KR20150120461A - 평탄한 가스 방전관에 관련한 장치 및 방법 - Google Patents

평탄한 가스 방전관에 관련한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

평탄한 가스 방전관(GDT)에 관한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 일부 실시예에서, 복수의 GDT가 제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판으로부터 제조될 수 있으며, 절연체 판은 복수의 개구를 형성한다. 각 개구는 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상에서 제1 및 제2 전극에 의해 덮여져서 GDT 동작을 위해 구성된 폐쇄된 가스 체적을 형성할 수 있다. 전극 구성, 개구 구성, 예비이온화 특징부, 다른 GDT 또는 장치와의 이런 GDT의 그룹화 및 패키징 구성을 포함하는 이런 GDT에 관한 다양한 예가 개시되어 있다.

Description

평탄한 가스 방전관에 관련한 장치 및 방법{DEVICES AND METHODS RELATED TO FLAT GAS DISCHARGE TUBES}
관련 출원 상호참조
본 출원은 2013년 2월 22일자로 출원된 발명의 명칭이"평탄한 가스 방전관에 관련한 장치 및 방법"인 미국 가출원 제61/768,346호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 내용은 본 명세서에 명시적으로 그 전문이 참조로 통합되어 있다.
기술 분야
본 내용은 일반적으로 가스 방전관, 그리고, 특히, 평탄한 가스 방전관에 관련한 장치 및 방법에 관한 것이다.
가스 방전관(GDT)은 두 개의 전극 사이에 가두어진 가스 체적을 갖는 장치이다. 두 전극 사이에 충분한 전위차가 존재하면, 가스는 이온화하여 전도성 매체를 제공하고, 그에 의해, 아크 형태의 전류를 산출한다.
이런 동작 원리에 기초하여, GDT는 전기적 장애 동안 다양한 용례를 위해 신뢰적이고 효과적인 보호를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 용례에서, GDT는 낮은 커패시턴스 및 낮은 삽입/복귀 손실 같은 특성에 기인하여 반도체 방전 장치에 비해 바람직할 수 있다. 따라서, GDT는 원격통신 및 과전압 같은 전기적 장애에 대한 보호가 요구되는 기타 용례에서 빈번히 사용된다.
일부 실시예에서, 본 내용은 제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 포함하는 장치에 관한 것이다. 절연체 판은 복수의 개구를 형성하며, 각 개구는 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상의 제1 및 제2 전극에 의해 덮여질 수 있도록 치수설정됨으로써 가스 방전관(GDT) 동작을 위해 구성된 폐쇄된 가스 체적을 형성한다.
일부 실시예에서, 절연체 판은 세라믹 판일 수 있다. 절연체 판은 또한 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두에 복수의 새김선을 형성하며, 이 새김선은 절연체 판의 각각 하나 이상의 개구를 구비하는 복수의 개별 유닛으로의 개체화를 촉진하도록 치수설정된다.
일부 실시예에서, 장치는 또한 폐쇄된 가스 체적을 형성하도록 제1 측부에 장착된 제1 전극과 제2 측부에 장착된 제2 전극을 포함할 수 있다. 절연체 판은 제1 측부와 제2 측부 사이에서 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 제1 및 제2 전극 각각은 폐쇄된 가스 체적이 제1 및 제2 전극의 내부 중앙 표면과 개구에 의해 형성된 원통형 체적을 포함하도록 내부 중앙 표면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극 각각은 또한 개구 둘레의 대응 표면의 일부가 원통형 체적에 노출될 수 있게 하도록 구성된 내부 오목부를 포함할 수 있다. 장치는 또한 전극의 내부 오목부에 의해 노출되는 개구 주변의 표면 상에 구현된 하나 이상의 예비이온화 라인을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 예비이온화 라인은 GDT 동작 동안 응답 시간을 감소시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 본 내용은 복수의 가스 방전관(GDT)을 위한 절연체를 제조하는 방법에 관련한다. 이 방법은 제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 제공 또는 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 절연체 판 상에 복수의 개구를 형성하는 단계를 포함하며, 각 개구는 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상의 제1 및 제2 전극에 의해 덮여질 수 있도록 치수설정되고, 그에 의해, 가스 방전관(GDT) 동작을 위해 구성된 폐쇄된 가스 체적을 형성한다.
일부 실시예에서, 이 방법은 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두에 복수의 새김선을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 새김선은 하나 이상의 개구를 각각 갖는 복수의 개별 유닛으로의 절연체 판의 개체화를 촉진하도록 치수설정될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 내용은 가스 방전관(GDT) 장치를 제조하기 위한 방법에 관련한다. 이 방법은 제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 제공 또는 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 절연체 판 상에 복수의 개구를 형성하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상의 제1 및 제2 전극으로 각 개구를 덮어 폐쇄된 가스 체적을 형성하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 이 방법은 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 복수의 새김선을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 새김선은 하나 이상의 개구를 각각 갖는 복수의 개별 유닛으로의 절연체 판의 개체화를 돕도록 치수설정될 수 있다. 이 방법은 절연체 판을 복수의 개별 유닛으로 개체화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 개체화된 개별 유닛을 원하는 형태로 패키징하는 단계를 더 포함할 수 있다. 원하는 형태는 표면 장착 형태를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 개구를 형성하는 단계는 외부 경계와 개구에 의해 형성되는 내부 경계를 갖는 내부 절연체 링을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 내부 절연체는 내부 경계와 외부 경계 사이에서 감소된 두께를 가질 수 있다. 감소된 두께는 제1 측부와 제2 측부 사이의 두께 미만인 값을 가질 수 있다. 내부 절연체 링은 크리핑 전류(creeping current)를 위한 연장된 경로길이를 제공하도록 치수설정될 수 있다.
일부 실시예에서, 이 방법은 그 각각의 전극으로 개구를 덮는 것을 돕는 결합층을 형성 또는 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 결합층은 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상의 개구 각각 둘레에 형성되는 금속화 층을 포함할 수 있다. 결합층은 전극을 금속화 층에 결합하기 위한 브레이징 층을 더 포함할 수 있다. 브레이징 층은 예로서 브레이징 와셔일 수 있고, 이런 브레이징 와셔는 함께 결합되는 브레이징 와셔의 어레이의 일부일 수 있다. 브레이징 층은 다른 예에서 브레이징 페이스트를 인쇄함으로써 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 내용은 복수의 에지를 갖는 다각형 형상 및 제1 및 제2 측부를 갖는 절연체 층을 포함하는 가스 방전관(GDT)에 관한 것이다. 절연체 층은 에지 중 적어도 하나를 따라 새김눈 형상부를 포함한다. 절연체 층은 하나 이상의 개구를 형성한다. GDT 장치는 하나 이상의 개구 각각을 덮어 폐쇄된 가스 체적을 형성하도록 각각 절연체 층의 제1 및 제2 측부 상에 배치되는 제1 및 제2 전극을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 절연체 층은 세라믹 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다각형은 직사각형일 수 있다. 절연체 층은 외부 경계와 개구에 의해 형성되는 내부 경계를 갖는 내부 절연체 링을 형성할 수 있다. 내부 절연체는 내부 경계와 외부 경계 사이에 감소된 두께를 가질 수 있다. 감소된 두께는 제1 측부와 제2 측부 사이의 두께 미만인 값을 가질 수 있다. 내부 절연체 링은 크리핑 전류를 위한 연장된 경로 길이를 제공하도록 치수설정될 수 있다.
일부 실시예에서, GDT 장치는 제1 및 제2 전극 각각과 제1 측부와 제2 측부 상의 그 각각의 표면 사이에 배치된 결합층을 더 포함할 수 있다. 결합층은 세라믹 층의 제1 및 제2 측부 상의 개구 각각 둘레에 형성된 금속화 층을 포함할 수 있다. 결합층은 금속화 층에 대한 전극의 결합을 돕도록 구성된 브레이징 층을 더 포함할 수 있다. 브레이징 층은 예로서, 브레이징 와셔를 포함할 수 있다. 브레이징 와셔는 브레이징 와셔를 하나 이상의 다른 브레이징 와셔와 함께 보유하는 결합탭의 적어도 하나의 절단부를 포함할 수 있다. 브레이징 층은 다른 예에서, 인쇄된 브레이징 페이스트를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 전극 각각은 내부 측부와 외부 측부를 갖는 원형 형상을 가질 수 있으며, 내부 측부는 개구 둘레의 세라믹 층과 연계된 형상 및/또는 기능성을 촉진하도록 치수설정된 형상을 형성한다. 개구 둘레의 세라믹 층은 복수의 예비이온화 라인을 포함할 수 있다. 전극의 내부 표면은 예비이온화 라인 둘레에 공간을 제공하도록 오목화될 수 있다.
