具有低电压气体放电特性的MOVGDT器件的制作方法

    技术2024-10-30  9


    本技术涉及具有低电压气体放电特性的基于气体放电管(gdt)的器件。相关申请的交叉引用本技术要求于2021年12月29日提交的题为“mov/gdt device having lowvoltage gasdischarge property”的美国临时申请第63/294,795号的优先权,其公开内容在此通过引用明确并入本文。


    背景技术:

    1、气体放电管(gdt)是一种在密封室中的两个电极之间具有气体的器件。当电极之间出现触发条件时,气体电离并在电极之间导电。

    2、金属氧化物可变电阻(varister)(mov)包括在两个电极之间实现的金属氧化物材料,诸如氧化锌。在正常情况下,mov不导通,但当电压超过额定电压时变得导通。

    3、值得注意的是,由于例如恒定的ac线路电压应力,典型的mov本身可能会下降。这种应力可由浪涌历史、时间、温度或其某种组合引起,并导致漏电流增加和/或mov有效性降低。漏电流的增加会因待机电流增加而对mov的能效等级产生负面影响。而且,持续的ac电压骤升可能会导致mov过热,进而导致故障和/或火灾。

    4、当mov与gdt组合时,所得组合可以是具有串联电连接的gdt与mov的gdt/mov器件。在正常条件下运行时,线路电压会大量出现在gdt两端,从而有效地将mov从线路断开。在浪涌事件期间,gdt可以相对快速地接通,从而连接线路上的mov,以将浪涌电压钳位到可接受的电平。一旦浪涌事件过去,gdt可以再次关断,从而像之前一样断开mov。

    5、因此,gdt/mov器件可以提供许多有利的特性。例如,可以减少mov部分中的漏电流,这可以延长器件的运行寿命。在另一个示例中,可以设计gdt/mov器件来提供电压骤升免疫力,或者降低对这种电压骤升的敏感性,而不会牺牲钳位电压性能。


    技术实现思路

    1、在一些实施例中,本技术涉及一种制造多个电气器件的方法。所述方法包括形成或提供多个金属氧化物可变电阻(mov),使得每个mov包括在金属氧化物层的第一侧上的外电极和在所述金属氧化物层第二侧上的内电极,并且在每个mov的所述金属氧化物层的第二侧的周边处或附近形成密封材料层。所述方法还包括形成具有一对或多对的堆叠,其中每对包括两个mov,它们的第二侧彼此面对,使得所述各相应的密封材料层彼此接合。所述方法还包括执行所述密封操作以融合接合的密封材料层,从而形成密封件,其在每对的两个内电极之间提供气体放电管(gdt)的密封室。执行所述密封操作,使得所述密封件具有与所述两个内电极之间选择的间隙尺寸大约相同的厚度尺寸。

    2、在一些实施例中,所述密封材料层的形成导致每对中的所述两个mov中的一个的密封材料层的厚度与所述对中的两个mov中的另一个的密封材料层的厚度基本上相同。

    3、在一些实施例中,所述密封材料可以包括玻璃或其他高温绝缘密封材料。

    4、在一些实施例中,所述mov的形成或提供导致每个mov的所述外电极基本上是平坦的。在一些实施例中,所述mov的形成或提供导致每个mov的所述外电极具有扩口边缘配置。

    5、在一些实施例中,所述堆叠包括多对。

    6、在一些实施例中,所述密封操作的执行包括向所述堆叠提供期望的气体,使得将所述期望的气体引入每对mov的未密封室。所述期望的气体可以包括惰性气体和/或活性气体。在一些实施例中,所述期望的气体可以包括氖气或氩气。在一些实施例中,所述期望的气体可以包括约500托的氖气。

    7、在一些实施例中,所述方法还可以包括在每个内电极上形成发射涂层。所述发射涂层可以包括玻璃或活性涂层。在一些实施例中,所述发射涂层可以包括所述活性涂层。在一些实施例中,所述活性涂层可以包括碱金属或碱基化合物。

    8、在一些实施例中,可选择所述两个内电极之间的间隙尺寸、所述发射涂层和所述期望的气体,以提供小于120v的gdt击穿电压。在一些实施例中,所述gdt的击穿电压可小于100v。

    9、在一些实施例中,所述两个内电极之间选择的间隙尺寸可以小于500μm。在一些实施例中,所述两个内电极之间选择的间隙尺寸可以在250μm至300μm之间的范围内。在一些实施例中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸可以约为280μm。

