图1为两电极充气管电涌放电器的现有技术例子的正视图。 图2A和2B为三电极充气管电涌放电器的现有技术例子的正和侧视图。图3为图4-6中所示的充气管电涌放电器的电压-电流曲线的一 个例子。图4为包括点火条和激活化合物的两电极充气管电涌放电器的 一个例子的正视截面图。图5为包括所形成电极和激活化合物的两电极充气管电涌放电 器的一个例子的正视截面图。18图6为包括所形成电极和激活化合物的三电极充气管电涌放电 器的一个例子的正视截面图。
图7为需求模式点火条喷墨系统的一实施例的示意图。 图8为连续模式点火条喷墨系统的一实施例的示意图。
图9为与图7和8的系统一起使用的运动控制系统的一实施例的 图10-15为具有不同点火条图案的电涌放电器外壳内侧的示意图。
图16-17示出现有技术铅笔条纹和喷墨条纹所得的点火条差别。
具体实施例方式
现在参考附图特别是图3，其示出了充气管电涌放电器的电压-电流曲线。在正常运行情况下，充气管电涌放电器不导电。为使充气 管电涌放电器变为导电，密封外壳(在下面的图4-6中示出)内的气 体电子必须获得足够的能量以开始密封外壳内保存的气体的电离(在 下面描述)。
气体的完全电离通过电子碰撞进行。当充气管电涌放电器遭受上 升电压电势时发生引起完全电离的事件。 一旦气体被电离，击穿出现 及放电器从高阻抗状态变为虚拟短路，从而瞬变电流将被转向例如大 地，即远离受保护电路部分。如图3所见，在充气管导电时电弧电压 或跨充气管电涌放电器的电压可以为约15伏特。
在瞬变电流已通过之后，充气管电涌放电器使其自身熄灭并再次 至少实质上变为开路。因此，充气管电涌放电器是可复位的放电器。 为确保放电器在交流(AC)应用中关断， 一旦瞬变电流已通过，通过 放电器的电流必须低于充气管电涌放电器的继续额定电流。继续电流 要求可受助于与放电器串联置放阻抗。在直流(DC)应用中，只要装 置在规定的保持故障测试条件内运行，充气管电涌放电器能够使其自 身熄灭，同时还使充气管电涌放电器能被关断，所述条件包括能跨充 气管电涌放电器出现的规定电流的最大偏压。图3中所示的GDT击穿电压由电极间隔、气体类型(例如，如下 所述的氖、氩、氢)、气体压力及瞬变电流的上升率。击穿电压通常 被视为充气管电涌放电器从高阻抗状态变为低阻抗状态的电压。例
如，当遭受500伏/秒的电压斜线上升时，击穿电压可以是23(^(+/-15 %)。当瞬变电流的斜率增加时，下述的放电器将在更高的电压经历 击穿。
下述放电器具有相当结实的构造，从而使放电器能够处理相当高 的电流，例如，比具有8微秒上升时间的20000峰值安培脉冲在20 微秒中衰减到半值(也称为8/20波形)的10个脉冲大。下面的放电 器的电涌寿命可以为500安培峰值10/1000脉冲的1000次通过。由 于相当低的最大电极间电容，下述放电器通常能被放入RF电路。所 述放电器还很适合保护电话电路、AC电源线、调制解调器、电源、 CATV及希望保护以免遭大和/或不可预知瞬变电流的其它应用。
电涌放电器及化合物
现在参考图4，充气管电涌放电器的一个实施例被示为放电器 30。放电器30包括连接到绝缘外壳36的电极32和34。气体38被 充入(例如加压)由电极32和34封闭的外壳。激活化合物40施加 到电极32和34中的至少一个上。在正常运行及正常工作电压时，电 流不能从一电极32、 34传导到另一电极。在过电压条件时，电压达 到化合物40被激活的击穿点。之后，电流能够通过放电器30。激活 化合物40提供电子源，其可随电涌水平变化而变化，且其保护电极 32和34在电涌期间免遭腐蚀。因此，电极32和34能够经受住可复 位放电器30内的多次电涌。
在图4所示的实施例中，采用单一外壳36。电极32和34被连 接到例如压接、压合、焊接、粘附和/或铜焊到外壳36的每一端上。 在所示实施例中，电极32和34分别包括或连接到引线44和46，其 使放电器30能在电学上放入印刷电路板上的电路中。
在一实施方式中，电极32和34中的一个或两个包括或形成化合 物40施加于其中的一系列凹陷42。凹陷42产生格状表面，其能更好地保持化合物40及能较光滑表面保持更多的化合物40。如图所示，
每一电极32和34在其内表面上被涂覆激活化合物42。
外壳36的内表面可包括或被沉积一个或多个点火条48。点火条 48通过产生场效应而改善放电器30的动态响应。点火条48使用高 电阻率导电材料施加到外壳36上。典型的点火条48可以是石墨或碳。 点火条48扩展在电极32和34处产生的强场效应以增加气体中自由 带电粒子的产生速度，之后，所述粒子在负电极或阴极如电极32和 正电极或阳极如阳极34之间产生的电场的影响下快速移动。点火条 48可按如图所示的图案或按行或多行置放。如图所示，某些条48能 接触电极32和34之一，而其它点火条不能。点火条48被间隔开使 得它们不形成电极32和34之间的导电路径。
将点火条48沉积在外壳36上的一种优选方法在下面结合图7-17
进行描述。
现在参考图5，其示出了另一充气管电涌放电器50。在此，电极 52和54被形成为使得当固定到外壳56上时，电极52和54的部分 62和64分别相互靠近地间隔开。在一实施方式中，部分62和64之 间的间隙距离G为约0. 5隱-1. 5mm。部分62和64包括上面描述的凹 陷42，激活化合物40放入所述凹陷中。
具有化合物的多个表面的靠近间隔开改善放电器50的动态响 应。在所示实施例中，放电器50不包括点火条48。作为选择，放电 器50可包括一个或多个点火条48。
现在参考图6，其示出了另一充气管电涌放电器70。在此，放电 器70包括端电极72和74及管状中央电极78，所述中央电极78经 上述的任何方法固定到两个绝缘外壳76a和76b的内端。类似地，端 电极72和74固定到外壳76a和76b的外端。
与放电器50处一样，电极72和74被形成为使得当固定到外壳 76a和76b时，电极72和74的部分82和84分别相互靠近地间隔开。 在一实施方式中，部分82和84被间隔开上述的间隙距离G，部分82 和84包括上述的凹陷42，激活化合物40放入所述凹陷中。中央电极78被提供环形槽，另外的激活化合物40被放入其内，