일부 실시예에서, 절연체 층은 제1 및 제2 측부 사이에서 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. GDT 장치는 제1 및 제2 전극 각각과 제1 측부와 제2 측부 상의 그 각각의 표면 사이에 배치된 결합층을 더 포함할 수 있다. 결합층은 세라믹 층의 제1 및 제2 측부 상의 개구 각각의 둘레에 형성된 금속화층을 포함할 수 있다. 결합층은 전극을 금속화 층에 결합하는 것을 돕도록 구성된 브레이징 층을 더 포함할 수 있다. 브레이징 층은 예로서, 브레이징 와셔를 포함할 수 있다. 브레이징 와셔는 브레이징 와셔를 하나 이상의 다른 브레이징 와셔와 함께 보유하는 결합 탭의 적어도 하나의 절단부를 포함할 수 있다. 브레이징 층은 다른 예에서 인쇄된 브레이징 페이스트를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 전극 각각은 폐쇄된 가스 체적이 제1 및 제2 전극의 내부 세라믹 표면과 개구에 의해 형성되는 원통형 체적을 포함하도록 내부 중앙 표면을 포함할 수 있다. 내부 표면은 전극 상의 코팅층의 접착을 돕도록 구성된 복수의 동심 형상부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극 각각은 개구 주변의 대응 표면의 일부가 원통형 체적에 노출될 수 있게 하도록 구성된 내부 오목부를 더 포함할 수 있다. GDT 장치는 전극의 내부 오목부에 의해 노출되는 개구 둘레의 표면에 형성된 하나 이상의 예비이온화 라인을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 예비이온화 라인 각각은 GDT 장치의 응답 시간을 감소시키도록, 그리고, 따라서, 대응 임펄스-스파크-오버 전압(impulse-spark-over voltage)을 저하시키도록 구성될 수 있다. 예비이온화 라인은 그라파이트, 그래핀, 수성 형태의 카본 또는 카본 나노튜브를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 세라믹 층은 단일 가스 방전 체적을 산출하도록 하나의 개구를 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 세라믹 층은 복수의 개구를 형성하여 복수의 가스 방전 체적을 산출할 수 있다. 복수의 개구는 단일 열로 배열될 수 있다. 복수의 개구와 연계된 제1 전극은 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 개구와 연계된 제2 전극은 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, GDT 장치는 표면 장착 형태로 전극과 세라믹 층의 조립체를 패키징하도록 구성되는 하나 이상의 패키징 특징부를 더 포함할 수 있다. 표면 장착 형태는 DO-214AA 포멧, SMD 2920 포멧 또는 포켓 패키징 포멧을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, GDT 장치는 전극과 세라믹 층의 조립체를 수용하도록 치수설정된 포켓 같은 제1 오목부를 형성하는 패키징 기판을 더 포함할 수 있다. 패키징 기판은 전기적 구성요소를 수용하도록 치수설정된 추가적 오목부를 추가로 형성할 수 있다. 전기적 구성요소는 가스 방전관, 멀티퓨즈 폴리머 또는 세라믹 PTC 장치, 전자 전류-제한 장치, 다이오드, 다이오드 브리지 또는 어레이, 인덕터, 변압기 또는 저항기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 내용은 포켓 같은 오목부를 형성하는 패키징 기판을 포함하는 패키징된 전기 장치에 관한 것이다. 패키징된 전기 장치는 오목부 내에 적어도 부분적으로 위치되어 있는 가스 방전관(GDT)을 더 포함한다. GDT는 개구를 형성하는 제1 및 제2 측부를 갖는 절연체 층을 포함한다. GDT는 개구를 덮어 폐쇄된 가스 체적을 형성하도록 각각 절연체 층의 제1 및 제2 측부 상에 배치되는 제1 및 제2 전극을 더 포함한다. 패키징된 전기 장치는 제1 및 제2 전극을 각각 적어도 부분적으로 덮도록 GDT의 제1 및 제2 측부 상에 위치되어 있은 제1 및 제2 절연체 층을 더 포함한다. 패키징된 전기적 장치는 제1 및 제2 단자를 더 포함하고, 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 배치된다. 제1 및 제2 단자는 각각 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 양자 모두에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 각각에 형성되어 서로 전기적으로 연결되어 있는 금속층을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 절연체 층 상의 금속층은 전도성 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 절연체 층 상의 금속층은 제1 절연체 층을 통해 형성된 마이크로비아에 의해 제1 전극에 전기적으로 연결되고, 제2 절연체 층 상의 금속층은 제2 절연체 층을 통해 형성된 마이크로비아에 의해 제2 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극은 제1 전극으로부터 제1 전도성 비아로 측방향으로 연장하는 제1 전도성 특징부에 의해 제1 단자에 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극은 제2 전극으로부터 제2 전도성 비아로 측방향으로 연장하는 제2 전도성 특징부에 의해 제2 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전도성 특징부와 제2 전도성 특징부 각각은 복수의 패키징된 전기적 장치가 어레이로 제조될 때 각각의 전극의 연장부가 되거나 각각의 전극의 연장부에 부착될 수 있다.
본 내용을 요약하는 목적으로, 본 발명의 특정 양태, 장점 및 신규한 특징이 본 명세서에 설명되어 있다. 반드시 모든 이런 장점이 본 발명의 임의의 특정 실시예에 따라 달성되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 고려되거나 제안된 바와 같은 다른 장점을 반드시 달성하지는 않더라도 본 명세서에 고려된 바와 같은 하나의 장점 또는 장점의 그룹을 달성 또는 최적화하는 방식으로 구현되거나 실시될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 다양한 제조 단계에서 평탄한 가스 방전관(GDT)의 예시적 어레이를 도시한다.
도 2a 내지 도 2da는 다양한 제조 단계에서 예시적 평탄한 GDT의 측단면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3da는 도 2a 내지 도 2da의 예시적 평탄한 GDT의 평면도를 도시한다.
도 4a는 절연체 구조의 어레이 상으로의 전극의 장착을 돕기 위해 사용될 수 있는 브레이징 링의 예시적 어레이를 도시한다.
도 4b는 절연체 구조의 어레이 상으로 장착될 수 있은 예시적 전극의 어레이를 도시한다.
도 4c는 도 4b의 전극의 어레이가 GDT의 어레이를 형성하도록 절연체 구조의 어레이에 장착되어 있는 예시적 구성을 도시한다.
도 5는 대체로 평탄한 구조를 갖는 예시적 절연체 구조를 도시한다.
도 6a는 도 5의 예시적 평탄한 절연체와 비교적 간단한 전극을 구비하는 예시적 GDT 구조를 도시한다.
도 6b는 GDT가 성형된 전극과 조합되어 있는 평탄한 절연체 구조를 포함하는 예를 도시한다.
도 6c는 일부 실시예에서, 하나 이상의 예비이온화 라인이 복수의 절연체 구조 각각 상에 존재할 수 있다는 것을 보여준다.
도 6d는 복수의 예비이온화 라인을 갖는 절연체 구조의 확대도를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 하나 이상의 GDT를 갖는 각각의 단일 유닛으로의 개체화를 촉진하는 새김선을 구비하며, 제조 동안 GDT의 어레이가 결합된 상태로 유지되는 예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7a 내지 도 7c의 예시적 어레이로부터 얻어질 수 있는 개별 GDT(들)의 유닛의 예를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 복수의 전극 세트를 각각 구비하는 복수의 GDT 기반 장치를 갖는 어레이의 예를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 도 9a 및 도 9b의 예시적 어레이로부터 얻어질 수 있는 개별 GDT 기반 장치의 예를 도시한다.
도 11a는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 구비하는 GDT가 패키징된 구조로 구현될 수 있은 방식의 예를 도시한다.
도 11b는 도 11a의 예의 단자가 일부 실시예에서 회로 기판 상의 패키징된 장치의 표면 장착을 가능하게 하도록 구성될 수 있다는 것을 도시한다.
도 11c는 도 11b의 패키징된 GDT 장치를 수용하도록 회로 기판 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃을 도시한다.
도 12a는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 갖는 GDT가 패키징된 구성으로 구현될 수 있는 방식의 다른 예를 도시한다.
도 12b는 도 12a의 패키징된 GDT 장치를 수용하도록 회로 기판 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃을 도시한다.
도 13a는 일부 실시예에서 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 구비하는 GDT 장치가 포지티브 온도 계수(PTC) 장치를 위해 일반적으로 사용되는 패키징 구성으로 구성될 수 있다는 것을 도시한다.
도 13b는 도 13a의 패키징된 GDT 장치를 수용하도록 회로 기판 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃을 도시한다.
도 14a는 각각의 포켓이 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징부를 구비하는 GDT 장치를 수용하도록 구성되어 있는, 포켓의 어레이가 패키징 기판 상에 형성될 수 있은 예시적 구성을 도시한다.
도 14b는 분해된 형태의, 개별 패키징된 장치의 근접도를 도시한다.
도 14c는 평면도를 도시하며, 여기서, GDT 기반 장치 및/또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 임의의 다른 구성요소 또는 조합을 갖는 패키징 기판은 상호접속 비아를 포함한다.
도 14d는 도 14b의 선 XX를 따라 조립된 형태의 장치의 측단면도를 도시한다.
도 14e는 상단 측부 및 저부 측부 양자 모두에 개방단이 존재할 수 있는 패키징 기판을 사용하는 도 14d의 조립체의 다른 예시적 구성을 도시한다.
도 14f는 일련의 장치의 스택을 포함하는 예시적 구성을 도시하며, 이 스택은 GDT와 다른 GDT, 장치 또는 장치 조합을 포함한다.
도 14g는 하나 이상의 바람직한 기능성을 제공하도록 두 개의 비아를 갖는 공통 중앙 전극 탭에 연결될 수 있는 제3 공통 연결부를 포함하는 예시적 구성을 도시한다.
도 14h는 연결 비아가 없지만, 상단 패드와 저부 패드를 함께 연결하는 본체의 측부 둘레를 감싸는 방식으로 구현된 단자를 구비하는, 도 14e의 조립체의 예시적 구성을 도시한다.
도 15a 내지 도 15h는 전도성 비아에 의존하지 않고 전극에 대한 전기적 연결부를 구비하는 복수의 패키징된 GDT 장치를 산출할 수 있는 예시적 제조 공정의 다양한 스테이지를 도시한다.
도 15i 내지 도 15j는 도 15a 내지 도 15h의 제조 공정으로부터 초래될 수 있는 개별 패키징된 GDT 장치의 측면도 및 평면도를 도시한다.
본 명세서에 말머리가 제공되는 경우, 이는 단지 편의를 위한 것이며, 반드시 청구된 발명의 범주나 의미에 영향을 주는 것은 아니다.
통상적 가스 방전관(GDT)은 통상적으로 세라믹 같은 전기 절연 재료의 원통형 튜브를 사용하여 제조된다. 이런 튜브는 가스로 충전되고, 각 단부에서 원형 금속 전극 캡을 사용하여 밀봉된다. 더 최근에, 평탄한 GDT가 개발되어 왔다. 이런 GDT의 예는 명시적으로 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제7,932,673호에 매우 상세히 설명되어 있다.
여기서에서는 단일 패키지, 어레이 또는 모듈 내의 액티브 장치, 패시브 장치 또는 장치의 조합이나 그 임의의 조합과 조합하여 다수의 장치의 어레이로서 이산형 장치로서 제조될 수 있는 평탄한 GDT에 관한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 여기서 설명된 바와 같이, 이런 제조 기술은 높은 처리량, 낮은 단위체당 비용, 자동화, 개선된 품질, 감소된 크기, 원하는 형상 인자, 다른 구성요소와의 통합 기능 및 개선된 장기적 신뢰성 같은 유리한 특징을 산출하기 위해 증착 및 제조 공정 같은 다양한 공정으로 보완될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일부 실시예에서, GDT의 어레이가 함께 제조되고 개별 유닛으로 분리될 수 있다는 것을 보여준다. 다양한 제조 단계를 함께 적용함으로써, 결과적 장치 및 제조 공정은 상술한 다양한 특징 중 하나 이상으로부터 이익을 얻을 수 있다. 도 1a에서, 세라믹 판(100) 같은 예시적 절연체 판은 복수의 개별 절연체 구조(102)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 세라믹 재료에 관하여 설명하지만, 본 내용의 하나 이상의 특징은 또한 GDT에 사용하기에 적합한 다른 유형의 절연 재료에서 이행될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
예시적 세라믹 판(100)은 절연체 구조(102)에 기초한 개별 장치의 분리(또한, 본 명세서에서 개체화라고도 지칭됨)를 촉진하기 위해 세라믹 판(100) 상에 형성된 복수의 새김선(104)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이런 개체화는 조립, 도금, 상태조정, 마킹 및 테스팅을 포함하는 개별 GDT의 완성 이후, 개별 GDT의 부분적 조립 이후, GDT 제조의 임의의 스테이지에서 또는 개별 GDT의 조립 이전에 수행될 수 있다. 도시된 예에서, 판(100)의 가장자리의 절연체 구조(102)는 구조(102)의 예시적 정사각형 형상을 형성하는 새김선(104a 내지 104c)을 갖는 것으로 도시되어 있다.
