JP2005251458A

JP2005251458A - チップ型サージアブソーバ及びその製造方法

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Publication number: JP2005251458A
Application number: JP2004057439A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Fujiwara; 和崇藤原
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】容易に放電電極を接続電極側で厚膜かつ放電電極側で薄膜とすることができるチップ型サージアブソーバ及びこの製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁性基板１１の一面１１Ａ上に接続電極１２、１３を形成する接続電極形成工程と、放電間隙１４を介して互いに対向し、接続電極１２、１３のそれぞれに接続される放電電極１５、１６を形成する放電電極形成工程と、接続電極１２、１３の基端部を含む絶縁性基板１１の外周部上に箱状の蓋体１９を固定し、接続電極１２、１３と導通するように絶縁性基板１１の両端部に端子電極２１、２２を形成する封止工程とを有するチップ型サージアブソーバ１の製造方法において、前記放電電極形成工程が、マスクの開口領域に蒸着法によって前記放電電極を形成する工程であって、前記マスクの開口幅は、接続電極側１２、１３の方が放電間隙１４側よりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用す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。

電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、異常電圧によって電子機器やこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷又は発火等による破壊を防止するために、サージアブソーバが接続されている。

従来、例えばマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたチップ型サージアブソーバが提案されている。このサージアブソーバは、絶縁性基板の表面に、それぞれ異なる縁部まで形成された一対の接続電極と、この一対の接続電極のそれぞれに接続されていわゆるマイクロギャップである放電間隙を介して対向配置された一対の放電電極を備えている。接続電極は放電電極よりも厚く形成されており、接着剤を介してこの接続電極を含む絶縁性基板の外周部上に周縁部を接着した蓋体と、絶縁性基板及び蓋体の両端に一対の接続電極と導通するように一対の端子電極が配されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１５８３２号公報（図１）

このチップ型サージアブソーバでは、所定の位置に矩形状の開口領域を有するマスクを用いるか、放電電極を形成する矩形状の所定位置を除いた部分をレジストで覆い、スパッタ法などの蒸着法によって放電電極を形成している。
近年、このようなチップ型サージアブソーバにおいても、より高いサージ耐量を有すると共に、放電電極における放電開始電圧を低下させることが望まれており、放電電極の膜厚が、接続電極側で厚く、放電間隙側で薄く形成されていることが望ましい。

しかしながら、上記従来のサージアブソーバには、以下の課題が残されている。すなわち、上述した方法で放電電極を形成した際に、短時間で着膜を行った場合には放電電極が全体的に薄膜となり、長時間で着膜すると放電電極が全体的に厚膜となる。そこで、着膜後に薄膜とする部分に再度マスキング処理を行うことで放電電極の膜厚に傾斜を設ける方法などが考えられるが、これは非常に手間がかかり実用性に乏しいという問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、容易に放電電極を接続電極側で厚膜かつ放電電極側で薄膜とすることができるチップ型サージアブソーバ及びこの製造方法を提供することを目的とする。

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の製造方法は、絶縁性基板の一方の面上に対向配置されそれぞれ該絶縁性基板の異なる縁部まで延在する一対の接続電極を形成する接続電極形成工程と、放電間隙を介して互いに対向し、前記一対の接続電極のそれぞれに接続される一対の放電電極を形成する放電電極形成工程と、接着剤を介して前記一対の接続電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上に箱状の蓋体を固定し、前記縁部にて露出した前記一対の接続電極と導通するように前記絶縁性基板の両端部に一対の端子電極を形成する封止工程とを有するチップ型サージアブソーバの製造方法において、前記放電電極形成工程が、マスクの開口領域に蒸着法によって前記放電電極を形成する工程であって、前記マスクの開口幅は、前記接続電極側の方が前記放電間隙側よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明のチップ型サージアブソーバは、上記記載のチップ型サージアブソーバの製造方法によって製造されることを特徴とする。

