JP2007242404A - サージアブソーバ - Google Patents
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Abstract
【課題】寿命特性を向上させたサージアブソーバを提供すること。
【解決手段】絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に放電間隙１１を介して対向配置されて絶縁性基板１０のそれぞれ異なる端辺１０ｃ、１０ｄまで形成された放電電極１２、１３と、放電電極１２、１３の基端部を含む絶縁性基板１０の外周部上に配置されて絶縁性基板１０の上部に放電空間１４を形成する蓋体１５とを備え、トリガ電極２１、２２の先端近傍に、凹凸部２１ａ、２２ａが形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】絶縁性基板１０と、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に放電間隙１１を介して対向配置されて絶縁性基板１０のそれぞれ異なる端辺１０ｃ、１０ｄまで形成された放電電極１２、１３と、放電電極１２、１３の基端部を含む絶縁性基板１０の外周部上に配置されて絶縁性基板１０の上部に放電空間１４を形成する蓋体１５とを備え、トリガ電極２１、２２の先端近傍に、凹凸部２１ａ、２２ａが形成されている。
【選択図】図２
Description
本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用するサージアブソーバに関する。
電話機、ファクシミリ、モデムなど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、アンテナあるいはＣＲＴ駆動回路など、雷サージや静電気などの異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、この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または発火など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、いわゆるマイクロギャップを介して対向配置され互いに絶縁性基板の異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、この一対の放電電極の基端部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放電電極と導通するように配された一対の端子電極とを備えた放電型サージアブソーバである。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５６９４８号公報（図１）
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、従来のサージアブソーバでは、グロー放電を開始する放電電極の先端が放電を繰り返すことによって劣化するため、寿命特性が劣化しやすいという問題がある。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、寿命特性を向上させたサージアブソーバ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、本発明のサージアブソーバは、絶縁性基板と、該絶縁性基板の一面上に放電間隙を介して対向配置されて前記絶縁性基板のそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、該一対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配置されて該絶縁性基板の上部に放電空間を形成する蓋体とを備え、前記放電電極のうち前記放電間隙側の先端近傍に、凹凸部が形成されていることを特徴とする。
この発明では、放電電極の先端近傍に凹凸を形成することで、この先端にグロー放電を開始するときの放電の起点を多くすることができ、サージアブソーバの寿命特性が向上する。
すなわち、グロー放電を開始すると、放電電極のうち放電時に起点となった箇所が損傷する。ここで、凹凸部を形成することで先端近傍における放電電極の表面積が増大する。このため、放電電極の先端の幅を変更することなく、放電電極の先端に放電の起点が多く形成される。したがって、放電によって放電電極の先端に形成された起点が損傷しても、他の起点によって放電を開始するので、繰り返しの放電によって放電開始電圧が高くなることを抑制することができる。以上より、サージアブソーバの長寿命化が図れる。
すなわち、グロー放電を開始すると、放電電極のうち放電時に起点となった箇所が損傷する。ここで、凹凸部を形成することで先端近傍における放電電極の表面積が増大する。このため、放電電極の先端の幅を変更することなく、放電電極の先端に放電の起点が多く形成される。したがって、放電によって放電電極の先端に形成された起点が損傷しても、他の起点によって放電を開始するので、繰り返しの放電によって放電開始電圧が高くなることを抑制することができる。以上より、サージアブソーバの長寿命化が図れる。
また、本発明のサージアブソーバは、前記凹凸部の最大高低差である最大表面凹凸が、０．５μｍ以上であることが好ましい。
この発明では、最大表面凹凸を０．５μｍ以上とすることで放電間隙の先端に放電の起点が十分に形成されるので、サージアブソーバの長寿命化が図れる。
この発明では、最大表面凹凸を０．５μｍ以上とすることで放電間隙の先端に放電の起点が十分に形成されるので、サージアブソーバの長寿命化が図れる。