도 1a에서, 절연체 구조(102) 각각은 개구를 형성하는 원형 구조를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이런 원형 구조의 다양한 비제한적 예가 본 명세서에 더 상세히 설명된다.
일부 실시예에서, 새김선(104) 및 원형 구조는 예로서 기계적 또는 레이저 천공에 의해 또는 쿠키커터, 펀치 또는 누진 펀치 같은 장치를 사용하는 것에 의해 소가공(firing) 이전에(예를 들어, 미가공 상태에서) 형성될 수 있다. 새김선(104) 및 원형 구조는 또한 예로서 구멍의 기계적 또는 레이저 천공 및 새김선 형성을 사용하여 소가공 이후에 형성될 수도 있다.
도 1b는 도 1a의 세라믹 판(100) 상에 형성된 대체로 완성된 GDT(112)의 어레이(110)를 도시한다. 도시된 예에서, GDT는 아직 개체화되지 않은 상태이고, 이런 개체화는 새김선(104)에 의해 촉진될 수 있다. 각 GDT(112)는 전극(116)(상부 전극은 도시되고 하부 전극은 시야로부터 은닉됨)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이런 전극의 예와, 이들이 세라믹 판에 장착되는 방식이 더 상세히 본 명세서에 설명된다.
도 2 및 도 3은 제조된 예시적 개별 GDT의 측단면도 및 평면도를 도시한다. 도 2a 및 도 3a는 세라믹 판(100)의 하나 이상의 이웃 구조에 여전히 결합되어 있는 개별 절연체 구조(102)의 측단면도와 평면도를 각각 도시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 새김선(104)은 절연체 구조(102)에 대응하는 개별 GDT의 개체화를 촉진하도록 구성될 수 있다.
절연체 구조(102)는 제1 표면(120a)(예를 들어 상부 표면)과, 제1 표면(120a)에 대항한 제2 표면(120b)(예를 들어 하부 표면)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(도 2a 및 도 3a에는 도시되지 않음)은 절연체 구조(102)에 장착되고, 상부 및 하부 표면(120a, 120b)을 형성하는 절연체 구조(102)의 적어도 일부는 GDT의 외부 절연 링으로서 작용할 수 있다.
도 2a 및 도 3a는 일부 실시예에서, 절연체 구조(102)가 외부 절연 링으로부터 반경방향 내향 연장하는 내부 절연 링(124)을 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 도시된 바와 같이, 내부 절연 링(124)은 외부 절연 링의 두께(예를 들어, 상부 및 하부 표면(120a 120b) 사이) 미만인 두께를 가질 수 있다. 상부 및 하부 각진 표면(122a, 122b)은 외부 및 내부 절연 링의 서로 다른 두께의 전이를 촉진하며, 그에 의해, 상부 공동(126a)과 하부 공동(126b)을 형성한다.
도 2a 및 도 3a는 내부 절연 링(124)의 내부 경계가 상부 및 하부 공동(126a, 126b) 사이에 개구(128)를 형성 및 제공한다는 것을 추가로 보여준다. 일반적으로 이해할 수 있은 바와 같이, 내부 절연 링(124)의 존재는 크리핑 전류를 위한 연장된 길이를 제공할 수 있고, 그에 의해, 그 개선된 관리를 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 유사한 기능성은 성형된 전극 프로파일(예를 들어, 도 6b의 성형된 전극 및 평탄한 절연체 구조)에 의해 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극 및 절연체 구조 양자 모두는 상술한 기능성을 달성하도록 적절히 치수설정될 수 있다.
비록, 도 2a 및 도 3a에 도시된 예시적 크리핑 전류 관리(예를 들어, 감축) 기능성이 원하는 형상을 갖는 내부 절연체 링(124)에 관련하지만, 절연체 구조(102)의 외부 부분도 이런 기능성을 제공하도록 성형될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 2a 및 도 3a의 예시적 절연체 구조(102)의 예시적 정사각형 경계에 관하여, 전극이 종료되는 반경방향 위치로부터 이격된 경계 가장자리는 이러한 크리핑 전류 감소 기능성의 적어도 일부를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 절연체 구조(102)의 경계 부분은 추가적 크리핑 저류 제어 기능성을 제공하도록 추가로 성형(예를 들어, 감소된 두께의 경계)될 수 있다.
도 2b 내지 도 2d와 도 3b 내지 도 3d는 절연체 구조(102)의 상부 및 하부 표면(120a, 120b)에 전극이 장착될 수 있는 방식의 예를 도시한다. 도 2b 및 도 3b의 구성(130)에서, 금속화 층(132)이 상부 및 하부 표면(120a, 120b) 각각에 형성되는 것으로 도시되어 있다. 이런 금속화 층은 절연체 구조(102) 상으로의 전극의 장착을 도울 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 금속화 층(132a, 132b) 각각은 평면도에서 링 형상을 가질 수 있다. 금속화 층(132a, 132b)은 예로서 전사 인쇄, 스크린 인쇄 또는 스텐실을 이용하거나 이용하지 않는 상태에서의 분사에 의해 형성될 수 있다. 이런 금속 층은 텅스텐, 텅스텐-망간, 몰리브덴-망간 또는 다른 적절한 재료 같은 재료를 포함할 수 있다. 이런 금속층은 예로서 약 0.4 내지 1.4 mil(약 10 내지 35 ㎛)의 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 두께 범위 또는 값도 이행될 수 있다.
일부 실시예에서, 능동적 브레이징이 사용될 수 있다. 이런 구성에서, 금속화는 불필요할 수 있고, 전극은 가스 밀봉부를 형성하도록 세라믹 절연체 구조(102)에 직접적으로 결합될 수 있다.
도 2c 및 도 3c의 구성(140)에서, 결합층(142)은 상부 및 하부 표면(120a, 120b) 상의 금속화된 링(132a, 132b) 각각 상에 형성되는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 결합층(142)은 예로서, 브레이징 재료를 포함할 수 있다. 이런 브레이징 재료가 구현될 수 있는 예가 더 상세히 본 명세서에 설명된다. 이런 브레이징 층은 금속화된 링(132a, 132b) 상으로의 전극의 고정을 도울 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 브레이징 층(142a, 142b) 각각은 평면도에서 링 형상을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 브레이징 층(142a, 142b)은 예로서 인쇄 같은 도포 기술을 사용하여 브레이징 페이스트에 의해 형성될 수 있다. 이런 방식으로 적용될 때, 브레이징 층(142)은 예로서, 약 2 내지 10 mil(약 50.8 ㎛ 내지 254 ㎛)의 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 두께 범위나 값도 구현될 수 있다.
일부 구현예에서, 브레이징 층(142a, 142b)은 브레이징 와셔의 형태일 수 있다. 이런 와셔는 개별 유닛일 수 있거나 절연체 구조(102)의 어레이의 치수와 실질적으로 일치하도록 구성된 어레이로 결합될 수 있다. 브레이징 와셔의 이런 어레이의 예가 본 명세서에 더 상세히 설명된다.
도 2d 및 도 3d의 예시적 구성(150)에서, 전극(152)은 브레이징 층(142a, 142b) 및 금속화된 링(132a, 132b)으로 절연체 구조(102)의 각 측부에 고정되는 것으로 도시되어 있다. 이런 브레이징은 예로서, 브레이징 층(142a, 142b)에 대해 전극(152a, 152b)을 위치설정하고, 조립체를 가열(예를 들어, 약 1292 내지 1652 ℉(700 내지 900℃)의 범위로)함으로써 달성될 수 있다.
도 2d 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 예시적 전극(152a, 152b) 각각은 원형 디스크 형상을 가질 수 있다. 디스크는 각각의 브레이징 층(142)과 대체로 일치하도록 치수설정된 주연부(154)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 디스크형 전극(152)은 추가로 하나 이상의 기능을 제공하도록 하나 이상의 특징부를 형성할 수 있다. 예로서, 디스크의 내부 측부는 공동(126)의 경사진 벽(도 2a에서 122)과 대체로 일치하도록 치수설정될 수 있다. 반경방향 내향하여, 디스크의 내부 측부는 예로서, 전극을 보호하기 위한 전극 코팅의 부착을 돕고 따라서 GDT의 수명 기대치를 증가시키도록 구성된 복수의 동심 원형 형상부 또는 공동(158)을 형성할 수 있다.
디스크형 전극(152)의 외부 측부는 예로서 중앙 접촉 패드를 형성하도록 치수설정될 수 있다. 도시된 예에서, 환형 오목부(156)는 전기 접촉부가 형성되는 아일랜드 형상부를 형성하는 것으로 도시되어 있다. 환형 오목부(156)는 세라믹 절연체 구조와 전극(152a, 152b)의 팽창 계수의 편차에 의해 유발되는 기계적 변형을 더 양호하게 견디도록 밀봉 조인트 및 세라믹에 대한 변형 경감부를 제공하도록 구성될 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 절연체 구조(102)의 상부 및 하부 측부 상에 상부 및 하부 전극(152a, 152b)을 고정하는 것은 원하는 가스로 충전될 수 있는 폐쇄 체적(160)을 산출한다. 전극 구성 및 내부 절연 링(도 2a의 124)과 조합되어, 가스 체적(160)은 원하는 방전 특성을 제공할 수 있다.
도 2da 및 도 3da는 전극(152a', 152b') 각각이 절연체 구조(102)에 고정될 때 여전히 함께 결합된 이런 전극의 어레이의 일부일 수 있는 예시적 구성(150')을 도시한다. 이런 전극의 어레이의 예가 도 4b에 전극(152')의 주연부(154')를 통해 탭(162')에 의해 결합된 복수의 개별 전극(152')을 갖는 어레이(180)로서 도시되어 있다. 도 2da 및 도 3da에서, 전극(152a', 152b')을 위한 결합 탭은 각각 162a', 162b'로서 도시되어 있다.
일부 실시예에서, 브레이징 층(142) 각각은 절연체 구조(102)에 대한 전극(152 및/또는 152')의 브레이징을 돕도록 치수설정된 예비성형된 링일 수 있다. 이런 브레이징 링은 도 4b의 전극의 예시적 어레이와 유사한 어레이로 함께 결합되거나 개별적 단편일 수 있다. 도 4a는 절연체 구조 상의 그 각각의 금속화 층에 적용될 때 여전히 함께 결합되어 있는 브레이징 링(142')의 예시적 어레이(170)를 도시한다. 도 4a에서, 브레이징 링을 결합하는 탭은 172로서 도시되어 있다. 이런 브레이징 링에 관하여, 도 2da 및 도3da의 예시적 구성은 전극(152')을 위한 것들과 유사한 브레이징 링을 위한 결합 탭을 포함할 수 있다.
도 4c는 도 4b의 전극(180)의 어레이가 GDT(112')의 어레이를 형성하도록 절연체 구조의 어레이에 장착되어 있는 예시적 구성(190)을 도시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 인쇄된 브레이징 페이스트 또는 브레이징 링(도 4a의 170)의 어레이 같은 브레이징 층은 전극의 이러한 장착을 돕기 위해 사용될 수 있다.
