CN112840414B - 具有气体放电管和金属氧化物变阻器功能的集成装置 - Google Patents

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Abstract

具有GDT和MOV功能的集成装置。在一些实施例中，电气装置可以包括接合于界面的第一层和第二层，每层具有外表面和内表面，使得所述第一层和所述第二层的内表面之间限定密封腔室。所述电气装置还可包括在所述第一层和所述第二层的每层的外表面上实现的外电极，以及在所述第一层和所述第二层的每层的内表面上实现的内电极。所述第一层可以包括金属氧化物材料，使得第一外电极、所述第一层、和第一内电极提供金属氧化物变阻器(MOV)功能，并且所述第一内电极、第二内电极、和所述密封腔室提供气体放电管(GDT)的功能。

Description

具有气体放电管和金属氧化物变阻器功能的集成装置
相关申请的交叉引用
本申请主张2018年8月31日提交的题为“INTEGRATED DEVICE HAVING GDT ANDMOV FUNCTIONALITIES”的美国临时申请第62/726,094号的优先权，其公开内容通过在这里整体引用而明确地合并于此。
技术领域
本申请涉及具有气体放电管(gas discharge tube，GDT)和金属氧化物变阻器(metal oxide varistor，MOV)功能的集成装置。
背景技术
气体放电管(GDT)是一种在密封腔室内的两个电极之间具有气体的装置。当在电极之间出现诸如高压尖峰之类的触发条件时，气体电离并在电极之间导电。
金属氧化物变阻器(MOV)包括在两个电极之间实现的诸如氧化锌的金属氧化物材料。在正常条件下(例如，电极之间处于或低于额定电压)，MOV不导电，但当电压超过额定电压时MOV变为导电。
发明内容
在一些实施方式中，本申请涉及一种电气装置，所述电气装置包括接合于界面的第一层和第二层，每层具有外表面和内表面，使得所述第一层和所述第二层的内表面之间限定了密封腔室。所述电气装置还包括在所述第一层和所述第二层的每层的外表面上实现的外电极，以及在所述第一层和所述第二层的每层的内表面上实现的内电极。所述第一层包括金属氧化物材料，使得所述第一外电极、第一层、和第一内电极提供金属氧化物变阻器(MOV)功能，并且所述第一内电极、第二内电极、和所述密封腔室提供气体放电管(GDT)的功能。
在一些实施例中，所述电气装置可以提供至少一个GDT和至少一个MOV串联连接的功能。例如，所述至少一个GDT可以包括一个GDT，并且所述至少一个MOV可以包括一个MOV。所述电气装置还可包括在所述第二内电极和第二外电极之间的电连接，使得所述第一内电极、所述密封腔室和电连接到所述第二外电极的第二电极形成所述一个GDT，其中，所述第二外电极提供外部端子功能。所述第二层可以包括诸如陶瓷材料的电绝缘材料。
在另一示例中，所述至少一个GDT可以包括一个GDT，并且所述至少一个MOV可以包括第一MOV和第二MOV，其中所述一个GDT在所述第一和所述第二MOV之间，并且所述第一MOV与所述第一层相关联。所述第二层可以包括金属氧化物材料，使得所述第二内电极、第二层、和第二外层形成第二MOV。所述界面的至少一部分可以包括电绝缘部分，使得所述第一层和所述第二层是电绝缘的。所述界面的所述电绝缘部分可以包括在所述第一层和所述第二层之间实现的密封层。所述密封层可以包括例如玻璃密封层。
在一些实施例中，所述电气装置可以还包括形成在所述第一层和所述第二层的每个内电极之上的发射涂层(emissive coating)。
在一些实施例中，所述第一层和所述第二层中的每层可在所述内表面上限定凹部(pocket)，使得所述内表面的周边相对于所述凹部的底部升高。相应的所述内电极可以被实现在所述第一层和所述第二层中的每层的所述凹部的底部上。
在一些实施例中，所述界面可以包括在所述第一层和所述第二层之间并且沿着所述第一层和所述第二层的周边实现的间隔层。所述间隔层可以由诸如陶瓷材料的电绝缘材料形成。
在一些实施例中，所述电气装置可以还包括在所述第一层和所述间隔层之间实现的第一密封层，以及在所述间隔层和所述第二层之间实现的第二密封层。
在一些实施例中，所述第一层和所述第二层的每层可以是基本平坦的，并且所述第一层和所述第二层可以限定侧壁。在一些实施例中，所述间隔层可以包括与所述侧壁基本齐平的外侧边缘。在一些实施例中，所述间隔层可以包括横向向外延伸超过侧壁的外侧边缘。
在一些实施例中，所述第一层可以是所述第二层的关于所述第一层和所述第二层之间的中平面的近似镜像。
在一些实施例中，所述第一层和所述第二层的每层可以基本上不含压电材料。
在一些实施例中，所述第一层和所述第二层的每层可以基本上没有压电特性。
在一些实施方式中，本申请涉及一种用于制造电气装置的方法。所述方法包括提供或形成第一层和第二层，每层均具有外表面和内表面，并且所述第一层包括金属氧化物材料。所述方法还包括在所述第一层和所述第二层的每层的内表面上形成内电极，并且将所述第一层和所述第二层接合于界面，使得所述第一层和所述第二层的内表面之间限定密封腔室。所述方法还包括在所述第一层和所述第二层的每层的外表面上形成外电极，使得所述第一外电极、第一层、和第一内电极提供金属氧化物变阻器(MOV)功能，并且所述第一内电极、第二内电极和所述密封腔室提供气体放电管(GDT)的功能。
在一些实施例中，所述步骤中的至少一些可以以离散形式执行。
在一些实施例中，所述步骤中的至少一些可以以阵列形式式执行，其中，多个单元以阵列方式接合，每个单元对应于所述电气装置的部分或完全制造的形式。所述方法可以还包括分割所述阵列以产生多个单独的单元。
在一些实施例中，在所述第一层和所述第二层的相应外表面上的所述外电极的形成可以基本上同时执行。
为了总结本公开，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应该理解的是，根据本发明的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文所教导或建议的其他优点。
附图说明
图1示出了具有串联实现的第一金属氧化物变阻器(MOV)器件、气体放电管(GDT)器件和第二MOV器件的组合的装置的侧视截面图。
图2示出了GDT/MOV装置，该装置可以提供类似于图1示例的电气功能，但其中的结构和/或制造方法可以大大简化。
图3示出了在一些实施例中，类似于图2的示例，GDT/MOV装置可以包括具有相对侧的密封腔室。
图4显示了图2的GDT/MOV装置的更具体的示例。
图5A-5G示出了可被实施以制造图4的GDT/MOV装置的示例过程。
图6显示了图2的GDT/MOV装置的另一个更具体的示例。
图7A-7I示出了可被实施以制造图6的GDT/MOV装置的示例过程。
图8显示了图2的GDT/MOV装置的另一个更具体的示例。
图9A-9I示出了可被实施以制造图8的GDT/MOV装置的示例过程。
图10显示了图2的GDT/MOV装置的另一个更具体的示例。
图11A-11E显示了可被实施以制造图10的GDT/MOV装置的示例过程。
图12A-12H示出了制造工艺的各个阶段，其中可以以阵列形式制造类似于图4的GDT/MOV装置的GDT/MOV装置。
图13A-13J示出了制造工艺的各个阶段，其中可以以阵列形式制造类似于图6的GDT/MOV装置的GDT/MOV装置。
图14A-14F示出了制造工艺的各个阶段，其中可以以阵列形式制造类似于图8的GDT/MOV装置的GDT/MOV装置。
图15示出了在一些实施例中，GDT/MOV可以包括第一金属氧化物层和第二金属氧化物层，以及在第一金属氧化物层和第二金属氧化物层之间实现的多个GDT腔室。
图16示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置可以包括彼此气体连通的两个GDT腔室。
图17示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置可以包括由一侧上的多个内电极以及在另一侧上的多个内电极促成的GDT腔室。
图18示出了在一些实施例中，外电极功能可以由多个电极提供。
图19示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置可以包括GDT腔室和与GDT腔室相关联的三个MOV元件。
图20示出了在一些实施例中，两个GDT/MOV装置可以以集成的方式串联实现。
