JP2007227388A

JP2007227388A - 電子部品封入体

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Publication number: JP2007227388A
Application number: JP2007074957A
Authority: JP
Inventors: Fujio Ikeda; 富士男池田; Yoshiyuki Tanaka; 芳幸田中; Nobuya Saruwatari; 暢也猿渡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JP4544255B2

Abstract

【課題】サージ吸収素子の位置決めのためにフランジ付キャップ電極を用いたサージアブソーバにおいて、量産に好適な小型の封止電極を使用可能とする。
【解決手段】ガラス管５Ｂの両端部にガラス筒９Ａ，９Ｂを挿入し、このガラス筒９Ａ，９Ｂ中に封止電極６Ａ，６Ｂを挿入して、ガラス筒９Ａ，９Ｂをガラス管５Ｂ及び封止電極６Ａ，６Ｂにそれぞれ融着する。ガラス筒の肉厚相当分だけ、用いる封止電極の半径を小さくすることができるため、封止電極として、小型のものを使用することができる。比較的小型の電子部品封入体を生産性良く製造することが可能となる
【選択図】図１

Description

本発明は電子部品封入体に係り、特に、対過電圧特性及びサージ耐量が良好でしかも、量産性に優れたサージアブソーバを提供する電子部品封入体に関する。

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、図３，４に示す如く、マイクロギャップを有するサージ吸収素子を不活性ガスとともにガラス管に封止(hermetic seal)した放電型のサージアブソーバが提供されている（特願平６−３００５１４号，特開平７−３２０８４５号公報）。

図３のサージアブソーバは、円柱状のセラミック素体１の表面にマイクロギャップ２Ａを有するＳｎＯ_２導電性皮膜２が形成されたマイクロ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内に不活性ガス（ＣＯ_２）と共に挿入し、ガラス管５の両端を封止電極６Ａ，６Ｂで封止したものである。７Ａ，７Ｂはリード線を示す。

図３に示すサージアブソーバでは、雷サージのような瞬間的なサージ電圧を吸収することに加えて、継続的な過電圧又は過電流の侵入があった場合にはＳｎＯ_２からなる導電性皮膜２が熱損傷して、マイクロギャップ２Ａの幅が広がると推定され、これにより放電維持電圧が上昇し、サージアブソーバの異常発熱のみならず、電子機器及びこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷、発火等を防止することができる。

しかし、このサージアブソーバでは、サージ吸収素子３をガラス管５内に封止するときに、サージ吸収素子３をガラス管５と同軸的に配置することが難しい。このため、サージ吸収素子３がガラス管５の略中央に位置せずに、ガラス管５の一方の壁面に接近してしまい、放電時の熱でガラス管５が溶融する場合がある。

図４は、この問題を解決するために提案されたものであり、サージ吸収素子３の両端に被着するキャップ電極としてフランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂを用いている。即ち、このフランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂであれば、フランジが、ガラス管５Ａの内面に向って突設されているため、これにより、サージ吸収素子３がガラス管５Ａ内の軸心付近に配置されるように位置決めすることができる。このため、サージ吸収素子３の偏心によるガラス管の熱溶融は防止される。

なお、図３，４に示すサージアブソーバの製造に当っては、封止電極として、予め端面にリード線が取り付けられた市販品を用い、一端に封止電極を挿入したガラス管内に、キャップ電極を被着したサージ吸収素子を挿入し、その後、ガラス管の他端に封止電極を挿入してカーボンヒータで加熱することにより、ガラス管を封止電極に融着させる。
特願平６−３００５１４号特開平７−３２０８４５号公報

図４に示すフランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂを用いたサージアブソーバでは、特開平７−３２０８４５号公報中にも記載されるように、フランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂのフランジ部分の外径Ｒ_１は２．４ｍｍであり、これを挿入するためのガラス管５Ａの内径Ｒ_２は２．７ｍｍ、封止電極６Ａ’，６Ｂ’の外径は２．６ｍｍとなる。そして、加工方法によって若干の差異はあるものの、封止電極の長さはその外径よりも大きくする必要があり、この場合少なくとも３ｍｍ程度は必要とされる。

このように、外径及び長さの大きい封止電極を用いるサージアブソーバでは、
(1) 封止電極の加工及び価格の面で量産に不利である。
(2) サージアブソーバ全体の大きさも大きくなり（例えば長さ３ｍｍの封止電極を用いた場合、サージアブソーバの長さは１０ｍｍ程度となる。）、小型化に不利である。
(3) 一般のリード線の線径０．５ｍｍに対して封止電極の外径が大き過ぎるため、取り扱い性が悪く、カーボンヒータでの加熱封止に際して治具への振り込みが容易ではない。この点からも量産に不利である。
といった問題点がある。