所述另外的激活化合物可以与放入部分82和84和/或放入图4和5 的单间隙放电器30和50的化合物40相同或不同。中央电极78的环 形槽还可包括上面描述的凹陷42。
放电器30、 50和70的外壳36、 56和76a/76b分别可由任何适 当的绝缘材料制成，如陶瓷、玻璃、塑料或其任何适当的组合。外壳 36、 56和76a/76b至少可以为圆柱形或能经受住加压气体的任何适 当形状。为此，外壳36、 56和76a/76b被制造为具有能够保持加压 气体38的厚度。
放电器30、 50和70的电极32/34、 52/54和72/74/78分别可由 任何一种或多种适当的材料制成，如铜、镍。镍铁或其任何组合(如 合金、分层或电镀)。电极32/34、 52/54和72/74可具有任何适当 的形状或用于连接到外部电路的弓I线排列，所述外部电路如印刷电路 板上的电路。或者，放电器30、 50和70可被构造为插入插座或其它 连接器件中。
填充放电器30、 50和70的气体38可改变。气体38可以是惰性 气体，如氮、氖、氪或氩气或其它通常不反应的气体。气体38也可 以是反应气体，如氢。气体38可以是混合物，如氢、氮、氖、氪和 氩气的任何组合。在一实施方式中，气体38被加压，如从14psig加 压到40psig。在气体38被反充入放电器中并达到所希望压力之前， 最初在放电器内的空气可被首先排空。
用于任何上述放电器30、 50和70的激活化合物40也可改变。 在一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35%的镍 粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；(iii)重量百分 比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约5-15%的碳酸钠；及(v) 重量百分比约10-20%的氯化铯。
在另一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；(iii)重量百分比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约5-15%的碳酸钠； 及(v)重量百分比约10-20%的溴化钠。
在另一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约30-60%的硅酸钾；(iii)重量百 分比约20-25%的溴化钠；及(iv)重量百分比约5-10%的转钛氧化 物。
在另一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；(iii)重 量百分比约5-25%的钛粉；(iv)重量百分比约5-15%的*丐钛氧化 物；及(v)重量百分比约10-20%的溴化钠。
在另一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35 0%的镍粉(如13.2%) ; (ii)重量百分比约10-20%的硅酸钾(如 17.6%); (iii)重量百分比约5-20%的铝硅粉(如13.2%); (iv) 重量百分比约5-20%的碳酸钠(如15.4%);及(v)重量百分比约 25-45%的氯化铯(如40.6%)。
在另一实施方式中，化合物40包括(i)重量百分比约10-35 %的镍粉；(ii)重量百分比约30-60%的硅酸钾；(iii)重量百 分比约20-25%的氯化钠；及(iv)重量百分比约5-10%的钡钛氧化 物。
根据上述激活化合物40，电涌放电器的实际点火和熄灭特性至 少实质上由[硅酸钾、硅酸钠或偏硅酸钾组分]与气体填充物38如包 括氢的气体填充物38的组合确保。其它组分如氯化铯和溴化钠与碳 酸钠和钙钛氧化物的组合使DC火花放电电压稳定。镍粉组分有助于 保证加载前及加载后的良好熄灭性态。氯化铯和溴化钠(卤化物)连 同氧化剂如碳酸钠、钙钛氧化物或钡钛氧化物一起使用有助于在"暗" 测试/存储期间消除击穿电压延迟。卤化物实质上消除了对预电离源 如氚的放射性的需要。
钛和铝粉，二者均为过渡金属或吸氧剂，均很容易在铜焊期间的 温度作用下由上述试剂氧化，之后其用作电子源，例如CaTi03 =(CaO + Ti02)Ti +CaO Ca + Ti02
硅酸钠或钾是水玻璃，其用作粘合剂以在用炉子处理之前及之后 使其它组成保持在一起。
电涌放电器30、 50和70中的每一个在交流如60X1A、 1000伏 特的AC连续1秒的情况下及在单极脉冲电流如1500X 10A、波 10/1000微秒甚至在-4(TC到+65。C的情况下具有良好的载流容量，同 时维持低火花放电电涌电压，如在低于600V的100伏特/微秒，还维 持恒定的熄灭电压和恒定的DC火花放电电压。
点火条及喷墨点火条
现在参考图7和8，示出了喷墨点火条系统的两个实施例。图7 示出了需求模式加点火条系统90。需求模式系统90从源92供应条 状材料。在一实施例中，来自源92的条状材料被保持在环境压力下。 在这种情况下，条状材料例如按重力自流方式流入喷嘴94。或者， 储蓄器92内的条状材料从源92压入喷嘴94内。在此，喷嘴94内的 条状材料在施加压力之前能够达到大气压力，这使喷嘴94按不连续 的量喷射小滴。
在任一系统90或110中，在一实施例中，用于小滴100和点火 条48的材料包括石墨。然而，有利的是，所述材料不限于石墨，而 是可包括任何适当的导电或半导非石墨材料，如分散在液态赋形剂和 粘合剂中的铜粉。用于形成薄膜式电阻元件的油墨也应适于小滴100 和点火条48。此外，稀释导电薄膜油墨以增加所述材料的电阻率也 能适于小滴100和点火条48。
如图所示，喷嘴94具有或包括出口 96和喷嘴室98。条状材料 的小滴100离开喷嘴室98和出口 96并被沉积在上述外壳36、 56和 76a/76b之一的内表面102上(为方便起见，外壳36、 56和76a/76b 在下文中称为外壳36)。同样，为方便起见，内表面102被示为相 对于外壳36的内表面102的运动方向是直的。如上所示，在实施例 中，外壳36至少实质上为圆柱形。因此，内表面102能够至少实质 上为圆柱形，其中当部署径向延伸条48或轴向延伸条的宽度时，运动方向(箭头所示)为旋转方向。对于圆柱形外壳，当平移外壳36