图21示出了在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以与热熔丝串联布置。
图22示出了在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以与热开关串联布置。
具体实施方式
本文提供的标题(如果有的话)仅是为了方便起见，并不一定影响所要求保护的发明的范围或含义。
本文公开了与将一个或多个气体放电管(GDT)以及一个或多个金属氧化物变阻器(MOV)集成在一起的装置和方法的各种示例。为了描述的目的，具有GDT和MOV的这种集成的装置在本文中可以被称为GDT/MOV装置，或者简称为GDT/MOV。
值得注意的是，典型的MOV本身会由于例如恒定的交流线路电压应力而劣化。这种应力可能是由浪涌历史、时间、温度或它们的某些组合引起的，并导致漏电流的增加和/或MOV有效性的降低(例如，最大连续工作电压(MCOV))。由于待机电流的增加，漏电流的增加可能会对MOV的能效等级产生负面影响。同样，持续的交流电压激增会导致MOV过热，进而导致故障和/或起火。
当将MOV与GDT组合时，所得组合可以是具有GDT和MOV串联电连接的GDT/MOV装置。在正常条件下工作时，线路(例如交流线路)电压主要跨GDT出现，从而有效地将MOV与线路断开。在电涌事件期间，GDT可以相对快速地接通，从而跨线路连接MOV，以将电涌电压钳制到可接受的水平。一旦电涌事件过去，GDT可以再次关断，从而像之前一样断开MOV的连接。
相应地，GDT/MOV装置可以提供许多有利的特征。例如，可以在MOV部分中实现减小的漏电流，这可以延长装置的工作寿命。在另一个示例中，可以将GDT/MOV装置设计为在不牺牲钳位电压性能的情况下提供电压骤升抗扰度，或降低对这种电压骤升的灵敏度。
图1示出了具有串联实现的第一MOV器件54，GDT器件56和第二MOV器件58的组合的装置50的侧视截面图。图1还示出了装置50的电路示意52。在图1的示例中，第一MOV器件54包括其自身的端子60、64，其实施在金属氧化物层62的相对侧上。类似地，第二MOV器件58包括其自身的端子86、90，其实施在金属氧化物层88的相对侧上。
在第一和第二MOV器件54、58之间是GDT器件56，其中，在GDT器件56的相对侧上具有自己的端子66、84。GDT器件56本身示为包括具有开口的中间层72，以及在中间层72的相对侧上的第一和第二层68、82，从而形成由中间层72的开口和第一和第二层68、82的面向内部的表面限定的密封腔室76。
在上述密封腔室76内是GDT器件56的第一和第二电极74、78。第一电极74示为电连接至第一端子66(电连接示为虚线70)，第二电极78示为电连接至第二端子84(电连接示为虚线80)。
与前述GDT器件56有关的示例可以在标题为“FLAT GAS DISCHARGE TUBE DEVICESAND METHODS”的美国专利第10,032,621号中找到，其通过在这里整体引用而明确地合并于此，并且其公开内容被认为是本说明书的一部分。应该理解的是，在图1的示例中可以利用GDT器件的其他设计。
在图1的示例中，第一MOV器件54的第二端子64与GDT器件56的第一端子66物理接触。类似地，第二MOV器件58的第一端子86与GDT器件56的第二端子84物理接触。相应地，可以将第一MOV器件54的第一端子60和第二MOV器件58的第二端子90用作装置50的整体端子。
在图1的示例中，GDT器件56的三层(72、68、82)可以实现为由电绝缘材料形成的电绝缘层，包括在以上引用的美国专利第10,032,621号中公开的示例。应该注意的是，通过将这种绝缘材料用于GDT器件56中的第一和第二层68、82，需要电连接70、80以将电极74、78连接到它们相应的端子(66、84)。这种电连接(内部和/或外部连接)的示例也可以在美国专利第10,032,621号中找到。
图2示出了GDT/MOV装置，该装置可以提类似供于图1示例的电功能，但其中的结构和/或制造方法可以大大简化。图2示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括具有相对侧的密封腔室116。第一电极114示为在这样相对侧中的一个上实现，第二电极118被示出为在另一侧上实现，从而提供了GDT配置106(在此也称为GDT)。
还示出了GDT106的第一电极114用作第一MOV配置104(在本文中也称为MOV)的两个电极中的一个。更具体地，金属氧化物层112示为实现在GDT106的第一电极114和第一外部电极110之间，从而提供第一MOV功能。
类似地，GDT106的第二电极118也示为充当第二MOV配置108(在此也称为MOV)的两个电极之一。更具体地，金属氧化物层120示为在GDT106的第二电极118与第二外部电极122之间，从而提供第二MOV功能。
在图2中，GDT/MOV装置100的电路示意102被描绘为包括第一MOV104、GDT106和第二MOV108的串联布置。在这样的电路示意中，第一MOV104被描述为使其电极中的一个还充当GDT106的电极中的一个。因此，在图2所示的结构中，电极114可以被称为第一共享电极。类似地，第二MOV108被描绘为使其电极中的一个还充当GDT106电极中的另一个。因此，在图2所示的结构中，电极118可以被称为第二共享电极。
在图2的示例中，在第一外部电极110和第一共享电极114之间的层112中的至少一些可以包括适于在电极110、114之间提供MOV功能的金属氧化物材料。类似地，第二外部电极122和第二共享电极118之间的层120中的至少一些可包括适合于在电极122、118之间提供MOV功能的金属氧化物材料。
在一些实施例中，边缘区域(在图2中指示为115)可以包括绝缘部分，以在第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120之间提供电绝缘。在一些实施例中，第一层112的金属氧化物材料可以延伸或可以不延伸到边缘区域115中。类似地，第二层120的金属氧化物材料可以延伸或可以不延伸到边缘区域115中。边缘区域115的各种非限制性示例在本文中更详细地描述。
在图2的示例中，GDT/MOV装置100提供两个MOV(104、108)的功能，在其之间串联布置有GDT(106)。应该理解的是，本申请的一个或多个特征还可以利用具有少于两个MOV的GDT/MOV装置来实现。
例如，图3示出了在一些实施例中，类似于图2的示例，GDT/MOV装置100可以包括具有相对侧的密封腔室116。第一电极114示为实现在这样的相对侧中的一侧上，并且第二电极118示为实现在另一侧上，从而提供GDT配置106。
GDT106的第一电极114还示为用作MOV配置104的两个电极中的一个。更具体地，金属氧化物层112示为实现在GDT106的第一电极114和第一外部电极110之间，从而提供MOV功能。
与图2的示例不同，电绝缘层124示为提供在GDT106的第二电极118和第二外部电极122之间。此外，GDT106的第二电极118示为电连接(表示为125)到第二外部电极122，使得总体上表示为106的组件提供了GDT功能。
在图3中，GDT/MOV装置100的电路示意102被描绘为包括MOV104和GDT106的串联布置。在这样的电路表示中，MOV104被描述为使其电极中的一个还充当GDT106的电极中的一个。因此，在图3所示的结构中，电极114可以被称为共享电极。由于在此示例中不存在第二个MOV，因此GDT106的另一个电极(118)不是共享电极。
在图3的示例中，在第一外部电极110和共享电极114之间的层112中的至少一些可以包括适于在电极110、114之间提供MOV功能的金属氧化物材料。同样在图3的示例中，GDT106的第二外部电极122和第二电极118之间的层124中的至少一些可以包括适于提供GDT功能的电绝缘材料。
在一些实施例中，边缘区域(在图3中指示为117)可以包括绝缘材料、金属氧化物材料或它们的某些组合。
图4示出了图2的GDT/MOV装置100的更具体的示例。更具体地，图4示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括具有金属氧化物层112的第一MOV(图2中的104)和具有金属氧化物层120的第二MOV(图2中的108)，其中，每个MOV都有一个由凸起的周边限定的凹部。因此，当这样的MOV与彼此面对的凹部组装时，形成了GDT腔室116。
