KR20010079881A

KR20010079881A - 배리스터 물질의 웨이퍼를 포함한 과전압 보호장치

Info

Publication number: KR20010079881A
Application number: KR1020017003610A
Authority: KR
Inventors: 이안 폴 아트킨스; 로버트 마이클 발란스; 조나단 콘라드 코넬리어스; 쉐리프 아이. 카멜; 존 안토니 키지스; 클라이드 벤톤 3세 마브라이
Original assignee: 스테판 이. 크리거; 타이코 일렉트로닉스 코포레이션
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-08-22
Also published as: US6038119A; CA2341735C; AR033938A1; ES2267292T3; MXPA01002916A; TW561658B; BRPI9913981B1; ATE332009T1; DE69932170T2; BR9913981A; CO5130051A1; MY125633A; AU754871B2; DK1116246T3; IL141720A0; EP1116246B1; DE69932170D1; NZ510174A; KR100581445B1; JP3819238B2

Abstract

본 발명의 과전압 보호장치는 실질적으로 평탄한 제 1접촉표면을 가지는 제 1 전극 부재 및 상기 제 1 접촉표면에 면하는 실질적으로 평탄한 제 2 접촉표면을 가지는 제 2 전극 부재를 포함한다. 배리스터 물질로 형성되고 실질적으로 평탄한 제 1 및 제 2의 대향된 웨이퍼 표면을 가지는 웨이퍼는, 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 각각 재 1 및 제 2 접촉표면에 맞물리도록 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 위치된다. 접촉표면은 웨이퍼 표면에 로드를 제공할 수 있다. 바람직하게, 전극 부재는 조합된 웨이퍼의 열적 용량보다 실질적으로 큰 조합된 열적 용량을 가진다. 웨이퍼는 배리스터 물질의 로드(rod)를 슬라이스하여 형성될 수 있다. 상기 장치는 실질적으로 평평한 제 1 접촉표면과 측벽을 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 제 2 전극이 위치된 공동을 한정한다.

Description

배리스터 물질의 웨이퍼를 포함한 과전압 보호장치 {OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE INCLUDING WAFER OF VARISTOR MATERIAL}

종종 과도한 전압이 주택과 상업상 및 학회 설비에 전압을 전하는 공급 라인을 통해 인가된다. 이같은 과도한 전압 또는 전압 스파이크는 예를 들어 불리한 처지에서 비롯한다. 서지 전압은 특히 원격통신 분배 교환국, 병원 및 서지 전압에 의해 야기된 설비 손상 및 시간 상에서의 결과가 매우 손해가 많은 경우의 다른 기관에 중요하다.

특히, 하나 이상의 배리스터( 즉, 전압 의존 저항기)가 서지 전압으로부터 설비들을 보호하는 데에 사용된다. 일반적으로, 배리스터는 AC 입력양단에 보호되는 회로와 병렬로 접속된다. 상기 배리스터는 정해진 전압을 넘은 전압 증가에 응답하여 배리스터가 과전압 전류에 대하여 낮은 저항의 단락 경로(분로)를 형성하도록 전압을 클램핑하는 특성을 가지며, 이것은 감지 소자에 대한 잠재적인 손상을 감소시킨다. 일반적으로 라인 퓨즈는 단락경로에 의해 형성된 본질적으로 단락 회로에 의해 끊어지거나 약해진다.

배리스터는 여러 다른 응용을 위한 여러 디자인에 따라 구성된다. 큰 효율의 응용(예를 들어 약 60내지 100kA 범위의 서지 전류)을 위해, 차단 배리스터(block varistor)가 일반적으로 사용된다. 일반적으로 차단 배리스터는 플라스틱 하우징내에 넣어진 디스크 형상의 배리스터 소자를 포함한다. 상기 배리스터 디스크는 산화 아연 또는 실리콘 카바이드와 같은 다른 적합한 물질의 금속 산화물을 프레스 몰딩함으로써 형성된다. 구리 또는 다른 전기적 도전성 물질은, 디스크의 대향하는 표면상에 화염 스프레이된다. 링 형상의 전극은 코팅된 대향하는 표면상에 본딩되며, 디스크 및 전극 어셈블리는 플라스틱 하우징내에 엔클로징된다. 이같은 차단 배리스터는 지멘스 마스시타 컴포넌트 게엠베하 & Co.KG의 이용가능한 제품 번호 SIOV-B860K250호 및 해리스 코포레이션의 이용가능한 제품 번호 V271BA60호를 포함한다.

다른 배리스터 디자인은 디스크 다이오드 케이스 내에 하우징된 높은 에너지의 배리스터 디스크를 포함한다. 상기 다이오드 케이스는 대향하는 전극 플레이트를 포함하고, 배리스터 디스크는 그들 사이에 위치된다. 하나 또는 두 개의 전극은 배리스터 디스크를 재 위치에 유지하기 위하여 전극 플레이트와 배리스터 디스크 사이에 배치된 스프링 부재를 포함한다. 상기 스프링 부재는 배리스터 디스크와 접촉하는 상대적으로 적은 영역에만 제공된다.

상술한 배리스터 구조는 종종 사용중 부적절하게 수행된다. 종종 배리스터는 과열되어 불이 붙게 된다. 과열은 전극이 배리스터 디스크로부터 분리되는 것을 야기하여, 아크 및 추가로는 화재의 원인을 유발시킨다. 배리스터 디스크의 핀홀이 발생하는 경향이 있으며, 이에 따라 배리스터를 규정 범위 이외에서 동작하게 하는 경향이 있다. 높은 전류의 임펄스 동안, 종래 기술의 배리스터 디스크는 압전 효과에 기인하여 크랙된다. 이같은 배리스터의 결함은 최대 성능의 특성을 위하여 새로운 관리상의 조정을 야기한다. 배리스터 제조자들은 이러한 새로운 조정이 충족시키기에는 어렵다는 것을 알게되었다.