図３に示すサージアブソーバであれば、このような問題はないが、前述の如く、サージ吸収素子の偏心によるガラス管溶融の問題がある。

本発明は上記従来の問題点を解決し、サージ吸収素子の位置決めのためにフランジ付キャップ電極を用いたサージアブソーバにおいて、量産に好適な小型の封止電極を使用することができる電子部品封入体を提供することを目的とする。

本発明の電子部品封入体は、ガラス管内に電子部品が挿入され、該ガラス管の両端に封止電極が挿入され、該ガラス管の両端が封止されている電子部品封入体において、該ガラス管の両端部にガラス筒が挿入され、該ガラス筒の中に前記封止電極が挿入され、該ガラス筒がガラス管及び封止電極にそれぞれ融着されていることを特徴とする。

このような電子部品封入体であれば、ガラス筒の肉厚相当分だけ、用いる封止電極の半径を小さくすることができるため、封止電極として、小型のものを使用することができる。この結果、比較的小型の電子部品封入体を生産性良く製造することが可能となる。

本発明の電子部品封入体は、電子部品としてサージ吸収素子を封入したものに好適であり、特に、その両端にフランジ付キャップ電極の如き、ガラス管内の軸心付近に当該電子部品を配置させるための位置決め部材が装着されているものに有効である。

なお、ガラス筒のガラスの軟化点は、ガラス管のガラスの軟化点よりも低いことが望ましい。

本発明の電子部品封入体によれば、量産に好適な小型の封止電極を用いて、比較的小型の電子部品封入体を生産性良く製造することが可能となる。

本発明の電子部品封入体は、特に、ガラス管内でサージ吸収素子が偏心することによるガラス管の溶融防止のために、サージ吸収素子の両端にフランジ付キャップ電極を被着してガラス管内に封入したサージアブソーバに好適であり、量産が容易で、しかも、対過電圧特性、サージ耐量が良好な小型サージアブソーバを実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の電子部品封入体を適用したサージアブソーバを示す断面図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、このサージアブソーバの製造手順を示す断面図である。なお、図１，２において、図３，４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。

このサージアブソーバは、両端にフランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂが被着されたサージ吸収素子３がガラス管５Ｂ内に挿入され、このガラス管５Ｂの両端に封止電極６Ａ，６Ｂが挿入されることで、ガラス管５Ｂの両端が封止されているものである。ガラス管５Ｂの両端部にはガラス筒９Ａ，９Ｂが挿入されており、封止電極６Ａ，６Ｂは、このガラス筒９Ａ，９Ｂ内に挿入され、ガラス筒９Ａ，９Ｂがガラス管５Ｂ及び封止電極６Ａ，６Ｂに融着されることで、封止がなされている。

ガラス筒９Ａ、９Ｂのガラスの軟化点は、ガラス管５Ｂのガラスの軟化点よりも低い。

このようなサージアブソーバであれば、フランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂを被着したサージ吸収素子３を挿入するために、ガラス管５Ｂの内径がある程度大きくなるものの、サージアブソーバ６Ａ，６Ｂの外径はガラス筒９Ａ，９Ｂの内径に合致するものであれば良い。従って、サージアブソーバ６Ａ，６Ｂとして、図４に示す従来のサージアブソーバの封止電極６Ａ’，６Ｂ’よりも径が小さく、例えば、図３に示すサージアブソーバの封止電極６Ａ，６Ｂと同様の汎用の封止電極を用いることができる。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照してこのようなサージアブソーバの製造手順を説明する。なお、図２（ａ）〜（ｃ）において、カーボンヒータは図示を省略してある。

このサージアブソーバは、ガラス筒を用いること以外は、従来のサージアブソーバと同様にして製造することができる。

即ち、まず、カーボンヒータの下ヒータの封入部にガラス管５Ｂ、ガラス筒９Ａ及びリード線７Ｂ付き封止電極６Ｂを順次挿入する。そして、このガラス管５Ｂ内に、フランジ付キャップ電極８Ａ，８Ｂを両端に被着したサージ吸収素子３を挿入する（図２（ａ））。

