JP2007234372A - サージアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で表面実装が可能なサージアブソーバを安価に提供することを目的とする。
【解決手段】サージアブソーバ１を、一対の端子電極部材２、３の一方の端子電極部材２のみに、端子電極部材２とは別に形成された突出電極１０を設ける構成とし、突出電極１０と端子電極部材３との間をトリガーギャップ１０１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常電圧（サージ電圧）から様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用されるサージアブソーバに関する。

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接続する部分、電子機器が電源線に接続される部分、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の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、通信線や電源ライン用には例えばアレスタと呼ばれるサージアブソーバが多く使用されている。このサージアブソーバでは、リード線を有する一対の封止電極が、側壁に1本または複数本のトリガー線が引かれたセラミックス管の両端に設けられ、その電極間に所望の電気特性を得るために組成を調整されたガス（以下、封止ガスとする。）が封止されている。この種のサージアブソーバはサージ耐量に優れるものが求められる。

一方、昨今の電子機器等における高密度実装化の流れで、この通信線や電源ライン用の放電型サージアブソーバにあっても小型化して表面実装部品とすることが求められており、このような要求を満たすために双方の封止電極を凸状に形成した、小型で表面実装が可能なサージアブソーバが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１記載のサージアブソーバでは、直径が数ミリの封止電極を双方ともに凸状に形成する必要があるため、製造が難しく価格も高いという問題があった。
特開２００５−６３７２１号公報

本発明は小型で表面実装が可能なサージアブソーバを安価に提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供している。
本発明のサージアブソーバは、一対の端子電極部材を両端に配して内部にガスを封止する絶縁性管を備えたサージアブソーバであって、前記一対の端子電極部材のうち一方の内表面に他方の端子電極部材に向けて前記絶縁性管の内側かつ軸方向に突出する突出電極が固着されていることを特徴とする。

このサージアブソーバは、端子電極部材に、端子電極部材とは別に形成された突出電極を設ける構成とされているので、主放電電極部材そのものを加工する必要がなく製造が簡単である。また端子電極部材の一方にのみ突出電極を設けるので安価に製造することができる。

本発明のサージアブソーバにおいて、前記他方の端子電極部材の内表面は突出電極に向かう膨出材が形成されていることを特徴とする。
このサージアブソーバでは、一方の端子電極部材に設けられた突出電極と他方の端子電極部材の膨出材の頂部との間に、主放電を誘発するためのトリガー放電を生じさせるトリガーギャップが形成される。このようにすると、突出電極と平面状の端子電極部材との間にトリガーギャップを有する場合より放電しやすくすることができるので、放電開始電圧を安定化することができる。

また、前記突出電極はらせん状に形成されていることを特徴とする。
このサージアブソーバの製造過程では、突出電極を端子電極部材にロウ付けして固定する。このときロウ材が突出電極の根元まで流れてしまうことが考えられる。このロウ材が表面張力によって突出電極の放電部分まで上がると放電部分の材質が変化してしまう。そこで突出電極をらせん状に形成すると、根元から放電部分までの距離を直線状の場合より大幅に長くできるのでロウ材が放電部分にまで達せず、放電部分の材質の変化を防止することができる。

さらに、前記絶縁性管は内壁に１本または複数本のトリガー線を備えていることを特徴とする。
このサージアブソーバはトリガー線を絶縁性管の内壁に有することによって、ピンと端子電極部材との間以外にトリガー線と端子電極部材との間にもトリガーギャップを備えることができるので、放電開始電圧を安定化することができる。

また、前記一対の端子電極部材は絶縁性管の外周面より突出した外縁部を有することを特徴とする。
通信線や電源線等を始めとする高サージ耐量を必要とする用途では、大きな放電電流が流れた場合、放電時にサージアブソーバに発生する熱によって基板が焦げるなどの問題があるが、端子電極部材の外縁部を絶縁性管の外周面より突出させ、サージアブソーバを基板から浮かせた状態で実装することで放電時にサージアブソーバに発生する熱によって基板が焦げるなどの問題を防止することができる。