본 발명은 서지전압 보호 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 배리스터 물질의 웨이퍼를 포함하는 서지 전압 보호 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배리스터 장치의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 배리스터 장치에 대한 상부 사시도이다.

도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취하여진 도 1의 배리스터 장치의 단면도이다.

도 4는 배리스터 웨이퍼의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배리스터의 분해 사시도이다.

도 6은 도 5의 배리스터 장치에 대한 상부 사시도이다.

도 7은 도 5의 배리스터 장치의 바닥 사시도이다.

도 8은 전기 공급 다용도 박스내에 장착된 배리스터 장치로서 도 5의 배리스터 장치를 도시한다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배리스터의 분해 사시도이다.

도 10은 도 9의 배리스터 장치에 대한 상부 사시도이다.

도 11은 도 10의 라인 11-11을 따라 취하여진 도 9의 배리스터 장치의 단면도이다.

발명의 요약

이에 따라 본 발명의 목적은 과전압이 배리스터 장치 양단에 인가될 때 과열 및 불에 대한 향상된 저항력을 가지는 배리스터 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 과전압이 배리스터 장치 양단에 인가될 때 낮은 인덕턴스 및 낮은 저항을 가지는 배리스터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 배리스터 웨이퍼를 포함하고 웨이퍼 전반에 대하여 실질적으로 균일한 분포를 허용하고 높은 전류의 핫 스팟에 대한 발생을 최소화시키는 배리스터 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적 및 다른 목적을 제공하기 위하여, 본 발명은, 극단적이고 반복적인 과전압 조건을 안정적으로, 영속적으로 그리고 일관되게 처리하는 여러 장점을 제공하는 과전압 보호 장치에 관련된다. 상기 장치는 배리스터 물질의 웨이퍼 및 웨이퍼의 실질적으로 평탄한 표면들을 맞물리게 하기 위한 실질적으로 평탄한 접촉표면을 가지는 한 쌍의 전극 부재를 포함하고, 상기 전극 부재중 한 부재는 바람직하게 하우징이 된다.

바람직하게, 전극은 배리스터 웨이퍼로부터 상당한 량의 열을 흡수하기 위하여 배리스터 웨이퍼의 열적 용량에 비해 상대적으로 큰 열적 용량을 가진다. 이러한 방식으로, 상기 장치는 열 유도된 파기 또는 배리스터 웨이퍼의 열화를 감소시킬 뿐만 아니라 스파크 또는 화염을 생성하는 배리스터의 소정의 경향을 감소시킨다. 상대적으로 큰 열적 용량의 전극 및 전극과 배리스터 웨이퍼 사이의 실질적인 접촉 영역은 또한 배리스터 웨이퍼내에 보다 균일한 온도 분포를 제공하며, 이에 따라 핫 스팟과 배리스터 물질의 결과적인 국부적 고갈을 감소시킨다.

바람직하게, 전극은 배리스터 물질에 대하여 기계적으로 로딩된다. 바람직하게, 바이어싱 수단이 상기 로드를 제공 및 유지하기 위하여 사용된다. 상기 로드는은 바람직하게 배리스터 웨이퍼를 통해 보다 균등한 전류 분배를 제공한다. 결과적으로, 상기 장치는 과전압 조건에 보다 효율적이고 예측가능하게 응답하고, 핀 홀을 야기할 수 있는 높은 전류는 보다 용이하게 방지된다. 또한 전극에 의해 제공된 기계적인 보강물에 의해 높은 전류 임펄스에 응답하여 배리스터 웨이퍼가 휘는 경향이 방지 또는 감소된다. 게다가, 과전압이 발생하는 동안, 상기 장치는 배리스터 웨이퍼를 통한 보다 균일하고 효율적인 전류 분배에 기인하여, 낮은 인덕턴스 및 낮은 저항을 제공하는 것으로 예상된다.

바람직하게, 상기 장치는 금속 하우징을 포함하고, 배리스터 웨이퍼의 과전압 오류에 대한 배리스터 물질의 화염, 스파크 및/또는 배제를 방지 또는 최소화하도록 구성된 부품을 더 포함한다. 바람직하게, 웨이퍼는 배리스터 물질의 로드(rod)로부터 웨이퍼를 슬라이스함으로써 형성된다.

본 발명의 추가의 특징 및 장점은 실시예에 대한 다음의 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 명확하여 질 것이다.

본 발명은 본 발명의 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서설명된 실시예에 한정되는 것으로 구성되지는 않으며; 차라리 이러한 실시예는 본 설명이 철저하게 됨과 동시에 완결되어 기술분야의 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 수 있도록 제공된다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 소자를 나타낸다.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 과전압 보호 장치가 도시되었으며, 부호 100으로 도시되었다. 상기 장치(100)는 일반적으로 원통 모양의 하우징(120)을 포함한다. 상기 하우징은 바람직하게 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 소정의 적합한 도전성 금속이 사용될 수 있다. 하우징은 (도 3의) 중앙벽(122), 중앙 벽으로부터 대향하는 방향으로 연장된 원통형 벽(124) 및 상기 벽(124)으로부터 외향으로 연장된 하우징 전극 귀(129)를 포함한다. 상기 원통형 벽(124) 및 중앙벽(122)은 상기 중앙벽의 측면상에 공동(121)을 형성하고, 각각의 공동은 각자의 개구(126)와 통한다.

피스톤 모양의 전극(130)은 각각의 공동(121)내에 위치된다. 전극(130)의 샤프트(134)는 각자의 개구(126)를 통해 외향으로 돌출한다. 전극(130)은 바람직하게 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 소정의 적합한 도전성 금속이 사용될 수 있다. 추가적으로, 그리고 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 배리스터 웨이퍼(110), 스프링 와셔(140), 절연링(150) 및 종단캡(160)이 각각의 공동(121)내에 배치된다.