この発明にかかるチップ型サージアブソーバ及びこの製造方法によれば、マスクの開口領域に蒸着法によって放電電極を形成する際、マスクの開口幅が大きいところでは付着して放電電極となる物質の回りこみが多く、マスクの開口幅が小さいところでは回り込みが少なくなる。これより、同じ蒸着時間であってもマスクの開口幅が大きいところでは厚膜で、マスクの開口幅が小さいところでは薄膜となる。よって、開口幅が接続電極側で大きく、放電間隙側で小さいマスクを用いることにより、同じ蒸着時間であっても膜厚が接続電極側で厚く、放電間隙側で薄くされた放電電極が形成される。したがって、容易に放電電極を接続電極側で厚膜かつ放電電極側で薄膜とすることができるチップ型サージアブソーバを容易に製造することができる。
また、接続電極側でのマスクの開口幅が大きいことで放電電極と接続電極との接触部分における放電電極の膜厚が広く、厚く形成される。これにより、放電電極と接続電極との接触面積を増大させることができ、サージ寿命試験において接続箇所における発熱を抑制して放電電極の破損を防止できるので、高いサージ耐量とすることが可能となる。
また、放電間隙側でのマスクの開口幅が小さいことで放電電極が放電間隙側で狭く、薄く形成される。これにより、放電がトリガされやすくなり、放電開始電圧を低くすることができる。
また、放電電極が放電間隙側で狭くできることから、放電間隙と放電空間の側壁である蓋体の側壁との距離が大きくなる。これにより、放電による放電電極の金属飛散に起因する絶縁抵抗の劣化が低減すると考えられ、高いサージ耐量とすることができる。

また、本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、前記蒸着法が、スパッタ法であることが好ましい。
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、上記記載のチップ型サージアブソーバの製造方法によって製造されることが好ましい。

この発明にかかるチップ型サージアブソーバ及びこの製造方法によれば、直進性の高いスパッタ法によって放電電極を形成することで、より顕著に放電電極の膜厚を接続電極側で厚く、放電間隙側で薄くすることができる。

本発明のチップ型サージアブソーバ及びこの製造方法によれば、膜厚が放電間隙側で薄く、接続電極側で厚い放電電極を有するチップ型サージアブソーバを容易に製作することができる。したがって、サージ耐量が高く、放電開始電圧を低くしたチップ型サージアブソーバとすることができる。

以下、本発明にかかるチップ型サージアブソーバの一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態によるチップ型サージアブソーバ１は、図１及び図２に示されるように、いわゆるマイクロギャップを使用した放電型サージアブソーバであって、絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一面１１Ａ上に対向配置されそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の接続電極１２、１３と、これら一対の接続電極１２、１３に接続されて放電間隙１４を介して互いに対向配置された一対の放電電極１５、１６と、接着剤１７を介して一対の接続電極１２、１３の基端部を含む絶縁性基板１１の外周部上と固定されて絶縁性基板１１の上部に放電空間１８を形成する箱状の蓋体１９と、縁部にて露出された一対の接続電極１２、１３と導通するように絶縁性基板１１の両端部に配される一対の端子電極２１、２２とを備えている。

絶縁性基板１１及び蓋体１９は、例えばアルミナなどの絶縁性体によって構成されており、蓋体１９において、絶縁性基板１１の一面１１Ａと対向される面には蓋体１９と一面１１Ａとの間に放電空間１８を形成するための凹部１９Ａが設けられている。絶縁性基板１１と蓋体１９とは、凹部１９Ａの全周を囲むように接着剤１７を介して接触されると共に、これらの間に形成される放電空間１８が気密に封止されている。

ここで、この放電空間１８内には、放電電極１５、１６間での放電条件を一定にしてチップ型サージアブソーバ１の放電特性を安定させるために、例えばＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスと共に封止されている。

接続電極１２、１３は、スクリーン印刷法によって例えば銀などの導電性材料を印刷することで形成されている。
放電電極１５、１６は、後述するマスク２５を用いて、例えばＴｉのような導電性材料をスパッタ法によって構成し、中央にレーザカットによって放電間隙１４が１本形成されている。