조립된 GDT(112')는 다수의 방식으로 개별 단편으로 개체화될 수 있다. 예로서, 전극(180)의 어레이의 결합 탭(도 4b의 162')은 톱질분리될 수 있고, 절연체 구조는 새김선에 의해 촉진되는 스냅식 분리 또는 톱질식 분리될 수 있다.
도 5 및 도 6은 절연체 구조 및/또는 전극을 위해 구현될 수 있는 다른 구성의 다양한 비제한적 예를 도시한다. 도 5는 대체로 평탄한 구조를 갖는 예시적 절연체 구조(202)를 도시한다. 개별 절연체 구조(202)는 이런 절연체 구조의 어레이를 갖는 판(200)(예를 들어, 세라믹 판)의 일부일 수 있다. 각 절연체 구조(202)는 제1 표면(206a)(예를 들어, 상부 표면) 및 제2 표면(206b)(예를 들어 하부 표면)을 형성하는 것으로 도시되어 있다. 새김선(204)은 개별 절연체 구조(202)의 개체화를 돕도록 도 1, 도 2 및 도 3을 참조로 설명된 예와 유사한 방식으로 형성될 수 있다.
예시적 평탄한 세라믹 절연체 구조(202)는 성형 또는 몰딩 특징부가 대체로 없는 것으로 도시되어 있으며, 단순하게 상부 및 하부 표면(206a, 206b) 사이에 개구(208)를 형성한다. 이런 구조는 다수의 원하는 특징을 촉진하거나 제공할 수 있다. 예로서, 예시적 절연체 구조(202)와 연계된 평탄한 표면은 예비이온화 라인의 더 용이한 형성(예를 들어, 인쇄)를 가능하게 할 수 있다. 이런 예비이온화 라인의 예는 본 명세서에 더 상세히 설명된다. 다른 예에서, 절연체 구조(202)의 비교적 더 간단한 구조가 더 큰 멀티-업(multi-up) 판을 위한 기능, 더 양호한 평탄도 제어, 개구(208)의 형성을 위한 더 간단한 툴의 사용 및 대체로 더 단순한 제조 공정 같은 바람직한 특징을 제공할 수 있다.
도 6a는 도 5의 평탄한 세라믹 절연체 구조(202)와 비교적 간단한 전극(212a, 212b)을 갖는 예시적 GDT 구성(210)을 도시한다. GDT(210)에 대응하는 개별 절연체 구조는 추후 개체화되는 판(200)(예를 들어, 세라믹 판)의 일부일 수 있다. 전극(212a, 212b)은 조인트(214a, 214b)를 사용하여 평탄한 세라믹 절연체(202)의 상부 및 하부 표면에 장착되는 것으로 도시되어 있다. 조인트(214a, 214b) 각각은 본 명세서에 설명된 바와 같이 금속화 층 및 브레이징 층을 포함할 수 있다.
도 6a는 전극(212a, 212b)이 평탄한 세라믹 절연체(202)에 고정될 때 평탄한 세라믹 절연체의 상부 및 하부 표면 사이의 개구(208)가 이제 전극에 의해 실질적으로 폐쇄되어 폐쇄 체적(216)을 형성하는 것을 추가로 보여준다. 이런 폐쇄 체적은 원하는 방전 특성을 제고하도록 가스로 충전될 수 있다.
도 6a의 예시적 GDT(210)의 비교적 더 간단한 구성은 다수의 원하는 특징으로부터 유익하다. 예로서, 결과적 GDT는 비교적 작고, 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같은 예시적 GDT(210)는 예비이온화 라인을 갖지 않는다. 그러나, 더 양호한 임펄스 성능이 요구되거나 바람직한 용례에 대하여, 예로서, 세라믹 구조(202)의 개구(도 5의 208)의 내측에(예를 들어, 수직 표면 상에) 이온화 라인이 적용될 수 있다.
도 6b의 예시적 GDT(220)는 도 5의 예와 같은 평탄한 세라믹 절연체 구조가 성형된 전극과도 조합될 수 있다는 것을 보여준다. 도시된 예에서, GDT(220)에 대응하는 개별 절연체 구조는 추후 개체화될 판(200)(예를 들어, 세라믹 판)의 일부일 수 있다. 이 예는 평탄한 세라믹 절연체 구조의 상부 및 하부 표면에 조인트(224a, 224b)를 사용하여 장착된 성형된 전극(222a, 222b)을 추가로 도시한다.
전극(222a, 222b) 각각은 평탄한 세라믹 절연체 구조의 상부 및 하부 표면의 부분이 폐쇄 체적(226)에 노출될 수 있게 하는 오목부(전극(222a)에 대하여 228a, 전극(222b)에 대하여 228b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 하나 이상의 예비 이온화 라인은 표면 상에(평탄한 세라믹 절연체 구조 상에) 구현(예를 들어, 인쇄에 의해 형성)될 수 있고, 전극(222a, 222b)의 오목부(228a, 228b)에 기인하여 폐쇄 체적(226)에 노출될 수 있다.
일부 구현예에서, 예비이온화 라인이 GDT의 응답 시간을 감소시키고 따라서 임펄스-스파크-오버 전압을 저하시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 라인은 그라파이트 펜슬로 형성될 수 있다. 다른 기술도 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 예비이온화 라인은 GDT의 임펄스 성능을 추가로 향상시키는 다른 유형의 고 저항 잉크로 형성될 수 있다. 도 6c 및 도 6d의 예에 도시된 바와 같이, 예비이온화 라인은 스텐드오프 전압과 원하는 임펄스 성능을 충족시키기 위해 요구되거나 바람직한 바와 같은 다양한 형상 및 길이로 세라믹 절연체의 내측 벽에 적용될 수 있다. 라인의 형상은 예로서, 원, L, T 또는 I 형상을 포함할 수 있고, 이런 라인은 금속화 층(예를 들어, 도 2d의 132)에 연결될 수 있거나, 부유 라인이 될 수 있거나, 이들의 소정의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 예비이온화 라인은 그라파이트, 그라펜, 카본의 수성 형태 및/또는 카본 나노튜브를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 이런 예비이온화 라인은 그라파이트 펜슬 또는 로드를 사용하여 인쇄, 분사 또는 마킹 같은 기술을 사용하여 적용될 수 있다.
도 6c에 도시된 예에서, 예비이온화 라인(242)은 여전히 서로 부착되어 있는 복수의 절연체 구조(240) 각각에 적용되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이런 예비이온화 라인은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 GDT 제조의 다른 스테이지에서 적용될 수도 있다.
도 6d는 복수의(예를 들어 4개의) 예비이온화 라인(242)을 갖는 절연체 구조(240)의 확대도이다. 예시적 절연체 구조(240)는 어레이(도 6c의 예시적 어레이 같은)의 일부일 수 있거나 개별 유닛일 수 있다. 예시적 절연체 구조(240)는 도 1 내지 도 3을 참조로 설명된 예(102)와 유사할 수 있다. 따라서, 절연체 구조(240)는 내부 측벽(244)과 내부 침하 표면(245)에 의해 형성되는 오목부(246)와 상부 표면(243)을 포함할 수 있다.
도시된 예에서, 예비이온화 라인(242)은 내부 측부 벽(244)과 내부 침하 표면(245)의 일부를 따라 그 각각의 방위각 위치에 형성된다. 일부 실시예에서, 예비이온화 라인(242)은 대체로 대칭적 방식으로 방위각 방향으로 배열될 수 있다. 비록, 네 개의 라인에 관하여 설명되지만, 다른 수의 예비이온화 라인(들) 및 구성이 구현될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 유사한 예비이온화 라인이 또한 절연체 구조(240)의 하부 측부(미도시) 상에 제공될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 명세서에 설명된 바와 같이 제조된 GDT가 함께 그룹화되는 방식의 다양한 비제한적 예를 도시한다. 도 1 내지 도 6을 참조로 설명된 예에 대하여, 형성된 GDT의 어레이는 개별 유닛으로 개체화되는 것으로 가정되어 있다. 도 7a는 GDT(252)의 어레이가 제조 동안 결합되어 유지되고 개체화가 새김선에 의해 촉진되는 다른 예시적 구성(250)이다. 도 8a는 절연체 구조(254)에 장착된 한 세트의 전극(256)을 갖는 개체화된 GDT 유닛(252)을 도시한다.
일부 실시예에서, 개체화된 GDT 유닛은 하나보다 많은 세트의 전극과 그 각각의 가스 체적을 구비할 수 있다. 예로서, 도 7b는 두 세트의 전극을 각각 갖는 복수의 GDT 유닛(262)을 구비한 어레이(260)를 도시한다. 도 8b는 절연체 구조(264)에 장착된 제1 및 제2 세트의 전극(266a, 266b)을 갖는 개별 개체화된 GDT 유닛(262)을 도시한다. 제1 세트의 전극(266a)(상부 전극은 도시되고, 하부 전극은 시야로부터 은닉되어 있음) 및 절연체 구조(264)가 제1 폐쇄 가스 체적(도면으로부터 은닉됨)을 형성할 수 있다. 유사하게, 제2 세트의 전극(266b) 및 절연체 구조(264)는 제2 폐쇄 가스 체적을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연체 구조(264)의 어레이를 갖는 세라믹 판은 예시적 2개 유닛 그룹을 형성하는 새김선(예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이런 2개 GDT 장치는 2개 유닛 장치로의 선택적 개체화에 의해 단일 유닛 그룹(예를 들어, 도 7a)을 갖는 세라믹 판으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개 유닛 장치의 금속화 층이 연결될 수 있다.
도 7c는 각각 4개 세트의 전극을 구비하는 복수의 GDT 유닛(272)을 갖는 어레이(270)의 다른 예를 도시한다. 도 8c는 절연체 구조(274)에 장착된 4개 세트의 전극(276a 내지 276d)을 갖는 개별 개체화된 GDT 유닛(272)을 도시한다. 각 세트의 전극(276) 및 절연체 구조(274)는 각각의 폐쇄 가스 체적을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연체 구조(274)의 어레이를 갖는 세라믹 판은 예시적 4개 유닛 그룹을 형성하는 새김선(예를 들어, 도 7c에 도시된 바와 같음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이런 4개 GDT 장치는 4개 유닛 장치로의 선택적 개체화에 의해 단일 유닛 그룹(예를 들어 도 7a) 같은 더 적은 수의 유닛 그룹을 갖는 세라믹 판으로부터 형성될 수 있다.
직렬 및/또는 병렬 GDT 연결을 갖는 다른 수의 전극 세트를 구비한 GDT 유닛이 또한 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 7c의 다중 GDT 예에서, GDT는 단일 라인으로 배열된다. 다른 배열도 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예로서, 다중 GDT 유닛은 하나보다 많은 라인으로(예를 들어, 4개 GDT 구성에 대해 2x2 배열로) 배열될 수 있다. 홀수 구성에 대하여, GDT가 더 용이한 개체화를 위한 전체적 직사각형 형상으로 그룹을 형성하지 않기 때문에 단일 라인 배열을 유지하는 것이 더 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나보다 많은 세라믹 판 조립체가 서로의 상단에 배치되어 하나 이상의 스택을 형성할 수 있다. 이런 스택은 예로서, 그 브레이징 또는 납땜 이후 임의의 지점에서 분리될 수 있다.