사용중에, 장치(100)는 예를 들어 전기 공급 다용도 박스내의 AC 또는 DC 입력 양단에 직접 접속될 수 있다. 공급 라인은 전극(130), 배리스터 웨이퍼(110),하우징 중앙 벽(122) 및 하우징 전극 귀(129)를 통해 전기 흐름 경로가 제공되도록, 전극 샤프트(134) 및 하우징 전극 귀(129)에 직접 또는 간접적으로 접속된다. 과전압이 존재하지 않는 조건에서, 배리스터 웨이퍼(110)는 전기적으로 개방 회로처럼 보이는 장치(100)를 통해 어떠한 전류도 통해 흐르지 않도록, 높은 저항을 제공한다. (장치의 설계 전압과 관련하여) 과전압이 발생한 조건에서, 배리스터 웨이퍼의 저항은 빠르게 감소하여, 장치(100)를 통해 전류가 흐르는 것을 허용하며 전류 흐름이 관련 전기 시스템의 다른 부품들을 보호하도록 단락 경로를 생성한다. 배리스터와 같은 과전압 보호기의 일반적인 사용 및 응용은 기술분야의 당업자에게 공지되었으며, 이에 따라 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않는다.

도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 장치(100)는 축을 중심으로 대칭이며, 장치(100)의 상부 및 하부 절반은 동일한 방식으로 구성된다. 이에 따라, 장치(100)는 단지 상부 부분에 관련하여 이하에서 설명될 것이며, 이같은 설명은 하부 부분에 대하여도 동일하게 적용된다는 것이 이해될 것이다.

더 상세한 장치(100)의 구조에 대하여, 전극(130)은 헤드(132) 및 복합적으로 형성된 샤프트(134)를 포함한다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 헤드(132)는 하우징 중앙벽(122)의 실질적으로 평탄한 접촉표면(122A)을 향하는 실질적으로 평탄한 접촉표면(132A)을 구비한다. 배리스터 웨이퍼(110)는 접촉표면(122)과 접촉표면(132) 사이에 개재된다. 아래에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 헤드(132) 및 중앙벽(122)은 배리스터 웨이퍼(110)에 기계적으로 로딩되어, 표면(112 및 132A)과 표면(114 및 122A) 사이에 견고하고, 규칙적인 맞물림을 보장한다. 나사산 형태의 구멍(136)은 샤프트(134)의 종단에 형성되어, 전극(130)으로의 버스 바 또는 다른 전기적 커넥터를 유지하기 위한 볼트를 수용한다.

도 4를 참조하여, 배리스터 웨이퍼(110)는 실질적으로 평탄한 제 1 접촉표면(112) 및 대향하는 실질적으로 평탄한 제 2 접촉표면(114)을 구비한다. 본 명세서에서 사용된 바와같이, 용어 "웨이퍼"는 직경 길이 또는 폭 치수에 비해 상대적으로 작은 두께를 가지는 기판을 의미한다. 배리스터 웨이퍼(110)는 바람직하게 디스크 형상이다. 그러나, 배리스터 웨이퍼는 다른 형태로 형성될 수 있다. 배리스터(110)의 두께(T) 및 직경(D)은 특정 응용에 대해 요구된 배리스터 특성에 의존한다. 바람직하게 도시된 바와 같이, 배리스터 웨이퍼(110)는 도전성 코팅제(112A, 114A)의 노출된 표면의 접촉표면(112, 114)으로서의 역할을 하도록, 도전성 코팅제(112A, 114A)를 사용하여 양측면 상에 코팅된 배리스터 물질의 웨이퍼(111)를 포함한다. 바람직하게, 코팅제(112A, 114A)는 알루미늄, 구리 또는 땜납으로 형성된다.

상기 배리스터 물질은 일반적으로 배리스터로 사용되는 소정의 적합한 물질로 형성될 수 있으며, 즉 물질은 인가 전압에 대해 비선형 저항 특성을 나타낸다. 바람직하게 저항은 정해진 전압이 초과될 때 매우 낮게 된다. 상기 배리스터 물질은 예를 들어 도핑된 금속 산화물 또는 실리콘 카바이드일 수 있다. 적합한 금속산화물은 산화 아연 화합물을 포함한다.

상기 배리스터 물질 웨이퍼(111)는 바람직하게 배리스터 물질의 로드(rod) 또는 블록(도시되지않음)을 먼저 형성하고 이어 다이아몬드 커터 또는 다른 적합한장치를 사용하여 상기 로드(rod)로부터 웨이퍼(111)를 슬라이스함으로써 형성된다. 상기 로드(rod)는 배리스터 물질의 로드(rod)를 돌출 성형 또는 몰딩하고 이후에 산화 환경에서 높은 온도로 상기 로드를 소결시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 형성 방법은 웨이퍼가 몰딩처리를 사용하여 일반적으로 얻어질 수 있는 것보다 더 평탄한 표면과 덜 휘어짐 또는 프로파일 변동을 가지는 것을 허용한다. 상기 코팅제(112A, 114A)는 바람직하게 알루미늄 또는 구리로 형성되며, 웨이퍼(111)의 대향하는 측면상에 화염 스프레이된다.

도 1에 도시된 장치(100)가 두 개의 스프링 와셔(140)를 포함하는 반면에, 많거나 더 적은 개수가 사용될 수도 있다. 각각의 스프링 와셔(140)는 전극(130)의 샤프트(134)를 수용하는 홀(142)을 포함한다. 각각의 스프링 와셔(140)는 헤드(132)에 바로 인접하여 샤프트(134)의 일부를 둘러싸고, 헤드(132)의 후면 또는 전단의 스프링 와셔(140)와 접한다. 각각의 홀(142)은 바람직하게 샤프트(134)의 대응하는 직경보다 큰 약 0.012 내지 0.015인치의 직경을 가진다. 상기 스프링 와셔(140)는 바람직하게 탄성력의 물질로 형성되며, 보다 바람직하게는 스프링 와셔(140)는 스프링 스틸로 형성된 벨레빌(Belleville) 와셔이다.