如图4所示，密封件130可以实现以接合第一和第二MOV的凸起的周边部分。在一些实施例中，这种密封件可以是诸如玻璃密封件的电绝缘密封件。与玻璃密封件的形成有关的示例可以在题为“GLASS SEALED GAS DISTRIGE TUBES”的美国专利申请第15/990,965号和相应的美国公开第2019/0074162号中找到，其每一个通过在这里整体引用而明确地合并于此，并且其公开内容应被认为是本申请的说明书的一部分。
在图4的示例中，第一MOV示为包括在金属氧化物层112的面向内部的凹槽表面上的内电极114。用于第一MOV的同一内电极114示为被用作GDT腔室116的第一电极。类似地，第二MOV示为包括在金属氧化物层120的面向内部的凹槽表面上的内电极118。用于第二MOV的同一内电极118示为被用作GDT腔室116的第二电极。
图4示出了在一些实施例中，可以在每个电极114、118上提供发射涂层(132或134)。这种发射涂层可用于GDT/MOV装置100的GDT部分的操作。应该理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以在电极上包括或可以不包括发射涂层。
在图4的示例中，第一和第二外电极110、122示为分别在第一和第二金属氧化物层112、120的外侧上实现。因此，第一MOV可以包括在第一外电极110和第一内电极114之间实现的第一金属氧化物层112。类似地，第二MOV可以包括在第二外电极122和第二内电极118之间实现的第二金属氧化物层120。
图5A-5G示出了可以被实施以制造图4的GDT/MOV装置100的示例过程的各个阶段。图5A示出了在一些实施例中，可以提供或形成金属氧化物层。在一些实施例中，这种金属氧化物层可以用作图4的第一金属氧化物层112或第二金属氧化物层120。相应地，图5A中的金属氧化物层表示为112、120。然而，应该理解的是，在一些实施例中，用于第一MOV的金属氧化物层可以不同于用于第二MOV的金属氧化物层。
在图5A的示例中，金属氧化物层112、120示为包括由凸起的周边部分142限定的凹部140。在一些实施例中，可以通过模制工艺或适合于制造MOV的任何其他工艺来形成金属氧化物层112、120。
图5B示出了在一些实施例中，可以在凹部(图5A中的140)的面向内部的表面(例如，在地板上)上形成内电极(表示为114、118)，因此从而形成组件144。因此，在将金属氧化物层112、120用于图4的第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120的情况下，可以将相同的内电极(114、118)用于第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120。应该理解的是，在一些实施例中，第一内电极和第二内电极可以相同或可以不同。
图5C示出了在一些实施例中，可以在相应内电极(114、118)的面向内部的表面上形成发射涂层(表示为132、134)，从而形成组件146。应该理解的是，在一些实施例中，用于第一内电极和第二内电极的发射涂层可以相同或可以不同。
图5D示出了在一些实施例中，密封材料层148可形成在凸起的周边部分(图5A中的142)上，从而形成组件150。在一些实施例中，这种密封材料可以是诸如绝缘密封玻璃或其他高温绝缘密封材料的电绝缘材料。
图5E示出了在一些实施例中，图5D的组件150中的两个可以被组装以允许两个组件的面向内部的部分的接合。更具体地，第一组件150a(类似于图5D的组件150)可以倒置并且定位在第二组件150b(也类似于图5D的组件150)上，从而形成组件152。
图5F示出了在一些实施例中，图5E的组件152可以进一步被处理从而形成密封件130和相应的密封腔室116，从而形成组件154。举例来说，图5E的组件152的这种进一步处理可以包括提供期望的气体(例如，惰性气体、活性气体或它们的某种组合)，使得未密封的腔室被气体填充。然后，可以加热组件152，使得密封层(图5D中的148)融化从而形成密封件130和其内具有期望气体的密封腔室116。
图5G示出了在一些实施例中，第一和第二外部电极110、122可形成在图5F的组件154上，从而形成类似于图4的GDT/MOV装置100的组件。更特别地，第一外部电极110可形成在第一金属氧化物层(图4中的112)的面向外部的表面上，并且第二外部电极122可形成在第二金属氧化物层(图4中的120)的面向外部的表面上。
在图4和5A-5G的示例中，两个MOV之间的界面部分(图2中的115)可以包括凸起的周边部分(图5A中的142)。在一些实施例中，这种凸起的周边部分可以由形成金属氧化物层的剩余部分(图4中的112、120)的相同金属氧化物材料形成。
值得注意的是，在图4和5A-5G的示例中，可以通过电绝缘密封件130(如图4、5F和5G所示)来提供两个MOV之间的界面部分(图2中的115)的电绝缘性质。
图6示出了图2的GDT/MOV装置100的另一个更具体的示例。更具体地，图6示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括具有金属氧化物层112的第一MOV(图2中的104)和具有金属氧化物层120的第二MOV(图2中的108)。在图6的示例中，两个金属氧化物层112、120中的每一个可以是基本平坦的层。因此，当这样的MOV与它们之间的间隔件160组装时，形成GDT腔室116。
在一些实施例中，间隔件160可以实现为板，具有贯穿板的开口，并且这种开口通常可以在密封时限定GDT腔室116的侧壁。
如图6所示，可以实施第一密封件162以将第一MOV的金属氧化物层112的周边部分与间隔件160接合，并且可以实施第二密封件164以将第二MOV的金属氧化物层120的周边部分和间隔件160接合。
在图6的示例中，第一密封件162、间隔件160和第二密封件164中的至少一个可以是电绝缘部件。例如，如果间隔件160由电绝缘材料(例如，陶瓷)形成，则第一和第二密封件162、164中的每个可由导电材料(例如，金属)或电绝缘材料(例如，玻璃)形成。在另一示例中，如果第一和第二密封件162、164中的一个或两个由电绝缘材料(例如，玻璃)形成，则间隔件160可以由导电材料(例如，金属)或电绝缘材料(例如陶瓷)形成。
为了描述图6和7A-7I，将假设间隔件由诸如陶瓷的电绝缘材料形成，并且第一和第二密封件162、164由诸如陶瓷玻璃的电绝缘材料或诸如金属的导电材料形成。然而，应该理解的是，如上所述，其他配置也是可能的。
在图6的示例中，第一MOV示为包括在金属氧化物层112的面向内部的表面上的内电极114。用于第一MOV的相同内电极114示为用作GDT腔室116的第一电极。类似地，第二MOV示为在金属氧化物层120的面向内部的表面上包括内电极118。用于第二MOV的相同内电极118示为用作GDT腔室116的第二电极。
图6示出了在一些实施例中，可以在电极114、118中的每个上提供发射涂层(132或134)。这种发射涂层可用于GDT/MOV装置100的GDT部分的操作。应该理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置在电极上可以包括或可以不包括发射涂层。
在图6的示例中，第一和第二外电极110、122示为分别在第一和第二金属氧化物层112、120的外侧上实现。因此，第一MOV可以包括在第一外电极110和第一内电极114之间实现的第一金属氧化物层112。类似地，第二MOV可以包括在第二外电极122和第二内电极118之间实现的第二金属氧化物层120。
图7A-7I示出了示例过程的各个阶段可以被实施以制造图6的GDT/MOV装置100。图7A示出了在一些实施例中，可以提供或形成间隔件160的层。这种间隔层可以包括开口170，该开口170的尺寸设计成为GDT/MOV装置的GDT部分的腔室。在一些实施例中，开口170可以通过例如冲压或切割出开口170的期望形状而形成在固体层上。在一些实施例中，间隔层可以预先形成有开口。在一些实施例中，间隔层可以由例如陶瓷材料形成。
图7B示出了在一些实施例中，可以在间隔层的周边部分的一侧上提供密封层172，并且可以在间隔层的周边部分的另一侧上提供另一密封层174，从而形成组件176。在一些实施例中，每个密封层172、174可以由例如电绝缘材料(诸如绝缘密封玻璃或其他高温绝缘密封材料)形成。
