与扁平气体放电管相关的器件和方法
【专利说明】与扁平气体放电管相关的器件和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]此申请要求于2013年2月22日提交的、发明名称为“DEVICES AND METHODSRELATED TO FLAT GAS DISCHARGE TUBES(与扁平气体放电管相关的器件和方法)”的美国临时申请第61/768，346号的优先权，特此通过引用而将其公开内容明确地全部合并于此。
技术领域
[0003]本申请一般地涉及气体放电管，且更具体地，涉及与扁平(flat)气体放电管相关的器件和方法。
【背景技术】
[0004]气体放电管(GDT)是具有在两个电极之间约束的一定体积的气体的器件。当在两个电极之间存在足够的电势差时，该气体可以电离，以提供导电媒质，从而产生电弧形式的电流。
[0005]基于这样的工作原理，可以将⑶T配置为在电气干扰期间提供用于各种应用的可靠和有效的保护。在一些应用中，由于诸如低电容和低插入/回波损耗之类的属性，GDT可以比半导体放电器件更为优选。相应地，GDT频繁地使用在电信和其中期望相对于诸如过电压之类电气干扰的保护的其他应用中。
【发明内容】
[0006]在一些实施方式中，本申请涉及一种包括具有第一侧和第二侧的绝缘体板的器件。所述绝缘体板定义(define)多个开口，其中每一个开口被确定尺寸(dimens1n)以能够被所述绝缘体板的所述第一侧和所述第二侧上的第一电极和第二电极覆盖，以由此定义被配置用于气体放电管(GDT)操作的封闭的气体体积。
[0007]在一些实施例中，所述绝缘体板可以是陶瓷板。所述绝缘体板还可以在所述第一侧和所述第二侧中的任一个或两者上定义多个刻线，其中，所述刻线被确定尺寸以使得便于将所述绝缘体板分割为多个单个单元，每个单个单元具有一个或多个开口。
[0008]在一些实施例中，所述器件还可以包括:安装到所述第一侧的第一电极和安装到所述第二侧的第二电极，以用于形成所述封闭的气体体积。所述绝缘体板在所述第一侧和所述第二侧之间可以具有实质上均匀的厚度。所述第一电极和所述第二电极中的每一个可以包括内中心表面，使得所述封闭的气体体积包括通过所述开口以及所述第一电极和所述第二电极的内中心表面所定义的圆柱形体积。所述第一电极和所述第二电极中的每一个还可以包括内凹陷部分，被配置为允许所述开口周围的对应表面的一部分暴露到所述圆柱形体积。所述器件还可以包括:一个或多个预电离线，实现在通过所述电极的内凹陷部分暴露的所述开口周围的表面上。所述一个或多个预电离线可以被配置为减少所述GDT操作期间的响应时间。
[0009]在一些实施方式中，本申请涉及一种用于制造用于多个气体放电管(GDT)的绝缘体的方法。所述方法包括:提供或形成绝缘体板，所述绝缘体板具有第一侧和第二侧。所述方法还包括:在所述绝缘体板上形成多个开口，其中每一个开口被确定尺寸以能够被所述绝缘体板的所述第一侧和所述第二侧上的第一电极和第二电极覆盖，以由此定义被配置用于气体放电管(GDT)操作的封闭的气体体积。
[0010]在一些实施例中，所述方法还可以包括:在所述第一侧和所述第二侧中的任一个或两者上形成多个刻线。所述刻线可以被确定尺寸以使得便于将所述绝缘体板分割为多个单个单元，每个单个单元具有一个或多个开口。
[0011]在一些实施方式中，本申请涉及一种用于制造气体放电管(⑶T)器件的方法。所述方法包括:提供或形成绝缘体板，所述绝缘体板具有第一侧和第二侧。所述方法还包括:在所述绝缘体板上形成多个开口。所述方法还包括:在所述绝缘体板的所述第一侧和所述第二侧上利用第一电极和第二电极来覆盖每一个开口，以由此定义封闭的气体体积。
