複数の避雷器をまとめて製造するための方法、避雷器および避雷器集合体

 

本発明は、複数の避雷器をまとめて製造するための方法を提示する。本発明による方法は、1つの第1のステップにおいて、複数の孔部を有する1つのセラミック担体を準備することと、2つの電極体を準備することを含む。本発明による方法は、さらなる1つのステップにおいて、このセラミック担体と2つの電極体とをガス雰囲気下で接合して1つの基体とすることを含み、ここでこのセラミック担体はこれらの電極体の間に配設されている。本発明による方法は、さらなるステップにおいて、この電極体をセラミック担体とはんだ付けすることを含む。続いてこの基体を複数のガス充填された避雷器に個々に分離するステップが行われる。
本発明は、さらにガス充填された避雷器を提示し、この避雷器は最大2mmの高さと、最大1.2×1.2mm2の電極面(複数)を備える。
【選択図】 図2

 

 

本発明は、複数の避雷器をまとめて製造するための方法、避雷器および避雷器集合体に関する。
本発明による避雷器はサージ電圧避雷器として使用することができる。このサージ電圧避雷器の内部において、点火電圧である、1つの臨界電圧を越える場合、2つの電極間にアーク放電が発生する。この臨界電圧は、静的または定常的な負荷の場合は、放電開始電圧(Ansprechgleichspannung)Uagとして100V/sの電圧上昇率のものを意味し、動的な負荷の場合は、応答インパルス電圧(Ansprechstosspannung)Uasとして1kV/μsの電圧上昇率のものを意味する。上記のアーク放電は、このアーク放電の電気的条件が存在する限り、供給される電流によって保持される。
公知の避雷器の問題は、その手間のかかる、したがって高コストな製造方法であり、さらにこれは、従来に無い特性を有する避雷器、たとえばとりわけ小さな避雷器を製造することに適していない。
したがって本発明の解決すべき課題は、容易に実施でき、かつこれにより安価に実施できる避雷器の製造方法を提示することであり、この方法は、高品質な避雷器および従来に無い避雷器を製造することに対応している。本発明のさらなる課題は、改善された避雷器を提示することである。
これらの課題は独立請求項に記載の発明により解決される。実施形態例および変形例は、それぞれ従属項に記載されている。
本発明は、複数の避雷器を集合体として製造するための方法を提示する。本発明による方法は、1つのステップにおいて、複数の孔部を有する1つのセラミック担体を準備することと、2つの電極体を準備することを含む。本発明による方法は、続く1つのステップにおいて、このセラミック担体と2つの電極体とをガス雰囲気下で接合して1つの基体とすることを含み、ここでこのセラミック担体はこれらの電極体の間に配設されている。続いてこのセラミック担体を有するこれらの電極体ははんだ付けされる。このようにして生成された基体は、複数の、ガス充填された避雷器に個々に分離される。
このような方法の利点は、避雷器の製造が大幅に効率良く行われることであり、これは各々の避雷器が個々に接合される必要がないからである。これにより製造プロセスの際に個々の部品のハンドリングが容易となる。さらに製造時間が短縮される。さらに本発明による方法は、個々に一般的に手作業によって、あるいは少なくとも個別に組み立てられていた避雷器よりも顕著に小さな避雷器を製造することを可能とする。手作業による処理と比較して故障率も低減することができるが、これは個々のプロセスステップで、より少ない故障が発生するからであり、かつこのためこの避雷器の完成後の故障の確率が低下されるからである。
セラミック担体は、たとえば35mm以上の長さの辺を有する。好ましくはこのセラミック担体は、正方形または長方形の設置面を有する。好ましくは上記の電極体の設置面は、このセラミック担体の設置面に合致している。
1つの実施形態によれば、上記の電極体(複数)は隆起部(複数)を備え、これらの隆起部は、接合の際に、上記のセラミック担体の孔部(複数)に噛み込む。好ましくはこれらの隆起部は、円錐状に形成されている。これはこれらの隆起部をセラミック担体の孔部に挿入することを容易にする。これらの隆起部は、円柱形状またはドーム形状に形成されていてもよい。
これらの隆起部の高さは、好ましくは上記のセラミック担体の厚さの半分より小さい。以上により、上記の電極体とセラミック担体の接合の際に、このセラミック担体の孔部の中にガス充填された空洞部が形成された基体となる。
上記ガス雰囲気は、水素または、ヘリウム,ネオン,アルゴン,クリプトン,キセノンのような希ガス,またはこれらのガスの混合物であってよい。
上記基体をはんだ付けする前に、上記のセラミック担体と電極体(複数)との間にそれぞれ1つのはんだ層が配設されてよい。このはんだ層は、上記の孔部(複数)が配設されている領域を少なくとも覆っている。このはんだ層は、たとえばはんだペーストの形態で上記のセラミック担体上に塗布することができる。具体的にはこのはんだ層は、上記のセラミック担体の両面に塗布されてよい。このはんだ層は、たとえばシルクスクリーン印刷処理を用いて塗布されてよい。予備はんだされたセラミックを用いることにより、上記の基体の製造の際の手間を減らすことができる。もう1つの実施形態においては、上記のはんだ層ははんだシートであってよい。このはんだシートは、複数の孔部を備えてよい。このはんだシートにおけるこれらの孔部の大きさおよび配置は、上記のセラミック担体の孔部と一致してよい。
1つの実施形態によれば、上記のセラミック担体の孔部の中の空洞部は、上記の基体のはんだ付けの際に、はんだによって密封される。
上記の基体は、ソーイング,ウォータージェット切断,またはレーザー切断によって個々に分離する際に、個々の避雷器に分割することができる。
上記のセラミック担体は、15×15の孔部(複数)のマトリクスを備えてよい。これらの孔部は、正方形または長方形の面を有する1つの領域に配設されていてよい。これらの孔部が配設されているこの面は、たとえば15mm以上の長さの辺を有する。これらの孔部は、好ましくは互いに同間隔となっている。
