專利名稱：過壓吸收器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及為保護各種各樣的儀器受到過壓并防止事故的發(fā)生于未然而使用的過壓吸收器及其制造方法。
現(xiàn)有技術電話機、電傳真機、調(diào)制解調(diào)器等通信機的電子儀器和通信線路的連接部分、或CRT的驅(qū)動電路等由于雷擊過壓和靜電等異常電壓(過壓)易受電擊的部分，為了防止異常電壓導致電子儀器和裝載該儀器的印刷電路板的熱損傷或起火等，連接過壓吸收器。
以前，例如，在日本專利公開平-320845號公報，提出了利用具有微間隙過壓吸收元件的過壓吸收器。該過壓吸收器是將在用導電膜包覆的園柱狀陶瓷構件的周面形成所謂微間隙，并在該陶瓷構件兩端設置一對電極而形成的過壓吸收元件和惰性氣體一起收容在園筒狀玻璃管內(nèi)的過壓吸收器，如

圖11所示，通過高溫加熱把一對密封電極2密封在玻璃管1的兩端。還有，過壓吸收器是面裝型(圓筒型)過壓吸收器，在密封電極2沒有設置引線，安裝時通過涂鍍焊錫連接固定密封電極2和基板。
如圖12所示，該過壓吸收器這樣制造，在碳加熱夾具10形成的孔穴10a內(nèi)，依次裝入密封電極2的一個電極，玻璃管1，過壓吸收元件4，然后裝入密封電極2的另一個電極，在內(nèi)部置換成惰性氣體后，在沿軸方向加壓狀態(tài)下加熱碳加熱夾具10，用一對密封電極2密封玻璃管1的兩端。
但是，上述現(xiàn)有的過壓吸收器，存在以下的問題。
也就是，該過壓吸收器在制造過程中，在碳加熱夾具的孔穴部裝入過壓吸收元件時，過壓吸收元件偏斜，過壓吸收元件的中心軸相對玻璃管的中心軸偏斜。如果這樣在偏斜狀態(tài)封入過壓吸收元件，則過壓吸收元件和玻璃管接觸，放電時導電膜飛散容易粘附在玻璃管上，過壓吸收器的壽命和耐壓量降低。還有，因為過壓吸收元件要在兩端安裝電極，成本高，并且過壓吸收器的長度也增加了相當于電極部分的量。
還有，過壓吸收器由于使用容易獲得的廉價圓筒狀玻璃管，安裝平板狀基板等時容易轉動，不利用粘接劑和夾具進行固定就不能固定到預定的位置上等，所以安裝時缺乏可超操作性。
考慮到上述的問題，本發(fā)明的第1個目的是提供過壓吸收器及其制造方法，能高精度地把過壓吸收元件設置在玻璃管的中心，提高過壓吸收器的壽命和耐壓量，謀求低成本和小型化。本發(fā)明第2目的是提供難以轉動和安裝時的操作性良好的過壓吸收器。
發(fā)明概要本發(fā)明的第一發(fā)明涉及過壓吸收器，它具有在周面通過放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件、設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極、利用這對電極封閉兩端并和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管，其特征是，密封電極的和過壓吸收元件接觸的面形成為以玻璃管中心軸為中心并對稱的凹面狀。
本發(fā)明的第二發(fā)明涉及過壓吸收器的制造方法，過壓吸收器具有在周面由放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件、和設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極、利用這對電極封閉兩端及和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管，其特征是具有下列工序，在制造用夾具形成的內(nèi)徑足夠插入玻璃管的孔穴部依次插入一對密封電極中的一個電極、玻璃管、過壓吸收元件、一對密封電極的另一個電極的插入工序，把孔穴內(nèi)氣氛氣體置換成惰性氣體后加熱制造用夾具以使孔穴內(nèi)的密封電極和玻璃管焊著的焊著工序，將在插入工序插入的密封電極的和過壓吸收元件接觸的面形成以插入的玻璃管中心軸為中心對稱的凹面狀。
本發(fā)明的第三發(fā)明涉及過壓吸收器，它具有在周面由放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件、和設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極、利用這對電極封閉兩端及和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管，其特征是，在玻璃管的至少外周面的一部分形成平面。
這種情況，希望在玻璃管至少形成一對相互對置并呈平行狀態(tài)的平面部分。更希望玻璃管的橫截面形狀成為與所述的一對電極外周連接的方形。