[0012]在一些实施例中，所述方法还可以包括:在所述第一侧和所述第二侧中的任一个或两者上形成多个刻线。所述刻线可以被确定尺寸以使得便于将所述绝缘体板分割为多个单个单元，每个单个单元具有一个或多个开口。所述方法还可以包括:将所述绝缘体板分割为所述多个单个单元。所述方法还可以包括:将所分割的单个单元封装成期望的形式。所述期望的形式可以包括表面安装形式。
[0013]在一些实施例中，所述形成多个开口的步骤可以包括:形成内部绝缘体环，所述内部绝缘体环具有外边界和通过所述开口定义的内边界。所述内部绝缘体在所述内边界和所述外边界之间可以具有减小的厚度。所述减小的厚度可以具有比所述第一侧和所述第二侧之间的厚度更小的值。所述内部绝缘体环可以被确定尺寸以提供用于蠕变电流的延伸路径长度。
[0014]在一些实施例中，所述方法还可以包括:形成或提供接合部层，所述接合部层使得便于利用所述开口相应的电极来覆盖所述开口。所述接合部层可以包括金属化层，所述金属化层在所述绝缘体板的第一侧和第二侧上形成在所述开口中的每一个开口周围。所述接合部层还可以包括:钎焊层，用于将所述电极接合到所述金属化层。例如，所述钎焊层可以是钎焊垫圈，并且这种钎焊垫圈可以是接合在一起的钎焊垫圈的阵列的一部分。在另一示例中，可以通过印刷钎焊膏来形成所述钎焊层。
[0015]在一些实施方式中，本申请涉及一种气体放电管(OTT)器件，包括:绝缘体层，具有第一侧和第二侧以及包含多个边缘的多边形形状。所述绝缘体层包括沿着所述边缘中的至少一个的刻痕(score)特征。所述绝缘体层定义一个或多个开口。所述⑶T器件还包括:第一电极和第二电极，分别布置在所述绝缘体层的第一侧和第二侧上，从而覆盖所述一个或多个开口中的每一个，以由此定义封闭的气体体积。
[0016]在一些实施例中，所述绝缘体层可以包括陶瓷层。在一些实施例中，所述多边形可以是矩形。所述绝缘体层可以定义内部绝缘体环，所述内部绝缘体环具有外边界和通过所述开口定义的内边界。所述内部绝缘体在所述内边界和所述外边界之间可以具有减小的厚度。所述减小的厚度可以具有比所述第一侧和所述第二侧之间的厚度更小的值。所述内部绝缘体环可以被确定尺寸以提供用于蠕变电流的延伸路径长度。
[0017]在一些实施例中，所述⑶T器件还可以包括:接合部层，布置在所述第一电极和所述第二电极中的每一个与它们相应的在所述第一侧和所述第二侧的表面之间。所述接合部层可以包括金属化层，所述金属化层在所述陶瓷层的第一侧和第二侧上形成在所述开口中的每一个开口周围。所述接合部层还可以包括:钎焊层，被配置为使得便于将所述电极接合到所述金属化层。例如，所述钎焊层可以包括钎焊垫圈。所述钎焊垫圈可以包括接合接头的至少一个切断部分，所述接合接头曾将所述钎焊垫圈与一个或多个其它钎焊垫圈保持在一起。在另一示例中，所述钎焊层可以包括印刷的钎焊膏。
[0018]在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个可以具有包含内侧和外侧的圆形外形，其中所述内侧定义一形状，所述形状被确定尺寸以使得便于实现与所述开口周围的陶瓷层相关联的形状和/或功能。所述开口周围的陶瓷层可以包括多个预电离线。所述电极的内表面可以凹陷，以提供所述预电离线周围的空间。
[0019]在一些实施例中，所述绝缘体层在所述第一侧和所述第二侧之间可以具有实质上均匀的厚度。所述GDT器件还可以包括:接合部层，布置在所述第一电极和所述第二电极中的每一个与它们相应的在所述第一侧和所述第二侧的表面之间。所述接合部层可以包括金属化层，所述金属化层在所述陶瓷层的第一侧和第二侧上形成在所述开口中的每一个开口周围。所述接合部层还可以包括:钎焊层，被配置为使得便于将所述电极接合到所述金属化层。例如，所述钎焊层可以包括钎焊垫圈。所述钎焊垫圈可以包括接合接头的至少一个切断部分，所述接合接头曾将所述钎焊垫圈与一个或多个其它钎焊垫圈保持在一起。在另一示例中，所述钎焊层可以包括印刷的钎焊膏。
