CN116884820A - 一种密封放电器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封放电器件及其制备方法，放电器件包括至少一个中空绝缘体和至少两个电极；所述电极分别通过密封件密封所述中空绝缘体，从而形成至少一个密闭腔体和电极之间的放电间隙，所述电极为铁基电极，其中，所述铁基电极至少包括65％重量的铁元素。本发明提供一种密封放电器件及其制备方法，实现降低器件的生产成本，并且一定程度上解决铁基物料在放电器件上的应用品质问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种密封放电器件及其制备方法。
背景技术
密封放电器件为具有密闭腔体，从而形成具有放电间隙的电子器件，现有技术中，密封放电器件已经实现批量化生产，由于各厂商对生产成本具有较高的要求，因此如何降低放电器件的生产成本成为人们需要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种密封放电器件及其制备方法，在解决了铁基物料在放电器件上的应用品质问题的同时降低器件的生产成本。
第一方面，本发明提供一种密封放电器件，至少一个中空绝缘体和至少两个电极；所述电极分别通过密封件密封所述中空绝缘体，从而形成至少一个密闭腔体和电极之间的放电间隙，所述电极为铁基电极，其中，所述铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
可选的，所述铁基电极中包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素。
可选的，所述铁基电极成份包含大于或等于75％重量的铁元素，10％-20％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。
可选的，所述铁基电极包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。
可选的，所述铁基电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置有薄膜层，或，所述铁基电极的表面设置有所述薄膜层。
可选的，所述铁基电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置有薄膜层，所述薄膜层为铜、镍、银、锌，或，所述薄膜层为氮化铝膜层、二氧化硅膜层、氮化硅膜层、石墨烯膜层中的一种或多种组合。
可选的，所述铁基电极的表面均设置有所述薄膜层，所述薄膜层为铜、镍、银、锌和石墨烯中的一种或多种组合。
可选的，所述密闭腔体内充有封接气体或所述密闭腔体内为真空。
可选的，所述密封件为玻璃粘合剂或焊接焊料。
第二方面，本发明提供一种密封放电器件的制备方法，包括：
获取至少两个电极，其中，所述电极为铁基电极，述铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
将所述电极通过密封件密封中空绝缘体；
将所述电极分别与所述中空绝缘体进行气密性封结。
可选的，在获取两个电极之后，还包括：
在所述电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置薄膜层，或，所述电极的表面均设置薄膜层，其中，所述电极通过密封件密封中空绝缘体时，所述薄膜层与所述密封件接触。
可选的，在将所述电极分别与所述中空绝缘体进行气密性封结之前，包括：
对所述中空绝缘体进行抽真空处理；
或，对所述中空绝缘体进行抽真空处理，向所述抽真空处理后的所述中空绝缘体通入封接气体。
本发明实施例提供的技术方案，将电极分别通过密封件密封中空绝缘体，从而形成至少一个密闭腔体和电极之间的放电间隙，利用放电间隙的参数变化，实现密封放电器件相应的功能，其中，电极选用铁基电极，铁基电极至少包括65％重量的铁元素，可以极大的降低生产耗材成本，并且一定程度上解决铁基物料在放电器件上的应用品质问题。
附图说明
图1为相关技术封装效果示意图；
图2为本发明实施例提供一种密封放电器件的结构示意图；
图3为本发明实施例改进后封装效果示意图
图4为本发明实施例提供又一种密封放电器件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供又一种密封放电器件的结构示意图；
图6为本发明实施例提供一种密封放电器件的制备方法流程示意图；