以部署轴向延伸条48时，运动方向的内表面102至少实质上是直的。 如下所示的系统90可部署径向、轴向或对角延伸的条。
对于图7的需求模式系统90，小滴100的生成包括喷嘴94的喷 嘴室98内的条状材料的体积变化。在所示实施例中，条状材料的体 积变化由驱动器104提供给能量源106的电压脉冲导致，所述能量源 与喷嘴94连接如粘合、焊接、固紧到喷嘴或压入喷嘴内使得能量源 106与条状材料接触。能量源106可以是压电变换器或电阻器，如薄 膜式电阻器，二者均将能量传给位于喷嘴室98内的材料。能量源106 可以是热、超声或射频能量源中的一个或多个。
系统90包括微处理器(未示出)，其与存储器如随机存取存储 器(RAM)或只读存储器(ROM) —起工作，且其保存一个或多个点火 条图案。基于命令(i)执行图案之一；(ii)执行图案之一多次； 或(iii)按序执行两个或多个图案，微处理器从存储器再调用适当 的一个或多个图案并运行所述图案。微处理器将构成图案的数据如条 纹字符数据发送给驱动器104。驱动器104将所述数据转换为电压脉 冲，在图7中示意性地由脉冲串108表示，在能量源106处看为适当 的脉冲使得能量源106向喷嘴室98内的条状材料通电以按所需时间 和频率产生小滴100。
在实施例中，需求系统90可在0赫兹(Hz)到25000Hz的频率 范围中产生小滴100。改变脉冲串108的脉冲的前沿之间的时间将改 变系统90中小滴的频率。同样，在实施例中，系统90能产生平均直 径在15-150微米范围内的小滴100。给定脉冲为正的时间，即正电 压施加到脉冲的能量源106的时间，改变系统90中的小滴100的大 小。
一方面，系统90是有利的，因为条纹图案如下面结合图10-15 所示的图案可以数字方式形成和保存，使得图案经计算机辅助设计 (CAD)生成，能够经微处理器直接下载到驱动器104。所保存的图 案还在外壳36的表面102上产生高度准确和可重复的点火条48的图
25案。CAD的灵活性还提高了针对特定应用调整一个或多个特定点火条 图案的能力。
另一方面，图7的系统90的需求喷射是有利的，因为所产生的 所有或几乎所有小滴100均被使用，实质上消除了条状材料浪费。减 少浪费可具有取决于用于点火条48的材料的环境及成本利益。
由于系统90中小滴100的机械控制在喷嘴94处经来自能量源 106的能量输入发生，因此希望在由能量源106供能之前将喷嘴94 的喷嘴室98内的条状材料的压力保持在大气压力。这样，在喷嘴94 的室98内由于能量源106形成的气泡或体积变化不必对抗正材料压 力。另一方面，条状材料的环境压力储存可导致系统90比接下来结 合图8所述的连续系统110慢。
现在参考图8，连续系统110在此供应储蓄器或源92中的条状 材料。在此，储蓄器92内的条状材料经泵112加压从源92压入喷嘴 94内。泵112可以是任何适当的液泵，如正位移或蠕动泵。喷嘴94 内的条状材料被保持在正压力直到通过喷嘴94的出口 96离开喷嘴室 98。
指定大小(如20-500微米)的小滴100再次沉积在外壳36的内 表面102上。表面102的运动轴在图8页面的外面。再次地，为方便 起见，表面102被示为至少实质上是直的。如果外壳36是给出图8 的运动轴的圆柱形，当平移外壳36以部署(i)轴向延伸条48的长 度或(ii)径向延伸条的宽度时，表面102也可是图8中的曲面。当 旋转外壳36以部署(i)径向延伸条48的长度或(ii)轴向延伸条 的宽度时，内表面102将至少实质上为图8中所示的直表面。
在连续系统110中，条状材料液体按连续流离开喷嘴94的出口 96。连续材料流通过产生恒定频率的压力振荡的电荷电极系统。振荡 将材料流分隔为均匀的小滴，其可按比需求系统90高得多的频率形 成。具体地，所述流进入静电场或充电场114，其使小滴100分开并 对其充电。第二高电压场或偏转场116将小滴100 (i)引导到表面 102的所需部分或(ii)按需引入小滴收集器118。系统110也包括微处理器(未示出)，其与存储器如随机存取存
储器(RAM)或只读存储器(ROM) —起工作，且其保存一个或多个点 火条图案。基于命令(i)执行图案之一；(ii)多次执行图案之 一；或(iii)按序执行两个或多个图案，微处理器从存储器再调用 适当的一个或多个图案并运行所述图案。构成图案的数据如字符数据 发送给电荷驱动器120。驱动器120将所述数据转换为不定量的正或 负电荷。驱动器120与充电场或电荷电极114连通，其将所需电荷施 加到电荷电极114内形成的小滴100。当被偏转场116作用时，特定 电荷确定相应的小滴100是将被沉积在表面102的特定部分上还是被 发送给小滴收集器118。
在实施例中，需求系统110可在0赫兹(Hz)到lMHz的频率范 围中产生小滴100。驱动器104和变换器106驱动滴下行为并控制其 频率。同样，在实施例中，系统110能产生平均直径在20-500微米 范围内的小滴100。在实施例中，粒子大小由离开喷嘴94的流的大 小确定，其继而由驱动器104和能量源106施加给喷嘴94的室98内 的点火条液体的能量的数量确定。
系统110是有利的，因为条纹图案如下面结合图10-15所示的图 案可以数字方式形成和保存，使得CAD绘制的图案能够经微处理器直 接下载到电荷驱动器120。所保存的图案还在外壳36的表面102上 产生高度准确和可重复的点火条48的图案。CAD的灵活性还提高了 针对特定应用调整一个或多个特定点火条图案的能力。
用于系统90、 110的一种适当装置由德克萨斯州Piano的 MicroFab Technologies, Inc提供并以商标611&5@在市场销售。
现在参考图9，其示出了可与系统90和110 —起使用以产生轴 向、径向和/或对角延伸的点火条48及相关图案的运动控制装备的实 施例。为了参考，上面结合图7和8所示和所述的系统90和110的 某些组件再次在图9中示出。具体地，能量源或变换器106被示为固 定到地124。条状材料按重力自流方式从源92通过管122流入变换器106或被泵入变换器106。变换器或能量源106按如上所述接触和
加热条状材料或向条状材料增加能量。