절연링(150)은 위에 놓여 가장 바깥쪽의 스프링 와셔(140)에 접한다. 절연링(150)은 그 내부에 형성된 홀(152)을 가지고, 상기 홀은 샤프트(134)를 수용한다. 바람직하게, 홀(152)의 직경은 샤프트(134)의 대응하는 직경보다 큰 약 0.005 내지 0.007인치이다. 상기 절연링(150)은 바람직하게 높은 녹는 온도 및 발화 온도를 가지는 전기적으로 절연 물질로 형성된다. 보다 바람직하게, 상기절연링(150)은 폴리카보네이트, 세라믹 또는 높은 온도의 폴리머로 형성된다.

종단캡(160)은 위에 놓여, 절연링(150)에 접한다. 상기 종단캡(160)은 샤프트(134)를 수용하는 홀(162)을 구비한다. 바람직하게, 홀(162)의 직경은 과전압 조건이 아닌 동안에 종단 캡(160)과 전극 샤프트(134) 사이의 전기적인 아크를 회피하도록, 충분한 여유 갭(165)(도 2)을 제공하기 위하여 샤프트(134)의 대응하는 직경보다 큰 약 0.500 내지 0.505 인치가 된다. 종단 캡(160)의 주변 벽상의 나사산(168)은 하우징(120)내에 형성된 상보적인 나사산과 맞물린다. 홀(163)은 하우징(120)과 관련하여 종단캡을 회전시키기 위한 (도시되지 않은) 도구(tool)를 수용하도록 종단 캡 내에 형성된다. 도구 예를 들어 헥사형상 슬롯을 수용하기 위한 다른 수단이 홀(163) 이외에 또는 그 대신에 제공될 수 있다. 상기 종단캡(160)은 하우징(120)의 내부 직경내에 수용되는 환상의 리지(167)를 가진다. 상기 하우징(120)은 종단캡(160)의 과도한 삽입을 방지하기 위한 테두리(127)를 가진다. 바람직하게 상기 종단 캡은 알루미늄으로 형성된다.

상술한 바와 같이 그리고 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 전극 헤드(132) 및 중앙벽(122)은 표면(112) 및 표면(132A) 사이와 표면(114) 및 표면(122A) 사이에 확실하고 균일한 맞물림을 보장하기 위하여 배리스터 웨이퍼(110)에 대항하여 로딩된다. 이러한 특징의 장치(100)는 장치(100)를 조립하는 데에 본 발명에 따른 방법을 고려함으로써 올바르게 평가될 것이다. 배리스터 웨이퍼(110)는 웨이퍼 표면(114)이 접촉표면(122A)에 맞물리도록 공동(121)내에 위치된다. 상기 전극(130)은 접촉표면(132A)이 배리스터 웨이퍼 표면(112)에 맞물리도록 공동(121)내로 삽입된다. 상기 스프링 와셔(140)는 샤프트 아래로 슬라이드되어 헤드(132) 위에 위치된다. 절연링(150)은 샤프트(134) 아래와 가장 바깥쪽의 스프링 와셔(140)의 상부로 슬라이드된다. 종단 캡(160)은 샤프트(134)의 아래로 슬라이드되고, 나사산(168)을 나사산(128)과 맞물리게 하여 회전시킴으로써 개구(126) 안으로 나사고정된다.

장치(100)가 상술한 바와 같이 조립되면, 종단 캡(160)은 스프링 와셔(140)를 부분적으로 편향시키도록, 선택적으로 절연링(150)을 강제적으로 하향하게 강요하도록 토크를 받게된다. 절연링(150)상에 그리고, 절연링으로부터 스프링 와셔(140)로 종단 캡(160)을 로딩하는 것은, 차례로 헤드(132)로 전달된다. 이러한 방식으로, 배리스터 웨이퍼(110)는 헤드(132)와 중앙 벽(122) 사이에 샌드위치(클램프)된다.

바람직하게, 장치(100)는 스프링 와셔(150)가 단지 부분적으로 편향될 때, 보다 바람직하게는 스프링 와셔가 50% 편향될 때 요구된 로딩이 달성되도록 설계된다. 이러한 방법에 있어서, 장치(100)의 다른 부품들의 제조 공차에 있어서의 변화가 고려될 수 있다.

종단 캡(160)에 인가된 토크의 량은 배리스터 웨이퍼(110)와 헤드(132) 및 중앙벽(122) 사이의 요구된 로딩 량에 의존한다. 바람직하게, 배리스터 웨이퍼에 대하여 헤드와 중앙벽의 로딩 량은 적어도 264lbs이다. 바람직하게, 코팅제(112A, 114A)는 거칠은 초기 프로파일을 가지며, 로딩의 압축력은 코팅제와 접촉표면(122A, 132A) 사이에 보다 연속적인 맞물림을 제공하도록 코팅제를 변형시킨다.

대안적으로 또는 부가적으로 요구된 로딩 량은 스프링 와셔(140)의 적절한 개수 또는 사이즈를 선택함으로써 얻어진다. 스프링 와셔 각각은 정해진 량으로 편향하도록 정해진 량의 로딩을 각각 요구하며, 전체 로딩은 스프링 편향 로딩의 합이 된다.

바람직하게, 접촉표면(132A)과 배리스터 웨이퍼 표면(112) 사이의 맞물림 영역은 적어도 1.46 평방 인치가 된다. 유사하게, 접촉표면(122A)과 배리스터 웨이퍼 표면(114) 사이의 맞물림 영역은 바람직하게 적어도 1.46 평방 인치가 된다. 바람직하게, 전극 헤드(1332)는 적어도 0.50인치의 두께(H)를 가진다. 중앙 벽(122)은 바람직하게 적어도 0.25인치의 두께(W)를 가진다.