[0020]在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个可以包括内中心表面，使得所述封闭的气体体积包括通过所述开口以及所述第一电极和所述第二电极的内中心表面所定义的圆柱形体积。所述内表面可以包括多个同心特征，被配置为辅助将涂覆层粘附在所述电极上。所述第一电极和所述第二电极中的每一个还可以包括内凹陷部分，被配置为允许所述开口周围的对应表面的一部分暴露到所述圆柱形体积。所述GDT器件还可以包括:一个或多个预电离线，实现在通过所述电极的内凹陷部分暴露的所述开口周围的表面上。所述一个或多个预电离线中的每一个可以被配置为减少所述GDT器件的响应时间，并因此降低对应的冲击击穿放电电压(impulse-spark-over voltage)。所述预电离线可以包括:石墨、石墨烯、水性形式的碳、和/或碳纳米管。
[0021]在一些实施例中，所述陶瓷层可以定义一个开口，以由此产生单一气体放电体积。在一些实施例中，所述陶瓷层可以定义多个开口，以由此产生多个气体放电体积。所述多个开口可以排列成单行。与所述多个开口相关联的第一电极可以被电连接，并且与所述多个开口相关联的第二电极可以被电连接。
[0022]在一些实施例中，所述⑶T器件还可以包括:一个或多个封装特征，被配置为按照表面安装形式来对所述电极和陶瓷层的组件(assembly)进行封装。所述表面安装形式可以包括D0-214AA格式、SMD 2920格式、或凹区(pocket)封装格式。
[0023]在一些实施例中，所述⑶T器件还可以包括:定义了第一凹部(recess)(诸如，凹区)的封装衬底，所述第一凹部被确定尺寸以接纳所述电极和陶瓷层的组件。所述封装衬底还可以定义附加凹部，所述附加凹部被确定尺寸以接纳电部件(component)。所述电部件可以包括:气体放电管、自恢复保险丝聚合物或陶瓷PTC器件、电子电流限制器件、二极管、二极管电桥或阵列、电感器、变压器、或电阻器。
[0024]在一些实施方式中，本申请涉及一种封装的电器件，包括:封装衬底，其定义诸如凹区之类的凹部。所述封装的电器件还包括:气体放电管(GDT)，至少部分地定位在所述凹部内。所述GDT包括绝缘体层，所述绝缘体层具有第一侧和第二侧，并且定义一开口。所述GDT还包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别布置在所述绝缘体层的第一侧和第二侧上，从而覆盖所述开口，以由此定义封闭的气体体积。所述封装的电器件还包括:第一绝缘体层和第二绝缘体层，分别定位在所述GDT的第一侧和第二侧上，从而至少部分地覆盖所述第一电极和所述第二电极。所述封装的电器件还包括:第一端子和第二端子，其中所述第一端子和所述第二端子中的每一个布置在所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层中的任一个或两者上。所述第一端子和所述第二端子分别电连接到所述第一电极和所述第二电极。
[0025]在一些实施例中，所述第一端子和所述第二端子中的每一个可以布置在所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层的两者上。所述第一端子和所述第二端子中的每一个可以包括金属层，所述金属层形成在所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层中的每一个上并且彼此电连接。所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层上的金属层可以通过导电通孔(via)来电连接。所述第一绝缘体层上的金属层可以通过穿过所述第一绝缘体层形成的微通孔(micro-via)而电连接到所述第一电极，并且所述第二绝缘体层上的金属层可以通过穿过所述第二绝缘体层形成的微通孔而电连接到所述第二电极。所述第一电极可以通过从所述第一电极横向延伸到所述第一导电通孔的