在所示实施例中，喷嘴94包括薄管，如水平延伸的管。喷嘴94 在其远端具有出口96，小滴100通过其进行喷射。在所示实施例中， 小滴IOO向下喷射以利用重力。在备选实施例中，小滴100横向、向 上或相对于水平轴的任何其它所需角度进行喷射。在另一备选实施例 中，喷嘴94具有多个出口96 (成行设置或呈放射状间隔开)，从而 使能并行产生小滴100和点火条48。
图9的装置可按需与需求模式系统90或连续模式系统110中的 任一系统一起使用。为清晰起见，示出了电荷电极114和高电压偏转 板116。在所示实施例中，这些装置经小滴收集器118连接到地124。 如果需要，电荷电极114和高电压偏转板116也可独立地连接或保持 在适当位置。应意识到，在需求模式系统90中，不使用电荷电极114、 高电压偏转板116和小滴收集器118。
外壳36 (再次地，统指外壳36、 56、 76a/76b)被旋转以经电动 机130a产生径向延伸点火条48的长度或轴向延伸点火条48的宽度。 外壳36被平移以经电动机130b产生轴向延伸点火条48的长度或径 向延伸点火条48的宽度。在一实施例中，电动机130a和130b为步 进电机或DC伺服型电动机，其可被非常精确地控制。线缆132a和 132b分别从电动机130a和130b延伸到驱动器(未示出)。驱动器 继而接收经计算机存储器中保存的运行运动控制程序产生的脉冲或 开/关电压信号。用于产生小滴100的CAD自动化与电动机130a和 130b的自动化运动控制程序结合以产生整个计算机控制的、高度准 确的及可重复的加条纹系统90或110。
电动机130a和130b中的每一个分别包括输出轴134a和134b。 输出轴134a经联接器136连接到外壳支架140的轴138。在所示实 施例中，联接器136是可变形联接器，以允许输出轴134a和外壳支 架140的轴138之间轻微不对准。联接器136的可变形特性还有助于 减少间隙，其是与高精度步进电机或伺服型电机相关的位置误差(类似的联接器136可与连同电动机130b使用的旋转-平移球或导螺杆一
起使用以减少间隙)。
外壳支架140被构造成牢固但可拆卸地保持外壳36。在高输出 自动化系统90、 110中，外壳36容易插入支架140中并容易从其移 除。在所示实施例中，柱塞142滑动保持在支架140的端口 144内。 端口 144连到管146。管146的另一端连接到从支架140的凸缘150 延伸的第二端口 148。穿过端口 148的孔延伸穿过凸缘150的背面。 凸缘150的背面经O环152a和152b密封到非旋转气动压力通风系统。 压力通风系统154具有或包括端口 156，其密封地连接到从正和负气 动源延伸的管158。如图所示，压力通风系统158固定到块160并与 块160—起平移。如图所示，电动机130a同样固紧到块160并与块 160 —起平移。
在所示实施例中，为将外壳36可拆卸地固定在支架140内，正 压力从源施加、穿过管158并进入压力通风系统154内，其产生加压 空气环。该加压空气环还延伸穿过凸缘150的端口 148并进入管146， 推动柱塞142靠向外壳36的外表面，从而迫使外壳靠向相对的支架 140的内壁。应意识到，在为了方便起见示出单一柱塞142的同时， 多个这样的柱塞可被提供并关于外壳间隔开(例如，根据所使用的柱 塞142、端口 144、 148和管146的总数量相互以45° 、 90。或180° 均匀间隔开)。
支架140的凸缘150关于电动机130a的输出轴134a的水平轴旋 转，孔或端口 148由于由面向凸缘150的压力通风系统154的表面形 成的圆形开口 160而与压力通风系统154内的加压空气保持气动连 通。0环152a和152b关于圆形开口 160的任一侧密封以保持压力通 风系统154内在不同时间保持的正和负压力的完整性。
当用于特定外壳36的点火条被完成时，气动源切换并排空压力 通风系统154及上述相关的气动系统，拉动柱塞142(或多个柱塞142) 远离外壳。档块162可被提供在管146内，使得柱塞142远离但靠近 支架140的圆柱形支撑部分固定。随着柱塞142被拉离外壳36，外壳可经机械和/或气动移除装置(未示出)而容易地从支架140移除。
应意识到，压力通风系统154和支架140的配合凸缘150提供气动滑 环，其在柱塞和支架140经电动机130a旋转时使恒定的正或负压力 能被施加到柱塞142上。
如上所述，电动机130a连接到滑块160。滑块160在连接到地 124的一对导杆164 (未示出)内滑动。滑块160包括或具有上刻螺 纹的开口，其接受螺纹轴166。螺纹轴或滚珠丝杠166—端(如经适 当的联接器)连接到电动机130b的输出轴134b。如图所示，电动机 130b也固定到地124。如图所示，螺纹轴或滚珠丝杠166的另一端可 旋转地固定到轴承或枕块168。轴承或枕块168固定到地124。
当电动机130b旋转时，输出轴134b和螺纹轴或滚珠丝杠166顺 时针或逆时针方向转动。该转动连同轴166和块160的螺纹孔之间的 螺纹接合使得块160朝向或远离喷嘴94平移，取决于电动机130b的 旋转方向。旋转-平移运动转换相对于固定喷嘴94及喷嘴94的出口 96高度准确和可重复地控制支架140及支架140中保持的36的平移 运动。该平移定位系统用于经离开出口 96的条状材料的小滴100重 复及准确地沉积点火条48，以设定(i)直线或轴向延伸的条的长度 或(ii)外壳36内部上的径向延伸条48的厚度。
同时或在不同时间，高度准确且可重复的电动机130a精确地控 制旋转运动及支架140和经上述气动装置可拆卸地固定于其中的外 壳36的位置。所述高度准确和可重复的旋转运动及外壳相对于固定 喷嘴94及相关出口 96的定位使点火条48能在外壳内高度准确、可 重复及径向地沉积以设定(i)轴向或直线延伸的条48的厚度或(ii) 径向延伸条的长度。
还应意识到，结合图9公开的装置可被构造和编程以同时或按序 旋转电动机130a和130b从而分配或沉积对角(轴向和径向)延伸的 条48。图9的运动控制装置连同上述的需求和连续模式点火条沉积 系统90和110对在外壳36的内部上按多种图案和方向沉积点火条 48提供高度灵活、自动化、可重复及准确的系统。应意识到，与相对于固定喷嘴94纯粹移动外壳36相反，运动控