希望絕緣構件的橫截面積和玻璃管內(nèi)部空間的橫截面積的比率是從1∶3到1∶15。
附圖的簡要說明圖1是表示本發(fā)明的過壓吸收器第一實施例的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的上部和下部碳加熱夾具的立體圖。
圖3A是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的用作插入引線的夾具的立體圖。
圖3B是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的用作插入玻璃管的夾具的立體圖。
圖3C是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的用作插入過壓吸收元件的夾具的立體圖。
圖4是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的插入孔穴部各構件狀態(tài)的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的上部碳加熱夾具和下部碳加熱夾具處于重合狀態(tài)的剖面圖。
圖6是表示將本發(fā)明的過壓吸收器的制造方法第一實施例的上部碳加熱夾具和下部碳加熱夾具疊合時裝配載荷夾具的狀態(tài)的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明的過壓吸收器第一實施例變形例的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明過壓吸收器的第二實施例的剖面圖。
圖9是圖8所示的過壓吸收器的立體圖。
圖10是為說明圖8所示過壓吸收器放電空間而用面表示的說明圖。
圖11是表示現(xiàn)有技術的過壓吸收器例的立體圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術的過壓吸收器及其制造方法的插入孔穴部內(nèi)的各構件狀態(tài)例的剖面圖。
最佳實施方式第一實施例參照圖1說明本發(fā)明過壓吸收器的第一實施例。
本實施例的過壓吸收器是利用所謂微間隙的放電型過壓吸收器，它具有在周面通過放電間隙的微間隙M分開形成SnO2等導電膜210的圓柱狀陶瓷構件(絕緣構件)211；對置地設置在陶瓷構件211兩端并和導電膜接觸的一對圓柱狀的密封電極212；利用這對密封電極212封閉兩端并把陶瓷構件111與He、Ar、Ne、Xe、SF6、CO2、C3F8、C2F6、CF4、H2或這些氣體的混合氣體等惰性氣體G一起封入在內(nèi)部的玻璃管213。
所述的密封電極212用杜美絲(FeNi合金)制造，通過高溫加熱熔敷在玻璃管213的兩端，陶瓷構件211，如后述，封入時使它的中心軸和玻璃管213的中心軸一致。還有，密封電極212和過壓吸收元件211的接觸面212a形成以玻璃管213的中心軸C為中心并對稱的凹面狀。也就是，以使接觸面212a的中心和玻璃管213中心軸C一致的狀態(tài)，固定玻璃管213和一對密封電極212。
在由莫來石燒結體等形成的陶瓷構件211表面，利用濺射法、蒸鍍法、離子鍍法、電鍍法、CVD法等薄膜技術形成導電膜210，通過照射激光加以去除，分開該導電膜210，形成10-200μm寬的微間隙M。
該過壓吸收器的一端密封電極212和一端的導電膜210電連接，同時另一端密封電極212和另一端導電膜210電連接，一端導電膜210和另一端導電膜210由微間隙M相互電絕緣。但是，如果在過壓吸收器加上持續(xù)的過電壓或過電流，推斷在間隙M對置的導電膜210熱損傷，微間隙M的幅度變寬，因此，放電維持電壓升高，停止放電。
還有，在本實施例的過壓吸收器，由于在密封電極212接觸面212a的邊緣部212b電場集中，起到以往的間隙電極的作用，因此，即使沒有間隙電極也有同樣的放電效果，能夠在邊緣部分212b放電。還有，這種情況，因為放電的邊緣部分212b遠離過壓吸收元件211的外周，比使用間隙電極的情況更能擴大放電空間，從而能夠提高過壓吸收器的壽命和耐壓量。并且，因為不需要間隙電極，所以和有間隙電極的過壓吸收器相比，能夠謀求低成本和小型化。
接著，參照圖2-圖6說明本實施例過壓吸收器的制造方法。
雖然利用圓筒型說明所述的過壓吸收器，但是利用預先在密封電極212設置引線L的引線型來說明過壓吸收器的制造方法。
首先，如圖2所示，在上部碳加熱夾具(制造用夾具)220設置多個孔穴部220a，插入裝有引線L的密封電極212的一端。此時向下插入引線L。
