JP2002043021A - チップ型サージアブソーバ - Google Patents
チップ型サージアブソーバInfo
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Abstract
チップ型サージアブソーバを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 サージ電圧が印加された場合、放電電極
3,4を介し誘電体層10,11に電界が集中し、両誘
電体層10,11間で電界電子の放出が行われ、そのた
め、放電電極3,4間で低電圧で初期電子放電させるこ
とができ、従来のように放電電極3,4の仕事関数やガ
スの材質に制約を受けることなく、低電圧でも確実に動
作できる。しかも、絶縁性基板2上に放電電極3,4と
対応する部位にのみ誘電体層10,11を設けるだけで
よく、全体の静電容量が増大するおそれもないので、高
周波回路にも使用可能となる。
Description
電子機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用される
チップ型サージアブソーバに関するものである。
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され、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てい
る。
に示すように、アルミナ基板(絶縁性基板)21の板面
に対向配置された放電電極22,23と、放電電極22
と放電電極23との間に形成されるマイクロギャップと
称される放電間隙24とを備えている。これら放電電極
22,23は箱状をなすガラス製(絶縁物製)の蓋体2
6に覆われており、この蓋体26の周縁部は絶縁性基板
21上に接着されている。そして、放電電極22,23
と蓋体26との間に形成された内部空間25には放電に
好適な所定のガスが満たされる。また、蓋体26と絶縁
性基板21との両端部には、これらを被覆するように形
成された端子電極27,28が設置されており、各放電
電極22,23に接続されている。
24を介してサージ電圧が印加された際には、図4の符
号aで示すように、グロー放電が放電間隙24を介して
放電電極22,23の先端側間でトリガされる。そし
て、この放電は、矢印bで示すように、空間25内を沿
面放電の形態で両放電電極22,23の基端側まで次第
に伸展し、符号cで示すように、両放電電極22,23
の基端側の間でアーク放電する。以上によって、サージ
電圧は吸収されるようになっている(以上、第1従来
例)。
000−12186号公報に示されるものがある。これ
は、放電電極の下にダイヤモンドからなる放電開始電極
が形成されているものであって、このダイヤモンド固有
の特性、即ち、仕事関数が小さく、電子を放出しやすい
といった特性から、サージ電圧の発生時において、ダイ
ヤモンド製の放電開始電極からの電界電子放出によって
低電圧でも容易に初期電子を放出し、低電圧で動作でき
るようになっている(以上、第2従来例)。
ージアブソーバは、低電圧化にも対処でき、かつ高周波
回路にも使用できることが要請されている。しかしなが
ら、図4に示す第1従来例のチップ型サージアブソーバ
は、絶縁性基板21の比誘電率が一定であって、絶縁性
基板21内において電界を強める働きが顕著ではなく、
使用される放電電極22,23の仕事関数と、蓋体26
の内部空間25内に使用されるガスとによってのみ放電
開始電圧を決定するようにしており、低電圧化を達成す
るためには、放電電極23,23やガスの材質が特定さ
れてしまい、それ以外の材質で放電開始電圧を下げるこ
とができない問題があった。
によって放電開始電極が形成されるが、このような技術
では、例えばCVD法,スラリー法等によりダイヤモン
ド薄膜を形成すると、装置が大がかりとなってしまうば
かりでなく、厳密な製造管理が必要となり、容易に製作
しにくい問題があった。
電体によって形成し、その誘電率を増大させることで電
界を集中して低電圧化することが容易に考えられるが、
このような構成にすると、全体の静電容量が増大し、絶