도 7b 및 도 7c의 예를 참조로 설명된 바와 같은 공통 절연체 구조 상의 하나보다 많은 GDT는 다수의 바람직한 특징을 제공할 수 있다. 예로서, 면적당 더 높은 밀도의 GDT가 달성될 수 있다. 브레이즈 밀봉부를 위한 금속화는 통상적으로 새김선으로부터 발생하여 브레이즈 밀봉부에 영향을 미치는 미소균열의 가능성을 제거 또는 감소기 위해 소정 거리 만큼 새김선으로부터 이격 배치될 필요가 있다는 것을 유의하여야 한다. 공통 절연체 구조에 하나보다 많은 GDT를 구비함으로써, 새김선은 GDT 쌍 사이에 형성될 필요가 없다. 따라서, GDT는 공통 절연체 구조 내에서 함께 더 근접하게 위치될 수 있다.
도 7b 및 도 7c의 예시적 구성에서, 전극 및/또는 금속화 층은 다양한 방식으로 연결되어 직렬, 병렬 또는 그 소정의 조합으로 연결된 GDT를 산출할 수 있다. 일부 실시예에서, 공통 접지에 연결된 복수의 병렬 라인을 갖는 방전 보호부를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이런 구성을 위해, 제1 측부 상에서 GDT의 제1 전극을 함께 연결하고, 제2 측부 상에서 GDT의 제2 전극을 함께 연결함으로써 감소되고 간단한 연결이 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이런 조합은 예로서 GDT 패키지의 외부로의 열의 제거를 촉진하도록 더 큰 접지 및 공통 연결 탭으로 구현될 수 있다. 이런 특징은 예로서, AC 서지 취급 기능 및 장기 서지를 향상시킬 수 있다.
도 9a는 두 세트의 전극을 각각 구비하는 복수의 GDT 기반 장치(282)를 구비하는 예시적 어레이(280)를 도시한다. 도 10a는 개체화되고 두 개의 GDT 셀을 구비하는 개별 GDT 기반 장치(282)를 도시한다. GDT 기반 장치(282)의 공통 절연체 구조(284)의 제1 측부 상의 제1 전극(286a, 286b)은 전도체(288)에 의해 서로 연결되는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, GDT 기반 장치(282)의 제2 측부 상의 제2 전극(시야로부터 은닉됨)은 전도체에 의해 서로 연결된다.
도 9b는 각각 네 세트의 전극을 구비하는 복수의 GDT 기반 장치(292)를 갖는 예시적 어레이(290)를 도시한다. 도 10b는 네 개의 GDT 셀을 구비하며 개체화되어 있는 개별 GDT 기반 장치(292)를 도시한다. GDT 기반 장치(292)의 공통 절연체 구조(294)의 제1 측부 상의 제1 전극(296a 내지 296d)은 전도체(298)에 의해 서로 연결되는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, GDT 기반 장치(292)의 제2 측부 상의 제2 전극(시야로부터 은닉됨)은 전도체에 의해 서로 연결된다.
일부 실시예에서, 예시적 전도체(예를 들어, 도 10a의 288, 도 10b의 298)는 도 2da, 도 3da 및 도 4b를 참조로 여기에서 설명된 전극의 어레이의 분리되지 않은 결합 탭(162')일 수 있다. 일부 실시예에서, 예시적 전도체(예를 들어, 도 10a의 288, 도 10b의 298)는 별개로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 둘 이상의 장치의 금속화 층이 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 상술된 GDT 유닛의 다양한 예가 전기 회로에 직접적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, GDT는 패키징된 장치에 포함될 수 있다. 이런 패키징된 장치의 비제한적 예는 도 11 내지 도 14를 참조로 설명된다.
도 11a 내지 도 11c는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 GDT 장치가 리드 프레임 구성(321)을 사용하여 패키징될 수 있는 방식의 예를 도시한다. 도 11a는 일부 실시예에서, 패키징 구성(321)이 예로서, SMB (DO-214AA), SMC (DO-214AB) 또는 리드 프레임 조립체를 사용한 패키징에 적합한 임의의 포멧으로 구현될 수 있다는 것을 도시한다. GDT 장치(322)는 하우징(324) 내에 수납될 수 있다. GDT 장치(322)의 전극과 단자(326) 사이에 리드 프레임(321)에 의해 전기적 연결부가 형성될 수 있다. 도 11b는 일부 실시예에서 패키징된 장치(320)가 회로 보드 상에 표면 장착될 수 있게 하도록 단자(326)가 구성(예를 들어, 리드 프레임 조립체로부터 분리된 이후 접어 포개어짐)될 수 있다는 것을 보여준다.
도 11c는 예로서, 도 11b의 패키징된 GDT 장치(320)를 수용하도록 회로 기판 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃(330)을 도시한다. 레이아웃(330)은 패키징된 GDT 장치(320)의 제1 및 제2 단자(326)를 수용하도록 치수설정 및 이격배치된 제1 및 제2 접촉 패드(332a, 332b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다양한 치수 및 간격(예를 들어, d1 내지 d4)이 패키징된 GDT 장치(320)의 표면 장착을 용이하게 하기에 적절하게 선택될 수 있다.
도 12a는 구현될 수 있는 패키징 구성(340)의 다른 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 패키징 구성(340)은 SMD 2920 포멧 또는 유사한 포멧으로 구현될 수 있다. GDT 장치(342)는 제1 및 제2 단자(346)에 연결되는 두 개의 전도체 구조(344) 사이에 구현될 수 있다. 단자(346)는 패키징된 장치(340)가 회로 기판 상에 표면 장착될 수 있게 하도록 치수설정(예를 들어, d1 내지 d5)될 수 있다.
도 12b는 도 12a의 패키징된 GDT 장치(340)를 수용하기 위해 예로서 회로 보드 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃(350)을 도시한다. 레이아웃(350)은 패키징된 GDT 장치(340)의 제1 및 제2 단자(346)를 수용하도록 치수설정 및 이격된 제1 및 제2 접촉 패드(352a, 352b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다양한 치수 및 간격(예를 들어, d6 내지 d9)이 패키징된 GDT 장치(340)의 표면 장착을 용이하게 하도록 적절히 선택될 수 있다.
도 13a는 일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 GDT 장치(302)가 포지티브 온도 계수(PTC) 장치를 위해 일반적으로 사용되는 패키징 구성(300)에서 구현될 수 있다는 것을 보여준다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 GDT 기반 장치는 멀티퓨즈 폴리머 또는 세라믹 PTC 장치, 전자 전류 제한 장치, 다이오드, 다이오드 브리지 또는 어레이, 인덕터, 변압기, 저항기 또는 예로서, Bourns, Inc.로부터 입수할 수 있는 다른 상업적으로 가용한 능동 또는 수동 장치 같은 하나 이상의 비 GDT 장치와 함께 패키징될 수 있다.
예시적 패키징된 GDT 장치(300)는 GDT 전극과 단자(306a, 306b) 사이의 전기적 연결과 GDT(302)를 캡슐화하는 패키징 기판(304)을 포함할 수 있다. 이런 전기적 연결은 다수의 방식으로 달성될 수 있다. 또한, 측방향 치수(A, B) 및 두께 치수(C)는 원하는 기능을 갖는 원하는 크기의 장치를 제공하도록 선택될 수 있다.
도 13b는 도 13a의 패키징된 GDT 장치(300)를 수용하기 위해 예로서, 회로 보드 상에 구현될 수 있는 예시적 패드 레이아웃(310)을 도시한다. 레이아웃(310)은 패키징된 GDT 장치(300)의 제1 및 제2 단자(306a, 306b)를 수용하도록 치수설정 및 이격 배치된 제1 및 제2 접촉 패드(312a, 312b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 다양한 치수 및 간격(예를 들어, d1 내지 d5)이 패키징된 GDT 장치(300)의 표면 장착을 용이하게 하도록 적절히 선택될 수 있다.
도 14a 내지 도 14h와 도 15a 내지 도 15j는 구현될 수 있는 패키징 구성의 다른 예를 도시한다. 도 14a는 포켓(406)의 어레이가 패키징 기판(402) 상에 형성되어 있은 구성(400)을 도시한다. 이런 포켓 구조의 어레이에 관련한 추가적 세부사항은 예로서, 그 전문이 본 명세서에 명시적으로 참조로 통합되어 있는 미국 특허 출원 공보 제2006/0055500호에서 찾을 수 있다. 도 14a 내지 도 14h 및 도 15a 내지 도 15j의 예의 설명의 목적상, 다양한 용어가 상호교체가능하게, 대안적 형태로서 및/또는 미국 특허 출원 공보 제2006/0055500호의 선행 내용에서 사용되는 대체로 대응하는 용어로서 본 기술의 통상적 숙련자에 의해 적절히 변경되어 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 실시예에서, 포켓(406) 각각에는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징(예를 들어, 세라믹 절연체 기판(414)에 장착된 전극(412))을 갖는 GDT 장치(410)가 채워질 수 있다. 이런 충전된 포켓(406)은 그후 개체화되어 개별 패키징된 장치를 산출할 수 있다. 일부 실시예에서, 새김선(404)이 제공되어 이런 개체화 공정을 촉진할 수 있다.
일부 실시예에서, 포켓(406)의 그룹이 적어도 하나의 GDT 장치(410)와 하나 이상의 다른 장치로 채워질 수 있다. 이런 다른 장치는 예로서, 멀티퓨즈 폴리머 또는 세라믹 PTC 장치, 전자 전류 제한 장치, 다이오드, 다이오드 브리지 또는 어레이, 인덕터, 변압기, 저항기 또는 예로서, Bourns, Inc.로부터 입수될 수 있는 다른 상업적으로 입수할 수 있은 능동 또는 수동 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이런 포켓의 그룹과 그 각각의 장치는 모듈식 형태로 함께 보유될 수 있다.
도 14b는 분해된 형태로 개별 패키징된 장치(420)의 근접도를 도시하고, 도 14d는 도 14b의 선 XX을 따른 조립된 형태의 장치(420)의 측단면도를 도시한다. 일부 실시예에서, GDT 장치(410)의 전체 치수 및 포켓(406)의 치수는 포켓(406) 내의 GDT 장치(410)의 보유 및 삽입을 촉진하도록 선택될 수 있다. GDT 장치(410)는 마찰 끼워맞춤 및/또는 접착제 같은 다른 방법에 의해 보유될 수 있다.