また、本発明のサージアブソーバは、前記絶縁性基板の前記一面のうち前記凹凸部と対応する領域に、基板凹凸部が形成されていることとしてもよい。
この発明では、絶縁性基板の表面に基板凹凸部を形成することで、絶縁性基板上に形成される放電電極のうち放電間隙の近傍に凹凸部を容易に形成することができる。
この発明では、絶縁性基板の表面に基板凹凸部を形成することで、絶縁性基板上に形成される放電電極のうち放電間隙の近傍に凹凸部を容易に形成することができる。
本発明のサージアブソーバによれば、放電電極の先端近傍に凹凸を形成することで、この先端にグロー放電を開始するときの放電の起点を多くすることができる。このため、繰り返しの放電によって放電開始電圧が高くなることを抑制し、サージアブソーバの寿命特性が向上する。
以下、本発明にかかるサージアブソーバの一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
本実施形態におけるサージアブソーバ１は、図１から図３に示すように、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１０と、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に放電間隙１１を介して対向配置された一対の放電電極１２、１３と、絶縁性基板１０の外周部上に固定されて絶縁性基板１０上に放電空間１４を形成する蓋体１５と、一対の放電電極１２、１３にそれぞれ接続される端子電極１６、１７とを備えている。
本実施形態におけるサージアブソーバ１は、図１から図３に示すように、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１０と、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に放電間隙１１を介して対向配置された一対の放電電極１２、１３と、絶縁性基板１０の外周部上に固定されて絶縁性基板１０上に放電空間１４を形成する蓋体１５と、一対の放電電極１２、１３にそれぞれ接続される端子電極１６、１７とを備えている。
絶縁性基板１０は、例えばアルミナなどの絶縁性材料で構成されており、平面視で長方形となっている。また、絶縁性基板１０の一面１０Ａのうち放電間隙１１の近傍と対応する領域には、基板凹凸部１０ｂが形成されている。この基板凹凸部１０ｂは、凹部と凸部との最大高低差が０．５μｍより大きくなるように形成されている。
放電間隙１１は、絶縁性基板１０の一面１０Ａに形成された後述するトリガ電極２１、２２の中央にレーザを照射するレーザカットによって形成されている。
放電間隙１１は、絶縁性基板１０の一面１０Ａに形成された後述するトリガ電極２１、２２の中央にレーザを照射するレーザカットによって形成されている。
放電電極１２、１３は、それぞれ放電間隙１１を介して絶縁性基板１０の一対の端辺（縁部）１０ｃ、１０ｄまで形成されており、それぞれトリガ電極２１、２２と、主放電電極２３、２４とを有する。
トリガ電極２１は、放電間隙１１から絶縁性基板１０の端辺１０ｃに向けて形成されており、放電間隙１１を介してトリガ電極２２と対向配置されている。また、トリガ電極２１の一部は、主放電電極２３の一部を被覆している。そして、このトリガ電極２１は、例えばＴｉのような導電性材料によって構成されてスパッタ法によって厚さが０．１μｍ〜２０μｍ（望ましくは０．５μｍ〜５μｍ）となっている。
ここで、トリガ電極２１の先端近傍には、絶縁性基板１０に基板凹凸部１０ｂが形成されていることに伴って、凹凸部２１ａが形成されている。この凹凸部２１ａは、図３に示すように、凹部と凸部との最大高低差である最大表面凹凸Δｘが０．５μｍより大きくなるように形成されている。
トリガ電極２１は、放電間隙１１から絶縁性基板１０の端辺１０ｃに向けて形成されており、放電間隙１１を介してトリガ電極２２と対向配置されている。また、トリガ電極２１の一部は、主放電電極２３の一部を被覆している。そして、このトリガ電極２１は、例えばＴｉのような導電性材料によって構成されてスパッタ法によって厚さが０．１μｍ〜２０μｍ（望ましくは０．５μｍ〜５μｍ）となっている。
ここで、トリガ電極２１の先端近傍には、絶縁性基板１０に基板凹凸部１０ｂが形成されていることに伴って、凹凸部２１ａが形成されている。この凹凸部２１ａは、図３に示すように、凹部と凸部との最大高低差である最大表面凹凸Δｘが０．５μｍより大きくなるように形成されている。
主放電電極２３は、トリガ電極２１の基端側から絶縁性基板１０の端辺１０ｃまで形成されている。そして、この主放電電極２３は、例えば銀を含有する導電性ペーストによって構成されており、スクリーン印刷法によって厚さが１μｍ〜５０μｍ（望ましくは３μｍ〜２０μｍ）となっている。
一方、トリガ電極２２及び主放電電極２４は、トリガ電極２１や主放電電極２３と同様の構成となっている。すなわち、トリガ電極２２には凹凸部２２ａが形成されている。
一方、トリガ電極２２及び主放電電極２４は、トリガ電極２１や主放電電極２３と同様の構成となっている。すなわち、トリガ電極２２には凹凸部２２ａが形成されている。
蓋体１５は、絶縁性基板１０と同様に、例えばアルミナなどの絶縁性材料で構成されている。そして、蓋体１５のうち絶縁性基板１０の一面１０Ａと対向する面には、放電空間１４を形成するための凹部１５ａが形成されている。そして、蓋体１５は、凹部１５ａの全周を囲むようにガラス材料を含有する接着剤２５を介して絶縁性基板１０の外周部と接触すると共に、これらの間に形成される放電空間１４を気密性よく封止している。
ここで、放電空間１４内には、トリガ電極２１、２２間での放電条件を一定にしてサージアブソーバ１の放電特性を安定させるために、例えばＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスが封止されている。