하우징(120) 및 전극(30)의 조합된 열적 용량은 배리스터 웨이퍼(110)의 열적 용량보다 실질적으로 크다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "열적 용량(thermal mass)"은 대상(예를 들어 배리스터 웨이퍼(110)) 물질 또는 물질들의 질량이 곱하여진 대상 물질에 대한 비열의 소산이다. 즉, 열적 용량은 1 그램의 대상의 물질을 1℃ 만큼 상승시키기 위해 요구된 에너지 량에 대상 물질의 질량을 곱한 것이다. 바람직하게 각 전극헤드(132) 및 중앙벽(122)의 열적 용량은 배리스터 웨이퍼(110)의 열적 용량보다 실질적으로 크다. 바람직하게, 각 전극헤드(132) 및 중앙벽(122)의 열적 용량은 배리스터 웨이퍼(110)의 열적 용량의 적어도 2배가 되며, 보다 바람직하게는 적어도 10배 크다.

과전압 보호장치(100)는 극단적이고 반복적인 과전압 조건을 안정적으로, 영속적으로 그리고 일관되게 처리하는 여러 장점을 제공한다. 하우징(120) 및 전극(130)의 상대적으로 큰 열적 용량은 상대적으로 많은 량의 열을 배리스터 웨이퍼(110)로부터 흡수하는 역할을 하며, 이에 의해 열 유도된 배리스터 웨이퍼의 열화 또는 파기를 감소시킬 뿐만 아니라 배리스터 웨이퍼가 스파크 또는 화염을 일으키는 소정의 경향을 감소시킨다. 상대적으로 큰 열적 용량 및, 전극과 하우징 및 배리스터 웨이퍼 사이의 실질적인 접촉영역은 배리스터 웨이퍼 내에서 보다 균일한 열적 분산을 제공하며, 이에 의해 배리스터 물질의 핫 스팟 및 국부화된 결과적인 열화를 최소화시킨다.

전극 및 하우징을 배리스터 웨이퍼에 대하여 로딩하는 것뿐만 아니라 상대적으로 큰 접촉 영역은 배리스터 웨이퍼(110)를 통해 보다 균일한 전류 분포를 제공한다. 결과적으로, 장치(100)는 과전압 조건에 보다 효율적이고 예시적으로 응답하며, 핀홀을 야기할 수 있는 높은 전류 스팟은 보다 수월하게 회피된다. 배리스터 웨이퍼(110)가 높은 전류 임펄스에 응답하여 왜곡되는 경향은 로딩된 헤드(132) 및 중앙벽(122)에 의해 제공되는 기계적인 보강에 의해 감소된다. 스프링 와셔는 배리스터 웨이퍼가 팽창하고 되돌아올 때 및 배리스터 웨이퍼가 다시 축소될 때 일시적으로 편향되며, 이에 의해 다수의 과전압 상태들 사이에서 로드 쓰루풋을 유지한다. 게다가 과전압이 발생하는 동안, 배리스터 웨이퍼를 통한 보다 균일하고 효율적인 전류분포로 인하여 장치(100)는 일반적으로 낮은 인덕턴스 및 낮은 저항을 제공한다.

장치(100)는 또한 배리스터 웨이퍼의 과전압 오류에 대한 배리스터 물질의화염, 스파크 및/또는 배제를 방지 또는 최소화하도록 한다. 금속 하우징의 길이 뿐만 아니라 전극(130), 절연링(150) 및 종단캡(160)의 구조는 배리스터 웨이퍼 오류의 산물을 수용할 수 있게 한다. 배리스터 파기가 전극(130)을 배리스터로부터 이격시키게 하고 절연링(150)을 녹이는 경우, 전극(130)은 종단 캡(160)과의 직접적인 접촉내에 배치되며, 이에 의해 전극(130) 및 하우징(120)을 단락시키고 인-라인 퓨즈가 끊어지게 한다.

하우징(120)이 원통형으로 모양진 것으로 설명된 반면에, 하우징은 상이하게 모양 설정될 수 있다. 장치(100)의 하부절반이 삭제될 수 있어서, 장치(100)는 단지 상부 하우징벽(124) 및 단일의 배리스터 웨이퍼, 전극, 스프링 와셔 또는 스프링 와셔 세트, 절연링 및 종단캡 만을 포함한다.

장치의 여러 부품을 형성하기 위한 방법은 상술한 설명을 고려하여 기술분야의 당업자에게 명백하여질 것이다. 예를 들어, 하우징(120), 전극(130) 및 종단캡(160)은 기계장치에 의해, 주조 또는 임팩트 몰딩에 의해 형성될 수 있다. 이러한 각각의 소자는 단일적으로 형성되거나 예를 들어 땜납에 의해 고정적으로 결합된 다수의 부품으로 형성될 수 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배리스터 장치(200)가 도시되었다. 배리스터 장치(200)는 배리스터 장치(100)의 소자(110, 130, 140, 160)에 각각 대응하는 소자(210, 230, 240, 260)를 포함한다. 배리스터 장치(200)는 장치(200)가 단지 단일의 배리스터 웨이퍼(210)와 해당하는 부품만을 포함한다는 점에서 배리스터 장치(100)와 다르다. 배리스터 장치(200)는 다음의설명을 제외하고는 하우징(120)과 동일한 하우징(220)을 포함한다. 하우징(220)은 단일의 공동(221)만을 한정하며, 중앙(또는 종단)벽(222)으로부터 연장한 단일의 주변벽(224)만을 포함한다. 또한 하우징(220)은 전극귀(129)에 해당하는 전극 귀로부터 측방향으로 연장되는 것보다는 중앙(또는 종단) 벽(222)의 하부 표면으로부터 연장된 나사산 스터드(229)(도7)를 구비한다. 상기 스터드(229)는 일반적인 전기 공급 다용도 박스등의 나사 구멍에 맞물리도록 적용된다.