マスク２５は、例えば図３に示すように、放電間隙１４側となる中央の幅をＷ１、接続電極１２、１３側となる両端の幅をＷ２、放電電極１５、１６の長さをＬとしたときに、両端の幅Ｗ２が中央の幅Ｗ１よりも大きい開口領域２５Ａを有している。
このマスク２５を用いた蒸着によって、放電電極１５、１６の膜厚が接続電極１２、１３側で厚く、放電間隙１４側で薄く形成され、平面視において放電電極１５、１６の幅が接続電極１２、１３側で広く、放電間隙１４側で狭く形成される。
また、端子電極２１、２２の表面には、メッキ処理が施されている。

以上のように構成された本発明のチップ型サージアブソーバ１について以下にその製造方法を説明する。
先ず、接続電極形成工程を行う。これは、図４（ａ）に示すように、アルミナ製の絶縁性基板１１の一面１１Ａ上にスクリーン印刷法によって一対の接続電極１２、１３を形成する。ここで、一対の接続電極１２、１３を、絶縁性基板１１のそれぞれ異なる縁部まで形成する。

次に、放電電極形成工程を行う。これは、図４（ｂ）に示すように、マスク２５を絶縁性基板１１及び接続電極１２、１３上の所定位置に設置し、スパッタ法によって導電性物質を付着させることにより、図４（ｃ）に示すように、一対の接続電極１２、１３のそれぞれに接続する放電電極１５、１６を形成する。
スパッタ法によって飛来した導電性物質は、接続電極１２、１３側とされる開口領域２５Ａの幅が大きい両端側では、導電性物質の回り込みが多くなるので厚膜となり、放電間隙１４側とされる開口領域２５Ａの幅が小さい中央側では、逆に回りこみが少なくなるので薄膜となる。したがって、放電電極１５、１６の膜厚は、両端側で厚く、中央側で薄く形成される。
この後、図４（ｂ）に示すように、放電電極１５、１６の中央にレーザカットによって放電間隙１４を形成する。

続いて、封止工程を行う。これは、図４（ｅ）に示すように、絶縁性基板１１の周囲にガラス材料を有する接着剤１７を印刷にて形成する。この後、図４（ｆ）に示すように、例えばＡｒのような不活性ガスの雰囲気中において、絶縁性材料で形成された蓋体１９を、一対の接続電極１２、１３及び一対の放電電極１５、１６を覆うようにして絶縁性基板１１上に接着剤１７により接着する。このとき、形成された放電空間１８には、不活性ガスが封入される。
さらに、図４（ｇ）に示すように、絶縁性基板１１及び蓋体１９の両端に、露出された一対の接続電極１５、１６と導通するようにディップ法により、例えば、Ａｇ等の導電性材料で構成されたペーストを付着させて端子電極２１、２２を形成する。そして、端子電極２１、２２の表面にメッキ処理を施す。

このように構成されたチップ型サージアブソーバ１は、放電電極形成工程において、マスク２５の開口領域２５Ａにスパッタ法によって放電電極１５、１６を形成する際に、開口幅が接続電極１２、１３側で大きく、放電間隙１４側で小さいマスク２５を用いている。これより、同一の着膜時間であっても放電電極１５、１６の膜厚が接続電極１２、１３側で厚く、放電間隙１４側で薄く形成される。したがって、放電電極１５、１６が接続電極１２、１３側で厚膜、放電間隙１４側で薄膜であるチップ型サージアブソーバを容易に製造することができる。

また、放電電極１５、１６が接続電極１２、１３側で広く、厚く形成されるので、放電電極１５、１６と接続電極１２、１３との接触面積を増大させることができる。したがって、サージ寿命試験において接続箇所における発熱を抑制し、放電電極１５、１６の破損を防止でき、高いサージ耐量とすることができる。
また、放電電極１５、１６が放電間隙１４側で狭く、薄く形成されるので、放電間隙１４を介して対向される放電電極１５、１６の面積を小さくすることができる。したがって、放電がトリガされやすくなり、放電開始電圧を低減することができる。