これらの孔部は、好ましくは行と列で配置されている。以上により上記の基体を個々に分離することが容易となる。特に上記の基体を個々に分離する際に、ここの避雷器が損傷することを避けることができる。上記のセラミック担体は、他の数の孔部を備えてもよい。たとえば上記のセラミック担体は、10×20または15×20の孔部のマトリックスを備えてよい。
本発明は、さらにガス充填された避雷器を提示し、この避雷器は最大2mmの高さと、最大1.2×1.2mm2の電極面(複数)を備える。これらの電極面は、上記の避雷器の設置面に合致している。これらの電極面は、正方形または長方形であってよい。
このようなサイズ比を有する避雷器の利点は、その少ない材料使用のおかげでとりわけ安価であるということである。さらにこの避雷器は、その小さなサイズのおかげで、他の部品、たとえば回路基板上に容易に組み込むことができる。さらにこのような避雷器は、故障発生が少ないが、これは個々のプロセスステップでより少ない故障が発生するからであり、かつこのためこの避雷器の完成後の故障の確率が低下されるからである。
以下では、概略図を参照して、本発明を詳細に説明する。
1つのセラミック担体および2つの電極体を分解図で示す。 1つの基体を断面図で示す。 1つの避雷器を断面図で示す。 1つの避雷器を示す。 はんだシートを示す。 1つのはんだ層を有する1つの基体を示す。 1つのセラミック担体を断面図で示す。 1つの電極体を示す。 1つの電極体を断面図で示す。
図1は、1つのセラミック担体1および2つの電極体2を示す。セラミック担体1は、複数の孔部4を備える。電極体(複数)2は、複数の隆起部を備える。セラミック体1および電極体2は、一緒に1つの基体3を形成する。図1にはこの基体3が分解図で示されている。セラミック担体1と電極体(複数)2との間にはそれぞれ1つのはんだ層(不図示)が存在している。
図2は、1つの基体3の断面を断面図で示す。電極体2とセラミック担体1とははんだ層5によってはんだ付けされている。セラミック担体1の孔部(複数)4は、空洞部(複数)6を形成し、これらの空洞部は電極体(複数)2によって境界が画定されている。ここではんだ層5は、これらの空洞部6を密封するためにも用いられる。基体3の組み立ては、ガス雰囲気中で行われ、こうして空洞部6にもガスが充填される。
図3aは個々に分離された1つの避雷器7を示す。この避雷器7は、1つのセラミック体8と2つの電極体9a,9bとを備える。これらの電極体9a,9bの間には、ガス充填された空洞部6が配設されており、この空洞部は図3bに示されている。
図3bは、図3aに示す避雷器7を断面図で示す。この避雷器7は、特に小さなサイズを有する。たとえばこの避雷器7は、高さhが2mmである。この避雷器7の電極面11は、たとえば1.2×1.2mm2となっている。この電極面11はこの避雷器7の設置面と合致している。この避雷器7はさらに小さなサイズとすることも可能である。たとえばこの避雷器7は、高さhが1mmであり、電極面11は0.5×0.5mm2である。
図4は、1つのセラミック担体1を示す。図5は、図4のセラミック担体1を断面図で示す。このセラミック担体1は、セラミック材料、たとえば酸化アルミニウム,Al23を含む。このセラミック担体1は、複数の孔部4を備える。このセラミック担体1の高さは、1.3mmとなっている。このセラミック担体1は、辺の長さがそれぞれ41mmの正方形となっている。上記の孔部4は直径が0.65mmとなっている。
これらの孔部4は、規則正しく互いに間隔を置いて配設されている。これらの孔部4の中心点は互いに1.5±0.02mmの間隔となっている。合計して225個の孔部4が、15行×15列に配設されている。これらの孔部4は、正方形のパターンを形成している。これらの孔部が配設されている領域は、辺の長さが21±0.05mmの正方形の面を有している。
図4に示すセラミック担体1には、1つのはんだ層5が印刷されている。このはんだ層5は、30×30mm2の面を有する領域を覆っている。このはんだ層5は、上記の孔部4が配設されている領域を覆っている。
図6は、1つのはんだシート12を示す。このはんだシート12は、電極体2とセラミック担体1との間に基体3をはんだ付けする前に配設することができる。このはんだシート12は、図4に示す、セラミック担体1上に印刷されたはんだ層を代替することができる。このはんだシート12は正方形であり、辺の長さが25mmとなっている。
1つの基体3のはんだ付けのために、合わせて2つのはんだシート12が必要となる。このはんだシート12は、孔部(複数)13を備える。このはんだシート12の孔部13の配置は、セラミック担体1の孔部4の配置と一致している。以上によりセラミック担体1の孔部4は、はんだシート12によって覆われることがない。このはんだシートの孔部13は、同じように0.65mmの直径を有する。このはんだシートの厚さは0.05mmとなっている。このはんだシートは銀を含んでよい。このはんだシートは、たとえば銀−銅の共晶体または他のはんだ材料から成っていてよい。このはんだシート12は、たとえばAg/Cuが72/28の材料を含みまたはこれから成っている。
図7は、1つの電極体2を示す。図8は、図7の電極体を断面図で示す。この電極体2の面は、セラミック体1の面と一致する。この電極体2は、複数の隆起部14を備える。この隆起部14の数および配置は、セラミック担体1の孔部4の数および配置と一致している。この電極体1は、全体として0.6mmの厚さを備える。この電極体2の隆起部14を考慮しないベースの厚さは0.3mmとなっている。これよりこれらの隆起部14は、0.3mmの高さを有する。
図8に示すように、これらの隆起部14は、それぞれ円錐の形状を備える。この円錐は、その最大幅の部位で0.52mmの直径を有する。この円錐は、10°より小さい角で先細となっている。
電極体2は、1つの導電性材料を含むか、またはこのような1つの導電性材料から成っていてよい。たとえばこの電極体2は、鉄−ニッケル合金,または銅を含み,またはこのような材料の1つからなっている。
1 : セラミック担体
2 : 電極体
3 : 基体
4 : 孔部
5 : はんだ層
6 : 空洞部
7 : 避雷器
8 : セラミック体
9a : 電極
9b : 電極
11 : 電極面
12 : はんだシート
13 : 孔部
14 : 隆起部
h : 避雷器の高さ