縁性基板21がローパスフィルタとして機能してしまう
ことから、低電圧で動作可能でかつ高周波回路にも使用
可能なサージアブソーバを作製することが困難であつ
た。
たものであって、低電圧化に対処できるとともに、高周
波回路にも使用可能なチップ型サージアブソーバを提供
することを目的とする。
め、本発明のチップ型サージアブソーバは、絶縁性基板
上に、放電間隙を介して互いに対向配置された放電電極
を備えるチップ型サージアブソーバにおいて、前記絶縁
性基板と前記それぞれの放電電極との間に、前記絶縁性
基板の比誘電率より大きな比誘電率を持つ誘電体層を備
え、前記放電間隙に前記誘電体層の少なくとも一部が露
出していることを特徴とする。
成された放電電極とのそれぞれの間に、絶縁性基板の比
誘電率より高い比誘電率を持つ誘電体層が放電間隙に露
出して設けられているので、サージ電圧が印加された場
合、放電電極を介し誘電体層に電界が集中し、両誘電体
層に接する電極から電界電子の放出が行われる。したが
って、放電電極間で低電圧で初期電子放電させることが
できるので、従来のように放電電極の仕事関数やガスの
材質に制約を受けることなく、低電圧でも確実に動作す
ることができる。しかも、誘電体層は、放電間隙に露出
するように、すなわち、絶縁性基板上に放電電極と対応
する部位にのみ設けられるだけでよく、全体の静電容量
が増大するおそれもないので、高周波回路にも使用可能
となる。
比誘電率より少なくとも2倍以上の比誘電率を有する材
質とすることが好ましい。このように、誘電体層の比誘
電率が絶縁性基板の比誘電率より一桁値が大きいと、誘
電体層に電界が集中し、放電電極間に低電圧でも確実に
動作させることができる。
1〜図3に基づいて説明する。図1は本発明のチップ型
サージアブソーバの一実施形態を示す全体斜視図、図2
は図1の縦断面図、図3は図2の一部拡大図である。図
1、図2に示すように、チップ型サージアブソーバ1
は、アルミナ等からなる絶縁性基板2と、この絶縁性基
板2上に設けられた放電電極3,4と、絶縁性基板2と
それぞれの放電電極3,4との間に設けられた誘電体層
10,11と、放電電極3と放電電極4との間に所定の
寸法をもって形成された放電間隙5とを備えている。
電間隙5を備えた絶縁性基板2上には、ガラス製(絶縁
物製)の蓋体6が被着されている。この蓋体6は、その
周縁部が絶縁性基板2の外周部にガラス製(絶縁物製)
の接着剤によって被着されており、絶縁性基板2と蓋体
6との間には内部空間7が形成される。この内部空間7
は、放電に好適な所定のガスが満たされるように封止さ
れており、内部空間7に配置されている両放電電極3,
4及び放電間隙5は前記所定のガス雰囲気に晒されるよ
うになっている。
部3a,4aは、絶縁性基板2と蓋体6との外端面まで
延びており、これら絶縁性基板2及び蓋体6の両端部を
被覆する端子電極8,9に接続されて、チップ型サージ
アブソーバ1が構成される。したがって、放電電極3,
4の基端部3a,4a及び絶縁性基板2の外周部上に蓋
体6が被着されている。
ぞれの間には誘電体層10,11が設けられている。こ
の誘電体層10,11は、絶縁性基板2の上面に放電電
極3,4と対応する位置を含むように積層されており、
絶縁性基板2の比誘電率より値が2倍以上大きな比誘電
率を有する材質からなっている。このとき、誘電体層1
0,11の一部は放電間隙5に露出している。本実施形
態では、絶縁性基板2としてアルミナ基板(比誘電率ε
r:10程度)を用い、誘電体層10,11の比誘電率
は35000となっている。
型サージアブソーバを製造するには、まず、絶縁性基板
2の上に印刷によって誘電体層10,11を予め形成
し、さらにその上に重ねて放電電極3,4を印刷によっ
て形成する。そして、放電電極3,4間にレーザを照射
することによって放電間隙5を形成する。このとき、誘
電体層10,11は、その放電間隙5と同様の間隙を形
成されることにより、コンデンサとして機能しないよう
になっている。
は、サージ電圧が印加されると、放電間隙5を介して放
電電極3,4の先端部間でグロー放電がトリガされ、こ
の放電が沿面放電の形態で放電電極3,4の基端部3
a,4aにまで伸展し、これら基端部3a,4a間でア