도 14c 및 도 14d는 GDT 기반 장치(410) 및/또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 임의의 다른 구성요소 또는 조합(예를 들어, 상호접속 비아(424, 425, 429, 432)를 위한 구멍이 레이저 또는 기계적으로 천공된 이후 절연층(422)과 적층되는)을 갖는 패키징 기판(402)의 예시적 구성을 도시한다. 상호접속 비아는 전극(412a, 412b)과 단자(426, 430 및 427, 434) 각각 사이의 전기적 연결을 완성 또는 촉진하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 도 14d 내지 도 14h 참조).
일부 실시예에서, 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같은 포켓(406)의 그룹은 사출 성형에 의해 형성되고, 따라서, 하나의 공정에서 GDT 기반 장치(410) 중 일부 또는 모두 및/또는 다른 구성요소를 캡슐화함으로써 도 14d에 도시된 패키징 기판(402)과 절연층(422) 양자 모두를 대체하도록 형성될 수 있다. 도 14d에 도시된 바와 같이, 예시적 GDT 장치(410)는 세라믹 절연체 구조(414)에 장착된 상부 및 하부 전극(412a, 412b)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 포켓(406) 내에 장착될 때, 하부 전극(412b)은 포켓(406)의 저부 표면에 대해 위치설정될 수 있다. 절연층(422)은 포켓(406) 위에 형성 또는 적층되어 상부 전극(412a)을 대체로 덮을 수 있다.
또한, 도 14d는 전극(412a, 412b)이 그 각각의 단자(426, 430 및 427, 434)에 연결될 수 있은 방식의 일 예를 도시한다. 전도성 비아(424)는 상부 전극(412a)과 상부 단자(426) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 절연층(422)을 통해 형성되는 것으로 도시되어 있다. 상부 단자(426)는 상부 절연층(422)과 패키징 기판(402)을 통해 연장하는 다른 전도성 비아(428)와 전도성 비아(424) 사이의 전기적 연결을 제공하는 것으로 도시되어 있다. 비아(428)의 하부 부분은 하부 단자(430)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, 전도성 비아(432)는 하부 전극(412b), 하부 단자(434), 전도성 비아(429) 및 상부 단자(427) 사이의 전기적 접속을 제공하도록 패키징 기판(402)이 바닥을 통해 형성되는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 상술한 방식으로 형성된 패키징된 GDT 장치는 표면 장착 장치로서 회로 기판에 장착될 수 있다.
도 14e는 상단 및 저부 측부 양자 모두에서 개방단을 갖는 더 간단한 패키징 기판(403)을 사용한 도 14d의 조립체의 다른 예시적 구성을 도시한다. 본 예에서, 절연층(422, 423)은 상부 및 하부 전극(412a, 412b) 양자 모두를 각각 덮도록 형성되거나 적층된 상부 및 하부 포켓(406)일 수 있다. 전도성 비아(424, 428 및 429, 432)는 GDT 전극(412a, 412b) 각각을 패키징 기판(403)과 상단 및 저부 절연층(422, 423)을 통해 단자(426, 430 및 427, 434)와 각각 연결할 수 있다.
도 14f는 GDT(410)와 다른 GDT 장치 또는 장치(415)의 조합을 포함할 수 있는 장치의 스택(예를 들어, 직렬 스택)을 포함할 수 있는 예시적 실시예를 도시한다. 본 예시적 구성은 두 개의 장치에 한정되지 않으며, 스택 내에 두개보다 많은 장치를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 다른 전도성 비아 및 절연층 배열에서, 전기적 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 조합이 가능하다.
도 14g는 인덕턴스 및/또는 다른 기생물을 감소시키기 위해 또는 전류 취급 기능을 위해 요구되거나 바람직한 경우 두 개의 비아(439, 440)를 갖는 공통 중앙 전극(417) 탭(438)에 연결될 수 있는 제3 공통 연결부(435, 436)를 포함할 수 있는 예시적 실시예를 도시한다.
도 14g에 도시된 예는 세라믹(414a, 414b)과 전극(412a, 417, 412b)을 포함하는 2개 층 GDT(416)를 도시한다. 공통 중앙 전극(417)은 상단 및 저부 가스 챔버 사이의 연결을 제공하기 위해 구멍(437)을 형성할 수 있다(예를 들어, 전극의 중앙에). 두 개의 가스 챔버를 연결하는 것은 예시적 2개 층(3 단자) GDT(416)의 상부 및 저부 반부 사이의 임펄스 스파크 오버 밸런스를 개선시킬 수 있고, 따라서, 공통 모드 서지 동안 횡단 전압을 감소시킬 수 있다. 본 예시적 실시예와 연계된 하나 이상의 특징은 GDT 만의 조합에 한정되지 않으며, 다양한 기술의 장치와의 임의의 조합에 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 14h는 연결 비아(428, 429)가 없는 도 14e의 조립체의 다른 예시적 구성을 도시한다. 대신, 단자는 본체의 측부(431) 둘레를 감싸서 상단 및 저부 패드를 함께 연결하는 방식으로 구현될 수 있다.
도 14c 내지 도 14h를 참조로 설명된 다양한 예에서, 전도성 비아(424, 432)는 그 각각의 절연층(422)을 통해 형성되어 그 각각의 상부 및 하부 전극(412a, 412b)과 전기적 연결을 형성하는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 예로서, 더 큰 파워 취급 기능을 제공하도록 전극(412a, 412b)을 위한 다른 연결 구성을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
도 15a 내지 도 15j는 상술한 비아(424, 432) 같은 전도성 비아에 의존하지 않고 전극(412a, 412b)에 대한 전기적 연결을 갖는 패키징된 GDT 장치(500)(도 15i 및 도 15j)의 예를 도시한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 전도성 비아(424, 432)를 사용하지 않는 전극(412a, 412b)에 대한 이러한 연결은 맹공 천공 작업에 대한 필요성을 제거하고, 파워 취급 기능을 향상시킬 수 있다.
도 15a 내지 도 15h는 도 15i 및 도 15j의 예시적 패키징된 GDT 장치(500)를 산출하는 예시적 제조 공정의 다양한 스테이지를 도시한다. 도 15a의 예시적 스테이지(510)에서, 본 내용의 하나 이상의 특징을 갖는 GDT 장치(410)는 패키징 기판(403)에 의해 형성되는 포켓(406) 내에 위치될 수 있다. 도 15a 내지 도 15h의 설명의 목적을 위해, 패키징 기판(403)에 의해 형성되는 포켓(406)은 상부 및 하부 측부 양자 모두에서 개방된다는(도 14e의 예와 유사하게) 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 다른 포켓 구성도 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, GDT 장치의 패키징에 관하여 설명되지만, 도 15a 내지 도 15j와 연계된 하나 이상의 특징은 본 명세서에 설명된 다른 유형의 장치를 패키징 및 전기적으로 연결하도록 구현될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 15a에서, GDT 장치(410)는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 세라믹 절연체 구조(414) 위 및 아래에 위치된 상부 및 하부 전극(412a, 412b)을 포함하는 것으로 도시되어 있다.
도 15b는 전도성 특징부(522a)가 상부 전극(412a)의 중앙으로부터 측방향으로 멀어지게 연장되도록 상부 전극(412a) 위에 형성 또는 위치될 수 있는 예시적 구성(520)을 도시한다. 유사하게, 전도성 특징부(522b)는 상부 전극(412b)의 중앙으로부터 측방향으로 멀어지게 연장하도록 하부 전극(412b) 아래에 형성 또는 위치될 수 있다. 도시된 예에서, 상부 전도성 특징부(522a)는 중앙으로부터 우측으로 멀어지도록 연장되는 것으로 도시되어 있고, 하부 전도성 특징부(522b)는 중앙으로부터 좌측으로 멀어지는 방향으로 연장하는 것으로 도시되어 있다. 비록, 그 각각의 전극 위 및 아래에 있는 전도성 특징부(522a, 522b)에 관하여 설명되지만, 전도성 특징부(522a, 522b)의 적어도 일부 부분은 그 각각의 전극과 수직 방향(도 15b에서)을 따라 중첩될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
예로서, 도 15ba는 상부 전도성 특징부(522a')가 상부 전극(412a')의 측방향 연장부로서 도시되어 있는 예시적 구성(520')을 도시한다. 이런 측방향 연장부는 예로서, 상부 전극(412a')의 우측 에지로부터 측방향 외향 연장하는 전도성 탭일 수 있다. 유사하게, 하부 전도성 특징부(522b')는 하부 전극(412b')의 측방향 연장부로서 도시되어 있다. 이런 측방향 연장부는 예로서 하부 전극(412b')의 좌측 에지로부터 측방향 외향 연장하는 전도성 탭일 수 있다. 일부 실시예에서, 전도성 탭(522a', 522b') 각각은 그 각각의 전극(412a', 412b')에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도성 탭(522a', 522b') 각각은 각각의 전극(412a', 412b')의 일체형 부분일 수 있다. 도 15ba의 예에서, 패키징 기판(403')은 측방향 연장 전도성 탭(522a', 522b')을 수용하도록 치수설정될 수 있다.
도 15b의 예에 관하여, 전도성 특징부(522a, 522b) 각각은 예로서, 도금 또는 브레이징된 금속층, 전극의 측부로부터 돌출하는 탭 또는 그 각각의 전극(412a 또는 412b)에 용접, 브레이징 또는 도금된 스트립을 포함할 수 있다. 다른 급속 구조 및 전극에 대한 연결 방법도 가능하다.
도 15c는 도 15b의 전도성 특징부(522a, 522b)가 패키징 기판(403)에 위치된 GDT 장치의 어레이의 상부 및 하부 측부에 적용될 수 있은 예시적 구성(530)의 평면도를 도시한다. 일부 실시예에서, 상부 전도성 특징부(522a)와 하부 전도성 특징부(522b)의 교번적 패턴은 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
도 15d는 상부 및 하부 절연층(422a, 422b)이 각각의 전극/전도성 특징부 조립체 위 및 아래에서 금속 포일 층(542a, 542b)과 각각 함께 형성 또는 적층될 수 있는 예시적 스테이지(540)를 도시한다. 일부 실시예에서, 금속 포일 층 각각은 구리를 포함할 수 있다. 다른 금속도 사용될 수 있다.
도 15e는 매설된 GDT 장치의 양 측부 상에 장치 관통 비아(552)가 형성될 수 있는 예시적 스테이지(550)를 도시한다. 좌측 측부 상의 비아(552)는 상부 금속 포일 층(542a), 상부 절연층(422a), 패키징 기판(403), 하부 전도성 특징부(522b), 하부 절연층(422b) 및 하부 금속 포일층(542b)을 통해 연장하는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, 우측 측부 상의 비아(552)는 상부 금속 포일 층(542a), 상부 절연층(422a), 상부 전도성 특징부(522a), 패키징 기판(403), 하부 절연층(422b) 및 하부 금속 포일층(542b)을 통해 연장하는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 이런 장치 관통 비아는 본 명세서에 설명된 예시적 방법에 의해 형성될 수 있다.