  1. 複数の避雷器(7)をまとめて製造するための方法であって、
    複数の孔部(4)を有する1つのセラミック担体(1)を準備するステップと、
    2つの電極体(2)を準備するステップと、
    前記セラミック担体(1)と2つの前記電極体(2)とを、ガス雰囲気下で接合して1つの基体(3)とし、前記セラミック担体(1)が2つの前記電極体(2)の間に配設されるステップと、
    前記電極体(2)を前記セラミック担体(1)とはんだ付けするステップと、
    前記基体(3)を複数のガス充填された避雷器(7)に個々に分離するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

  2. 前記電極体(2)は、複数の隆起部(14)を備え、当該隆起部は前記接合の際に前記セラミック担体(1)の孔部(1)に噛み込むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。

  3. 前記セラミック担体(1)と前記電極体(2)と接合して前記基体(3)とする際に、ガス充填された空洞部(6)が前記セラミック担体(1)の孔部の中に形成されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。

  4. 前記基体(3)のはんだ付けの前に、前記セラミック担体(1)と2つの前記電極体(2)との間にそれぞれ1つのはんだ層(5)が配設されることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。

  5. 前記はんだ層(5)は、1つのはんだシート(12)であることを特徴とする、請求項4に記載の方法。

  6. 前記セラミック担体(1)の前記孔部(4)の中の前記空洞部(6)は、前記基体(3)のはんだ付けの際に、はんだによって密封されることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。

  7. 前記基体(3)は、前記個々に分離するステップの際に、ソーイング,ウォータージェット切断,またはレーザー切断によって分割されることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。

  8. 前記ガス雰囲気は、希ガスまたは水素を含むことを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。

  9. 前記セラミック担体(1)は、15×15の孔部(複数)のマトリクスを備えることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。

  10. ガス充填された避雷器(7)であって、
    最大2mmの高さ(h)と、最大1.2×1.2mm2の電極面(複数)(11)とを備えることを特徴とする避雷器。

  11. 複数のまだ個々に分離されていない、請求項10に記載の避雷器を含む避雷器集合体。

 

 

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