JP2004014466A - チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ型サージアブソーバ及びその製造方法において、低容量化及び低電圧放電化を図ると共に高サージ寿命を実現すること。
【解決手段】絶縁性基板１上に、放電間隙４を介して互いに対向配置された放電電極２，３と、それぞれの放電電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上にその周縁部を接着した蓋体６とを備えたチップ型サージアブソーバであって、前記放電間隙には、前記それぞれの放電電極に接触する過電圧保護樹脂Ｒが設けられている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージから種々の電子機器等を保護し、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及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サージアブソーバは、電話機やモデム等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、外部から浸入する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。
【０００３】
従来のサージアブソーバとしては、種々の構成のものが用いられているが、例えば、非導電性樹脂に微粉末を添加した過電圧保護樹脂を用いたサージアブソーバや放電管タイプのチップ型サージアブソーバ等が知られている。
上記過電圧保護樹脂を用いたサージアブソーバは、過電圧保護樹脂と内部電極とを積層した素子の両端に端子電極を塗布して形成したものである。
また、上記チップ型サージアブソーバは、放電管型サージ吸収素子であって、絶縁性基板に導電膜の放電電極を形成して、これらの放電電極間にマイクロギャップと称される放電間隙を形成した後に、絶縁性基板とセラミックス製蓋とを不活性ガス中で張り合わせて放電空間を放電電極上に形成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のサージアブソーバでは、以下の課題が残されている。すなわち、過電圧保護樹脂を用いたサージアブソーバでは、応答電圧、応答速度の点では優れているもののサージ耐量が小さく、また静電容量が大きいことにより、例えばカーオーディオ等の一部の用途には使用できない。そのため、過電圧保護樹脂を使用するためには、低容量化を実現する必要があるが、応答特性を保ったままで低容量化を実現するためには、電流断面積の削減等、使用材料量を少なくする必要がある。しかしながら、それに応じてサージに対する寿命が低下してしまうおそれがあった。一方、放電管タイプのチップ型サージアブソーバでは、静電容量が小さくサージ耐量がよい点で有利な反面、放電開始電圧が比較的大きく、低電圧では動作し難いという不都合があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、低容量化及び低電圧放電化を図ると共に高サージ寿命を実現するチップ型サージアブソーバ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、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と、それぞれの放電電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上にその周縁部を接着した蓋体とを備えたチップ型サージアブソーバであって、前記放電間隙には、前記それぞれの放電電極に接触する、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した過電圧保護樹脂材料が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このチップ型サージアブソーバでは、放電間隙に、それぞれの放電電極に接触する過電圧保護樹脂が設けられているので、静電容量が小さく、十分なサージ寿命を有する放電管型サージ吸収素子と過電圧保護樹脂とが並列に組み合わされて、より低容量かつ応答性に優れ、十分なサージ寿命を有することができる。すなわち、初期放電では放電間隙の過電圧保護樹脂で行い、以後の放電を周囲の放電電極と放電空間とで行うことで、高容量の過電圧保護樹脂を用いたとしても低容量化させることができる。また、放電空間を併設しているため、放電間隙付近に耐サージ寿命の小さい過電圧保護樹脂を用いる場合や低容量化のために少量の過電圧保護樹脂しか使用できない場合でも耐サージ寿命を維持することができる。
【０００８】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記過電圧保護樹脂が、シリコーンゴム等の非導電性樹脂にカーボンナノチューブのような導電性微粉末を添加した材料である技術が採用される。すなわち、このチップ型サージアブソーバでは、過電圧保護樹脂が非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した材料であるので、通常時は絶縁体として働くが、高電圧印可時には近接微粉末間で放電を起こして、電圧をクランプさせて回路にかかる電圧を抑えることにより、回路を保護することができる。
【０００９】