배리스터 장치(200)는 절연링(231)이 제공된 점에서 배리스터 장치(100)와 추가로 다르다. 절연링(251)은 절연링(150)에 해당하는 주요 몸체 링(252)을 가진다. 상기 링(251)은 상기 주요 몸체 링(252)에서 상향으로 연장된 칼라(254)를 더 포함한다. 칼라(254)의 내부 직경은 전극(230)의 샤프트(234)를 수용하도록 바람직하게는 여유있게 잘 맞도록 크기 설정된다. 칼라(254)의 외부 직경은 칼라(254)를 둘러싼 (도 6의) 정해진 여유 갭(265)을 가지고 종단캡(260)의 홀(262)을 통과할 수 있도록 크기 설정된다. 상기 갭(265)은 샤프트(134)를 삽입하는 데에 여유 공간을 허용하며 제거될 수도 있다. 주요 몸체 링(252) 및 칼라(254)는 바람직하게 절연링(150)과 동일한 물질로 형성된다. 주요 몸체 링(252) 및 칼라(254)는 본딩 또는 통합적으로 몰딩될 수 있다.

도 8을 참조하여, 배리스터 장치(200)는 전기 공급 다용도 박스(10)내에 장착된 것으로 도시된다. 상기 배리스터 장치(200)는 접지에 전기적으로 접속된 금속플랫폼(12)상에 장착된다. 전극 스터드(229)는 플랫폼(12)내의 나사 구멍(12A)을 통해 맞물리고 연장된다. 퓨즈(14)의 제 1 종단에 전기적으로 접속된 버스바(16)는 전극(230)의 나사 구멍(234)으로 삽입된 나사산 볼트(18)에 의해 전극 샤프트(234)에 고정 유지된다. 퓨즈의 제 2 종단은 전기 공급 라인 등에 접속된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 배리스터 장치(200)가 다용도 박스(10)내에 병렬로 접속된다.

도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배리스터 장치(300)가 도시되었다. 배리스터 장치(300)는 배리스터 장치(200)의 소자(210, 230, 240, 251)에 각각 대응하는 소자(310, 330, 340, 351)를 포함한다. 배리스터 장치(300)는 또한 최상부 스프링 와셔(340)와 절연링(351) 사이에 개재된 평탄한 금속 와셔(354)를 포함하며, 샤프트(334)는 와셔(345)내에 형성된 홀(346)을 통해 연장된다. 장치(100,200)내에 구현될 수 있는 와셔(345)는 최상부 스프링 와셔(340)의 기계적인 로드를 분산시키는 역할을 하여 스프링 와셔가 절연링내로 커팅되는 것을 방지한다. 하우징(320)은 다음의 설명을 제외하고는 하우징(220)과 동일하다.

장치(300)의 하우징은 테두리(127)에 대응하는 테두리 또는 나사산(128)에 대항하는 나사산을 포함하지 않는다. 또한 하우징(320)은 주위 측벽(324)내에 형성된 내부 환형 슬롯(323) 및 그것의 연장되어 인접한 개구(326)를 구비한다.

배리스터 장치(300)는 또한 전극(330) 및 중앙벽(322)이 배리스터 웨이퍼(310)에 대하여 로딩되는 방식에서 배리스터 장치(100,200)와 다르다. 종단캡(160,260)의 위치에, 배리스터 장치(300)는 종단 캡(360) 및 탄성 클립(370)을 구비한다. 상기 클립(370)은 부분적으로 슬롯(323)내에 수용되고, 부분적으로 하우징(320)의 내부벽으로부터 방사상으로 내향 연장되어, 종단캡(360)의 외향 변위를 한정한다. 클립(370)은 바람직하게 스프링 스틸로 형성된다. 종단 캡(360)은 바람직하게 알루미늄으로 형성된다.

배리스터장치(300)는 다음의 설명을 제외하고는 배리스터 장치(100,200)와 동일한 방식으로 조립될 수 있다. 종단 캡(360)은 샤프트(334) 및 칼라(354) 상부에 놓이고, 이들 각각은 홀(362)내에 수용된다. 와셔(345)는 절연링(351)을 위치시키기에 앞서 샤프트(334) 상부에 위치된다. 지그(도시되지않음) 또는 다른 적합한 장치가 종단캡(360)에 아래로 힘을 가하여 스프링 와셔(340)를 편향시키는 데에 사용된다. 종단캡(360)이 여전히 지그의 로드하에 있는 반면에, 클립(370)은 바람직하게 펜치 또는 다른 적합한 장비를 사용하여 개구부(372)에 맞물리게 함으로써 압축되어 슬롯(323)내에 삽입된다. 이어 클립(370)은 이완되어, 다시 원래의 직경으로 되돌아오도록 허용되며, 이에 의해 그것은 부분적으로 슬롯을 채우고 슬롯(323)으로부터 공동 안으로 방사상 내향하여 부분적으로 연장하며, 이에 따라 종단 캡(360)상에 로드를 유지하는 역할을 한다.

상술한 것과 다른 수단이 전극 및 하우징을 배리스터 웨이퍼에 대향하여 로딩하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전극 및 종단 캡은 조립 및 로딩되고 이후에 스택된 조인트를 사용하여 제 위치에 고정 유지될 수 있다.

상술한 장치(100,200,300) 각각에 있어서, 다수의 배리스터 웨이퍼(도시되지않음)는 전극과 중앙벽 사이에 스택되고 샌드위치될 수 있다. 최상부 및 최하부 배리스터 웨이퍼의 외부 표면은 웨이퍼 접촉표면으로서 역할을 한다. 그러나, 배리스터 웨이퍼의 특징은 다수의 배리스터 웨이퍼를 스택하는 것보다는 단일 배리스터 웨이퍼의 두께를 변화시킴으로써 바람직하게 수정된다.

상술한 바와같이, 스프링 와셔(140)는 바람직하게는 벨레빌(Belleville) 와셔이다. 벨레빌 와셔는 실질적인 축방향 공간을 요구하지 않고 상대적으로 높은 로딩을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 다른 타입의 바이어싱 수단이 추가로 사용되거나, 벨레빌 와셔 또는 와셔들 대신에 사용될 수 있다. 적합한 다른 바이어싱 수단은 하나 이상이 코일 스프링, 웨이브 와셔 또는 스파이럴 와셔를 포함한다.