本発明は小型で表面実装が可能な高サージ耐量のサージアブソーバを安価に提供することができる。
また、突出電極に対向する端子電極部材が膨出材を備える構成、または絶縁性管の内壁にトリガー線を備える構成にすると、放電開始電圧が安定した、小型で表面実装が可能な高サージ耐量のサージアブソーバを安価に提供することができる。

本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係るサージアブソーバ１は、トリガーギャップを使用した放電型サージアブソーバである。このサージアブソーバ１は全体としては直方体であって、図１に示すように、一対の対向配置された端子電極部材２、３と、これら端子電極部材２、３を両端に配して内部がアルゴン（Ａｒ）等のガスで封止された絶縁性のセラミックス碍子管４と、端子電極部材２、３のうち一方の端子電極部材２に設けられた突出電極１０とから構成される。

一対の端子電極部材２、３はニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）の合金であるコバール（ＫＯＶＡＲ：登録商標）またはニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金である４２アロイ等からなり、長方形状の平板に形成されている。
一方セラミックス碍子管４はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスからなり、外周が端子電極部材２、３の外周に一致する長方形の枠状横断面となっている。このセラミックス碍子管４の両端面にはモリブデン（Ｍｏ）−タングステン（Ｗ）合金層とニッケル（Ｎｉ）層との２層構造からなるメタライズ層９が備えられている。そして、セラミックス碍子管４はメタライズ層９を備えた端面で銀（Ａｇ）銅（Ｃｕ）系の枠状のロウ材７と平板状のロウ材８とを介して一対の端子電極部材２、３により閉塞されており、内部にアルゴンが封止されている。

一対の端子電極部材２、３のうちの一方の端子電極部材２の中央域には厚みが端子電極部材２より厚い長方形板状の基台部５と、この基台部５の中央からセラミックス碍子管４の内方でかつ軸方向に突出したピン状部６とから構成される突出電極１０が設けられている。突出電極１０はニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）の合金であるコバール（ＫＯＶＡＲ：登録商標）またはニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金である４２アロイからなり、基台部５は端子電極部材２に銀（Ａｇ）銅（Ｃｕ）系のロウ材８で固定されている。そしてこのピン状部６の頂部と主放電電極３との間はトリガーギャップ１０１とされている。

次に、以上の構成からなる本実施形態のサージアブソーバ１の製造方法について説明する。
まず、一対の端子電極部材２、３および突出電極１０を成形する。次にセラミックス碍子管４の両端面にモリブデン（Ｍｏ）−タングステン（Ｗ）合金層とニッケル（Ｎｉ）層とをこの順に成形し、枠状のロウ材７および平板状のロウ材８との濡れ性を向上させるためのメタライズ層９を形成する。
そして、端子電極部材２上に固形のロウ材８を設置し、続いてその中央領域に突出電極１０を設置し、端子電極部材２の周縁部上にセラミックス碍子管４を設置する。さらに、セラミックス碍子管４の上にロウ材7を載置し、その上に端子電極部材３を載置して仮組みする。

このように仮組みした状態で、十分に真空引きした後封止ガス雰囲気として加熱し、枠状のロウ材７および平板状のロウ材８を溶融して封止し、その後急速に冷却しサージアブソーバ１を製造する。
こうして製造されたサージアブソーバ1は、プリント基板等の上に形成されたランドとサージアブソーバ1の一対の端子電極部材２，３の外面とを半田付けにて固定され、使用される。

このような構成のサージアブソーバ１にサージ電圧が印加されると、まずサージアブソーバ１のトリガーギャップ１０１で放電が起こり、このトリガーギャップ１０１における放電でイオン化されたアルゴン（Ａｒ）によって端子電極部材３と、端子電極部材２または基台部５の表面との間の主放電が誘起される。この主放電によってサージ電圧を逃がすことによってサージアブソーバ１が取り付けられている電子機器をサージ電圧によるダメージから守ることができる。

このサージアブソーバ１によれば、突出電極１０は一方の端子電極部材２に備えられるので、両方の端子電極部材２、３に突出電極１０を備える場合に比べ安価に製造することができる。また、一対の端子電極部材２、３をそれぞれ平面状に形成し、別に突出電極１０を形成して端子電極部材２に組みつけてトリガーギャップ１０１を形成できるので、主放電電極そのものを加工してトリガーギャップを形成する場合に比べ、安価に製造することができる。