本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、上記本発明のチップ型サージアブソーバを製造する方法であって、前記放電間隙に前記それぞれの放電電極に接触する過電圧保護樹脂材料を設ける工程を有し、該工程が、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した材料を有機溶媒で溶解した液状材料を前記放電間隙に塗布した後に乾燥硬化させて前記過電圧保護樹脂材料とする工程を有することを特徴とする。
【００１０】
このチップ型サージアブソーバの製造方法では、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した材料を有機溶媒で溶解した液状材料を放電間隙に塗布した後に乾燥硬化して過電圧保護樹脂材料とするので、放電間隙に容易にかつ正確に適量の過電圧保護樹脂を形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１２】
本実施形態のチップ型サージアブソーバは、図１に示すように、アルミナ基板（絶縁性基板）１の板面に対向配置された放電電極２，３と、放電電極２と放電電極３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４とを備えている。これらの放電電極２，３は箱状をなすガラス製（絶縁物製）の蓋体６に覆われており、この蓋体６の周縁部はアルミナ基板１上に接着剤９で接着されている。そして、放電電極２，３と蓋体６との間に形成された内部空間５には放電に好適な所定のガス（例えば、Ａｒ（アルゴン）等の不活性ガス）が満たされている。また、蓋体６とアルミナ基板１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７，８が設置されており、各放電電極２，３に接続されている。
【００１３】
また、蓋体６とアルミナ基板１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７，８が設置されており、各放電電極２，３に接続されている。さらに、放電間隙４には、それぞれの放電電極２，３に接触する過電圧保護樹脂Ｒが設けられている。該過電圧保護樹脂Ｒは、例えば熱硬化性ラバーや合成樹脂等の非導電性樹脂にカーボンナノチューブ等の導電性微粉末を添加した材料である。
【００１４】
このチップ型サージアブソーバでは、放電電極２，３間に放電間隙４を介してサージ電圧が流れた際には、まず、初期放電が固体放電として放電間隙４の過電圧保護樹脂Ｒで行われてトリガとなり、以後の放電（アーク放電）が周囲の放電電極２，３と放電空間である内部空間５とで行われる。すなわち、このチップ型サージアブソーバでは、高容量の過電圧保護樹脂Ｒを用いたとしても低容量に抑えることができる。また、放電空間である内部空間５を併設しているため、繰り返し静電気サージに対しても十分耐え得るサージ吸収素子が実現可能になる。特に、放電間隙４付近に耐サージ寿命の小さい過電圧保護樹脂を用いる場合若しくは低容量化のために少量の過電圧保護樹脂しか使用できない場合でも、耐サージ寿命を維持することができる。
【００１５】
このように本実施形態では、放電間隙４に、それぞれの放電電極２，３に接触する過電圧保護樹脂材料が設けられているので、静電容量が小さく、十分なサージ寿命を有する放電管型サージ吸収素子と過電圧保護樹脂とが並列に組み合わされて、より低容量かつ応答性に優れ、十分なサージ寿命を有することができる。したがって、機器に搭載しても影響を与えないと思われる静電容量１ｐＦ以下の低電圧放電タイプのサージ吸収素子を実現することができ、従来の過電圧保護樹脂では困難と言われていた機器にも使用することが可能になる。
【００１６】
次に、本実施形態のチップ型サージアブソーバの製造方法を、図２を参照して説明する。
【００１７】
まず、図２の（ａ）に示すように、アルミナ基板１の上面に導電性電極膜を印刷、焼成して放電電極２，３を形成する。なお、この放電電極２，３は、金属、酸化物をはじめとした伝導性、電子放出性を有する物質で形成され、他の製法としては、ＣＶＤ法、スパッタ法又は箔などの一般的な薄膜形成法が適用可能である。この後、図２の（ｂ）に示すように、レーザ加工やダイシングにより導通しないように電極を切り離して放電間隙４を形成する。この放電間隙４は、例えば幅１００μｍ以下、深さ５０μｍ以下である。
【００１８】
次に、図２の（ｃ）及び図３の（ａ）に示すように、放電間隙４に、それぞれの放電電極２，３に接触する過電圧保護樹脂Ｒを設ける。この過電圧保護樹脂Ｒを設ける工程は、熱硬化性ラバーや合成樹脂等の非導電性樹脂にカーボンナノチューブ等の導電性微粉末を添加した材料を用い、この材料を有機溶媒重量比１０〜５０ｗｔ％で溶解して液状材料とし、さらに該液状材料を放電間隙４に印刷、塗布した後に２００〜３００℃で乾燥硬化して過電圧保護樹脂Ｒとする。
【００１９】
次に、図２の（ｄ）に示すように、アルミナ基板１の周囲に封着用ガラス又は樹脂の接着剤９を印刷にて形成する。この後、図２の（ｅ）（ｆ）に示すように、Ａｒ等の所定のガス雰囲気中において、アルミナ等のセラミックス製蓋体６を、放電電極２，３を覆うようにしてアルミナ基板１上にガラスや樹脂等の接着剤９により接着し、内部空間５に所定のガスを封入する。さらにこの後、図２の（ｇ）に示すように、端子電極７，８を、放電電極２，３の基端側に焼き付け電極又は導電性樹脂電極を形成した後にメッキ処理により形成して、チップ型サージアブソーバが作製される。
【００２０】