图7为本发明实施例提供又一种密封放电器件的制备方法流程示意图；
图8为本发明实施例提供又一种密封放电器件的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中电极通常采用无氧铜以及铁镍4J42合金，由于新能源领域对铜和镍的大量需求，导致铜和镍的价格持续上涨，这给密封放电器件的成本带来较大的上涨。铁基电极具有成本低的优势，但将铁基物料直接应用在器件上，通常由于铁基物料与密封件的接触封接不能很好的浸润，而影响浸润效果，在封装封接过程中，铁基物料具有较大的应力会破坏封接的密封性，图1为相关技术封装效果示意图，参见图1，中空绝缘管被铁基物料拉裂，并且铁基材料应用中还具有散热差，电导、溅射量大等问题，从而影响整体的产品品质。
有鉴于此，图2为本发明实施例提供一种密封放电器件的结构示意图，参见图2，包括：至少一个中空绝缘体110和至少一个电极；电极通过密封件130密封中空绝缘体110，从而形成至少一个密闭腔体和电极之间的放电间隙，电极为铁基电极120，其中，铁基电极120至少包括65％重量的铁元素。
具体的，电极分别设置在中空绝缘体110边缘，通过密封件130将电极和中空绝缘体110进行密封，形成一个密闭腔体和电极之间的放电间隙。示例性的，密封放电器件内部可以充有一定的封接气体，其参数随着放电间隙和充气压力变化而变化，例如为触发管、气体放电管；密封放电器件内部也可以为真空，其参数随着放电间隙和真空度的变化而变化，例如为真空开关管。需要说明的是，本发明实施例以二极管为例，但并不做具体的限制，示例性的，密封放电器件还可以包括三极管和多极管。其中，电极选用铁基电极120，铁基电极120为至少包括65％重量的铁元素的铁基材料。由于铁含量高降低了电极的使用成本，从而在批量化生产电子器件时，极大的降低了生产成本。并且由于包括65％重量的铁元素的铁基材料形变应力小，从而在封装过程中，降低电极上的应力将中空绝缘管拉裂的概率，从而在降低电极的成本同时，一定程度上解决铁基物料在放电器件上的应用品质问题。
本发明实施例提供的技术方案，将电极分别通过密封件密封中空绝缘体，从而形成至少一个密闭腔体和电极之间的放电间隙，利用放电间隙的参数变化，实现密封放电器件相应的功能，其中，电极选用铁基电极，铁基电极至少包括65％重量的铁元素，可以极大的降低生产耗材成本，并且一定程度上解决铁基物料在放电器件上的应用品质问题。
可选的，铁基电极120中包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素。铬是铁素体形成元素，铬能提高铁的钝化能力，钢中铬含量越高,耐蚀性越好，相比于无氧铜电极和铁镍4J42电极铁基电极120具有更好的稳定性。优选的，铁基电极120包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。选用铁铬合金，以较少重量的镍元素，减少高成本材料，可选的，铁基电极120成份包含大于或等于75％重量的铁元素，10％-20％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。减少铬元素的含量，增加铁元素的含量，包含镍、锰等添加元素，提高铁基电极120的高温耐性，在焊接物的硬化热影响区避免龟裂的问题。图3为本发明实施例改进后封装效果示意图，参见图3，改进后中空绝缘管不会被铁基电极拉裂。
基于上述实施例，表1为铁基电极对应的类型表格，参见表1，为铁基电极130的组分含量。
表1为铁基电极130对应的类型表格
图4为本发明实施例提供又一种密封放电器件的结构示意图，参见图4，可选的，铁基电极120的表面至少在与密封件130接触位置设置有薄膜层210。具体的，密封件130设置在中空绝缘体110的端面上，为了进一步提高铁基电极120与密封件130之间的浸润，提高焊接密封性，在铁基电极120的表面设置薄膜层210，示例性的，在铁基电极120的表面部分设置薄膜层210，焊接过程，薄膜层210与密封件130覆盖贴合，薄膜层210可以保护铁基电极120的密封接触面不被氧化污染，提高了铁基电极120与中空绝缘体110封接的结合强度，形成可靠的密闭腔体，使得内腔不漏气。可选的，密封件130为玻璃粘合剂或焊接焊料。例如有机硅胶、丙烯酸胶、聚氨酯胶、环氧树脂胶、溶剂型胶、锡膏和锡丝等。其中，在接触位置设置薄膜层时，该薄膜层可以为导电薄膜，例如为铜、镍、银、锌和石墨烯等膜层，还可以为非导电膜，例如为氮化铝、二氧化硅、氮化硅中的一种或多种膜层的组合。