图7C示出了在一些实施例中，可以提供或形成金属氧化物层。在一些实施例中，这种金属氧化物层可以用作图6的第一金属氧化物层112或第二金属氧化物层120。相应地，图7C中的金属氧化物层表示为112、120。然而，应该理解的是，在一些实施例中，用于第一MOV的金属氧化物层可以不同于用于第二MOV的金属氧化物层。
图7C示出了在一些实施例中，金属氧化物层112、120可以是基本平坦的。在一些实施例中，可以通过模制工艺或适合于制造MOV的任何其他工艺来形成金属氧化物层112、120。
图7D示出了在一些实施例中，可以在金属氧化物层112、120的面向内部的表面上形成内电极(表示为114、118)，从而形成组件178。因此，在将金属氧化物层112、120用于图6的第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120的情况下，可以将相同的内电极(114、118)用于第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120。应该理解的是，在一些实施例中，第一内电极和第二内电极可以相同或可以不同。
图7E示出了在一些实施例中，可以在相应的内电极(114、118)的面向内的表面上形成发射涂层(表示为132、134)，从而形成组件180。应该理解的是，在一些实施例中，用于第一内电极和第二内电极的发射涂层可以相同或可以不同。
图7F示出了在一些实施例中，可以在金属氧化物层112、120的面向内部的表面的周边部分上形成密封材料层182，从而形成组件184。在一些实施例中，这种密封材料可以是诸如绝缘密封玻璃或其他高温绝缘密封材料的电绝缘材料。
图7G示出了在一些实施例中，图7F的组件184中的两个和图7B的组件176可以被组装以允许组件176将两个组件184的面向内部的部分接合。更具体地，第一组件184a(类似于图7F的组件184)可以倒置并且定位在间隔件/密封层组件176上方，并且第二组件184b(也类似于图7F的组件184)可以定位在隔离件/密封层组件176的下方，从而形成组件186。
图7H示出了在一些实施例中，图7G的组件186可以被进一步处理以在间隔层和相应的密封腔室116的两侧上形成密封件162、164，从而形成组件188。举例来说，图7G的组件186的这种进一步处理可以包括提供期望的气体(例如，惰性气体、活性气体或它们的某种组合)，使得未密封的腔室被气体填充。然后，可以加热组件186，使得相应的密封层(图7B和7F中的172和182以及174和182)融化以在间隔件160的两侧上形成密封件162、164和其内具有期望的气体的密封腔室116。
图7I示出了在一些实施例中，第一和第二外部电极110、122可形成在图7H的组件188上，从而形成类似于图6的GDT/MOV装置100的组件。更具体地，第一外部电极110可形成在第一金属氧化物层(图6中的112)的面向外部的表面上，并且第二外部电极122可形成在第二金属氧化物层(图6中的120)的面向外部的表面上。
图8示出了图2的GDT/MOV装置100的另一个更具体的示例。更具体地，图8示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括具有金属氧化物层112的第一MOV(图2中的104)和具有金属氧化物层120的第二MOV(图2中的108)。在图8的示例中，两个金属氧化物层112、120中的每一个可以是基本上平坦的层，类似于图6的示例。因此，当这种MOV与它们之间的间隔件190组装在一起时，形成了GDT腔室116。
在一些实施例中，类似于图6的示例性间隔件160，间隔件190可以实现为板，其具有穿过板的开口。然而，在图8的示例中，间隔件190示为具有一定尺寸，使得其横向外部延伸超过由第一和第二金属氧化物层112和120限定的外侧壁。如本文所述，间隔件的前述延伸部可以被称为“翼”。与这种翼有关的示例可以在题为“DEVICES AND METHODS RELATEDTO FLAT GAS DISCHARGE TUBES”的美国专利第9,202,682中号找到，其公开内容通过在这里整体引用而明确地合并于此，其公开内容应被视为本申请的说明书的一部分。
如本文中还描述的，并且在一些实施例中，这种翼配置可以允许以阵列形式制造多个GDT/MOV装置，并且以不同于在类似于图6示例的多个GDT/MOV装置的阵列形式制造之后可以使用的分割技术的方式来分割。这种阵列形式制造的示例在本文中更详细地描述。在一些实施例中，间隔件190的横向内部部分可以向内或可以不向内延伸超过间隔件190的两侧上的密封件192、194的内边缘。
如图8所示，可以实施第一密封件192从而将第一MOV的金属氧化物层112的周边部分与间隔件190接合，并且可以实施第二密封件194从而将第二MOV的金属氧化物层120的周边部分和间隔件190接合。
在图8的示例中，第一密封件192、间隔件190和第二密封件194中的至少一个可以是电绝缘部件。例如，如果间隔件190由电绝缘材料(例如，陶瓷)形成，则第一和第二密封件192、194中的每个可以由导电材料(例如，金属)或电绝缘材料(例如，玻璃)形成。在另一示例中，如果第一和第二密封件192、194中的一个或两个由电绝缘材料(例如，玻璃)形成，则间隔件190可以由导电材料(例如，金属)或电绝缘材料(例如陶瓷)形成。
为了描述图8和9A-9I，将假设间隔件190由诸如陶瓷的电绝缘材料形成，并且第一和第二密封件192、194由诸如玻璃的电绝缘材料或诸如金属的导电材料形成。然而，应该理解的是，如上所述，其他配置也是可能的。
在图8的示例中，第一MOV示为包括在金属氧化物层112的面向内部的表面上的内电极114。用于第一MOV的相同内电极114示为用作GDT腔室116的第一电极。类似地，第二MOV示为包括在金属氧化物层120的面向内部的表面上的内电极118。用于第二MOV的相同内电极118示为用作GDT腔室116的第二电极。
图8示出了在一些实施例中，可以在电极114、118中的每个上提供发射涂层。这种发射涂层可用于GDT/MOV装置100的GDT部分的操作。应该理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以在电极上包括或可以不包括发射涂层。
在图8的示例中，第一和第二外电极110、122示为分别在第一和第二金属氧化物层112、120的外侧上实现。因此，第一MOV可以包括实现在第一外电极110和第一内电极114之间的第一金属氧化物层112。类似地，第二MOV可以包括实现在第二外电极122和第二内电极118之间的第二金属氧化物层120。
图9A-9I示出了示例过程的各个阶段可以被实施以制造图8的GDT/MOV装置100。图9A示出了在一些实施例中，可以提供或形成间隔件190的层。这种间隔层可以包括开口200，该开口200的尺寸设计为通常成为GDT/MOV装置的GDT部分的腔室。在一些实施例中，开口200可以通过例如冲压或切割出开口200的期望形状而形成在固体层上。在一些实施例中，间隔层可以预先形成有开口。在一些实施例中，间隔层可以由例如陶瓷材料形成。
图9B示出了在一些实施例中，可以在间隔层的近周边部分的一侧上提供密封层202，并且可以在间隔层的近周边部分的另一侧上提供另一密封层204，从而形成组件206。在一些实施例中，密封层202、204可从间隔层的外边缘向内定位，从而允许翼的形成，其中间隔层的外部向外延伸超过由第一和第二金属氧化物层112、120限定的侧壁。在一些实施例中，每个密封层202、204可以由例如电绝缘材料(诸如绝缘密封玻璃或其他高温绝缘密封材料)形成。
图9C示出了在一些实施例中，可以提供或形成金属氧化物层。在一些实施例中，这种金属氧化物层可以用作图8的第一金属氧化物层112或第二金属氧化物层120。相应地，图9C中的金属氧化物层表示为112、120。然而，应该理解的是，在一些实施例中，用于第一MOV的金属氧化物层可以不同于用于第二MOV的金属氧化物层。
图9C示出了在一些实施例中，金属氧化物层112、120可以是基本平坦的。在一些实施例中，可以通过模制工艺或适合于制造MOV的任何其他工艺来形成金属氧化物层112、120。