次に、本発明に係る第２の実施形態について、図２を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる点は、図２に示すように、端子電極部材３に端子電極部材２方向に膨出した膨出面１２が設けられている点である。

この膨出面１２はロウ材１４で端子電極部材３の内表面に突出電極１０に向けて形成され、この膨出面１２の頂部１３と突出電極１０のピン状部６との間にトリガーギャップ１０１が形成される。
膨出面１２は次のように簡単に形成することができる。
端子電極部材３にロウ材１４を取付け、第１の実施形態のサージアブソーバ１と同様の製造方法でサージアブソーバ１１を製造すると、枠状のロウ材７および平板状のロウ材８を溶融するために加熱したときに端子電極部材３上のロウ材１４も溶融し、重力と表面張力とによって表面が突出電極１０に向いた膨出面１２となる。

このサージアブソーバ１１によれば、突出電極１０は一方の端子電極部材２に備えられ、一対の端子電極部材２、３をそれぞれ平面状に形成し、別に突出電極１０を形成して端子電極部材２に組みつけてトリガーギャップを形成できるので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第１の実施形態のサージアブソーバ1では突出電極１０と相対する電極は平面状の端子電極部材３であったが、このサージアブソーバ１１では頂部１３を有する膨出面１２を相対する電極とすることでトリガーギャップ１０１における放電をサージアブソーバ１の場合よりしやすくすることができる。

次に、本発明に係る第３の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１および第２の実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第３の実施形態が上記第２の実施形態と異なる点は、図３に示すように、突出電極１０のピン状部がらせん状のらせん状部２６とされている点と、セラミックス碍子管４の内壁に1本のカーボントリガー線２２が設けられている点と、一対の端子電極部材２、３がセラミックス碍子管４の外周面より突出した外縁部２３を有する点とである。

このサージアブソーバ２１は端子電極部材３に向かってらせん状に伸びるらせん状部２６を基台部５の中心に有する突出電極１０が端子電極部材２の中心領域に固着されている。また、セラミックス碍子管４の内壁には、1本のカーボントリガー線２２が、端子電極部材３側の端から端子電極部材２に向かって端子電極部材２側の端の少し手前まで引かれている。そしてこのカーボントリガー線２２と基台部５の角部２４とがトリガーギャップ１０２を形成している。さらに、一対の端子電極部材２、３は、これらの外縁部２３がセラミックス碍子管４の外周面より突出するように形成されている。

次に、以上の構成からなる本実施形態のサージアブソーバ２１の製造方法について説明する。
まず、らせん状部２６を成形し、基台部５にらせん状部２６を基台部５の上面に垂直方向に取り付ける。また、セラミックス碍子管４の内壁に1本のカーボントリガー線２２を一方の端から他方の端の少し手前まで垂直に引く。
次に、第１の実施形態のサージアブソーバ１の場合と同様にしてセラミックス碍子管４の両端面にメタライズ層９を形成する。

そして、端子電極部材２の中央領域上にセラミックス碍子管４の横断面に一致する長方形状のロウ材８を設置し、続いてその中央領域にらせん状部２６を有する突出電極１０を設置する。続いてロウ材８の周縁部上にセラミックス碍子管４を、カーボントリガー線２２が端まで引かれているほうを上にして設置する。そしてセラミックス碍子管４の上にロウ材7を載置し、その上にロウ材１４を取付けた端子電極部材３を載置して仮組みする。
その後、第２の実施形態のサージアブソーバ１１と同様の手順でサージアブソーバ２１を製造する。