ここで、放電空間１４内には、トリガ電極２１、２２間での放電条件を一定にしてサージアブソーバ１の放電特性を安定させるために、例えばＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスが封止されている。
端子電極１６、１７は、Ａｇなどの導電性材料で構成されており、絶縁性基板１０の縁部に露出した主放電電極２３、２４とそれぞれ接触している。また、端子電極１６、１７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。
まず、図４（ａ）に示すように、アルミナ製の絶縁性基板１０の一面１０Ａ上であって放電間隙１１の近傍となる領域に、基板凹凸部１０ｂを形成する。ここで、基板凹凸部１０ｂは、最大表面凹凸が０．５μｍ以上となるように形成される。
そして、図４（ｂ）に示すように、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に、スクリーン印刷法によって１μｍ〜５０μｍ（望ましくは３μｍ〜２０μｍ）の膜厚を有する一対の主放電電極２３、２４を形成する。
まず、図４（ａ）に示すように、アルミナ製の絶縁性基板１０の一面１０Ａ上であって放電間隙１１の近傍となる領域に、基板凹凸部１０ｂを形成する。ここで、基板凹凸部１０ｂは、最大表面凹凸が０．５μｍ以上となるように形成される。
そして、図４（ｂ）に示すように、絶縁性基板１０の一面１０Ａ上に、スクリーン印刷法によって１μｍ〜５０μｍ（望ましくは３μｍ〜２０μｍ）の膜厚を有する一対の主放電電極２３、２４を形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように、所定の位置に開口が設けられたマスクを用いたスパッタ法によって、０．１μｍ〜２０μｍ（望ましくは０．５μｍ〜５μｍ）の膜厚を有するトリガ電極２１、２２をそれぞれ形成する。ここで、トリガ電極２１、２２は、例えばＴｉなどの導電性材料で形成されている。
このとき、トリガ電極２１、２２のうち放電間隙１１の近傍となる領域では、絶縁性基板１０に基板凹凸部１０ｂが形成されているため、この基板凹凸部１０ｂに沿った形状の凹凸部２１ａ、２２ａが形成される。この凹凸部２１ａ、２２ａの最大表面凹凸は、基板凹凸部１０ｂと同様に、０．５μｍ以上となっている。
この後、図４（ｄ）に示すように、トリガ電極２１、２２の中央に、レーザを照射することで放電間隙１１を形成する。
このとき、トリガ電極２１、２２のうち放電間隙１１の近傍となる領域では、絶縁性基板１０に基板凹凸部１０ｂが形成されているため、この基板凹凸部１０ｂに沿った形状の凹凸部２１ａ、２２ａが形成される。この凹凸部２１ａ、２２ａの最大表面凹凸は、基板凹凸部１０ｂと同様に、０．５μｍ以上となっている。
この後、図４（ｄ）に示すように、トリガ電極２１、２２の中央に、レーザを照射することで放電間隙１１を形成する。
続いて、図４（ｅ）に示すように、絶縁性基板１０の周囲にガラス材料を含有する接着剤２５を印刷法にて形成する。その後、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、絶縁性材料で構成された蓋体１５を、一対の放電電極１２、１３を覆うようにして絶縁性基板１０上に接着剤２５で接着する。このとき、形成された放電空間１４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１０及び蓋体１５の両端に、絶縁性基板１０の縁部に露出された一対の主放電電極２３、２４と導通するように、ディップ法によって、例えばＡｇ（銀）とガラス材料とで構成されたペーストを付着させて端子電極１６、１７を形成する。最後に、端子電極１６、１７の表面に、メッキ処理を施す。以上のようにして、サージアブソーバ１を製造する。
以上のように構成されたサージアブソーバ１は、サージが端子電極１６、１７から侵入すると、放電間隙１１を介して対向配置されたトリガ電極２１、２２の間でグロー放電が発生する。このグロー放電は、トリガ電極２１、２２の先端を起点として発生する。ここで、トリガ電極２１、２２のうちグロー放電を発生させる起点となった箇所は、放電を行うことによって損傷する。そのため、再度グロー放電を行うときには、トリガ電極２１、２２の先端の他の箇所を基点として放電を発生させる。
その後、トリガ電極２１、２２の間で発生するグロー放電から主放電電極２３、２４間で発生するアーク放電に遷移する。そして、このアーク放電によって発生した電流は、主放電電極２３、２４のそれぞれの先端から基端に向けて流れる。
その後、トリガ電極２１、２２の間で発生するグロー放電から主放電電極２３、２４間で発生するアーク放電に遷移する。そして、このアーク放電によって発生した電流は、主放電電極２３、２４のそれぞれの先端から基端に向けて流れる。
このように構成されたサージアブソーバ１は、トリガ電極２１、２２の先端近傍に形成された凹凸部２１ａ、２２ａにより、グロー放電を行うときの起点が多く形成されているので、長寿命化が図れる。ここで、凹凸部２１ａ、２２ａの最大表面凹凸Δｘを０．５μｍ以上としているので、トリガ電極２１、２２の先端に放電の起点が十分に形成される。
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できる。
例えば、トリガ電極に形成された凹凸部の最大表面凹凸を０．５μｍ以上となるように形成しているが、トリガ電極の先端に放電の起点となる箇所が十分に形成されれば、０．５μｍ未満であってもよい。
