JP2000012186A - サージアブソーバ - Google Patents

サージアブソーバ

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JP2000012186A
JP2000012186A JP10171469A JP17146998A JP2000012186A JP 2000012186 A JP2000012186 A JP 2000012186A JP 10171469 A JP10171469 A JP 10171469A JP 17146998 A JP17146998 A JP 17146998A JP 2000012186 A JP2000012186 A JP 2000012186A
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JP
Japan
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discharge
electrodes
electrode
surge absorber
diamond
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JP10171469A
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English (en)
Inventor
Shigeru Nishikawa
滋 西川
Yoshiyuki Tanaka
芳幸 田中
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 100V以下の低い直流放電開始電圧を実現
することができ、従って、インパルス応答電圧を低くす
ることができ、放電電極の耐久性に優れ、また、電子放
出材料の選択範囲を拡大することができるサージアブソ
ーバを提供する。 【解決手段】 放電ギャップ2Aを介して対置された放
電電極2を有するサージアブソーバにおいて、ダイヤモ
ンドよりなる放電開始電極30を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電話機、モデムな
どの電子機器が通信線と接続する部分、或いはCRT駆
動回路など、雷サージや静電気等の異常電圧による電撃
を受けやすい部分に接続し、異常電圧によって電子機器
が破壊されるのを防ぐために使用されるサージアブソー
バに係り、特に、100V以下の低い直流放電開始電圧
を実現することができるサージアブソーバに関する。
【0002】
【従来の技術】電話機、ファクシミリ、電話交換機、モ
デム等の通信機器用の電子機器に印加されるサージ電圧
を吸収したり、継続的な過電圧又は過電流が電子機器に
侵入して当該電子機器やこれを搭載するプリント基板が
熱的損傷又は発火するのを防止したりするためのサージ
アブソーバとしては、従来、次のようなものが提供され
ている。
【0003】 図7(a)に示す如く、円柱状のセラ
ミック素体1の表面に放電ギャップ2Aを介して導電層
2が形成された放電ギャップ式サージ吸収素子3の両端
に、キャップ電極4A,4Bを被着したものを、鉛ガラ
スからなるガラス管5等の絶縁管内に不活性ガスと共に
挿入し、ガラス管5の両端を封止電極6A,6Bで封止
した放電ギャップ型サージアブソーバ。7A,7Bはリ
ード線を示す。
【0004】 図7(b)に示す如く、図7(a)の
サージアブソーバの動作電圧をより高めるために、多重
放電ギャップ方式としたもの。このサージアブソーバ
は、セラミック素体1の表面の導電性層2に、放電ギャ
ップ2Aを多数形成し、両端にリード線付きキャップ電
極8A,8Bを被着したものをガラス管9内に不活性ガ
スで封入したものである。
【0005】 図7(c)に示す如く、セラミックス
基板10上に放電ギャップ2Aを有する導電層2を形成
し、放電室形成用のセラミック基体11でこの放電ギャ
ップ2Aを覆い両端に導電層12を設けて端子電極13
A,13Bを取り付け、不活性ガスを封入したチップ型
サージアブソーバ。14A,14Bは主放電電極であ
る。
【0006】 図7(d)に示す如く、セラミックス
管15の両端に、放電電極16A,16Bを形成した封
止電極17A,17Bを配置し、内部に不活性ガスを封
入したボタン型アレスタ。18A,18Bはリード線で
ある。
【0007】 図7(e)に示す如く、一対の放電電
極19A,19Bをガラス管20内に配置して不活性ガ
スを封入したネオン型サージアブソーバ。21A,21
Bはリード線である。
【0008】これらの従来のサージアブソーバでは、放
電電極ないし放電電極としての導電層の形成材料として
は、金属系の電子放出材料が用いられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】電子機器にあっては、
100V以下の低い電圧であっても、サージ対策が必要
とされる場合があるが、放電電極ないし放電電極として
の導電層の形成材料として、金属系の電子放出材料が用
いられている従来のサージアブソーバでは、100V以
下の低い直流放電開始電圧を実現することが困難であっ
た。
【0010】また、サージアブソーバの電子放出材料に
は、放電時において電子を放出し易くするために、仕事
関数が低いこと、及び、大電流を通すことができるよう
に低抵抗であることが求められているが、この低仕事関
数かつ低抵抗の両特性を兼備する材料であるとの制約を
受けるために、電子放出材料の選択範囲が狭いという問
題もあった。
【0011】更に、放電電極の耐久性についてもより一
層の向上が望まれている。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決し、10