ーク放電することにより、サージ電圧を吸収する(図4
参照)。
電極3,4とのそれぞれの間に、絶縁性基板2の比誘電
率より高い比誘電率を持つ誘電体層10,11が設けら
れているので、サージ電圧が印加された場合、放電電極
3,4を介して誘電体層10,11に電界が集中し、両
誘電体層10,11に接する電極3,4から電界電子の
放出が行われる。したがって、放電電極3,4間で低電
圧で初期電子放電させることができ、従来のように放電
電極3,4の仕事関数やガスの材質に制約を受けること
なく、低電圧でも確実に動作することができる。
と対応する部位にのみに誘電体層10,11を設けるだ
けでよく、この誘電体層10,11にもギャップが設け
られるために、全体の静電容量が増大するおそれもない
ので、高周波回路にも使用可能となる。さらに、絶縁性
基板2と放電電極3,4との間に誘電体層10,11を
設けるだけであるので、第2従来例のようなCDV法や
スラリー法等によってダイヤモンドを形成するのに比較
し、容易に形成することができる。
としてアルミナ基板を用い、これに比誘電率が3500
の誘電体層10,11を5μmの厚さで形成するととも
に、BaAlからなる放電電極3,4を10μmの厚さ
で形成し、幅20μmでかつ深さ20μmの放電間隙5
を設けてチップ型サージアブソーバを作製した場合、静
電容量が1pF以下で、直流放電開始電圧を100Vに
することができた。
基板,放電電極を用い、誘電体層10,11を有しない
チップ型サージアブソーバを作製すると、静電容量が1
pFであっても直流放電開始電圧が200Vとなってし
まい、また比較例2として、アルミナ基板を比誘電率ε
rが3500の誘電体に置き換えて作製すると、静電容
量が5pFで、直流放電開始電圧が140Vであった。
これより、誘電体層を設けることにより確実に低電圧化
を達成できることが確認できる。
てアルミナ基板を用いている関係上、比誘電率(εr)
が3500の誘電体層10,11を用いた例を示した
が、絶縁性基板2の材料によっては比誘電率が10〜1
00000の範囲であってもよく、特に1000〜30
000程度が好ましい。また、誘電体層10,11の厚
さとして1〜1000μm程度の厚みでもよいが、容量
的には10〜20μm程度が望ましい。
下のような効果を有するものである。請求項1に記載の
発明によれば、サージ電圧が印加された場合、放電電極
を介し誘電体層に電界が集中し、放電間隙に露出した両
誘電体層に接する電極上で電界電子の放出が行われるよ
うに構成したので、放電電極間で低電圧で初期電子放電
させることができ、従来のように放電電極の仕事関数や
ガスの材質に制約を受けることなく、低電圧でも確実に
動作することができ、しかも高周波回路にも使用可能と
なる効果がある。
の比誘電率が絶縁性基板の比誘電率より一桁値が大きい
と、誘電体層に電界が集中し、放電電極間に低電圧でも
確実に動作させることができる効果がある。
形態を示す全体斜視図である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁性基板上に、放電間隙を介して互い
に対向配置された放電電極を備えるチップ型サージアブ
ソーバにおいて、 前記絶縁性基板と前記それぞれの放電電極との間に、前
記絶縁性基板の比誘電率より大きな比誘電率を持つ誘電
体層を備え、 前記放電間隙に前記誘電体層の少なくとも一部が露出し
ていることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のチップ型サージアブソ
ーバにおいて、 前記誘電体層は、絶縁性基板の比誘電率より少なくとも
2倍以上の比誘電率を有する材質からなることを特徴と
するチップ型サージアブソーバ。
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- 2000-07-31 JP JP2000232208A patent/JP4221885B2/ja not_active Expired - Lifetime
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