また、絶縁性基板の表面に基板凹凸部を形成し、この基板凹凸部上にトリガ電極を形成することによってトリガ電極に凹凸部を形成しているが、基板凹凸部を形成することなくトリガ電極の形成時に凹凸部を設けてもよい。
また、放電電極は、トリガ電極と主放電電極とを有しているが、いずれか一方のみで構成してもよい。
例えば、トリガ電極に形成された凹凸部の最大表面凹凸を０．５μｍ以上となるように形成しているが、トリガ電極の先端に放電の起点となる箇所が十分に形成されれば、０．５μｍ未満であってもよい。
また、絶縁性基板の表面に基板凹凸部を形成し、この基板凹凸部上にトリガ電極を形成することによってトリガ電極に凹凸部を形成しているが、基板凹凸部を形成することなくトリガ電極の形成時に凹凸部を設けてもよい。
また、放電電極は、トリガ電極と主放電電極とを有しているが、いずれか一方のみで構成してもよい。
また、放電電極に用いる導電性材料は、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、ＳｎＯ２、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＢａＡｌ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ａｇ／Ｐｔ合金、ＩＴＯ、Ｒｕなどの導電性材料、もしくはこれらの混合物、あるいはこれらにガラス材料などを加えた混合物によって構成されてもよい。
また、絶縁性基板及び蓋体に用いる絶縁性材料は、アルミナに限らず、コランダムや、ムライト、コランダムムライト、アクリル、ベークライトなどであってもよい。
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、Ｎ２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ２、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＯ２及びこれらの混合ガスでもよい。
また、端子電極は、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉなどの導電性金属、もしくはこれらの混合物にガラス材料や樹脂材料などを加えたものによって構成されてもよい。
また、トリガ電極をスパッタ法によって形成しているが、化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって形成してもよい。このようにすることで、スパッタ法によってトリガ電極を形成することと比較して、より絶縁性基板への付着性のよく、高融点、高強度な特性を有するトリガ電極を形成することができる。
また、絶縁性基板及び蓋体に用いる絶縁性材料は、アルミナに限らず、コランダムや、ムライト、コランダムムライト、アクリル、ベークライトなどであってもよい。
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、Ｎ２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ２、ＳＦ６、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＯ２及びこれらの混合ガスでもよい。
また、端子電極は、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉなどの導電性金属、もしくはこれらの混合物にガラス材料や樹脂材料などを加えたものによって構成されてもよい。
また、トリガ電極をスパッタ法によって形成しているが、化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって形成してもよい。このようにすることで、スパッタ法によってトリガ電極を形成することと比較して、より絶縁性基板への付着性のよく、高融点、高強度な特性を有するトリガ電極を形成することができる。
１ サージアブソーバ
１０ 絶縁性基板
１０Ａ 一面
１０ｂ 基板凹凸部
１０ｃ、１０ｄ 端辺（縁部）
１１ 放電間隙
１２、１３ 放電電極
１４ 放電空間
１５ 蓋体
１０ 絶縁性基板
１０Ａ 一面
１０ｂ 基板凹凸部
１０ｃ、１０ｄ 端辺（縁部）
１１ 放電間隙
１２、１３ 放電電極
１４ 放電空間
１５ 蓋体
Claims (3)
- 絶縁性基板と、該絶縁性基板の一面上に放電間隙を介して対向配置されて前記絶縁性基板のそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、該一対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配置されて該絶縁性基板の上部に放電空間を形成する蓋体とを備え、
前記放電電極のうち前記放電間隙側の先端近傍に、凹凸部が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。 - 前記凹凸部の最大高低差である最大表面凹凸が、０．５μｍ以上であ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。
- 前記絶縁性基板の前記一面のうち前記凹凸部と対応する領域に、基板凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサージアブソーバ。
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2006
- 2006-03-08 JP JP2006062777A patent/JP2007242404A/ja active Pending
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