图9D示出了在一些实施例中，可以在金属氧化物层112、120的面向内部的表面上形成内电极(表示为114、118)，从而形成组件208。因此，在将金属氧化物层112、120用于图8的第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120的情况下，可以将相同的内电极(114、118)用于第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120。应该理解的是，在一些实施例中，第一内电极和第二内电极可以相同或可以不同。
图9E示出了在一些实施例中，可以在相应内电极(114、118)的面向内的表面上形成发射涂层(表示为132、134)，从而形成组件210。应该理解的是，在一些实施例中，用于第一内电极和第二内电极的发射涂层可以相同或可以不同。
图9F示出了在一些实施例中，可以在金属氧化物层112、120的面向内部的表面的周边部分上形成密封材料层212，从而形成组件214。在一些实施例中，这种密封材料可以是诸如绝缘密封玻璃或其他高温绝缘密封材料的电绝缘材料。
图9G示出了在一些实施例中，图9F的组件214中的两个和图9B的组件206可以被组装以允许组件206将两个组件214的面向内部的部分接合。更具体地，第一组件214a(类似于图9F的组件214)可以倒置并且定位在间隔件/密封层组件206上方，并且第二组件214b(也类似于图9F的组件214)可以定位在隔离件/密封层组件206下方，从而形成组件216。
图9H示出了在一些实施例中，图9G的组件216可以被进一步处理以在间隔层和相应的密封腔室116的两侧上形成密封件192、194，从而形成组件218。举例来说，图9G的组件216的这种进一步处理可以包括提供期望的气体(例如，惰性气体、活性气体或它们的某种组合)，使得未密封的腔室被气体填充。然后，可以加热组件216，使得相应的密封层(图9B和9F中的202和212以及204和212)融化以在间隔件190的两侧上形成密封件192、194和其内具有期望的气体的密封腔室。
图9I示出了在一些实施例中，第一和第二外部电极110、122可形成在图9H的组件218上，从而形成类似于图8的GDT/MOV装置100的组件。更具体地，第一外部电极110可形成在第一金属氧化物层(图8中的112)的面向外部的表面上，并且第二外部电极122可形成在第二金属氧化物层(图8中的120)的面向外部的表面上。
图10示出了图2的GDT/MOV装置100的另一个更具体的示例。更具体地，图10示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以类似于图8的示例，但是包括多个间隔层(例如，两个间隔层)。因此，图10的GDT/MOV装置100可以包括具有金属氧化物层112的第一MOV(图2中的104)和具有金属氧化物层120的第二MOV(图2中的108)。在图10的示例中，两个金属氧化物层112、120中的每一个可以是基本上平坦的层，类似于图6的示例。因此，当将这种MOV与它们之间的间隔件220、222组装在一起时，形成了GDT腔室116。
在图10的示例中，类似于图8的示例性间隔件190，间隔件220、222中的每个可以实现为板，其具有穿过板的开口。利用这种间隔件(220、222)，可以实现密封件224，从而将第一MOV的金属氧化物层112的周边部分与间隔件220接合，可以实现密封件226从而将间隔件220和间隔件222接合，以及可以实现密封件228从而将第二MOV的金属氧化物层120的周边部分和间隔件222接合。
在图10的示例中，假设两个间隔件220、222中的每个都类似于图8的间隔件190，则附加的间隔件可以允许GDT/MOV装置100的GDT部分支持更高的电压。因此，应该理解的是，也可以利用两个以上这样的间隔件。
在图10的示例中，第一和第二内电极114、118，可选的发射涂层132、134以及第一和第二外电极110、122可以类似于图8的示例。然而，应该理解的是，这些部件也可以不同以便例如支持更高的电压。
图11A-11E示出了示例过程的各个阶段可以被实施以制造图10的GDT/MOV装置100。假设图10的间隔件220、222中的每个类似于图8的间隔件190，则图9B的组件206中的两个可以在图11A中提供。类似地，在图11B中，可以为两个金属氧化物层112、120中的每个提供图9F的组件214。
图11C示出了在一些实施例中，图11B的组件214中的两个和图11B的组件206中的两个可以被组装以允许两个组件214的面向内部的部分由两个间隔件组件接合。更具体地，第一组件214a(类似于图11B的组件214)可以倒置并定位在第一间隔件/密封层组件206a上方，该第一间隔件/密封层组件206a又定位在第二间隔件/密封层组件206b上方。可以将第二组件214b(也类似于图11B的组件214)放置在第二间隔件/密封层组件206b的下方，从而形成组件230。
图11D示出了在一些实施例中，图11C的组件230可以被进一步处理以在相应层之间形成密封件224、226、228，从而形成组件232。举例来说，图11C的组件230的这种进一步处理可以包括提供期望的气体(例如，惰性气体、活性气体或它们的某种组合)，使得未密封的腔室被气体填充。然后，可以加热组件230，使得相应的密封层(图11A和11B的202、204、212)融化以在相应的层之间形成密封件224、226、228和其内具有期望的气体的密封腔室116。
图11E示出了在一些实施例中，第一和第二外部电极110、122可形成在图11D的组件232上，从而形成类似于图10的GDT/MOV装置100的组件。更具体地，第一外部电极110可形成在第一金属氧化物层(图10中的112)的面向外部的表面上，并且第二外部电极122可形成在第二金属氧化物层(图10中的120)的面向外部的表面上。
在参照图4-图11E所描述的示例中，将相应的GDT/MOV装置100描绘为制造成单个单元。应该理解的是，在一些实施例中，一些或全部这种GDT/MOV装置可以以离散单元(例如，作为单个单元)、阵列形式或它们的任何组合来制造。
例如，图12A-12H示出了以阵列形式制造GDT/MOV装置(类似于图4的GDT/MOV装置100)的制造工艺的各个阶段。在另一个示例中，图13A-13J示出了以阵列形式制造GDT/MOV装置(类似于图6的GDT/MOV装置100)的制造工艺的各个阶段。在又一个示例中，图14A至图14F示出了以阵列形式制造GDT/MOV装置(类似于图8的GDT/MOV装置100)的制造工艺的各个阶段。
参照图12A，可以提供或形成具有多个单元(每个单元表示为112、120)的阵列300。每个单元可以类似于图5A的金属氧化物层112、120；因此，图12A的阵列300可以是第一金属氧化物单元的阵列或第二金属氧化物单元的阵列。相应地，阵列300可以以阵列形式形成，其中每个单元类似于图5A的示例形成。
参照图12B，可以处理图12A的阵列300从而产生多个单元，每个单元类似于图5B的示例组件144。相应地，组件302可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图5B的示例。
参照图12C，可以处理图12B的组件302以产生多个单元，每个单元类似于图5C的示例组件146。相应地，组件304可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图5C的示例。
参照图12D，可以处理图12C的组件304从而产生多个单元，每个单元类似于图5D的示例组件150。相应地，组件306可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图5D的示例。
参照图12E，可以处理图12D的组件306中的两个，从而产生多个单元，每个单元类似于图5E的示例组件152。相应地，组件308可以以阵列形式形成，其中每个单元的布置类似于图5E的示例。
参照图12F，可以处理图12E的组件308从而产生多个单元，每个单元类似于图5F的示例性组件154。相应地，组件310可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图5F的示例。
参照图12G，可以处理图12F的组件310从而产生包括多个接合的单元的组件312，每个单元类似于图5G的示例性组件。相应地，组件312可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图5G的示例。