0V以下の低い直流放電開始電圧を実現することがで
き、従って、インパルス応答電圧を低くすることがで
き、放電電極の耐久性に優れ、また、電子放出材料の選
択範囲を拡大することができるサージアブソーバを提供
することができる。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のサージアブソー
バは、放電ギャップを介して対置された放電電極を有す
るサージアブソーバにおいて、ダイヤモンドよりなる放
電開始電極を設けたことを特徴とする。
【0014】ダイヤモンドは仕事関数が小さく、電子を
放出し易いため、ダイヤモンドよりなる放電開始電極を
設けることにより、この放電開始電極からの電界電子放
出により容易に初期電子が放出される。従って、100
V以下の低電圧でも電子が放出されるようになり、低電
圧作動のサージアブソーバを実現できる。
【0015】また、初期電子を供給する放電開始電極が
ダイヤモンドであるため、耐久性に優れる。
【0016】更に、電子の放出に関しては、ダイヤモン
ドよりなる放電開始電極が担うため、放電電極を構成す
る電子放出材料については、仕事関数の値に制約を受け
ることなく、低抵抗の材料を選択すれば良く、材料の選
択範囲の拡大を図ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0018】図1〜5は本発明のサージアブソーバの実
施の形態を示す断面図である。なお、図1〜5におい
て、図7に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符
号を付してある。
【0019】図1のサージアブソーバは、図7(a)に
示す放電ギャップ型サージアブソーバに本発明を適用し
たものであり、セラミックス素体1の表面にダイヤモン
ド層よりなる放電開始電極30を介して導電層2が形成
されている点が図7(a)に示すサージアブソーバと異
なり、その他は同様の構成とされている。なお、放電開
始電極30の端縁は、放電電極となる導電層2の端縁よ
りも、放電ギャップ2A側へ延出している。
【0020】図2のサージアブソーバは、図7(b)に
示す多重ギャップ方式のサージアブソーバに本発明を適
用したものであり、セラミックス素体1の表面にダイヤ
モンド層よりなる放電開始電極30を介して導電層2が
形成されている点が図7(b)に示すサージアブソーバ
と異なり、その他は同様の構成とされている。
【0021】図3のサージアブソーバは、図7(c)に
示すチップ型サージアブソーバに本発明を適用したもの
であり、セラミックス基板10の表面にダイヤモンド層
よりなる放電開始電極30を介して導電層2が形成され
ている点が図7(c)に示すサージアブソーバと異な
り、その他は同様の構成とされている。
【0022】図2,3のサージアブソーバにおいても、
放電開始電極30の端縁は、放電電極となる導電層2の
端縁よりも放電ギャップ2A側へ延出している。
【0023】図1〜3のサージアブソーバでは、電圧が
印加されると、まず、仕事関数の低いダイヤモンド層よ
りなる放電開始電極30,30間の放電ギャップにおい
て、ダイヤモンドから電界電子が放出され、これにより
容易に初期放電が開始し、放電電極の導電層2,2間で
の放電が引き起こされる。
【0024】図4に示すサージアブソーバは、図7
(d)に示すボタン型アレスタに本発明を適用したもの
であり、セラミックス管15の内面や放電電極16A,
16Bの表面の任意の箇所にダイヤモンド層よりなる放
電開始電極30(30a〜30i)が設けられている。
【0025】なお、このボタン型アレスタにおいて、放
電開始電極30は、放電を開始し易い対向面に少なくと
も一組設けられていれば良く、例えば、図4において、
放電開始電極30a,30b,30c,30dのみを設
けたもの、或いは、放電開始電極30f〜30jのみを
設けたものなどであっても良い。
【0026】図5に示すサージアブソーバは、図7
(e)に示すネオン管型サージアブソーバに本発明を適
用したものであり、放電電極19A,19Bの表面及び
ガラス管20の内面にダイヤモンド層よりなる放電開始
電極30(30k〜30r)が設けられている。
【0027】このサージアブソーバにおいても、放電開
始電極30は、放電を開始し易い対向面に少なくとも一
組設ければ良く、放電開始電極30k,30lのみ、放
電開始電極30m,30nのみ、或いは放電開始電極3
0o〜30pのみ、放電開始電極30k,30l,30
rのみであっても良い。
【0028】また、図4,5において、放電開始電極
は、放電電極表面に散点状に設けられていても良い。
【0029】図4,5のサージアブソーバであっても、
電圧が印加されると、まず、仕事関数の低いダイヤモン
ド層の放電開始電極30,30間の放電ギャップにダイ
ヤモンドから電界電子が放出され、これにより容易に初
期放電が開始し、放電電極間での放電が引き起こされ
る。
【0030】なお、放電電極は、一般に、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、Ti,Zr,Hf,V,Tb,
Ta,W,TiN,SnO2,BaAl4,SiC等の1
種又は2種以上の導電性材料で形成されるが、本発明に
おいては、ダイヤモンド層よりなる放電開始電極を設け
ることから、この放電電極形成用材料には低抵抗性を重
視して、Cu,Al,Ag等の低抵抗材料を用いても良
い。
【0031】図1〜3に示すサージアブソーバにおい
て、放電電極となる導電層2の膜厚は1〜20μm、特
に1〜3μm程度とするのが好ましい。
【0032】また、放電開始電極のダイヤモンド層は、
例えば、CVD法、或いは、天然又は人工のダイヤモン
