JP2001185322A

JP2001185322A - 表面実装型サージ吸収素子およびその製造方法

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Publication number: JP2001185322A
Application number: JP37414199A
Authority: JP
Inventors: Tamiko Anpo; 多美子安保
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】静電容量が小さく、複雑な製造工程を必要と
しない、表面実装型サージ吸収素子およびその製造方法
を得る。【解決手段】一対の外部電極１ａ、１ｂを有する絶縁
性セラミック層２の内部に、一対の内部電極４ａ、４ｂ
と、電極引き出し部３ａ、３ｂと、放電空間５とが形成
された表面実装型サージ吸収素子であって、前記内部電
極４ａ、４ｂの互いに対向する部分は円筒型であり、か
つ前記放電空間５は、その空間領域のサージ吸収素子平
面方向での外径寸法６を、各内部電極４ａ、４ｂの対向
部分の内部電極の外径寸法７より大とした表面実装型サ
ージ吸収素子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として電子回路
や電子部品をサージから保護するためのサージ吸収素子
で、特にプリント基板への自動実装に好適な表面実装型
サージ吸収素子及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信機器等をサージから保護する
サージアブソーバとして、電圧非直線特性を有する高抵
抗体素子よりなるバリスタや、放電空間を気密容器内に
封入した放電式サージアブソーバ等が広く利用されてい
た。従来のバリスタは、サージ吸収の応答性に優れると
ともに、素子の小型化や表面実装部品に対応した構造と
することが容易であるという利点を有する。

【０００３】また、従来の放電式サージアブソーバは、
静電容量が小さいため信号系回路にも広く利用されてい
る。その構造は、気密構造としてガラス封入してリード
線を引き出すものであり、プリント基板への実装にあた
っては、リード線の適切な長さへの切断、曲げ加工が必
要となり、その後にプリント基板の穴にリード線を挿入
し半田付けするものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のサージアブソー
バは、以下の問題点があった。即ち、従来のサージアブ
ソーバは、静電容量が大きいため、信号系回路に使用し
にくいという欠点を有していた。また、従来の放電式サ
ージアブソーバは、プリント基板への実装方法が、工数
のかかるという問題点があった。

【０００５】このようなプリント基板への実装方法は、
工数のかかる方法であり、多くの電子部品が表面実装型
の電子部品へと移り変わってきている。これらを解決す
る手段として、表面実装型のサージアブソーバが提案さ
れているが、マイクロギャップを気密に保つために真空
排気しキャップを封着する、キャップとマイクロギャッ
プが短絡しないようマイクロギャップに絶縁被膜を形成
する等の工数がかかり、生産性があがらないという問題
点があった。

【０００６】従って、本発明の目的は、静電容量が小さ
く、複雑な製造工程を必要としない、表面実装型サージ
吸収素子およびその製造方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明におけるサージ吸
収素子は、一対の外部電極を有する絶縁性セラミック層
内部に、外部電極と導通した一対の内部電極を有してお
り、前記内部電極の互いに対向する部分は円筒型で、内
部電極の径より大きな外径を有する円筒型の放電空間を
有することを特徴とする。

【０００８】かかる構成により、内部電極間に過度の電
圧が印加されると、放電空間内の雰囲気が絶縁破壊を起
こし、放電を生じることにより、サージ電圧を吸収させ
ることができる。前記内部電極の対向部分は円筒型であ
り、印刷を重ねることにより、絶縁層表面よりやや出っ
張りを持たせることができる。電極表面が球状に近いほ
ど平等電極構造に近い構造になり、電界集中がおきにく
い。

【０００９】また、放電空間の絶縁層部分の外径が、内
部電極部分の外径寸法と同じだった場合、絶縁層表面に
沿って沿面放電しやすく、電極材が絶縁層表面にスパッ
タされることにより、短絡が生じることがあるが、本発
明における電極層の構造においては、外径の差によって
そのような短絡が起きにくい。

【００１０】また、放電開始電圧は、電極間のギャップ
長により調整することが可能である。本発明による表面
実装型サージ吸収素子の静電容量は、内部電極の対向部
分の面積によって決まるので、用途に応じて静電容量を
小さくすることが可能である。

【００１１】このようなサージアブソーバは、絶縁性セ
ラミックス層および内部電極は、印刷法またはグリーン
シート法により形成し、放電空間はせん断加工またはレ
ーザー加工によって形成し、各々のシート層を圧着後、
一体焼結することにより製造しており、従来からある量
産性の高い方法を用いることが可能である。また、外形
寸法、電極面積および間隔、積層数は、所望の電気特性
に合わせて適時選択できる。