参照图12H，可以处理图12G的组件312从而产生多个单独的单元，每个单元类似于图5G的GDT/MOV装置100。在一些实施例中，可以通过对图12G的阵列形式组件312的分割来获得这种单个单元。在一些实施例中，这种分割过程可以包括例如切割(例如，锯切割、刀片切割，激光切割等)过程，其中切割两个单元之间的整个堆叠组件。
参照图13A，可以提供或形成具有多个单元(每个单元表示为160)的阵列320。每个单元可以类似于图7A的间隔层；因此，图13A的阵列320可以是间隔层单元的阵列。相应地，阵列320可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7A的示例。
参照图13B，可以处理图13A的阵列320以产生多个单元，每个单元类似于图7B的示例组件176。相应地，组件322可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7B的示例。
参照图13C，可以提供或形成具有多个单元(每个单元表示为112、120)的阵列324。每个单元可以类似于图7C的金属氧化物层112、120；和图7C的金属氧化物层11、120。因此，图13C的阵列324可以是第一金属氧化物单元的阵列或第二金属氧化物单元的阵列。相应地，阵列324可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7C的示例。
参照图13D，可以处理图13C的阵列324从而产生多个单元，每个单元类似于图7D的示例组件178。相应地，组件326可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7D的示例。
参照图13E，可以处理图13D的组件326从而产生多个单元，每个单元类似于图7E的示例组件180。相应地，组件328可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7E的示例。
参照图13F，可以处理图13E的组件328从而产生多个单元，每个单元类似于图7F的示例组件180。相应地，组件330可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7F的示例。
参照图13G，可以处理图13F的组件330和图13B的组件322中的两个，从而产生多个单元，每个单元类似于图7G的示例性组件186。相应地，可以以阵列形式形成组件332，其中每个单元的布置类似于图7G的示例。
参照图13H，可以处理图13G的组件332从而产生多个单元，每个单元类似于图7H的示例组件188。相应地，组件334可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7H的示例。
参照图13I，可以处理图13H的组件334从而产生包括多个接合单元的组件336，每个单元类似于图7I的示例组件。相应地，组件336可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图7I的示例。
参照图13J，可以处理图13I的组件336从而产生多个单独的单元，每个单元类似于图7I的GDT/MOV装置100。在一些实施例中，可以通过对图13I的阵列形式组件336的分割来获得这种单个单元。在一些实施例中，这种分割过程可以包括例如切割(例如，锯切割、刀片切割、激光切割等)过程，其中切割两个单元之间的整个堆叠组件。
图12A-图12H和图13A-13J的制造示例是这样的示例，其中，当以阵列形式，并且分割步骤包括例如切割两个相邻单元之间的整个堆叠组件时，可以实现基本上所有的相应处理步骤。图14A-14F示出了制造过程的示例，其中阵列形式没有用于所有不同的层。相应地，在这种制造过程中，分割步骤可以包括分离由一个或多个阵列形式层接合的单元。
例如，参考图14A，可以提供或形成具有多个单元(每个单元表示为190)的阵列350。每个单元可以类似于图9A的翼间隔件层；因此，图14A的阵列350可以是间隔层单元的阵列。相应地，阵列350可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图9A的示例。
在一些实施例中，间隔层单元的阵列350可以配置为促进更容易的分割过程。例如，可以沿着两个相邻单元之间的线提供刻痕特征。在分割期间，这种刻痕特征可以允许单元通过例如施加机械力(例如，掰开每个单元以进行分离)来分离。这种分割的示例在本文中更详细地描述。
参照图14B，可以处理图14A的阵列350从而产生多个单元，每个单元类似于图9B的示例组件206。相应地，组件352可以以阵列形式形成，其中每个单元的形成类似于图9B的示例。
图14C示出了在一些实施例中，可以将组件215(类似于图9F的示例组件214，但是在其上形成有外部电极)放置在图14B的阵列形式组件352的每个单元上，从而以产生组件354。在一些实施例中，组件215可以作为离散单元、阵列形式步骤之后的单个单元或它们的一些组合来制造。
图14D示出了在一些实施例中，组件215可以在阵列形式组件(图14B中的352)的每个单元的两侧上定位，从而形成组件356。因此，图14D中的每个单元217示为包括两个组件215。这种单元(217)可以类似于图9G的示例组件216，但是其上形成有外部电极。
参照图14E，可以处理图14D的组件356从而产生多个接合的单元，每个单元类似于图9H的示例组件218，但是在其上形成有外部电极。相应地，组件358可以保持为阵列形式，其中每个单元类似于图9I的示例。
图14F示出了在一些实施例中，可以通过对图14E的组件358的分割而获得单个单元。例如，单个单元(类似于图9I的GDT/MOV装置100)示为通过在间隔层的大约中间位置362处掰断而与相邻单元分离。在一些实施例中，并且如本文所述，可以通过例如在间隔层的中间位置362处或附近的刻痕特征来促进这种分割。应该理解的是，也可以利用其他技术来实现间隔层的分割。
在本文参考图4-图14F描述的各种示例中，假定给定的GDT/MOV装置包括一个GDT腔室。然而，应该理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可包括一个以上的GDT腔室。
例如，图15示出了在一些实施例中，类似于图2的示例，GDT/MOV装置100可以包括第一金属氧化物层112和第二金属氧化物层120。因此，这种金属氧化物层之间的各种界面可以实现，包括本文所述的示例。
在图15的示例中，多个GDT腔室示为在第一和第二金属氧化物层112、120之间实现。更具体地，第一GDT腔室116a和第二GDT腔室116b示为在第一和第二金属氧化物层112、120之间实现。第一GDT腔室116a示为与内电极114a、118a相关联，第二GDT腔室116b示为与内电极114b、118b相关联。相应地，可以通过第一金属氧化物层112、内电极114a、114b和外电极110来提供第一MOV功能。类似地，可以通过第二金属氧化物层120、内电极118a、118b和外电极122提供第二MOV功能。
在图15的示例中，两个GDT腔室(116a，116b)示为彼此隔离。然而，在一些实施例中，可能期望使这种GDT腔室彼此连通(例如，就气体而言)。因此，图16示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括彼此气体连通的两个GDT腔室116a、116b。在图16中，这种气体连通可以通过例如两个GDT腔室116a、116b之间的开口380来实现。
在一些实施例中，在需要或期望在两个GDT腔室之间的气体平衡的情况下，或者在与两个通常平行的腔室相关联的电特性也是需要或期望的情况下，图16的示例的前述配置可能是期望的。在图16的示例中，GDT/MOV装置100的各种其他部件可以类似于图15的示例。
在本文公开的许多示例中，假定给定的GDT腔室已与其关联了一组内电极。然而，应该理解的是，也可以使用其他数量的内电极。
例如，图17示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括由一侧上的多个内电极114a、114b和另一侧上的多个内电极118a、118b促成的GDT腔室116。内电极114a、114b可以用作与第一金属氧化物层112关联的第一MOV的共享电极。类似地，内电极118a、118b可以用作与第二金属氧化物层120关联的第二MOV的共享电极。应该理解的是，也可以实现内电极的其他配置。例如，与第一MOV关联的内电极可以或可以不与和第二MOV相关联的内电极相同。