일부 상황에서, 상술한 장치 관통 비아(552)는 도 14e의 부분적 깊이의 비아(424, 432)보다 더 용이하게 형성 및 도금될 수 있다. 따라서, 이런 부분적 깊이의 비아 형태(예를 들어, 맹공 천공 작업에 의한)는 패키징 공정으로부터 제거될 수 있고, 그에 의해, 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
일부 실시예에서, 상술한 장치 관통 비아(552)는 패키징된 장치를 개체화하기 위해 절결부가 형성되는 위치에 또는 그 부근에 형성될 수 있다. 예로서, 좌측 및 우측 측부 상의 비아(552)(도 15e에서)는 선(554)에 의해 표시된 각각의 측방향 위치에 형성되는 것으로 도시되어 있다.
도 15f는 장치 관통 비아(552)가 장치 경계선(554)을 따라 형성될 수 있은 예시적 구성(560)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 장치 관통 비아(552) 각각은 장치가 경계선(554)을 따라 절단될 때 반원 오목부를 산출할 수 있다. 이런 개체화는 본 명세서에 설명된 방법에 의해 달성될 수 있다.
도 15g는 도 15e의 조립체(550)의 상부 및 하부 표면과 형성된 비아(552)가 금속화되어(예를 들어, 도금)상부 도금층(574a), 하부 도금층(574b) 및 도금된 비아(572)를 산출하는 예시적 구성(570)을 도시한다. 예로서, 이런 도금은 구리층의 형성, 후속 니켈층의 형성 및 후속 금 층의 형성을 포함할 수 있다. 따라서, 도 15d 및 도 15e의 예시적 구리 포일 층(542a, 542b)에 관하여, 상부 및 하부 도금층(574a, 574b) 각각은 구리 포일 층 위에 형성된 도금된 구리층, 도금된 구리층 위에 형성된 니켈층 및 도금된 니켈층 위에 형성된 금층을 포함할 수 있다. 다른 금속화 기술도 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 15h는 도금층(574a, 574b)의 부분이 제거되어(예를 들어, 에칭에 의해) 좌측 및 우측 전도성 비아(572)를 전기적으로 분리시키는 스테이지(580)를 도시한다. 상부 도금층(574a)에 대하여, 두 개의 전도성 비아(572) 사이의 영역(584a)은 에칭 제거되어(상부 금속 포일층 포함) 개체화시 단자가 되는 전도성 부분(비아(572)로부터 내향 연장)을 산출한다. 하부 도금층(574b)에 대하여, 두 개의 전도성 비아(572) 사이의 영역(584b)은 에칭 제거되어(상부 금속 포일층 포함) 개체화시 단자가 되는 전도성 부분(비아(572)로부터 내향 연장)을 산출한다.
일부 실시예에서, 도 15h의 조립체(580)는 복수의 개별 유닛을 산출하도록 개체화 공정을 받을 수 있다. 각 개별 유닛(예를 들어, 도 15i 및 도 15j의 500)은 좌측 및 우측 측부 각각에서 도금되는 대체로 반원 오목부(도 15j에서와 같이 평면도에서 볼 때)를 포함할 수 있다.
도 15i는 패키징된 GDT 장치(500)의 측단면도를 도시하고, 도 15j는 동일한 장치의 평면도를 도시한다. 일부 실시예에서, 좌측 측부 상의 단자(592a, 592b)와 우측 측부 상의 단자(594a, 594b)는 도 15h를 참조로 설명된 에칭 공정으로부터 초래될 수 있다. 단자(592a, 592b)는 전도성 반원 오목부(582)에 의해 전기적으로 연결된다. 유사하게, 단자(594a, 594b)는 전도성 반원 오목부(584)에 의해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상부 전극(412a)은 상부 전도성 특징부(522a) 및 전도성 반원 오목부(584)를 통해 우측 측부의 단자(594a, 594b)에 전기적으로 연결된다. 유사하게, 하부 전극(412b)은 하부 전도성 특징부(522b)와 전도성 반원 오목부(582)를 통해 좌측 측부의 단자(592a, 592b)에 전기적으로 연결된다.
본 기술 분야에서 이해하는 다른 기술도 단자(592a, 592b 및 594a, 594b)와 그 각각의 전도성 특징부에 대한 그 전기적 연결부를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
도 15i 및 도 15j에서 볼 수 있은 바와 같이, 단자(592a, 592b 및 594a, 594b) 및 각각의 전극(412b, 412a)에 대한 그 전기적 연결부의 예시적 구성은 장착 배향에 둔감할 수 있는 패키지 장치를 산출한다. 예로서, 예시적 장치는 좌우 배향 및/또는 상하 배향의 변화에 무관하게 실질적으로 동일하게 기능할 수 있다.
문맥상 명시적으로 달리 필요하지 않은 한, 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐 단어 "포함하다", "포함하는" 등은 배제적이거나 전적인 의미가 아니라 포함적 의미, 즉, "포함하지만 그에 한정되지 않는"의 의미로 해석된다. 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 단어 "결합된"은 직접적으로 연결되거나 하나 이상의 중간 요소를 거쳐 연결될 수 있는 둘 이상의 요소를 지칭한다. 추가적으로, 단어 "본 명세서에서", "상술한" 및 "이하에서"와 유사한 이입의 단어는 본 출원에서 사용될 때 본 출원의 임의의 특정 부분이 아닌 본 출원 전체를 지칭한다. 내용상 허용된다면, 단수 또는 복수를 사용한 상술한 상세한 설명의 단어는 또한 각각 복수나 단수를 포함할 수 있다. 둘 이상의 항목의 목록을 참조하는 단어 "또는"은 단어의 이하의 해석 모두를 포함한다: 목록 내의 항목 중 임의의 것, 목록 내의 항목 모두, 그리고, 목록 내의 항목의 임의의 조합.
본 발명의 실시예에 대한 상술한 상세한 설명은 모두를 설명하거나 상술한 정확한 형태에 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 예로서, 본 발명의 특정 실시예 및 예가 예시적 목적을 위해 상술되었지만, 관련 기술 분야의 숙련자가 알 수 있은 바와 같이 본 발명의 범주 내에서 다양한 대등한 변형이 가능하다. 예로서, 주어진 순서로 공정 또는 블록이 제시되었지만, 대안적 실시예는 다른 순서로 단계들을 갖는 루틴을 수행하거나 블록들을 갖는 시스템을 채용할 수 있고, 일부 공정 또는 블록은 삭제, 이동, 추가, 세분, 조합 및/또는 변경될 수 있다. 이들 공정 또는 블록 각각은 다양한 다른 방식으로 구현될 수 있다. 공정들 또는 블록들은 때때로 또한, 직렬로 수행되는 것으로 예시되어 있지만, 이들 공정 또는 블록은 대신 병렬적으로 수행되거나 다른 시기에 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공된 본 발명의 교지는 반드시 상술한 시스템이 아니라 다른 시스템에 적용될 수 있다. 상술한 다양한 실시예의 요소 또는 작용은 다른 실시예를 제공하도록 조합될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제공된 것이며, 본 내용의 범주를 제한하기를 의도하는 것은 아니다. 사실, 본 명세서에 설명된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며, 또한, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템의 형태의 다양한 생략, 치환 및 변경이 본 내용의 개념으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 첨부 청구범위 및 그 균등물은 이들 형태나 변형을 본 내용의 범주와 개념 내에 드는 것으로서 포함하는 것을 의도한다.

Claims (67)

  1. 가스 방전관(GDT) 장치이며,
    제1 및 제2 측부와, 복수의 가장자리를 갖는 다각형 형상을 가지고, 적어도 하나의 가장자리를 따라 새김눈 형상부를 포함하며, 하나 이상의 개구를 형성하는 절연층과,
    절연층의 제1 및 제2 측부 상에 각각 배치되어 하나 이상의 개구 각각을 덮어 폐쇄된 가스 체적을 형성하는 제1 및 제2 전극을 포함하는 가스 방전관 장치.
  2. 제1항에 있어서, 절연층은 세라믹 층을 포함하는 가스 방전관 장치.
  3. 제2항에 있어서, 다각형은 직사각형인 가스 방전관 장치.
  4. 제3항에 있어서, 절연층은 상기 개구에 의해 형성되는 내부 경계와 외부 경계를 갖는 내부 절연체 링을 형성하고, 내부 절연체는 내부 경계와 외부 경계 사이에서 감소된 두께를 가지며, 이 감소된 두께는 제1 측부와 제2 측부 사이의 두께보다 작은 값을 가지는 가스 방전관 장치.
  5. 제4항에 있어서, 내부 절연체 링은 크리핑 전류를 위한 연장된 경로 길이를 제공하도록 치수설정되는 가스 방전관 장치.
  6. 제3항에 있어서, 제1 및 제2 전극 각각과 제1 및 제2 측부 상의 그 각각의 표면 사이에 배치된 결합층을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  7. 제6항에 있어서, 결합층은 세라믹 층의 제1 및 제2 측부 상의 개구 각각의 둘레에 형성된 금속화 층을 포함하는 가스 방전관 장치.
  8. 제7항에 있어서, 결합층은 금속화 층에 대한 전극의 결합을 촉진하도록 구성된 브레이징 층을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  9. 제8항에 있어서, 브레이징 층은 브레이징 와셔를 포함하는 가스 방전관 장치.
  10. 제9항에 있어서, 브레이징 와셔는 브레이징 와셔를 하나 이상의 다른 브레이징 와셔와 함께 보유하는 결합 탭의 적어도 하나의 절단부를 포함하는 가스 방전관 장치.
  11. 제8항에 있어서, 브레이징 층은 인쇄된 브레이징 페이스트를 포함하는 가스 방전관 장치.
  12. 제3항에 있어서, 제1 및 제2 전극 각각은 내부 측부와 외부 측부를 갖는 원형 형상을 가지며, 내부 측부는 개구 둘레의 세라믹 층과 연계된 형상 및/또는 기능성을 촉진하도록 치수설정된 형상을 형성하는 가스 방전관 장치.
  13. 제12항에 있어서, 개구 둘레의 세라믹 층은 복수의 예비이온화 라인을 포함하는 가스 방전관 장치.
  14. 제13항에 있어서, 전극의 내부 표면은 예비이온화 라인 둘레에 공간을 제공하도록 오목화되는 가스 방전관 장치.
  15. 제3항에 있어서, 절연체 층은 제1 측부와 제2 측부 사이에서 실질적으로 균일한 두께를 갖는 가스 방전관 장치.
  16. 제15항에 있어서, 제1 및 제2 전극 각각과 제1 및 제2 측부 상의 그 각각의 표면 사이에 배치된 결합층을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  17. 제16항에 있어서, 결합층은 세라믹 층의 제1 및 제2 측부 상의 개구 각각의 둘레에 형성된 금속화 층을 포함하는 가스 방전관 장치.
  18. 제17항에 있어서, 결합층은 금속화 층에 대한 전극의 결합을 촉진하도록 구성된 브레이징 층을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  19. 제18항에 있어서, 브레이징 층은 브레이징 와셔를 포함하는 가스 방전관 장치.