在下部碳加熱夾具221設置的多個孔穴部221a，如圖3A-3C所示，依次分別用夾具222，223和224插入裝有引線L的密封電極212的另一端、玻璃管213，過壓吸收元件211。此時也是使引線L向下方插入密封電極212。
還有，在上部220碳加熱夾具和下部碳加熱夾具221的孔穴部220a和220b，如圖4所示，各自在下部形成僅引線L能通過的小徑部220b，221b，如果插入密封電極212，則引線成為從夾具220和221的下面突出的狀態(tài)。
還有，設定下部碳加熱夾具221孔穴部221a開口部內(nèi)徑尺寸，使其能正好插入玻璃管213。
此處如上所述，由于將密封電極212接觸面212a形成以玻璃管213中心軸C為中心對稱的凹面狀，所以如圖4所示，在所述的插入時，過壓吸收元件211不偏斜，結果能夠容易且高精度地使過壓吸收元件211的中心軸和玻璃管213的中心軸C一致。
其次，如上所述，使插入各構件的上部碳加熱夾具220和下部碳加熱夾具221的相互的孔穴部220a和220b一致，如圖5所示，使相互的上面疊合。此時如圖4所示，密封電極12的另一端變成與玻璃管213的上部開口部吻合的狀態(tài)。
按照這種狀態(tài)，如圖6所示，把載荷夾具225固定在上部碳加熱夾具220上。固定載荷夾具225時，使圓柱狀的重力構件225a裝載在上部伸出各引線L的上端，把一定的載荷加到引線L上。
在外部夾具225的固定狀態(tài)下把上部和下部碳加熱夾具220、221固定在封入機(圖示略)內(nèi)，把內(nèi)部氣氛氣體置換成預定的惰性氣體G，然后加熱上下部碳加熱夾具碳加熱夾具220和221，焊接玻璃管213的兩端和一對密封電極212，把過壓吸收元件11和惰性氣體G封入內(nèi)部。
這樣封裝完成后，拆卸載荷夾具225、上部和下部碳加熱夾具220和221，從下部碳加熱夾具221取出制成的過壓吸收器，制造結束。
在本實施例的過壓吸收器的制造方法，以和玻璃管213中心軸C為中心而對稱的凹面狀形成密封電極212的接觸面212a，在插入過壓吸收元件211時，能夠使過壓吸收元件211的中心軸和玻璃管213的中心軸C高精度的一致。結果，能夠高精度地決定過壓吸收元件211的位置，獲得長壽命高耐壓量的過壓吸收器。
還有，本發(fā)明的技術范圍不限于所述的實施例，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，可能進行各種變更。
例如，所述的實施例，密封電極212的接觸面212a的形狀可以作成剖面為U字狀的凹面，也可以作成其他凹面形狀。例如，也可以把接觸面作成以插入的玻璃管中心軸為中心對稱的剖面為V字狀的凹面。也可以把凹面的底部作成平坦面。
還有，所述的實施例中，密封電極212邊緣部分212b是尖角形狀，但其它實施例，如圖7所示，也可以將密封電極232a邊緣部分232b作成平坦形狀(或圓角形狀)。也可以如圖7所示，在密封電極232接觸面232a和邊緣部分232b之間形成級差，使矩形剖面的邊緣232b突出。當然，所述的過壓吸收器及其制造方法可能適用無引線型的圓筒型過壓吸收器和有引線型的過壓吸收器兩種情況。
第二實施例參看圖8-圖10說明本發(fā)明過壓吸收器的第二實施例。
本實施例的過壓吸收器和所述的第一實施例一樣，是使用所謂微間隙的放電型的過壓吸收器，如圖8所示，它具有，通過微間隙M在周面分開形成導電膜110的圓柱形陶瓷構件(絕緣構件)111，在陶瓷構件111兩端對置地設置并和導電膜110接觸的一對帽形電極112，設置在這些帽形電極112外側的圓柱形狀一對密封電極113，用這些密封電極113密封兩端并把陶瓷構件111和惰性氣體G一起封入內(nèi)部的玻璃管114。還有，封入陶瓷構件111，使它的中心軸和玻璃管的中心軸一致。
玻璃管114由鉛玻璃形成，如圖9所示，橫截面形狀形成為與一對密封電極113外周連接的方形(正方形)，其結果，在外周具有四個平面114a。陶瓷構件111的橫截面積和玻璃管114內(nèi)部空間的橫截面積之比設定為從1∶3到1∶5，本實施例設定為1∶14。
還有，導電膜110，密封電極113，惰性氣體G，玻璃管114等的材質(zhì)和微間隙M的形成方法，以及利用過壓吸收器的停止放電機構，都和所述的第一實施例一樣。
本實施例的過壓吸收器，在玻璃管114外周面形成平面114a，由于在印刷電路板等的平板上向下設置平面114a，所以過壓吸收器轉動困難，能夠使安裝過壓吸收器的操作更方便。
還有，因為玻璃管114的對置的平面114a處于平行狀態(tài)，能夠在與放置于平板上側的平面部114a對置的那一側(上側)也有平面部114a，通過對平面部分114a進行真空吸附等，能容易保持過壓吸收器，安裝自動化容易。