このサージアブソーバ２１によれば、らせん状電極２６を有する突出電極１０は一方の端子電極部材２に備えられ、一対の端子電極部材２、３をそれぞれ平面状に形成し、別にらせん状部２６を有する突出電極１０を形成して端子電極部材２に固定してトリガーギャップを形成できるので、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、このサージアブソーバ２１の製造過程では、基台部５を端子電極部材２にロウ付けして固定する。このときロウ材８がらせん状部２６の根元まで流れてしまうことが考えられる。らせん状部２６が直線状のピンである場合には、ピンの根元のロウ材８は表面張力によって放電部分まで上がってしまい、放電部分の材質が変わってしまうことが考えられる。しかしらせん状部２６である場合には、らせん状部２６の根元から放電部分２７までの距離を直線状のピンの場合より大幅に長くできるので、ロウ材８が表面張力によって放電部分２７まで上がってしまい放電部分２７の材質が変わることを防止することができる。

また、このサージアブソーバ２１では、カーボントリガー線２２と基台部５の角部２４とによってトリガーギャップ１０２を形成できるので、らせん状部２６と膨出面１２との間のトリガーギャップ１０１を主放電間隙として使うことができる。するとトリガーギャップ１０２と主放電間隙として使われるトリガーギャップ１０１とを大きく離間させることができ、主放電によって飛散した金属がトリガーギャップ１０２に入り込む可能性が減少する。したがって飛散し、堆積した金属によってトリガーギャップ１０２がショートするなどの可能性が小さくなり、サージアブソーバ２１の寿命を延ばすことができる。

さらに、このサージアブソーバ２１をプリント基板等に実装すると、端子電極部材２と端子電極部材３との外縁部２３がセラミックス碍子管４の外周面から突出している分だけ、セラミックス碍子管４をプリント配線板等から浮いた状態とすることができる。そして、プリント配線板等とセラミックス碍子管４との間に隙間があることによって、高電圧の放電が起きた際にサージアブソーバ２１に発生する熱によって基板が焦げるなどの問題を防止することができる。

第１の実施形態から第３の実施形態において、ピン状部６またはらせん状部２６を基台部５に取り付けて突出電極１０としたが、基台部５を介せずに直接一方の端子電極部材２に取り付けても良い。
また、第１の実施形態と第２の実施形態とにおいて突出電極１０を細い柱状としたが、三角錐状などの先端に向かって外周の内径を減ずる形状にしても良く、さらに打ち抜き加工で作製した金属平板を円周状に丸めたようなものでも良い。

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。
例えば、一対の端子電極部材２、３は、ＣｕやＮｉ系の合金でもよい。
また、セラミックス碍子管４の両端面のメタライズ層９は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ-Ｍｎでも良く、また、メタライズ層９を用いずに活性金属からなるロウ材７、８だけで封止してもよい。
封止ガスは、所望の電気特性を得るために組成を調整された、例えば、大気（空気）でもよく、Ａｒ、Ｎ_２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ_２、ＳＦ_６、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＯ_２等、及びこれらの混合ガスでもよい。

本発明の第１の実施形態に係るサージアブソーバ１を示す軸方向断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るサージアブソーバ１１を示す軸方向断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るサージアブソーバ２１を示す軸方向断面図である。

符号の説明

１、１１、２１ サージアブソーバ
２、３ 端子電極部材
４ セラミックス碍子管（絶縁性管）
５ 基台部
６ ピン状部
７、８、１４ ロウ材
９ メタライズ層
１０ 突出電極、
１２ 膨出面（膨出材）
１３ 頂部、
２２ カーボントリガー線（トリガー線）
２３ 外縁部
２４ 角部、
２６ らせん状部
２７ 放電部、
１０１、１０２ トリガーギャップ、

Claims (5)

1. 一対の端子電極部材を両端に配して内部にガスを封止する絶縁性管を備えたサージアブソーバであって、
   前記一対の端子電極部材のうち一方の内表面に他方の端子電極部材に向けて前記絶縁性管の内側かつ軸方向に突出する突出電極が固着されていることを特徴とするサージアブソーバ。
2. 前記他方の端子電極部材の内表面は突出電極に向かう膨出材が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサージアブソーバ。
3. 前記突出電極はらせん状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサージアブソーバ。
4. 前記絶縁性管は内壁に１本または複数本のトリガー線を備えていることを特徴とする請求項1から請求項３のいずれかに記載のサージアブソーバ。
5. 前記一対の端子電極部材が前記絶縁性管の外周面より突出した外縁部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のサージアブソーバ。
   
   

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