图5为本发明实施例提供又一种密封放电器件的结构示意图，参见图5，可选的，铁基电极120的表面均设置有薄膜层210。也就是说，铁基电极120的表面全部覆盖薄膜层210，从而对铁基电极120整体进行防锈保护，其中，薄膜层210可以通过电镀、蒸镀或磁控溅射的方式进行镀膜。其中，当铁基电极120的表面均设置有薄膜层210时，薄膜层210需要为导电薄膜，例如为铜、镍、银、锌和石墨烯等。其中，薄膜层210为铜可以提高放电器件的热导率和电导率，薄膜层210为镍可以提升放电管的抗溅射能力。在实际应用中，采用镀镍金属膜作为电子发射材料可以提升放电管的抗溅射能力，同时提高放电器件的使用寿命。石墨烯电子发射效率高，电子迁移的速度快，可以降低放电器件的响应时间，具有较高的击穿电压一致性和较低的电压波动。并且，在电极分别与中空绝缘体进行气密性封结过程，薄膜层210为金属材料时，一方面与铁基电极120在高温下形成合金层，另外一方面金属层与焊接焊料形成合金层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。薄膜层210为无机材料时，一方面与铁基电极120在高温下形成键合层，另外一方面薄膜与玻璃粘合剂形成键合层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。
可选的，密闭腔体内充有封接气体或密闭腔体内为真空。
具体的，在密闭腔体内充入封接气体，其中，封接气体可以选用惰性气体。示例性的，中空绝缘体110可以为陶瓷管，即陶瓷气体放电管，在密闭腔体内充入惰性气体，例如氩气、氖气或氮气，其参数随着放电间隙和充气压力变化而变化，密闭腔体内充有气体可以稳定放电管的放电电压，其主要特点是通流能量大，可以达数十至数百KA，绝缘电阻极高，无漏流，无老化失效，无极性双向保护，静态电容极小，特别适用于高速网络通讯设备的粗保护。可广泛用于各种电源及信号线的第一级雷击浪涌保护。相应的，将密闭腔体进行真空处理，也可以得到真空放电器件，其参数随着放电间隙和真空度的变化而变化，例如，真空开关管。
图6为本发明实施例提供一种密封放电器件的制备方法流程示意图，参见图6，包括：
S110、获取至少一个电极，其中，电极为铁基电极，铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
具体的，将电极表面进行除油，去氧化层等处理。根据工艺需要还可以浸渍、除挂灰、活化等处理。
S120、将电极通过密封件密封中空绝缘体；具体的，将电极和中空绝缘体进行组装。
S130、将电极分别与中空绝缘体进行气密性封结。具体的，经过持续加热，将密封件，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。
可选的，图7为本发明实施例提供又一种密封放电器件的制备方法流程示意图，结合图2和图4，参见图7，包括：
S210、获取至少两个电极，其中，电极为铁基电极，铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
具体的，将电极表面进行除油，去氧化层等处理。根据工艺需要还可以浸渍、除挂灰、活化等处理。以便于后续薄膜层210与电极之间的粘接稳定性。
S220、在电极的表面至少在与密封件接触位置设置薄膜层，或，电极的表面均设置薄膜层，其中，电极通过密封件密封中空绝缘体时，薄膜层与密封件接触。
具体的，在电极与密封件130接触的表面上，通过电镀、蒸镀、气相沉积或磁控溅射的方式在电极与密封件130接触位置设置薄膜层210，或，电极的表面均设置薄膜层210，利用薄膜层210提高铁基电极120与密封件130的粘接稳定性，避免溅射问题，提高铁基电极120和放电器件的寿命。其中，在接触位置设置薄膜层时，该薄膜层可以为导电薄膜，例如为铜、镍、银、锌和石墨烯等，还可以为非导电膜，例如为氮化铝、二氧化硅、氮化硅中的一种或多种组合。当铁基电极120的表面均设置有薄膜层210时，薄膜层210需要为导电薄膜，例如为铜、镍、银、锌和石墨烯等。
S230、将电极通过密封件密封中空绝缘体；
S240、将电极分别与中空绝缘体进行气密性封结。