并且，因為玻璃管114的橫截面形狀是和密封電極113外周連接的方形(也就是整體形狀是立方體形狀)，在陶瓷構件111和玻璃管114之間，也就是在玻璃管114的角部內(nèi)側產(chǎn)生寬廣的放電空間S(圖10中用格子線表示的區(qū)域是放電空間S的增加部分)，所以能提高過壓吸收器的壽命和耐壓量。
陶瓷構件111橫截面積和玻璃管114的橫截面積的比率是1∶14，對于陶瓷構件111的尺寸(橫截面積)，為了確保最有效的過壓壽命和耐過壓量，該比率是必要且充分的玻璃管的尺寸。
因此，本實施例的過壓吸收器，相對使用以前的圓筒狀玻璃管，例如，在用8/20μs過壓電流波形施加100A電流的情況，提高壽命50％。在用8/20μs過壓電流波形施加電流的情況，提高耐壓量100％。
本發(fā)明的技術范圍不限于所述的實施例，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可能進行各種變更。
例如，在所述的實施例，玻璃管114的橫截面形狀為方形，若至少外周面的一部分有平面114a，形成其它橫截面形狀也不介意。例如，玻璃管114的橫截面形狀也可以是三角形狀。但是，如果對置的平面114a處于平行狀態(tài)，如上所述，可能容易實施真空吸附，為了使安裝自動化容易進行，最好把玻璃管的橫截面形狀作成方形。
在所述實施例中，使本發(fā)明適用圓筒型過壓吸收器，也可以采用在密封電極安裝引線的過壓吸收器。當然所述的第一實施例的玻璃管213的橫截面形狀和所述的第二實施例的玻璃管114的橫截面形狀可能作成同樣的形狀。
所述的各實施例中，作為陶瓷構件雖然采用莫來石燒結體，也可以采用其它的絕緣性陶瓷，諸如氧化鋁，氧化鈹耐火材料，塊化石，鎂橄欖石，鋯石，普通磁器，玻璃陶瓷，氮化硅，氮化鋁，碳化硅等。
權利要求
1.一種過壓吸收器，其具有在周面由放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件、設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極，利用這對電極封閉兩端并和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管，其特征是，將密封電極的和所述過壓吸收元件接觸的面形成為以所述的玻璃管中心軸為中心對稱的凹面狀。
2.按照權利要求1過壓吸收器，其特征是所述的玻璃管至少外周面的一部分形成平面部。
3.按照權利要求2的過壓吸收器，其特征是在所述的玻璃管，至少形成一對對置的且成平行狀態(tài)的所述的平面部。
4.按照權利要求3的過壓吸收器，其特征是所述的玻璃管的橫截面形狀是與所述的一對電極外周連接的方形。
5.按照權利要求1到4的過壓吸收器，其特征是所述的絕緣構件的橫截面積和所述的玻璃管內(nèi)部空間的橫截面積的比率是從1∶3到1∶15。
6.一種過壓吸收器的制造方法，該過壓吸收器具有在周面由放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件，設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極，利用這對電極封閉兩端并和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管，該方法具有下列工序在制造用夾具形成的內(nèi)徑足夠插入所述的玻璃管的孔穴部依次插入所述的一對電極的一端、所述的玻璃管、所述的過壓吸收元件、和所述的一對電極的另一端的插入工序，把所述的孔穴部內(nèi)的氣氛氣體置換成惰性氣體后，加熱所述的制造用具使所述的孔穴部內(nèi)的所述的密封電極和所述的玻璃管焊著的焊著工序，將在所述插入工序中插入的所述密封電極的與所述過壓吸收元件接觸的面形成以插入的所述玻璃管中心軸為中心對稱的凹面狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過壓吸收器,其具有在周面由放電間隙分開形成導電膜的圓柱狀的絕緣構件、設置在該絕緣構件兩端并與導電膜接觸的一對電極、利用這對電極封閉兩端并和絕緣構件一起把惰性氣體封入內(nèi)部的玻璃管。本發(fā)明的過壓吸收器中,將密封電極的與過壓吸收元件接觸的面形成為以所述的玻璃管中心軸為中心對稱的凹面狀。結果,可在玻璃管的中心高精度地設置過壓吸收元件,提高了過壓吸收器的壽命和耐過壓量,并且可能降低成本和小型化。
文檔編號H01T21/00GK1346167SQ0113725
公開日2002年4月24日 申請日期2001年10月2日 優(yōu)先權日2000年10月2日
發(fā)明者池田宏幸, 中元隆裕, 淺海雅伸 申請人:三菱綜合材料株式會社