还应理解的是，外电极110可以与或可以不与外电极122相同。此外，如图18所示，外电极功能可以由多个电极提供。例如，电极110a、110b可以为与第一金属氧化物层112关联的第一MOV提供外电极功能，而电极122a、122b可以为与第二金属氧化物层120关联的第二MOV提供外电极功能。
图19示出了在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以包括GDT腔室116和与GDT腔室116相关联的三个MOV元件。在图19的示例中，间隔件160、密封件162、164、发射涂层134、内电极118、金属氧化物层120和外电极122可以类似于本文参考图6描述的示例。
与在单个内电极114和单个外电极110之间提供单片金属氧化物层112的图6的示例不同，图19的GDT/MOV装置100具有在GDT腔室116的另一侧实现的两个电隔离的金属氧化物层112a、112b。在一些实施例中，可以通过电绝缘密封件113(例如，玻璃密封件)来分隔这种两个隔离的金属氧化物层。这种电绝缘密封件还可以为GDT腔室116提供密封功能。
在图19的示例中，内电极114a和可选的发射涂层132a示为在金属氧化物层112a的内侧上实现，并且外电极110a示为在金属氧化物层112a的外侧上实现。类似地，内电极114b和可选的发射涂层132b示为在金属氧化物层112b的内侧上实现，并且外电极110b示为在金属氧化物层112b的外侧上实现。相应地，GDT/MOV装置100示为包括与在GDT腔室116的一侧上的两个金属氧化物层112a、112b和在GDT腔室116的另一侧上的一个金属氧化物层120相关联的三个MOV元件。
在图19的示例中，假定GDT/MOV装置100的边缘区域类似于图6的示例。然而，应该理解的是，图19的装置100也可以使用其他边缘区域示例来实现。
在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征(诸如图4-18的示例)的GDT/MOV装置可以配置为提供关于第一和第二金属氧化物层或面板(用于离散或阵列形式处理)之间的中间平面的对称性或近似对称性。例如，给定的第一和第二金属氧化物层或面板的尺寸可以相同或近似相同，从而提供这种对称性。这种对称性或近似对称性可导致在各种工艺步骤(包括涉及温度变化的步骤)期间减小机械应力。
在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以与包括另一GDT/MOV装置的另一装置组合。例如，图20示出了在一些实施例中，两个GDT/MOV装置可以以集成的方式串联实现。更具体地，第一和第二GDT腔室406、414示为与第一金属氧化物层(402)、第二金属氧化物层(410)和第三金属氧化物层(418)交替布置。因此，电极404可以是第一金属氧化物层402和第一GDT腔室406的共享电极，电极408可以是第二金属氧化物层410和第一GDT腔室406的共享电极，电极412可以是第二金属氧化物层410和第二GDT腔室414的共享电极，电极416可以是第三金属氧化物层418和第二GDT腔室414的共享电极。
电极400和420可以实现为GDT/MOV装置100的外电极。相应地，图20的结构的电路表示可以描绘为102。
图21和22示出了GDT/MOV装置可以与另一个电气装置结合使用的其他示例。例如，图21示出在一些实施例中，具有本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置100可以与热熔丝434(例如，单流热熔丝)串联布置，从而提供装置430。在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以与热熔丝434直接物理接触。在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以与热熔丝434电连接，但不直接物理接触。
在另一示例中，图22示出了在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置100可以与热开关436(例如，可复位的热熔断路器(thermal cutoff，TOO))串联布置，从而提供装置432。在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以与热开关436直接物理接触。在一些实施例中，GDT/MOV装置100可以与热开关436电连接，但不直接物理接触。
应该理解的是，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置也可以用一个或多个串联、并联或它们的任何组合的电气部件或装置来实现。
在一些实施例中，MOV材料(诸如与本文所述的各种金属氧化物层相关的材料)可以包括例如氧化锌(ZnO)或氧化锌基的材料、和/或钛酸锶(SrTiO3)或SrTiO3基的材料。在第一示例的上下文中，氧化锌基的材料可以包括或由掺杂诸如Sb2O3，Bi2O3，MnO，Cr2O3等的其他金属氧化物化合物来形成。
在一些实施例中，MOV材料可以包括金属氧化物(例如，ZnO粒)的微结构布置以提供传导机制。例如，通常为半导体的给定ZnO粒或颗粒可以通过薄的绝缘边界层与其他ZnO颗粒分离。这种边界层的击穿电压约为3.2V。因此，给定的MOV器件的击穿电压可以基于两个电极之间的粒的数量(例如，平均数量)。
在一些实施例中，前述金属氧化物层中的一些或全部可以实现为半导体陶瓷材料。利用这种半导体陶瓷层，可以通过在电极形成(例如，通过电镀)之前首先保护陶瓷体来形成外电极(例如，配置为用于安装应用的端子)。可以通过利用化学和/或物理施加技术在陶瓷体上形成钝化层来实现对陶瓷体的这种保护。例如，物理施加技术可以包括用某种绝缘聚合物涂覆半导体陶瓷体。在另一个示例中，化学施加技术可以包括化学反应，该化学反应导致半导体陶瓷体的暴露表面变得电绝缘，至少出于形成电极的目的。
值得注意的是，至少如本文所述实现的前述氧化锌基的材料和SrTiO3基的材料通常不包括压电材料和/或不包括压电性质。因此，在一些实施例中，包括前述示例中的一些或全部的MOV材料(诸如与本文所述的各种金属氧化物层相关联的材料)可以配置为不具有任何显著数量的压电材料，和/或不具有任何显著数量的压电性能。在一些实施例中，具有如本文所述的一个或多个特征的GDT/MOV装置可以包括材料，例如与如本文所述的各种金属氧化物层相关联的材料，这些材料配置为即使以少量存在也不利用任何显著量的压电特性。应该理解的是，前述压电特性可以包括例如压阻特性。
在一些实施例中，本文所述的间隔层可以包括例如陶瓷或氧化铝。
在一些实施例中，本文所述的各种GDT腔室可填充有例如氖气、氩气、氮气和/或氢气。
在一些实施例中，本文所述的各种内或共享电极可以由例如银、铜和/或钨形成。这种电极的形成可以通过例如丝网印刷、移印或蒸发/光蚀刻技术来实现。并且这些技术中的一些或全部之后可以进行烧结步骤。
在一些实施例中，本文所述的各种外电极可以由例如镀有镍或锡的银形成。这种电极的形成可以通过例如丝网印刷或移印技术来实现；并且这些技术中的一些或全部之后可以进行烧结步骤。
在一些实施例中，本文所述的各种可选的发射涂层可以由例如各种金属、盐和卤化物形成。
除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括了”等应理解为包含性含义，而不是排他性或穷举性含义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。如本文中通常使用的，词语“耦接”是指两个或更多个元件，其可直接连接，或通过一个或多个中间元件连接。另外，当在本申请中使用时，词语“本文中”、“以上”、“以下”和类似含义的词语应整体上指本申请，而不是指本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在以上详细描述中使用单数或复数的词也可分别包括复数或单数。词语“或”指的是两个或多个项目的列表，该单词涵盖该单词的以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。