앞의 예들은 본 발명에 대한 실증적인 것들이며, 본 발명은 그에 한정되는 것으로 구현되지 않는다. 본 발명에 관한 소수의 예가 개시되었을 지라도, 기술분야의 당업자는 본 발명의 장점 및 새로운 가르침에서 상당히 벗어나지 않고 실질적인 실시예에서 많은 수정이 가능하다는 것을 쉽게 인지할 수 있을 것이다. 이에 따라, 이같은 많은 수정물은 청구범위에서 한정되는 본 발명의 범주에 속하게 의도된다. 청구범위에서, 수단-이외의-기능 절은 언급된 기능을 수행하는 것으로 본 명세서에서 기술한 구조물 및 구조적 등가일 뿐만 아니가 동일한 구조물을 포함하도록 의도된다. 이에 따라, 앞의 예들은 본 발명에 대한 실증적인 것들이며, 본 발명은 그에 한정되는 것으로 구현되지 않는다는 것이 이해될 것이며, 개시된 실시예에 대한 수정뿐만 아니라 다른 실시예도 첨부된 청구범위의 범주에 속한다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 청구 범위에 포함되어진 청구 범위의 등가물로서 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. .

Claims

과전압 보호 장치에 있어서,

a) 평탄한 제 1 접촉표면 및 측벽을 가지는 하우징을 포함하는데, 상기 하우징은 그 내부의 공동을 한정하고 상기 공동과 통하는 개구를 가지며;

b) 상기 제 1 접촉표면과 면하는 평탄한 제 2 접촉표면을 구비하고 상기 공동내에 위치된 전극 부재를 포함하는데, 상기 전극의 일부는 상기 개구를 통해 상기 공동의 외부로 연장되며;

c) 배리스터 물질로 형성되어, 평탄하고 대향된 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면을 가지는 웨이퍼를 포함하며, 상기 웨이퍼는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 상기 제 1 및 제 2 접촉표면에 각각 맞물려 상기 공동내에서 상기 제 1 및제 2 접촉표면 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉표면은 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼표면에 로드를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 로드는 적어도 264lbs인 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 로드는 528lbs 내지 1056lbs 사이인 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 로드의 량이 선택적으로 조정될 수 있도록 상기 로드를 유지하는 조절가능한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 로드를 유지하기 위한 바이어싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼에 대하여 바이어싱하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼에 대하여 바이어싱하는 다수의 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 스프링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 벨레빌 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 개구내에 위치된 종단캡을 포함하며, 상기 종단캡은 상기 로드를 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 로드를 유지하기 위하여 상기 종단 캡과 상기 하우징 사이의 변위를 한정하도록 작용하는 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 하우징은 그 내부에 형성된 슬롯을 포함하며, 상기 클립은 상기 슬롯에 맞물리는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 하우징은 나사산 부분을 포함하고 상기 종단캡은 상기 하우징의 나사산 부분과 맞물리는 나사산 부분을 포함하며, 이에 의해 상기 종단캡은 상기 로드를 선택적으로 조정 및 유지하도록 작용가능함을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 종단캡과 상기 웨이퍼 사이에 개재된 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 접촉표면과 상기 개구 사이에 개재된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 개구내에 위치되고 그내부에 형성된 홀을 구비한 종단캡을 포함하며, 상기 전극 부재는 상기 종단캡과 상기 제 1 접촉표면 사이의 상기 공동 내에 위치된 헤드 및 상기 종단 캡의 홀을 통해 상기 공동 밖으로 연장된 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17 항에 있어서, 그내부에 형성된 홀을 구비한 절연링 부재를 포함하며, 상기 절연링 부재는 상기 헤드와 상기 종단캡 사이에 개재되며, 상기 샤프트는 상기 절연링 부재의 홀을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 절연링 부재는 주요 몸체 링 부분과 돌출된 칼라를 포함하며, 상기 돌출된 칼라는 상기 샤프트를 둘러싸고 상기 종단캡의 홀을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17 항에 있어서, 그 내부에 형성된 홀을 구비한 스프링 와셔를 포함하며, 상기 스프링 와셔는 상기 헤드와 상기 종단캡 사이에 개재되며, 상기 샤프트는 상기 스프링 와셔의 홀을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17 항에 있어서, 절연링 부재 및 스프링 와셔를 포함하며, 상기 절연링은 그 내부에 형성된 홀을 구비하고 상기 헤드와 상기 종단캡 사이에 개재되며, 상기스프링 와셔는 그내부에 형성된 홀을 구비하고 상기 헤드와 상기 절연링 부재 사이에 개재되며, 상기 샤프트는 상기 절연링 부재의 홀과 상기 스프링 와셔의 홀 각각을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징 및 상기 전극 부재는 상기 웨이퍼의 열적 용량보다 큰 조합된 열적 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 제 1 전극 부재는 중앙벽을 포함하고 상기 제 2 전극 부재는 헤드를 포함하며, 상기 중앙벽과 상기 헤드 각각은 상기 웨이퍼 표면 중 하나에 접촉하고 상기 웨이퍼 열적 용량보다 큰 열적 용량을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 중앙벽 및 상기 헤드의 열적 용량 각각은 상기 웨이퍼 열적 용량의 적어도 2배가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 중앙벽 및 상기 헤드의 열적 용량 각각은 상기 웨이퍼 열적 용량의 적어도 10배가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 배리스터 물질의 로드를 슬라이스함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 27 항에 있어서, 상기 로드는 돌출 성형 및 주조 중 적어도 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 27 항에 있어서, 상기 배리스터 물질은 금속 산화 화합물 및 실리콘 카바이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 27 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면 중 적어도 하나의 상부에 도전성 금속의 코팅제를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 27 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 환상의 주변 에지를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 디스크 표면 각각은 상기 환상의 주변 에지와 같은 넓이를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 각각은 연속적이고 실질적으로 빈 공간이 없는 것을 특징으로 하는 장치.
과전압 보호장치에 있어서,