制的至少一部分也可相对于外壳36移动喷嘴94。例如，能量源106 和喷嘴94可被安装到类似于块160的平移块上，其经滚珠丝杠结构 相对于外壳36和支架140平移，其至少保持直线固定。
现在参考图10-15，其示出了经上述装置产生的条纹图案的不同 例子。应意识到，图10-15的图案仅用于说明目的，用作例子，而不 限制所附权利要求的范围和精神。图10-15中的每一图案均示出了外 壳，如外壳36,就像外壳已沿0。或360°轴线切割并展开为扁平形 式。具体地，图10-15以扁平形式示出了外壳36的内表面。应意识 到，为简明起见示出外壳36的同时，同样或类似的图案也可施加到 上述的另一外壳，如外壳56和外壳76a及76b。为了方便，示出了 从0-360°的度数标记。
所示的每一点火条图案包括轴向延伸的条。即，所述条朝向电极 (未示出)延伸，当处于封闭圆柱形或其它形状时其连接到外壳36 的上缘和下缘。然而，应意识到，如上所述，点火条可另外地或者也 可径向或对角地布置。此外，应意识到，不管(i)产生具有大于1 小滴100的宽度还是(ii)为下一条注册外壳，均需要平移和旋转运 动。
现在参考图10，其示出了条纹48a和48b的第一示例图案。条 纹48a为延伸到外壳36的电极配合端的端部条纹。假定圆柱形外壳 36具有3. 7ram的内径(约11. 6腿的圆周C)及5mm的长度L，下面 的条纹48a和48b的尺寸提供了条纹48 (统指条纹48a和48b)的长 度和宽度相对于外壳36的尺寸C和L的度量。如上所述，所述相对 比较仅用于示例的目的，不意为限制权利要求的范围和精神。
在图10的例子中，端部条纹48a具有L方向1. 5mm和C方向0. 5mm 的总尺寸，在一实施例中，对肉眼而言为连续条纹的条纹48a通过将 总尺寸分为多个网格形成。在此，例如，1.5mm长度可被分为15段， 每段0. lmm。0. 5rara圆周尺寸可被分为5个相等的部分，每部分0. lmm， 从而产生共15X5网格的图案，其中每一网格单元至少为0. lmm2正方形。每一正方形经上述系统之一填充，例如被填充10个小滴100。
例如，每一小滴100可在其相应的网格内产生直径约为60微米的斑 点。因而，每一 0. lmtf正方形网格用10个直径大约为60微米的小滴 斑点填充。当然，这些数字仅是说明性的，并不意为限制权利要求的 范围和精神。
类似地，中央条纹48b具有2mmX0.5mm的总尺寸。该面积被分 为20X5个网格，其中每一网格单元为O. lmm2正方形。再次地，每一 网格单元用10个小滴100填充，每一小滴在外壳36的内表面上的相 应网格内产生直径约为61微米的斑点。
对于特定放电器应用，图10的点火条图案可进行调整。也就是 说，在保持所有其它变量不变的情况下，具有7个端部条纹48a的放 电器与具有2个端部条纹48a及5个中央条纹48b的放电器的性能特 征可能稍微或明显不同。
图ll示出了与结合图IO所述相类似的图案。在此，两个端部条 纹48a更薄，例如，按1.5mmX0. l腿的总尺寸提供。例如，这些总 尺寸被分为15X1个网格，每一网格单元为0. lmmXO. lmm正方形， 用10个小滴100填充。
例如，图11的中央条纹48b具有20咖X0. lmm的总尺寸，每一 条纹被分为20X1个网格的图案，其中每一网格单元为0. lmmXO. lmm 正方形，例如每网格单元用10个斑点填充。对于具有两个薄的端部 条纹48a和五个薄的中央条纹48b的放电器(图10)，在保持所有 其它变量不变的情况下，其性能特征稍微或明显不同于具有两个更宽 端部条纹48a和五个更宽中央条纹48b的放电器(图11)的性能特 征。
现在参考图12，两行条纹48a和48b中的每一行分别从外壳36 的中间部分延伸到外壳的边缘。这些端部条纹及上面结合图10和11 所示的端部条纹48a可以与电极如上面结合图4所示的电极44和46 电连通。这样，图12中的两行在每一对点火条的内端之间产生小间 隙。点火条48a和48b中的每一个具有例如2mmX0. 5mm矩形的总尺寸，其被分为25个0. ImmXO. lmm正方形，每一正方形接收十小滴 100的条状材料。
现在参考图13，除了每一条纹48a和48b被变窄为具有0. lmm 宽度的单一网格单元之外，重复上面结合图12所述的点火条图案。 条纹48a和48b的外缘仍然与连接到外壳36的电极电连通。在图12 和13中，每一条纹径向距其两个相邻条纹90°进行定位。在图10 和11中，90°图案被端部条纹48a分为两部分。应意识到，条纹48 的径向定位及轴向定位、条纹的形状及大小均可可控地改变以提供所 需电学特征。
现在参考图14和15，其示出了不同类型的条纹图案。图14示 出了多行交互的条纹48a和48b，其中每一条纹径向距下一条纹约 90° 。每一条纹48a和48b包括一系列条纹斑点。例如，每一斑点直 径为0. 6mm。每一条纹48a和48b包括放在2. 5mm线中的3个斑点， 其中每一斑点包括500个小滴100。在实施例中，条纹48a和48b的 斑点(及斑点之间的间隔)可为肉眼看见。
现在参考图15，上面结合图14的条纹48a和48b所述的斑点跨 外壳36的长度L延伸。因而，图15的每一条纹48包括上述尺寸的 5个斑点。
从图10-15的例子应意识到，所述装置可产生独特形状、大小、 定向和图案的点火条，迄今为止，这尚不能经传统的铅笔条纹工艺实 现。此外，如上所述，这些图案中的每一个可被保存在存储器中并因 特定放电器需要按需再调用。再者，上述系统可通过将多个小滴施加 到外壳的同一部分上而产生具有更结实厚度的条纹。
现在参考图16和17，其对比了经铅笔加条纹(图16)和喷墨加 条纹产生的点火条。具体地，喷墨条纹产生相对于所需条纹形状更 准确的形状，因而比铅笔条纹更加可重复。喷墨条纹还更连续和均匀， 其中铅笔条纹更加多孔并易于沿铅笔条纹破裂。还注意到铅笔条纹趋 于薄片状并具有相对较薄的厚度，从而导致较差的性能。此外，有薄
33片状点火条的一部分脱离条纹并接触粘合材料的潜在可能，这进一步 妨碍了性能。