このように本実施形態のチップ型サージアブソーバの製造方法では、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した材料を有機溶媒で溶解した液状材料を放電間隙４に塗布した後に焼成して過電圧保護樹脂Ｒとするので、放電間隙４に容易にかつ正確に適量の過電圧保護樹脂Ｒを形成することができる。
【００２１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、過電圧保護樹脂として、シリコーンゴム（非導電性樹脂）にカーボンナノチューブ（導電性微粉末）を添加した材料を採用したが、他の過電圧保護樹脂（例えば、非導電性樹脂としてシリコーンゴムにバリスタ粉末を加えたもの等）を用いても構わない。
【００２３】
また、放電間隙の過電圧保護樹脂は、放電間隙全体を埋めるようにしてもよいし、放電間隙の一部を埋めるようにして放電電極をつないで形成してもよい。例えば、過電圧保護樹脂形成パターンの他の例として、過電圧保護樹脂Ｒを、図３の（ａ）に示すように、電極間隙幅と同じ幅で形成し、放電電極２，３上を覆い隠さないように形成することにより、過電圧保護樹脂Ｒ中の固体放電後、上部空間での気体放電に移行する際に、同じキャップ幅（電極幅）で気体放電させることができる。また、図３の（ｂ）に示すように、加工溝４ａを含め放電間隙４を全て過電圧保護樹脂Ｒで埋めれば、上記実施形態よりも固体放電時のサージに対する寿命を強化することができる。また、図３の（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示すように、放電間隙４の一部、すなわち放電間隙４の中央付近のみ又は片側付近のみに過電圧保護樹脂Ｒを形成すると、放電間隙４に空隙を残すことになり、すばやく気体放電に移行することができると共に、高容量の過電圧保護樹脂も使用可能になる。なお、上記実施形態では、図３の（ｆ）に示すように、放電電極２，３上まで過電圧保護樹脂Ｒで覆っているので、過電圧保護樹脂Ｒにおける固体放電のみで、ある程度サージ寿命を確保することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のチップ型サージアブソーバによれば、放電間隙に、それぞれの放電電極に接触する過電圧保護樹脂が設けられているので、静電容量が小さく、十分なサージ寿命を有する放電管型サージ吸収素子と過電圧保護樹脂とが並列に組み合わされて、より低容量かつ応答性に優れ、十分なサージ寿命を有することができる。したがって、低電圧放電タイプのサージ吸収素子として、カーオーディオ等の機器に搭載することも可能になる。
【００２５】
本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法によれば、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した材料を有機溶媒で溶解した液状材料を放電間隙に塗布した後に乾燥硬化させて過電圧保護樹脂とするので、放電間隙に容易にかつ正確に適量の過電圧保護樹脂を形成することができ、高い量産性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法の一実施形態において、チップ型サージアブソーバを示す断面図である。
【図２】本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法の一実施形態において、製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図３】本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法の一実施形態において、放電間隙に形成される過電圧保護樹脂の複数のパターンを示すパターン配置図である。
【符号の説明】
１　アルミナ基板（絶縁性基板）
２，３　放電電極
４　放電間隙
５　内部空間
６　蓋体
Ｒ　過電圧保護樹脂

Claims (3)

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と、それぞれの放電電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上にその周縁部を接着した蓋体とを備えたチップ型サージアブソーバであって、
   前記放電間隙には、前記それぞれの放電電極に接触する、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加した過電圧保護樹脂材料が設けられていることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。
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、
   前記過電圧保護樹脂材料は、シリコーンゴムにカーボンナノチューブを添加した材料であることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。
3. 請求項１又は２に記載のチップ型サージアブソーバを製造する方法であって、
   前記放電間隙に前記それぞれの放電電極に接触する過電圧保護樹脂を設ける工程を有し、
   該工程は、非導電性樹脂に導電性微粉末を添加して有機溶媒で溶解した液状材料を前記放電間隙に塗布した後に乾燥硬化して前記過電圧保護樹脂とする工程を有することを特徴とするチップ型サージアブソーバの製造方法。

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