a) 중앙벽과 측벽을 가지는 하우징을 포함하는데, 상기 중앙벽 및 상기 측벽은 공동 및 상기 공동과 통하는 개구를 한정하고, 상기 중앙벽은 열적 용량 및 평탄한 제 1 접촉표면을 가지며;

b) 상기 공동내에 위치된 헤드 및 상기 개구를 통해 상기 공동의 외부로 연장되는 샤프트를 가지는 전극 부재를 포함하는데, 상기 헤드는 열적 용량 및 상기 제 1 접촉표면과 면하는 평탄한 제 2 접촉표면을 가지며;

c) 배리스터 물질로 형성되어, 평탄하고 대향된 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면을 가지는 웨이퍼를 포함하는데, 상기 웨이퍼는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 상기 제 1 및 제 2 접촉표면에 각각 맞물려 상기 공동내에서 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 위치되며, 상기 웨이퍼는 열적 용량을 가지며;

d) 상기 개구내에 위치된 종단캡을 포함하는데, 상기 종단캡은 상기 샤프트가 연장되는 홀을 구비하며;

e) 상기 종단캡과 상기 헤드 사이에 개재된 스프링 부재를 포함하며, 상기 스프링 부재는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면에 로드를 제공하도록 상기 웨이퍼에 대하여 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 바이어싱하며;

f) 상기 헤드의 열적 용량과 중앙벽의 열적 용량 각각은 상기 웨이퍼의 열적 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 장치.
제 33 항에 있어서, 상기 로드는 적어도 264lbs인 것을 특징으로 하는 장치.
제 33 항에 있어서, 상기 중앙벽 및 상기 헤드의 열적 용량 각각은 상기 웨이퍼 열적 용량의 적어도 10배가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 33 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 배리스터 물질의 로드를 슬라이스함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17 항에 있어서, 클립을 포함하며, 상기 하우징은 그내부에 형성된 슬롯을 포함하고, 상기 클립은 상기 하우징과 관련하여 상기 종단캡의 변위를 한정하고상기 로드를 유지하기 위해 상기 슬롯과 협조하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 33 항에 있어서, 상기 하우징은 나사산 부분을 포함하고 상기 종단캡은 상기 하우징의 나사산 부분과 맞물리는 나사산 부분을 포함하며, 이에 의해 상기 종단캡은 상기 로드를 선택적으로 조정 및 유지하도록 작용가능함을 특징으로 하는 장치.
제 33 항에 있어서, 절연링 부재를 포함하며, 상기 절연링 부재는 그내부에 형성된 홀을 구비하고 상기 헤드와 상기 종단캡 사이에 개재되며, 상기 스프링 부재는 그내부에 형성된 홀을 구비하고 상기 헤드와 상기 절연링 부재사이에 개재되며, 이에 의해 상기 스프링 부재는 상기 웨이퍼에 대하여 상기 헤드를 바이어싱하며, 상기 샤프트는 상기 절연링 부재의 홀과 상기 스프링 부재의 홀 각각을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 39 항에 있어서, 상기 절연링 부재는 주요 몸체 링 부분과 돌출된 칼라를 포함하며, 상기 돌출된 칼라는 상기 샤프트를 둘러싸고 상기 종단캡의 홀을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
평탄하고 대향된 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면을 가지는 배리스터 웨이퍼 타입을 사용하기 위한 과전압 보호 장치에 있어서,

a) 평탄한 제 1 접촉표면 및 측벽을 가지는 하우징을 포함하는데, 상기 하우징은 그내부의 공동을 한정하고 상기 공동과 통하는 개구를 가지며;

b) 상기 제 1 접촉표면과 면하는 평탄한 제 2 접촉표면을 구비하고 상기 공동내에 위치된 전극 부재를 포함하는데, 상기 전극의 일부는 상기 개구를 통해 상기 공동의 외부로 연장되며, 상기 하우징 및 상기 전극 부재는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 상기 제 1 및 제 2 접촉표면에 각각 맞물려 상기 웨이퍼가 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 위치되도록 상기 공동 내에 웨이퍼를 수용하기 위해 상관적으로 배열 및 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
과전압 보호장치에 있어서,

a) 평탄한 제 1 접촉표면을 가지는 제 1 전극부재;

b) 상기 제 1 접촉표면과 면하는 평탄한 제 2 접촉표면을 구비한 제 2 전극 부재;

c) 배리스터 물질로 형성되고, 평탄하고 대향된 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면을 가지는 웨이퍼를 포함하는데, 상기 웨이퍼는 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 상기 제 1 및 제 2 접촉표면에 각각 맞물려 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 위치되며;

d) 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면에 로드를 제공하기 위해 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼에 대하여 바이어싱하는 바이어싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 로드는 적어도 264lbs인 것을 특징으로 하는 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 로드는 528lbs 내지 1056lbs 사이인 것을 특징으로 하는 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼에 대하여 바이어싱하는 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극 부재 중 적어도 하나를 상기 웨이퍼에 대하여 바이어싱하는 다수의 스프링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 스프링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 47 항에 있어서, 상기 스프링 부재는 벨레빌 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
과전압 보호 장치를 어셈블링하기 위한 방법에 있어서,

a) 평탄한 제 1 접촉표면을 가지는 제 1 전극 부재를 제공하는 단계;

b) 상기 제 1 접촉표면과 면하는 평탄한 제 2 접촉표면을 구비한 제 2 전극 부재를 제공하는 단계;

c) 바이어싱 수단을 제공하는 단계;

d) 배리스터 물질로 형성되고 평탄하고 대향된 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면을 가지는 웨이퍼를, 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면이 상기 제 1 및 제 2 접촉표면에 각각 맞물리도록 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 위치하는 단계;

e) 상기 제 1 및 제 2 접촉표면 사이에 상기 제 1 및 제 2 웨이퍼 표면에 대하여 로드를 제공하기 위해 상기 바이어싱 수단을 바이어싱하는 단계; 및

f) 과전압이 발생한 동안 상기 로드를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 49 항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 스프링 부재를 포함하며, 상기 바이어싱하는 단계는 스프링 부재를 편향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.