【００１２】絶縁性セラミック層としては、アルミナ、
ムライト、ステアタイト、フォルステアタイト、コーデ
ィエライト、ガラス、チタニア、ジルコニアなど固有体
積抵抗率の高いセラミック材料を単独あるいは組み合わ
せて使用することができ、目的に応じて選択すればよ
い。

【００１３】また、内部電極には、銅、銀、アルミニウ
ム、ニッケルなどの低抵抗金属、炭素、ステンレス、コ
パールなどの合金材料など、導電性に優れた材料を使用
することができる。また、ＳｎＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_５，Ｍｏ
Ｏ_３、ＷＯ_３、ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＺｒＣ，ＷＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＶＣ，ＴｉＮ，ＴａＮ，ＶＮ、ＺｒＮ，ＮｂＮ等の
酸化物、炭化物、および窒化物などの導電性セラミック
材料なども使用することができる。

【００１４】これらの導電性セラミックスを使用する
と、気体放電時の溶融や酸化による電極の劣化を抑制で
きる。これらの電極材料は、金属系、セラミックス系を
それぞれ単独で使用してもよいが、それぞれを組み合わ
せて使用することもできる。

【００１５】即ち、本発明は、一対の外部電極を有する
絶縁性セラミック焼結体内部に、一対の内部電極と、電
極引き出し部と、放電空間とが形成された表面実装型サ
ージ吸収素子において、前記内部電極の互いに対向する
部分は円筒型であり、かつ前記放電空間は、その空間領
域のサージ吸収素子平面方向での外径寸法を、各内部電
極の対向部分の外径寸法より大とした表面実装型サージ
吸収素子である。

【００１６】また、本発明は、一対の外部電極を有する
絶縁性セラミック層内部に、一対の内部電極と、電極引
き出し部分と、放電空間とを形成する表面実装型サージ
吸収素子の製造方法において、前記内部電極の互いに対
向する部分は円筒型とし、かつ前記放電空間は、その空
間領域のサージ吸収素子平面方向での外径寸法を、各内
部電極の対向部分の外径寸法より大とし、前記絶縁性セ
ラミック層は、印刷法またはグリーンシート法により形
成し、内部電極は印刷法により形成し、放電空間はせん
断加工またはレーザー加工によって形成し、各々のシー
ト層を圧着後、一体焼結する表面実装型サージ吸収素子
の製造方法である。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例による表面実装型サージ吸収
素子およびその製造方法について、以下に説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施例による表面実装型
サージ吸収素子の説明図である。図１（ａ）は、側面図
であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。

【００１９】図１の表面実装型サージ吸収素子は、一対
の外部電極１ａ、１ｂを有する絶縁性セラミック層２の
内部に、一対の内部電極４ａ、４ｂと、電極引き出し部
３ａ、３ｂと、放電空間５とが形成された表面実装型サ
ージ吸収素子であって、前記内部電極４ａ、４ｂの互い
に対向する部分は円筒型であり、かつ前記放電空間５
は、その空間領域のサージ吸収素子平面方向で放電空間
の外径寸法６を、前記内部電極の対向部分の外径寸法７
より大としたことを特徴としている。

【００２０】ここで、絶縁性セラミック層は、平均粒径
約３μｍの６０重量部ステアタイト粉末と４０重量部ホ
ウ珪酸ガラス粉末からなるセラミックス原料と有機バイ
ンダと溶剤を混合し、絶縁層用ペーストを作製し、スク
リーン印刷法によって形成した。

【００２１】また、内部電極は、平均粒径約０.３μｍ
の７０重量部銀−３０重量部パラジウム合金粉末に有機
バインダと溶剤を混合し、内部電極用ペーストを作製
し、スクリーン印刷法によって形成した。

【００２２】図２に、本発明の表面実装型サージ吸収素
子の製造方法の説明図を示す。図２（ａ）は、絶層性セ
ラミック層と、一方の内部電極、電極取り出し部を形成
した状態を示し、図２（ｂ）は、絶層性セラミック層に
て、放電空間を打ち抜き法により形成した状態を示し、
図２（ｃ）は、図２（ａ）の層と、これと対応するもう
一方の層と、図２（ｂ）の層とを各々重ねて、熱圧着し
て表面実装型サージ吸収素子を形成した状態を示す。