ド粉のスラリーの塗布、乾燥(焼結)により形成するこ
とができる。CVDによるダイヤモンド層の形成に当っ
ては、予め、ダイヤモンドスラリーを塗布しておくのが
好ましい。
【0033】このようにして形成されるダイヤモンド層
の厚さには特に制限はなく、本発明では、ごく薄いダイ
ヤモンド層であっても十分に放電開始電極としての機能
を得ることができる。通常の場合、ダイヤモンド層の成
膜安定性と、コスト等を考慮した上で、放電開始電極と
してのダイヤモンド層は0.01〜10μm程度の厚さ
に形成される。
【0034】また、図1〜3のサージアブソーバにおい
て、放電ギャップ2Aにおける放電電極の導電層2から
の放電開始電極30の延出幅(図3のW)は0〜5m
m、特に0〜35μm程度とするのが好ましい。
【0035】次に図6(a)〜(f)を参照して本発明
のサージアブソーバの製造方法の一例を説明する。
【0036】図6(a)〜(f)は、図3に示すチップ
型サージアブソーバのセラミックス基板10への放電開
始電極及び放電電極の形成方法を説明する断面図であ
る。
【0037】まず、アルミナ、ムライト等のセラミック
ス基板30上に、CVD法等によりダイヤモンド薄膜3
1を形成する(図1(a),(b))。このダイヤモン
ド薄膜31上にマスク32を置いて(図1(c))、放
電電極用の導電性材料の薄膜33をスパッタ法や焼き付
け法等により形成する(図1(d))。その後、マスク
32を取り外し(図1(e))、マスク32の部分に形
成されたギャップ34にレーザーを照射してダイヤモン
ド薄膜31を部分的に除去して放電ギャップ35を形成
する。
【0038】図3に示すサージアブソーバは、このよう
にして放電電極及び放電開始電極を形成したセラミック
ス基板と放電室形成用のセラミックス基体とを用いて、
常法に従って作製することができる。
【0039】なお、図1〜5に示すサージアブソーバ
は、本発明のサージアブソーバの実施の形態の一例を示
すものであって、本発明は図示のもの以外の各種のサー
ジアブソーバにも適用できることは言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のサージアブ
ソーバによれば、ダイヤモンドを電子放出材料として用
いることにより、放電開始電圧を低く、従って、インパ
ルス応答電圧を低くすることができる。また、放電のト
リガーとなる初期電子を供給するものがダイヤモンドで
あるため、従来の電子放出材料に比較して耐久性に優れ
る。しかも、従来の電子放出材料では、低仕事関数で低
抵抗であることが求められていたが、本発明では初期電
子放出の役割をダイヤモンドが担うため、仕事関数の値
に縛られず、放電電極の電子放出材料として低抵抗の物
質を任意に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサージアブソーバの実施の形態を示す
放電ギャップ型サージアブソーバの断面図である。
【図2】本発明のサージアブソーバの実施の形態を示す
多重ギャップ方式のサージアブソーバの断面図である。
【図3】本発明のサージアブソーバの実施の形態を示す
チップ型サージアブソーバの断面図である。
【図4】本発明のサージアブソーバの実施の形態を示す
ボタン型アレスタの断面図である。
【図5】本発明のサージアブソーバの実施の形態を示す
ネオン管型サージアブソーバの断面図である。
【図6】本発明のサージアブソーバの製造方法を説明す
る断面図である。
【図7】従来のサージアブソーバを示す断面図である。
【符号の説明】
1 セラミックス素体 2 導電層 2A 放電ギャップ 4A,4B キャップ型電極 5 ガラス管 6A,6B 封止電極 8A,8B リード線付きキャップ電極 9 ガラス管 10 セラミックス基板 11 セラミックス基体 12 導電層 13A,13B 端子電極 14A,14B 主放電電極 15 セラミックス管 16A,16B 放電電極 17A,17B 封止電極 19A,19B 放電電極 20 ガラス管 30 放電開始電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電ギャップを介して対置された放電電
    極を有するサージアブソーバにおいて、 ダイヤモンドよりなる放電開始電極を設けたことを特徴
    とするサージアブソーバ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、絶縁性基体上に前記
    放電電極が薄層状に設けられ、該放電電極の前記放電ギ
    ャップに臨む部分に前記放電開始電極が設けられている
    ことを特徴とするサージアブソーバ。
  3. 【請求項3】 請求項2において、前記放電開始電極
    は、前記基体上に層状に設けられていることを特徴とす
    るサージアブソーバ。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3において、前記放電開始
    電極は、前記放電電極と基体との間から前記ギャップに
    延出していることを特徴とするサージアブソーバ。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記放電開始電極は
    前記放電電極の表面に部分的に設けられていることを特
    徴とするサージアブソーバ。
JP10171469A 1998-06-18 1998-06-18 サージアブソーバ Pending JP2000012186A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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