本发明的实施例的以上详细描述不旨在穷举，或是将本发明限制为以上公开的精确形式。尽管以上出于说明性目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理，或采用具有不同顺序的块的***，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改。这些处理或块中的每一个可以按照各种不同的方式来实现。而且，虽然有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同的时间执行。
本文提供的本发明的教导可以应用于其他***，而不一定是上述***。可以将上述各个实施例的元素和动作组合以提供进一步的实施例。
尽管已经描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅借助于示例来呈现，并且不意欲限制本申请的范围。其实，本文描述的新颖的方法和***可以以多种其他形式来实施；此外，可以对本文所述的方法和***的形式进行各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。所附权利要求及其等效物旨在涵盖将落入本申请的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (10)

1.一种电气装置，包括：
第一层和第二层，每层具有外侧和内侧，以及由底部和在所述内侧上凸起的周边所限定的凹部，所述第一层和所述第二层的所述凸起的周边与玻璃密封件接合，使得所述第一层和所述第二层的凹部以及所述玻璃密封件限定将气体封闭在其内的密封腔室；
在所述第一层和所述第二层的外侧上分别实现的第一外电极和第二外电极；
在所述第一层和所述第二层的内侧上的所述凹部的底部上分别实现的第一内电极和第二内电极；以及
其中，所述第一层和所述第二层的每层包括金属氧化物材料，使得所述第一外电极、第一层和第一内电极形成第一金属氧化物变阻器(MOV)，第一内电极、第二内电极和具有所述气体的密封腔室形成气体放电管(GDT)，并且所述第二内电极、第二层和第二外电极形成第二MOV。
2.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述第一MOV、所述GDT和所述第二MOV与所述第一内电极和所述第二内电极串联电连接，所述第一内电极是所述第一MOV和所述GDT之间的公共电极，所述第二内电极是所述GDT和所述第二MOV之间的公共电极。
3.根据权利要求2所述的电气装置，其中，所述玻璃密封件导致所述第一层和所述第二层彼此是电绝缘的。
4.根据权利要求2所述的电气装置，还包括形成在所述第一层和所述第二层的第一内电极和第二内电极之上的发射涂层。
5.根据权利要求2所述的电气装置，其中，所述第一层是所述第二层关于所述第一层和所述第二层之间的中平面的近似镜像。
6.一种用于制造电气装置的方法，所述方法包括：
提供或形成第一层和第二层，每层具有外侧和内侧，以及由底部和在所述内侧上凸起的周边所限定的凹部，所述第一层和所述第二层的每层包括金属氧化物材料；
在所述第一层和所述第二层的内侧上的所述凹部的底部上分别形成第一内电极和第二内电极；
将所述第一层和所述第二层的凸起的周边接合于玻璃密封件，使得所述第一层和所述第二层的凹部以及所述玻璃密封件限定将气体封闭在其内的密封腔室；以及
在所述第一层和所述第二层的外侧上分别形成第一外电极和第二外电极，使得所述第一外电极、第一层和第一内电极形成第一金属氧化物变阻器(MOV)，所述第一内电极、第二内电极和具有所述气体的密封腔室形成气体放电管(GDT)，并且所述第二内电极、第二层和第二外电极形成第二MOV。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一MOV、所述GDT和所述第二MOV与所述第一内电极和所述第二内电极串联电连接，所述第一内电极是所述第一MOV和所述GDT之间的公共电极，所述第二内电极是所述GDT和所述第二MOV之间的公共电极。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述步骤中的至少一些以阵列形式执行，其中，多个单元以阵列方式接合，每个单元对应于所述电气装置的部分或完全制造的形式。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：分割所述阵列以产生多个单独的单元。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第一层和所述第二层的相应所述外侧上的所述第一外电极和第二外电极的形成基本同时执行。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023129589A1 (en) * 2021-12-29 2023-07-06 Bourns, Inc. Mov/gdt device having low voltage gas discharge property

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212535A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ
CN107342145A (zh) * 2017-07-10 2017-11-10 隆科电子(惠阳)有限公司 一种添入gdt的复合型mov
CN107836032A (zh) * 2015-03-17 2018-03-23 伯恩斯公司 扁平气体放电管器件和方法
CN108370154A (zh) * 2015-08-13 2018-08-03 力特半导体（无锡）有限公司 过电压保护装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2914836C2 (de) * 1979-04-11 1983-11-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Herstellungsverfahren für die Elektrodenaktivierungsmasse in einer Gasentladungsröhre
JP2513105B2 (ja) * 1992-03-31 1996-07-03 三菱マテリアル株式会社 サ―ジアブソ―バ
DE10357945A1 (de) * 2003-12-09 2005-07-14 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Überspannungsschutzeinrichtung
SE532114C2 (sv) 2007-05-22 2009-10-27 Jensen Devices Ab Gasurladdningsrör
SI2959495T1 (sl) * 2013-02-22 2020-08-31 Bourns Incorporated Naprave in metode, povezane s ploskimi plinskimi odvodniki
KR20240011230A (ko) 2017-05-29 2024-01-25 본스인코오포레이티드 유리 밀봉 가스 방전 튜브
EP3741189B1 (en) 2018-01-18 2021-10-27 Signify Holding B.V. Constant current driver charging energy storage unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212535A (ja) * 2011-03-30 2012-11-01 Mitsubishi Materials Corp サージアブソーバ
CN107836032A (zh) * 2015-03-17 2018-03-23 伯恩斯公司 扁平气体放电管器件和方法
CN108370154A (zh) * 2015-08-13 2018-08-03 力特半导体（无锡）有限公司 过电压保护装置
CN107342145A (zh) * 2017-07-10 2017-11-10 隆科电子(惠阳)有限公司 一种添入gdt的复合型mov

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