【００２３】ポリエチレンテレフタレートの基板８上
に、絶縁層ペーストをスクリーン印刷した後、打抜き加
工して放電空間を設けた。また、別の基板上に電極パタ
ーンを印刷した。これらのシートを各々重ねて、熱圧着
した。これを各チップに切断した後、大気中において１
０００℃、５時間一体焼結した。最後に、外部電極とし
てガラス含有銀ペーストを塗布し、６００℃で３０分焼
結し、表面実装型サージ吸収素子を形成した。

【００２４】これらの表面実装型サージ吸収素子に対し
て、１５０ｐＦ―３３０Ω―１０ｋＶの静電気を繰り返
し与え、放電開始電圧およびそのばらつきを調べた。ま
た、繰り返し放電において、放電開始電圧の変位が初期
値の±３０％以上になるところをサイクル寿命とした。
その結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１より、いずれの表面実装型サージ吸収
素子も、繰り返し放電２０００回において、放電開始電
圧のばらつきは±３０％以内であることがわかる。ま
た、繰り返し放電後の絶縁抵抗は、１０^１０Ω以上であ
り、静電容量は０.６ｐＦ以下であった。

【００２７】以上の結果より、内部電極のギャップ長、
積層数を制御することにより、所望の放電開始を有し、
静電容量の低いサージ吸収素子を得ることが可能となっ
た。また、従来使用されているサージ吸収素子と本発明
の表面実装型サージ吸収素子を比較して表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】表２より、本発明による表面実装型サージ
吸収素子は、静電容量が低く、しかも、表面実装が容易
な構造を有するという特徴を備えたものであることがわ
かる。また、表２において、本発明品は、上記実施例に
限定されるものではなく、絶縁性材料、電極材料として
ほかの絶縁性セラミック材料や導電性材料を使用できる
ことは、当該業者であれば容易に類推できることであ
る。

【００３０】同様に、印刷用ペーストの作製方法とし
て、ほかの手法を適用することや、印刷積層厚さ、電極
層の厚さ、各部寸法などの積層体作製にかかわる条件、
また焼結条件などは、本発明の実施例以外の条件でもよ
いことは、当該業者であれば容易に類推できることであ
る。

【００３１】以上説明したように、本発明によれば、従
来からあるスクリーン印刷技術等の量産性の高い技術を
利用しているため、製造が容易で、しかも、静電容量が
低いため信号系ラインでの使用が可能で、サージ吸収特
性に優れた、表面実装型のサージアブソーバを提供する
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、静電容量が小さ
く、複雑な製造工程を必要としない、表面実装型サージ
吸収素子およびその製造方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による表面実装型サージ吸収素
子の説明図、図１（ａ）は、側面図、図１（ｂ）は、図
１（ａ）のＡ−Ａ断面図。

【図２】本発明の実施例による表面実装型サージ吸収素
子の製造方法の説明図。図２（ａ）は、絶層性セラミッ
ク層と、一方の内部電極、電極取り出し部を形成した状
態を示す図、図２（ｂ）は、絶層性セラミック層にて、
放電空間を打ち抜き法により形成した状態を示す図、図
２（ｃ）は、図２（ａ）の層と、これと対応するもう一
方の層と、図２（ｂ）の層とを各々重ねて、熱圧着して
表面実装型サージ吸収素子を形成した状態を示す図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ外部電極２絶縁性セラミック層３ａ、３ｂ電極引き出し部４ａ、４ｂ内部電極５放電空間６放電空間の外径寸法７内部電極の外径寸法８基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の外部電極を有する絶縁性セラミッ
ク層内部に、一対の内部電極と、電極引き出し部分と、
放電空間とが形成された表面実装型サージ吸収素子にお
いて、前記内部電極の互いに対向する部分は円筒型であ
り、かつ前記放電空間は、その空間領域のサージ吸収素
子平面方向での外径寸法を、前記内部電極の対向部分の
外径寸法より大としたことを特徴とする表面実装型サー
ジ吸収素子。
【請求項２】一対の外部電極を有する絶縁性セラミッ
ク層内部に、一対の内部電極と、電極引き出し部分と、
放電空間とを形成する表面実装型サージ吸収素子の製造
方法において、前記内部電極の互いに対向する部分は円
筒型とし、かつ前記放電空間は、その空間領域のサージ
吸収素子平面方向での外径寸法を、各内部電極の対向部
分の外径寸法より大とし、前記絶縁性セラミック層は、
印刷法またはグリーンシート法により形成し、内部電極
は印刷法により形成し、放電空間はせん断加工またはレ
ーザー加工によって形成し、各々のシート層を圧着後、
一体焼結することを特徴とする表面実装型サージ吸収素
子の製造方法。