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动控制装置获得的间隔不太准确和可重复。因而，申请人相信，喷墨
方法不仅具有处理优势，而且其导致改进的点火条48。
应当理解，对本领域技术人员而言，对在此所述的目前优选的实 施方式进行各种变化和修改是显而易见的。可进行所述变化和修改而 不背离本发明的精神和范围及不减少本发明的预定优点。因此，所述
变化禾口<1冬 ％出新附古V宋ll蓝步蕖羔-
权利要求
1、电涌放电器，包括至少两电极；封闭的气体；及施加到至少一所述电极上的激活化合物，所述激活化合物包括重量百分比约10-35％的镍粉；重量百分比约20-60％的硅酸钾或钠；重量百分比约5-25％的钛粉；重量百分比约5-15％的碳酸钠；及重量百分比约10-20％的氯化铯。
2、 根据权利要求l的电涌放电器，其中电极连到至少一绝缘外 壳，所述外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体；(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv) 为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
3、 根据权利要求1的电涌放电器，其中其上施加所述化合物的 电极包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其中 的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合物 施加到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另一 部分相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其任 何层压组合及其任何电镀组合制成。
4、 根据权利要求l的电涌放电器，其中封闭的气体属于选自下 组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)反应气体，(iii)加压气 体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物，(vi)氢，(vii)硅烷，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi)氪，(xii) 二氧化碳，及 (xiii)氦。
5、 根据权利要求l的电涌放电器，其包括墨喷在外壳内表面上 的至少一点火条，所述至少一点火条具有选自下组的至少一特征(i)由至少一非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii) 包括至少一轴向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
6、 电涌放电器，包括 至少两电极；封闭的气体；及施加到至少一所述电极上的激活化合物，所述激活化合物包括重量百分比约10-35%的镍粉；重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；重量百分比约5-25%的钛粉；重量百分比约5-15%的碳酸钠；及重量百分比约10-20%的溴化钠。
7、 根据权利要求6的电涌放电器，其中电极连到至少一绝缘外壳，所述外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体；(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv) 为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
8、 根据权利要求6的电涌放电器，其中其上施加所述化合物的 电极包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其中 的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合物 施加到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另一 部分相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其任 何层压组合及其任何电镀组合制成。
9、 根据权利要求6的电涌放电器，其中封闭的气体属于选自下 组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)反应气体，(iii)加压气 体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物，(vi)氢，(vii)硅烷，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi)氪，(xii) 二氧化碳，及 (xiii)氦。
10、 根据权利要求6的电涌放电器，其包括墨喷在外壳内表面上 的至少一点火条，所述至少一点火条具有选自下组的至少一特征(i)由至少一非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii) 包括至少一轴向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
11、 电涌放电器，包括至少两电极；封闭的气体；及施加到至少一所述电极上的激活化合物，所述激活化合物包括重量百分比约10-35%的镍粉； 重量百分比约30-60%的硅酸钾； 重量百分比约20-25%的溴化钠；及 重量百分比约5-10%的钙钛氧化物。
12、 根据权利要求11的电涌放电器，其中电极连到至少一绝缘 外壳，所述外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体；(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv) 为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