次に、本発明にかかるチップ型サージアブソーバを、実施例により具体的に説明する。
実施例１として図３に示されるマスク２５を用いて放電電極を形成し、実施例２として図５（ａ）に示されるマスク３０を用いて放電電極を形成し、比較例として図５（ｂ）に示されるマスク４０を用いて放電電極を形成してチップ型サージアブソーバをそれぞれ製作した。
これら放電電極は、スパッタ法によってＴｉを１０時間蒸着させることにより形成されている。各マスクにおける中央の幅Ｗ１、両端の幅Ｗ２及び長さＬと、放電電極の放電間隙側の膜厚及び接続電極側の膜厚を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１と比較例とを比べると、マスクの両端の幅Ｗ２を大きくすることで、同じ蒸着時間であっても放電電極の膜厚を接続電極側で厚くすることができることを確認した。また、実施例２のように、マスクの中央の幅Ｗ１を小さくすることで、放電間隙側を薄膜とすることができることを確認した。したがって、本発明によれば、マスクの開口領域の中央の幅Ｗ１及び両端の幅Ｗ２変えることで、同じ蒸着時間であっても放電電極の膜厚を放電間隙側と接続電極側とで差をつけることができることを確認した。

次に、製作した実施例１及び比較例に対して５００ｐＦ、０Ω、２５ｋＶの静電気を印加し、印加回数に対する放電開始電圧を計測した。この結果を図６に示す。

図６に示すように、放電電極と接続電極との接続部分における放電電極の損傷を抑制すると共に、サージ寿命特性も向上したことを確認した。

なお、本発明は上記実施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。
例えば、放電電極をスパッタ法によって形成したが、ＣＶＤ法によって形成してもよい。
また、放電電極及び接続電極は、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、ＳｎＯ_２、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＢａＡｌ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ａｇ／Ｐｔ合金、ＩＴＯ、Ｒｕ等の導電性金属、もしくはこれらの混合物によって構成されてもよい。
また、端子電極は、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ等の導電性金属、もしくはこれらの混合物によって構成されてもよい。
また、封止する際の雰囲気、すなわち内部の不活性ガスは、放電特性に応じて決定され、例えば、大気（空気）でもよく、Ｎ_２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ_２、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＯ_２、及びこれらの混合ガスでもよい。

本発明にかかる一実施形態におけるチップ型サージアブソーバを示す斜視図である。本発明にかかる一実施形態におけるチップ型サージアブソーバを示す軸方向断面図である。本発明にかかる一実施形態におけるマスク示す斜視図である。本発明にかかる一実施形態におけるチップ型サージアブソーバの製造方法を工程順に示す斜視図である。本発明にかかる実施例１における各マスクを示す斜視図である。本発明にかかる実施例１におけるサージ印加回数と放電開始電圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１チップ型サージアブソーバ
１１絶縁性基板
１２、１３接続電極
１４放電間隙
１５、１６放電電極
１７接着剤
１８放電空間
１９蓋体
２１、２２端子電極
２５マスク
２５Ａ開口領域

Claims

絶縁性基板の一方の面上に対向配置されそれぞれ該絶縁性基板の異なる縁部まで延在する一対の接続電極を形成する接続電極形成工程と、
放電間隙を介して互いに対向し、前記一対の接続電極のそれぞれに接続される一対の放電電極を形成する放電電極形成工程と、
接着剤を介して前記一対の接続電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上に箱状の蓋体を固定し、前記縁部にて露出した前記一対の接続電極と導通するように前記絶縁性基板の両端部に一対の端子電極を形成する封止工程とを有するチップ型サージアブソーバの製造方法において、
前記放電電極形成工程が、マスクの開口領域に蒸着法によって前記放電電極を形成する工程であって、
前記マスクの開口幅は、前記接続電極側の方が前記放電間隙側よりも大きい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。
前記蒸着法が、スパッタ法であることを特徴とする請求項１に記載のチップ型サージアブソーバの製造方法。
請求項１または２に記載のチップ型サージアブソーバの製造方法によって製造されることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。