具体的，过持续加热，将密封件130，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体110进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。在此过程中，薄膜层210为金属材料时，一方面与铁基电极120在高温下形成合金层，另外一方面金属层与焊接焊料形成合金层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。薄膜层210为无机材料时，一方面与铁基电极120在高温下形成键合层，另外一方面薄膜与玻璃粘合剂形成键合层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。
图8为本发明实施例提供又一种密封放电器件的制备方法流程示意图，结合图2和图4，参见图8，包括：
S310、获取至少两个电极，其中，电极为铁基电极，铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
具体的，将电极表面进行除油，去氧化层等处理。根据工艺需要还可以浸渍、除挂灰、活化等处理。以便于后续薄膜层210与电极之间的粘接稳定性。
S320、在电极的表面至少在与密封件接触位置设置薄膜层，或，电极的表面均设置薄膜层，其中，电极通过密封件密封中空绝缘体时，薄膜层与密封件接触。
具体的，在电极与密封件130接触的表面上，通过电镀、蒸镀或磁控溅射的方式在电极与密封件130接触位置设置薄膜层210，或，电极的表面均设置薄膜层210，利用薄膜层210提高铁基电极120与密封件130的粘接稳定性，避免溅射问题，提高铁基电极120和放电器件的寿命。
S330、将电极通过密封件密封中空绝缘体；
S340、对中空绝缘体进行抽真空处理，将电极分别与中空绝缘体进行气密性封结；
或，对中空绝缘体进行抽真空处理，向抽真空处理后的中空绝缘体通入封接气体，将电极分别与中空绝缘体进行气密性封结。
具体的，将中空绝缘体110进行抽真空，并将电极与中空绝缘体110进行气密性封结，使得电极与中空绝缘体110之间为真空的密闭腔体，得到真空放电器件，其参数随着放电间隙和真空度的变化而变化，例如，真空开关管。
或，通过向抽真空处理后的中空绝缘体110内通入封接气体，并将电极与中空绝缘体110进行气密性封结，使得电极与中空绝缘体110之间密封连接且中空绝缘体110内具有封接气体，其中，封接气体可以选用惰性气体，例如氩气、氖气或氮气，其参数随着放电间隙和充气压力变化而变化。从而实现气体放电管的功能，密闭腔体内充有气体可以稳定放电管的放电电压。
基于上述实施例，参考图2和图3，本发明实施例还提供一种密封放电器件的制备方法，包括：1)对电极表面进行除油，去氧化层(浸渍、除挂灰，化等)；2)电极浸泡钝化层，钝化层在高温下分解，然后固化形成一层有机薄膜；3)将钝化好的铁基电极120、中空绝缘体110，密封件130(焊接焊料)组装成组合件；4)对组合件进行加热，有机钝化层在高温的过程中分解消失，持续抽真空到预设真空度，或，抽真空至预设真空度后再充入需要的封接气体；5)过持续加热，将密封件130，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体110进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。
本发明实施例还提供一种密封放电器件的制备方法，包括：1)对电极表面进行除油；2)对包含电极的封接表面的局部进行等离子处理去除表面氧化层；3)对等离子处理后的铁基电极120、中空绝缘体110，密封件130(焊接焊料)组装成组合件；4)对组合件进行加热，有机钝化层在高温的过程中分解消失，持续抽真空到预设真空度，或，抽真空至预设真空度后再充入需要的封接气体；5)过持续加热，将密封件130，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体110进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。
本发明实施例还提供一种密封放电器件的制备方法，包括：1)对电极表面进行除油，去氧化层(浸渍、除挂灰，活化等)；2)对处理好的铁基电极120进行电镀，可以先镀冲击镍或冲击铜，再进行镀镍或镀铜操作，该金属薄膜层210也可以通过气相沉积或磁控溅射的方法形成；3)将具有金属薄膜层210的铁基电极120、中空绝缘体110，密封件130(焊接焊料)组装成组合件；4)对组合件进行加热，有机钝化层在高温的过程中分解消失，持续抽真空到预设真空度，或，抽真空至预设真空度后再充入需要的封接气体；5)过持续加热，将密封件130，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体110进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。在此过程中，薄膜层210一方面与铁基电极120在高温下形成合金层，另外一方面薄膜层210与焊接焊料形成合金层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。