従って、このガラス筒９Ａが、ガラス管５Ｂの一端に挿入された封止電極６Ｂとの当接面を十分に確保して封止面積を大きくすると共に、サージ吸収素子３のキャップ電極８Ｂと封止電極６Ｂとの当接を妨げることがないようにするために、ガラス筒９Ｂの長さＬ_Ｂは、封止電極６Ｂの長さＬ_１以上であり、かつ、図２において下側の封止電極６Ｂの下端からキャップ電極８Ｂのフランジ部までの長さＬ_２以下である必要がある。

次に、ガラス管５Ｂ内のサージ吸収素子３のキャップ電極８Ａのフランジ部に当接するようにガラス筒９Ａを挿入した後、リード線７Ａ付き封止電極６Ａを振り込んだカーボンヒータの上ヒータをかぶせ（図２（ｂ））、封止装置に入れ、５５０〜７５０℃で１〜３分程度加熱して封着する（図２（ｃ））。

従って、ガラス筒９Ａについては、封止電極６Ａとの当接面を十分に確保して封止面積を大きくすると共に、ガラス筒９Ａをキャップ電極８Ａのフランジ部で保持可能となるように、ガラス筒９Ａの長さＬ_Ａは、ガラス管５Ｂ内に挿入されたサージ吸収素子３のキャップ電極８Ａのフランジ部から図２において上側の封止電極６Ａの上端までの長さＬ_３以上である必要がある。

通常の場合、図示の如く、ガラス筒９Ｂの長さＬ_Ｂは封止電極６Ｂの長さと同程度とされ、また、ガラス筒９Ａの長さＬ_Ａは、キャップ電極８Ａのフランジ部から封止電極６Ａの上端までの長さＬ_３と同程度とされる。

なお、サージ吸収素子３を構成するセラミック素体１としては、ムライト、アルミナ、ベリリア、ステアライト、フォルステライト、ジルコン、普通磁器、ガラスセラミック、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素等の絶縁性セラミックスよりなるものが用いられる。

また、導電性皮膜２としては、一般に厚さ０．３〜０．５μｍ程度のＳｎＯ_２皮膜が用いられ、このような導電性皮膜２は、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、めっき法、ＣＶＤ法等の各種薄膜形成法により形成される。マイクロギャップ２Ａは、このようにして形成された導電性皮膜２をレーザ加工することで、通常の場合、１０〜２００μｍの幅に形成される。なお、対過電圧特性を要求されないサージアブソーバの場合、導電性皮膜２はＳｎＯ_２だけでなく、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｗ等広く導電性の材質が適用できる。

また、ガラス管５Ｂ及びガラス筒９Ａ，９Ｂとしては、鉛ガラス製のものが好適である。

ガラス筒９Ａ、９Ｂのガラスは同一組成であることが好ましく、ガラス管５Ｂはそれよりも高軟化点のガラス組成のものであることが好ましい。

ガラス筒９Ａ、９Ｂのガラスの軟化点をＴ_９、ガラス管５Ｂのガラスの軟化点をＴ_５とした場合、上記の封着時の温度ＴをＴ_９＜Ｔ＜Ｔ_５とするのが好ましい。

ガラス管５Ｂの内径は、セラミック素体１の外径の２〜３倍とするのが好ましい。

ガラス筒９Ａ，９Ｂの肉厚及び内径は、ガラス管５Ｂの内径に対して、汎用の封止電極６Ａ，６Ｂを用いることができるように適宜決定される。

キャップ電極８Ａ，８Ｂとしては、厚さ０．１〜０．２ｍｍ程度のステンレス鋼板をプレス加工してフランジ部を形成したものが用いられる。

サージアブソーバとしては、市販のジュメット線を用いるのが好適である。

また、ガラス管５Ｂ内の封入ガスとしては、ＣＯ_２が好適である。

なお、以上の説明は、本発明をサージアブソーバに適用したものについてのものであるが、本発明の電子部品封入体はサージアブソーバに限らず、抵抗体、半導体等のフランジ付キャップ電極のような封入する電子部品をガラス管内の軸心付近に配置させるための位置決め部材を用いるものに好適に適用可能である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
図２（ａ）〜（ｃ）に示す手順で、封入気体ＣＯ_２，封着温度７４０℃，封着時間１分で、図１に示すサージアブソーバを作製した。用いた部品の寸法、材質等は次の通りである。