  20. 제19항에 있어서, 브레이징 와셔는 브레이징 와셔를 하나 이상의 다른 브레이징 와셔와 함께 유지하는 결합 탭의 적어도 하나의 절단부를 포함하는 가스 방전관 장치.
  21. 제18항에 있어서, 브레이징 층은 인쇄된 브레이징 페이스트를 포함하는 가스 방전관 장치.
  22. 제16항에 있어서, 제1 및 제2 전극 각각은 내부 중앙 표면을 포함하고, 폐쇄된 가스 체적은 개구와 제1 및 제2 전극의 내부 중앙 표면에 의해 형성되는 원통형 체적을 포함하는 가스 방전관 장치.
  23. 제22항에 있어서, 내부 표면은 전극 상의 코팅층의 접착을 돕도록 구성된 복수의 동심 형상부를 포함하는 가스 방전관 장치.
  24. 제22항에 있어서, 제1 및 제2 전극 각각은 개구 둘레의 대응 표면의 일부가 원통형 체적에 노출될 수 있게 하도록 구성된 내부 오목부를 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  25. 제24항에 있어서, 전극의 내부 오목부에 의해 노출된 개구 둘레의 표면에 구현된 하나 이상의 예비이온화 라인을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  26. 제25항에 있어서, 하나 이상의 예비이온화 라인 각각은 GDT 장치의 응답 시간을 감소시키고 따라서 대응 임펄스-스파크-오버 전압을 저하시키도록 구성되는 가스 방전관 장치.
  27. 제26항에 있어서, 예비이온화 라인은 그라파이트, 그래핀, 수성 형태의 카본 또는 카본 나노튜브를 포함하는 가스 방전관 장치.
  28. 제3항에 있어서, 세라믹 층은 하나의 개구를 형성하여 단일 가스 방전 체적을 산출하는 가스 방전관 장치.
  29. 제3항에 있어서, 세라믹 층은 복수의 개구를 형성하여 복수의 가스 방전 체적을 산출하는 가스 방전관 장치.
  30. 제29항에 있어서, 복수의 개구는 단일 열로 배열되는 가스 방전관 장치.
  31. 제29항에 있어서, 복수의 개구와 연계된 제1 전극은 전기적으로 연결되고, 복수의 개구와 연계된 제2 전극은 전기적으로 연결되는 가스 방전관 장치.
  32. 제3항에 있어서, 표면 장착 형태로 전극과 세라믹 층의 조립체를 패키징하도록 구성되는 하나 이상의 패키징 특징부를 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  33. 제32항에 있어서, 표면 장착 형태는 DO-214AA 포멧, SMD 2920 포멧 또는 포켓 패키징 포멧을 포함하는 가스 방전관 장치.
  34. 제3항에 있어서, 전극과 세라믹 층의 조립체를 수용하도록 치수설정되는 제1 오목부를 형성하는 패키징 기판을 더 포함하는 가스 방전관 장치.
  35. 제34항에 있어서, 패키징 기판은 전기적 구성요소를 수용하도록 치수설정되는 추가적 오목부를 더 형성하는 가스 방전관 장치.
  36. 제35항에 있어서, 전기적 구성요소는 가스 방전관, 멀티퓨즈 폴리머 또는 세라믹 PTC 장치, 전자 전류-제한 장치, 다이오드, 다이오드 브리지 또는 어레이, 인덕터, 변압기 또는 저항기를 포함하는 가스 방전관 장치.
  37. 가스 방전관(GDT) 장치를 제조하는 방법이며,
    제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 제공 또는 형성하는 단계와,
    절연체 판 상에 복수의 개구를 형성하는 단계와,
    폐쇄된 가스 체적을 형성하도록 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상에서 제1 및 제2 전극으로 각 개구를 덮는 단계를 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서, 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 복수의 새김선을 형성하는 단계를 더 포함하고, 새김선은 하나 이상의 개구를 각각 갖는 복수의 개별 유닛으로의 절연체 판의 개체화를 촉진하도록 치수설정되는 가스 방전관 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서, 절연체 판을 복수의 개별 유닛으로 개체화하는 단계를 더 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  40. 제39항에 있어서, 개체화된 개별 유닛을 원하는 형태로 패키징하는 단계를 더 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  41. 제40항에 있어서, 원하는 형태는 표면 장착 형태를 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  42. 제37항에 있어서, 복수의 개구를 형성하는 단계는 개구에 의해 형성된 내부 경계와 외부 경계를 갖는 내부 절연체 링을 형성하는 단계를 포함하고, 내부 절연체는 내부 및 외부 경계 사이에서 감소된 두께를 가지며, 이 감소된 두께는 제1 측부와 제2 측부 사이의 두께보다 작은 값을 갖는 가스 방전관 제조 방법.
  43. 제40항에 있어서, 내부 절연체 링은 크리핑 전류를 위해 연장된 경로길이를 제공하도록 치수설정되는 가스 방전관 제조 방법.
  44. 제37항에 있어서, 각각의 전극으로 개구를 덮는 것을 촉진하는 결합층을 형성 또는 제공하는 단계를 더 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  45. 제44항에 있어서, 결합층은 절연체 판의 제1 측부와 제2 측부 상에서 각 개구 둘레에 형성된 금속화 층을 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서, 결합층은 전극을 금속화 층에 결합하기 위한 브레이징 층을 더 포함하는 가스 방전관 제조 방법.
  47. 제46항에 있어서, 브레이징 층은 브레이징 와셔인 가스 방전관 제조 방법.
  48. 제47항에 있어서, 브레이징 와셔는 함께 결합된 브레이징 와셔의 어레이의 일부인 가스 방전관 제조 방법.
  49. 제46항에 있어서, 브레이징 층은 브레이징 페이스트를 인쇄함으로써 형성되는 가스 방전관 제조방법.
  50. 패키징된 전기적 장치이며,
    오목부를 형성하는 패키징 기판,
    오목부 내에 적어도 부분적으로 위치되어 있는 가스 방전관(GDT)으로서, 개구를 형성하는 제1 및 제2 측부를 갖는 절연체 층을 포함하고, 개구를 덮어 폐쇄된 가스 체적을 형성하도록 절연체 층의 제1 및 제2 측부 상에 각각 배치된 제1 및 제2 전극을 더 포함하는, 가스 방전관,
    제1 및 제2 전극을 각각 적어도 부분적으로 덮도록 GDT의 제1 및 제2 측부 상에 위치된 제1 및 제2 절연체 층, 및
    제1 및 제2 단자로서, 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 배치되고, 제1 및 제2 단자는 제1 및 제2 전극에 각각 전기적으로 연결되는, 제1 및 제2 단자를 포함하는 패키징된 전기적 장치.
  51. 제50항에 있어서, 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 양자 모두 상에 배치되는 패키징된 전기적 장치.
  52. 제51항에 있어서, 제1 및 제2 단자 각각은 제1 및 제2 절연체 층 각각 상에 형성되어 서로 전기적으로 연결되어 있는 금속층을 포함하는 패키징된 전기적 장치.
  53. 제52항에 있어서, 제1 및 제2 절연체 층 상의 금속층은 전도성 비아에 의해 전기적으로 연결되는 패키징된 전기적 장치.
  54. 제53항에 있어서, 제1 절연체 층 상의 금속층은 제1 절연층을 통해 형성된 마이크로비아에 의해 제1 전극에 전기적으로 연결되고, 제2 절연체 층 상의 금속층은 제2 절연체 층을 통해 형성된 마이크로비아에 의해 제2 전극에 전기적으로 접촉되는 패키징된 전기적 장치.
  55. 제53항에 있어서, 제1 전극은 제1 전극으로부터 제1 전도성 비아로 측방향으로 연장하는 제1 전도성 특징부에 의해 제1 단자에 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 제2 전극으로부터 제2 전도성 비아로 측방향으로 연장하는 제2 전도성 특징부에 의해 제2 단자에 전기적으로 연결되는 패키징된 전기적 장치.
  56. 제55항에 있어서, 복수의 패키징된 전기적 장치가 어레이로 제조되는 경우 제1 전도성 특징부와 제2 전도성 특징부 각각은 각각의 전극의 연장부이거나 각각의 전극의 연장부에 부착되는 패키징된 전기적 장치.
  57. 제50항에 있어서, 오목부는 포켓으로서 치수설정되는 패키징된 전기적 장치.
  58. 제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 포함하는 장치이며,
    절연체 판은 복수의 개구를 형성하고, 각 개구는 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상에서 제1 및 제2 전극에 의해 덮여져서 가스 방전관(GDT) 동작을 위해 구성된 폐쇄된 가스 체적을 형성할 수 있도록 치수설정되는 장치.
  59. 제58항에 있어서, 절연체 판은 세라믹 판인 장치.
  60. 제58항에 있어서, 절연체 판은 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 복수의 새김선을 더 형성하고, 새김선은 하나 이상의 개구를 각각 갖는 복수의 개별 유닛으로의 절연체 판의 개체화를 촉진하도록 치수설정되는 장치.
  61. 제58항에 있어서, 제1 측부에 장착된 제1 전극과, 제2 측부에 장착된 제2 전극을 더 포함하여 폐쇄된 가스 체적을 형성하는 장치.
  62. 제61항에 있어서, 절연체 판은 제1 측부와 제2 측부 사이에서 실질적으로 균일한 두께를 갖는 장치.
  63. 제62항에 있어서, 제1 전극과 제2 전극 각각은 내부 중앙 표면을 포함하고, 폐쇄된 가스 체적은 제1 전극과 제2 전극의 내부 중앙 표면과 개구에 의해 형성되는 장치.
  64. 제63항에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극 각각은 개구 주변의 대응 표면의 일부가 원통형 체적에 노출될 수 있게 하도록 구성되는 내부 오목부를 더 포함하는 장치.
  65. 제64항에 있어서, 전극의 내부 오목부에 의해 노출된 개구 주변의 표면 상에 구현된 하나 이상의 예비이온화 라인을 더 포함하고, 하나 이상의 예비 이온화 라인은 GDT 동작 동안 응답 시간을 감소시키도록 구성되는 장치.
  66. 복수의 가스 방전관(GDT)을 위한 절연체를 제조하는 방법이며,
    제1 측부와 제2 측부를 갖는 절연체 판을 제공 또는 형성하는 단계와,
    절연체 판 상에 복수의 개구를 형성하는 단계를 포함하고,
    복수의 개구 각각은 절연체 판의 제1 및 제2 측부 상의 제1 및 제2 전극에 의해 덮여져서 가스 방전관(GDT) 동작을 위해 구성되는 폐쇄 가스 체적을 형성할 수 있도록 치수설정되는 절연체 제조 방법.
  67. 제66항에 있어서, 제1 및 제2 측부 중 어느 하나 또는 양자 모두 상에 복수의 새김선을 형성하는 단계를 더 포함하고, 새김선은 하나 이상의 개구를 각각 갖는 복수의 개별 유닛으로의 절연체 판의 개체화를 촉진하도록 치수설정되는 절연체 제조 방법.
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