本发明实施例还提供一种密封放电器件的制备方法，包括：1)对电极表面进行除油，去氧化层(浸渍、除挂灰，活化等)；2)对处理好的铁基电极120进行无机薄膜层210，即非金属层，例如氮化铝、二氧化硅、氮化硅、石墨烯中的一种或多种组合的膜层，该无机薄膜层210可以通过气相沉积或磁控溅射的方法形成。3)将薄膜化后的铁基电极120、中空绝缘体110，密封件130(玻璃粘合剂)组装成组合件；4)对组合件进行加热，有机钝化层在高温的过程中分解消失，持续抽真空到预设真空度，或，抽真空至预设真空度后再充入需要的封接气体；5)过持续加热，将密封件130，例如焊接焊料熔化，将电极分别与中空绝缘体110进行气密性封接，降温后实现密封连接，形成密封放电器件。在此过程中薄膜层210一方面与铁基电极120在高温下形成键合层，另外一方面薄膜与玻璃粘合剂形成键合层，提高了焊接拉力，增强了焊接密封可靠性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种密封放电器件，至少一个中空绝缘体和至少两个电极；所述电极分别通过密封件密封所述中空绝缘体，从而形成至少一个密闭腔体和至少一个电极之间的放电间隙，其特征在于，所述电极为铁基电极，其中，所述铁基电极至少包括65％重量的铁元素。
2.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极中包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素。
3.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极成份包含大于或等于75％重量的铁元素，10％-20％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。
4.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极包含大于或等于65％重量的铁元素，10％-33％重量的铬元素，小于或等于2％重量的硅元素，小于或等于2％重量的锰元素，小于或等于2％重量的镍元素。
5.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置有薄膜层，或，所述铁基电极的表面均设置有所述薄膜层。
6.根据权利要求5所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置有薄膜层，所述薄膜层为铜、镍、银、锌，或，所述薄膜层为氮化铝膜层、二氧化硅膜层、氮化硅膜层、石墨烯膜层中的一种或多种组合。
7.根据权利要求5所述的密封放电器件，其特征在于，所述铁基电极的表面均设置有所述薄膜层，所述薄膜层为铜、镍、银、锌和石墨烯中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述密闭腔体内充有封接气体或所述密闭腔体内为真空。
9.根据权利要求1所述的密封放电器件，其特征在于，所述密封件为玻璃粘合剂或焊接焊料。
10.一种密封放电器件的制备方法，其特征在于，包括：
获取至少两个电极，其中，所述电极为铁基电极，述铁基电极至少包括65％重量的铁元素；
将所述电极通过密封件密封中空绝缘体；
将所述电极分别与所述中空绝缘体进行气密性封结。
11.根据权利要求10所述的密封放电器件的制备方法，其特征在于，在获取两个电极之后，还包括：
在所述电极的表面至少在与所述密封件接触位置设置薄膜层，或，所述电极的表面均设置薄膜层，其中，所述电极通过密封件密封中空绝缘体时，所述薄膜层与所述密封件接触。
12.根据权利要求10所述的密封放电器件的制备方法，其特征在于，在将所述电极分别与所述中空绝缘体进行气密性封结之前，包括：
对所述中空绝缘体进行抽真空处理；
或，对所述中空绝缘体进行抽真空处理，向所述抽真空处理后的所述中空绝缘体通入封接气体。
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