サージ吸収素子３：ムライト焼結体よりなるセラミック素体１の表面に、幅３０μｍのマイクロギャップ２Ａを有するＳｉＯ_２導電性皮膜（厚さ１μｍ）２を形成したもの，直径１．００mm，長さ３mm
フランジ付きキャップ電極８Ａ，８Ｂ：ステンレス製，フランジ部外径２．４mm，肉厚０．１５mm
ガラス管５Ｂ：鉛ガラス製軟化点６９５℃，
外径５．１mm，内径２．７mm，長さ７．５mm
ガラス筒９Ａ：鉛ガラス製軟化点５５０℃，
外径２．６mm，内径１．６mm，長さ２．５mm
ガラス筒９Ｂ：鉛ガラス製軟化点５５０℃，
外径２．６mm，内径１．６mm，長さ１．８mm
封止電極６Ａ，６Ｂ：量産向のジュメット（表面に亜酸化銅層が形成されたＮｉ−Ｆｅ合金）製，直径１．５mm，長さ１．８mm
リード線７Ａ，７Ｂ：線径０．５ｍｍのｃｐ銅被覆鋼製リード線

この実施例においては、カーボンヒータの治具及び封止装置として、汎用の一般的なものを用いることができた。

得られたサージアブソーバ１０個について、下記の性能評価を行い、結果を表１に示した。
Ｉ過電圧試験
サージアブソーバに、０．２５ＡでＡＣ６００Ｖの過電圧を３０分印加してマイクロギャップにおける放電停止状況を調べた。
II サージ耐量試験
サージアブソーバに、８／２０μｓサージを３回印加し、試料数１０個全てが破壊しない最大の印加電流値を調べた。
III 量産性
用いた部品の入手し易さ、価格、封止装置やヒータ治具の汎用性、製造工程数等から量産性の良否を後述の比較例２との比較で評価した。
IV 大きさ
サージアブソーバの寸法として、用いたガラス管の長さをみた。

比較例１（特開平７−３２０８４５号公報のサージアブソーバ）
実施例１において、ガラス筒を用いず、封止電極及びガラス管として下記のものを用いたこと以外は同様にして図４に示すサージアブソーバを作製し、同様に評価を行い、結果を表１に示した。

封止電極６Ａ’，６Ｂ’：ジュメット（量産でない）製，直径２．６mm，長さ３mm
ガラス管５Ａ：鉛ガラス製，外径５．１mm，内径２．７mm，長さ９．６mm

比較例２（特願平６−３００５１４号公報のサージアブソーバ）
実施例１において、フランジ付キャップ電極の代りにフランジのない下記のキャップ電極を用い、また、ガラス管として下記のものを用いたこと以外は同様にして図３に示すサージアブソーバを作製し、同様に評価を行い、結果を表１に示した。

キャップ電極４Ａ，４Ｂ：ステンレス製，肉厚０．１５mm
ガラス管５：鉛ガラス製，外径３．１mm，内径１．８mm，長さ７．５mm

表１より、本発明によれば、対過電圧特性が良好で、サージ耐量の大きい小型のサージアブソーバを量産性良く作製できることがわかる。

本発明の電子部品封入体の一実施例を示すサージアブソーバの断面図である。図１に示すサージアブソーバの製造手順を示す断面図である。従来例を示す断面図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１セラミック素体
２導電性皮膜
２Ａマイクロギャップ
３サージ吸収素子
５，５Ａ，５Ｂガラス管
６Ａ，６Ｂ，６Ａ’，６Ｂ’ 封止電極
７Ａ，７Ｂリード線
８Ａ，８Ｂフランジ付キャップ電極
９Ａ，９Ｂガラス筒

Claims

ガラス管内に電子部品が挿入され、該ガラス管の両端に封止電極が挿入され、該ガラス管の両端が封止されている電子部品封入体において、
該ガラス管の両端部にガラス筒が挿入され、該ガラス筒の中に前記封止電極が挿入され、該ガラス筒がガラス管及び封止電極にそれぞれ融着されていることを特徴とする電子部品封入体。
請求項１において、前記電子部品はサージ吸収素子であることを特徴とする電子部品封入体。
請求項１又は２において、前記電子部品の両端に、該電子部品を該ガラス管内の軸心付近に配置させるための位置決め部材が装着されていることを特徴とする電子部品封入体。
請求項３において、該位置決め部材は、前記電子部品の両端部に被着されたフランジ付キャップ電極であることを特徴とする電子部品封入体。
請求項１ないし４のいずれか１項において、ガラス筒の軟化点がガラス管の軟化点よりも低いことを特徴とする電子部品封入体。