    10、在一些实施例中,所述密封件可以包括横向延伸部分,其形成为覆盖所述内电极中的一个或两个中的每个的一部分,以增加所述内电极之间的泄漏路径的长度。在一些实施例中,所述横向延伸部分可由所述密封操作和/或在所述密封操作之前形成的所述密封材料的延伸来产生。

    11、在一些实施例中,所述密封操作可以包括在所述堆叠上提供选择的力以产生每对的所述密封件的厚度尺寸。

    12、在一些实施例中,本技术涉及一种用于制造多个电气器件的系统。所述系统包括金属氧化物可变电阻(mov)制造系统,其配置为形成或提供多个mov,使得每个mov包括在所述金属氧化物层的第一侧上的外电极和在所述金属氧化物层第二侧上的内电极。所述系统还包括气体放电管(gdt)制造系统,其配置为在每个mov的所述金属氧化物层的第二侧的周边处或附近形成密封材料层。所述gdt制造系统还配置为形成具有一对或多对的堆叠,其中每对包括两个mov,它们的第二侧彼此面对,使得所述各相应的密封材料层彼此接合。所述gdt制造系统还配置为执行密封操作,以融合所述接合的密封材料层,从而形成密封件,其在每对的所述两个内电极之间提供gdt的密封室,使得所述密封件具有与所述两个内电极之间的选择间隙尺寸大致相同的厚度尺寸。

    13、在一些实施方案中,本技术涉及一种电气器件,包括第一和第二金属氧化物可变电阻(mov),其中每个mov包括在相应金属氧化物层上的第一侧上的外电极和在所述金属氧化物层上的第二侧的内电极。所述电气器件还包括在所述第一和第二mov中的每一个的所述金属氧化物层的第二侧的周边处或附近的密封件,从而在所述第一和第二mov的所述两个内电极之间提供具有其中含有期望的气体的气体放电管(gdt)的密封室,所述密封件的厚度尺寸与所述两个内电极之间的选择间隙尺寸大致相同。

    14、在一些实施例中,所述密封件包括玻璃或其他高温绝缘密封材料。

    15、在一些实施例中,每个mov的所述外电极可以基本平坦或具有扩口边缘配置。

    16、在一些实施例中,所述期望的气体可以包括惰性气体和/或活性气体。在一些实施例中,所述期望的气体可以包括氖气或氩气。在一些实施例中,所述期望的气体可以包括约500托的氖气。

    17、在一些实施例中,所述电气器件还可以包括在每个内电极上的发射涂层。在一些实施例中,所述发射涂层可以包括玻璃或活性涂层。

    18、在一些实施例中,所述发射涂层可以包括活性涂层。在一些实施例中,所述活性涂层可以包括碱金属或碱基化合物。

    19、在一些实施例中,可选择所述两个内电极之间的间隙尺寸、所述发射涂层和所述期望的气体,以提供小于120v的所述gdt的击穿电压。所述gdt的击穿电压可以小于100v。

    20、在一些实施例中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸可以小于500μm。在一些实施例中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸可以在250μm至300μm之间的范围内。在一些实施例中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸可以是例如大约280μm。

    21、在一些实施例中,所述密封件可以包括横向延伸部分,其形成为覆盖所述内电极中的一个或两个中的每个的一部分,以增加所述内电极之间的泄漏路径的长度。

    22、为了概括本技术的目的,本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解,根据本发明的任何特定实施例,不一定可以实现所有这些优点。因此,本发明可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或实施,而不必实现本文所教导或建议的其他优点。


    技术特征:

    1.一种制造多个电气器件的方法,所述方法包括:

    2.如权利要求1所述的方法,其中,所述密封材料层的形成导致每对的所述两个mov中的一个的密封材料层的厚度与所述对的两个mov中的另一个的密封材料层的厚度基本上相同。