13、 根据权利要求11的电涌放电器，其中其上施加所述化合物 的电极包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其 中的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合 物施加到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另 一部分相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其 任何层压组合及其任何电镀组合制成。
14、 根据权利要求11的电涌放电器，其中封闭的气体属于选自 下组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)反应气体，(iii)加压 气体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物，(vi)氢，(vii)硅垸，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi)氪，(xii) 二氧化碳，及 (xiii)氦。
15、 根据权利要求ll的电涌放电器，其包括墨喷在外壳内表面 上的至少一点火条，所述至少一点火条具有选自下组的至少一特征(i)由至少一非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii) 包括至少一轴向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
16、 电涌放电器，包括 至少两电极；封闭的气体；及施加到至少一所述电极上的激活化合物，所述激活化合物包括 重量百分比约10-35%的镍粉； 重量百分比约20-60%的硅酸钾或钠；重量百分比约5-25%的钛粉；重量百分比约5_15%的钙钛氧化物；及重量百分比约10-20%的溴化钠。
17、 根据权利要求16的电涌放电器，其中电极连到至少一绝缘 外壳，所述外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体;(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv) 为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
18、 根据权利要求16的电涌放电器，其中其上施加所述化合物 的电极包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其 中的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合 物施加到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另 一部分相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其 任何层压组合及其任何电镀组合制成。
19、 根据权利要求16的电涌放电器，其中封闭的气体属于选自 下组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)反应气体，(iii)加压 气体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物，(vi)氢，(vii)硅烷，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi)氪，(xii) 二氧化碳，及 (xiii)氦。
20、 根据权利要求16的电涌放电器，其包括墨喷在外壳内表面 上的至少一点火条，所述至少一点火条具有选自下组的至少一特征.-(i)由至少一非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii) 包括至少一轴向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
21、 电涌放电器，包括 至少两电极；封闭的气体；及施加到至少一所述电极上的激活化合物，所述激活化合物包括重量百分比约10_35%的镍粉； 重量百分比约10-20%的偏硅酸钠； 重量百分比约5_20%的铝硅粉；重量百分比约5-20。％的碳酸钠；及 重量百分比约25-45 %的氯化铯。
22、 根据权利要求21的电涌放电器，其中电极连到至少一绝缘 外壳，所述外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体;(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)支撑至少一点火条；(iv) 为圆柱形；及(v)位于内电极的任一侧上。
23、 根据权利要求21的电涌放电器，其中其上施加所述化合物 的电极包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其 中的凹陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合 物施加到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另 一部分相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其 任何层压组合及其任何电镀组合制成。
24、 根据权利要求21的电涌放电器，其中封闭的气体属于选自 下组的至少一类型(i)惰性气体，(ii)反应气体，(iii)加压 气体，(iv)抽空气体，(v)气体混合物，(vi)氢，(vii)硅烷，(viii)氮，(ix)氩，(x)氖，(xi)氪，(xii) 二氧化碳，及 (xiii)氦。
25、 根据权利要求21的电涌放电器，其包括墨喷在外壳内表面 上的至少一点火条，所述至少一点火条具有选自下组的至少一特征(i)由至少一非石墨材料制成；(ii)由点阵图案形成；及(iii)包括至少一轴向及至少一径向分布在外壳内表面上的多个点火条。