    3.如权利要求1所述的方法,其中,所述密封材料包括玻璃或其他高温绝缘密封材料。

    4.如权利要求1所述的方法,其中,所述mov的形成或提供导致每个mov的所述外电极基本上是平坦的。

    5.如权利要求1所述的方法,其中,所述mov的形成或提供导致每个mov的所述外电极具有扩口边缘配置。

    6.如权利要求1所述的方法,其中,所述堆叠包括多个对。

    7.如权利要求1所述的方法,其中,所述密封操作的执行包括向所述堆叠提供期望的气体,使得将所述期望的气体引入每对mov的未密封室。

    8.如权利要求7所述的方法,其中,所述期望的气体包括惰性气体和/或活性气体。

    9.如权利要求7所述的方法,其中,所述期望的气体包括氖气或氩气。

    10.如权利要求9所述的方法,其中,所述期望的气体包括约500托的氖气。

    11.如权利要求7所述的方法,还包括:在每个内电极上形成发射涂层。

    12.如权利要求11所述的方法,其中,所述发射涂层包括玻璃或活性涂层。

    13.如权利要求12所述的方法,其中,所述发射涂层包括所述活性涂层。

    14.如权利要求13所述的方法,其中,所述活性涂层包括碱金属或碱基化合物。

    15.如权利要求11所述的方法,其中,选择所述两个内电极之间的间隙尺寸、所述发射涂层和期望的气体,以提供小于120v的gdt的击穿电压。

    16.如权利要求11所述的方法,其中,所述gdt的击穿电压小于100v。

    17.如权利要求7所述的方法,其中,所述两个内电极之间的所述选择间隙尺寸小于500μm。

    18.如权利要求17所述的方法,其中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸在250μm到300μm之间的范围内。

    19.如权利要求18所述的方法,其中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸约为280μm。

    20.如权利要求1所述的方法,其中,所述密封件包括横向延伸部分,其形成为覆盖所述内电极中的一个或两个中的每个的一部分,以增加所述内电极之间的泄漏路径的长度。

    21.如权利要求20所述的方法,其中,所述横向延伸部分是由所述密封操作和/或在所述密封操作之前形成的所述密封材料的延伸来产生。

    22.如权利要求1所述的方法,其中,所述密封操作包括在所述堆叠上提供选择的力以产生每对的所述密封件的厚度尺寸。

    23.一种用于制造多个电气器件的系统,所述系统包括:

    24.一种电气器件,包括:

    25.如权利要求24所述的电气器件,其中,所述密封件包括玻璃或其他高温绝缘密封材料。

    26.如权利要求24所述的电气器件,其中,每个mov的所述外电极基本上是平坦的。

    27.如权利要求24所述的电气器件,其中,每个mov的所述外电极具有扩口边缘配置。

    28.如权利要求24所述的电气器件,其中,所述期望的气体包括惰性气体和/或活性气体。

    29.如权利要求28所述的电气器件,其中,所述期望的气体包括氖气或氩气。

    30.如权利要求29所述的电气器件,其中,所述期望的气体包括约500托的氖气。

    31.如权利要求30所述的电气器件,进一步包括:在每个内电极上的发射涂层。

    32.如权利要求31所述的电气器件,其中,所述发射涂层包括玻璃或活性涂层。

    33.如权利要求32所述的电气器件,其中,所述发射涂层包括活性涂层。

    34.如权利要求33所述的电气器件,其中,所述活性涂层包括碱金属或碱基化合物。

    35.如权利要求31所述的电气器件,其中,选择所述两个内电极之间的间隙尺寸、所述发射涂层和所述期望的气体,以提供小于120v的所述gdt的击穿电压。

    36.如权利要求35所述的电气器件,其中,所述gdt的击穿电压小于100v。

    37.如权利要求24所述的电气器件,其中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸小于500μm。

    38.如权利要求37所述的电气器件,其中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸在250μm到300μm之间的范围内。

    39.如权利要求38所述的电气器件,其中,所述两个内电极之间的选择间隙尺寸约为280μm。

    40.如权利要求24所述的电气器件,其中,所述密封件包括横向延伸部分,其形成为覆盖所述电极中的一或两个中的每个的一部分,以增加所述内电极之间的泄漏路径的长度。


    技术总结
    电气器件可以制造为具有多个金属氧化物可变电阻(MOV),每个MOV包括在金属氧化物层的第一侧上的外电极和在金属氧化物层的第二侧上的内电极,以及在每个MOV的金属氧化物层的第二侧的周边处或附近的密封材料层。可以提供具有一对或多对的堆叠,每对包括两个MOV,它们的第二侧彼此面对,使得各相应的密封材料层彼此接合,并且接合层可以融合以形成密封件,其在每对的两个内电极之间提供气体放电管(GDT)的密封室,密封件具有与所述两个内电极之间选择的间隙尺寸大约相同的厚度尺寸。

    技术研发人员:O·乌略亚·埃斯基韦尔,K·C·凯西,G·L·伯恩斯
    受保护的技术使用者:伯恩斯公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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