26、 制造电涌放电器的工艺，其包括步骤 提供绝缘外壳；将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上，所述沉积物包括至少一 非石墨材料；及用至少一电极封闭外壳，所述电极具有所施加的激活化合物。
27、 根据权利要求26的工艺，其中所述绝缘外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容封闭的气体；(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)为圆柱形；及(iv)关于内电极置放。
28、 根据权利要求26的工艺，其中其上施加所述化合物的电极 包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其中的凹 陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合物施加 到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另一部分 相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其任何层 压组合及其任何电镀组合制成。
29、 根据权利要求26的工艺，其包括选自下组的至少一另外的 步骤(i)将外壳的多个部分附着到内电极的任一侧；(ii)加压 外壳内的气体；及(iii)抽空外壳。
30、 根据权利要求26的工艺，其中沉积物由选自下组的至少一 材料制成(i)石墨；(ii)分散在液态赋形剂和粘合剂中的铜粉；(iii)薄膜式电阻元件油墨；及(iv)被稀释以增加电阻率的导电 薄膜油墨。
31、 根据权利要求26的工艺，其中墨喷至少一沉积物包括至少 下述之一(i)加热材料；(ii)对所述材料施加电压；(iii)对 所述材料通电；(iv)使所述材料流过开口；(v)偏转所述材料；(vi)分配材料小滴以在绝缘外壳上产生所需小滴图案；及(vii) 回收储蓄器中不意于成为所述沉积物的一部分的小滴。
32、 根据权利要求26的工艺，其包括至少一另外的步骤(i) 旋转外壳，及(ii)当沉积物被墨喷在外壳上时平移所述外壳。
33、 根据权利要求26的工艺，其中激活化合物包括选自下组的 至少一种材料镍粉、硅酸钾、硅酸钠、钛粉、碳酸钠、氯化铯、溴化钠、溴化锂、钙钛氧化物、偏硅酸钾、铝硅粉、及钙钛氧化物。
34、 制造电涌放电器的工艺，其包括步骤提供绝缘外壳；将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上，所述沉积物包括小滴图 案；及用至少一电极封闭外壳，所述电极具有所施加的激活化合物。
35、 根据权利要求34的工艺，其中所述绝缘外壳具有选自下组的至少一特征(i)包容气体填充物；(ii)由陶瓷、玻璃或塑料制成；(iii)为圆柱形；及(iv)关于内电极置放。
36、 根据权利要求34的工艺，其中其上施加所述化合物的电极 包括选自下组的至少一特征(i)包括所述化合物施加于其中的凹 陷；(iii)所述化合物施加到电极的一侧；(iii)所述化合物施加 到电极的多侧；(iv)被形成为使得电极的一部分与电极的另一部分 相互靠近地隔开；及(v)由铜、镍、镍铁、其任何组合、其任何层 压组合及其任何电镀组合制成。
37、 根据权利要求34的工艺，其包括选自下组的至少一另外的 步骤(i)将外壳的多个部分附着到内电极的任一侧；(ii)加压 外壳内的气体；及(iii)抽空外壳。
38、 根据权利要求34的工艺，其中所述沉积物由选自下组的至 少一材料制成(i)石墨；(ii)分散在液态赋形剂和粘合剂中的 铜粉；(iii)薄膜式电阻元件油墨；及(iv)被稀释以增加电阻率 的导电薄膜油墨。
39、 根据权利要求34的工艺，其中墨喷至少一沉积物包括至少 下述之一(i)加热材料；(ii)对所述材料施加电压；(iii)对 所述材料通电；(iv)使所述材料流过开口；(v)偏转所述材料；(Vi)回收储蓄器中不意于成为所述沉积物的一部分的小滴；(vii) 使用保存在计算机可读介质中的小滴图案顺序产生图案；及(viii) 将所述图案分为网格单元并将多个小滴墨喷在所述图案的每一网格 单元内。
40、 根据权利要求34的工艺，其包括至少一另外的步骤(i) 旋转外壳，及(ii)当沉积物被墨喷在外壳上时平移所述外壳。
41、 根据权利要求34的工艺，其包括墨喷多种沉积物，每一沉 积物包括所需图案的小滴，所述沉积物相互间隔开以产生沉积物的所 需图案。
42、 根据权利要求41的工艺，所述外壳是圆柱形，其中沉积物 的所需图案至少包括下述之一(i)所需轴向间隔；及(ii)所需 径向间隔。
43、 根据权利要求34的工艺，其中所述沉积物是至少下述之一 (i)由于小滴的靠拢间隔而连续；(ii)为矩形；(iii)被形成为线；(iv)沿外壳进行轴向延伸，所述外壳为圆柱形；及(v)由多 个可辨别且分开的形状形成。
44、 制造电涌放电器的工艺，其包括步骤 提供绝缘外壳；将至少一点火沉积物墨喷在外壳内部上，所述沉积物包括斑点图 案，所述斑点中的每一个包括多个小滴；及用至少一电极封闭外壳，所述电极具有所施加的激活化合物。
45、 根据权利要求44的工艺，其中所述斑点具有至少下述之一 特征(i)可用肉眼辨别；(ii)为圆形；及(iii)沿外壳轴向延 伸，所述外壳为圆柱形。
全文摘要
充气式电涌放电器，包括至少两电极、气体填充物及施加到至少一所述电极上的激活化合物。所述激活化合物包括(i)重量百分比约10-35％的镍粉；(ii)重量百分比约20-40％的硅酸钾或钠；(iii)重量百分比约5-25％的钛粉；(iv)重量百分比约5-15％的钙钛氧化物；及(v)重量百分比约10-20％的溴化钠。本发明还公开了加点火条工艺及因墨喷条状材料所得的点火条。
文档编号H02H9/06GK101297452SQ200680039533
公开日2008年10月29日 申请日期2006年9月13日 优先权日2005年9月14日
发明者K·洛德, S·J.·惠特尼 申请人:力特保险丝有限公司