JP2007329029A

JP2007329029A - サージアブソーバ

Info

Publication number: JP2007329029A
Application number: JP2006159625A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shiyatou; 康弘社藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: JP4894361B2

Abstract

【課題】端子電極部材と絶縁性管とをロウ付けにより固着するタイプのサージアブソーバにおいて、放電開始面にロウ材が付着することを防止し、放電開始電圧を安定させたサージアブソーバを提供する。
【解決手段】一対の端子電極部材２，３の間に放電空間を囲む絶縁性管４がロウ付けによって固着されるとともに、前記一対の端子電極部材の内表面に、他方の端子電極部材に向けて突出する突出電極５、６がそれぞれ固着され、該突出電極に、その放電開始面１２への溶融ロウ材の這い上がりを規制するロウ材ストッパ手段として凹部１５が形成されている。
【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。

このようなサージアブソーバは、一対の端子電極部材の間に放電空間を囲む絶縁性管が固着されているとともに、両端子電極部材の内表面が、他方の端子電極部材に向けて突出して形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６３７２１号公報

ところで、端子電極部材と絶縁性管とはロウ付けによって固着されるが、小型化に伴って、ロウ付け時に溶融状態となったロウ材が端子電極部材の表面を這い上がって先端の放電開始面に付着し易いという問題がある。この放電開始面にロウ材が付着すると、電極部材としての材質がロウ材に変わってしまうことになるため、放電開始電圧が変化するという問題がある。

本発明は、端子電極部材と絶縁性管とをロウ付けにより固着するタイプのサージアブソーバにおいて、放電開始面にロウ材が付着することを防止し、放電開始電圧を安定させたサージアブソーバを提供することを目的とする。

本発明に係るサージアブソーバは、一対の端子電極部材の間に放電空間を囲む絶縁性管がロウ付けによって固着されるとともに、前記一対の端子電極部材の内表面に、他方の端子電極部材に向けて突出する突出電極がそれぞれ固着され、該突出電極に、その放電開始面への溶融ロウ材の這い上がりを規制するロウ材ストッパ手段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においては、ロウ付け時に突出電極の基端部まで溶融ロウ材が達したとしても、ロウ材ストッパ手段によって放電開始面への這い上がりが規制されているので、放電開始面自体は電極部材のまま維持することができる。

ロウ材ストッパ手段としては、突出電極の外表面に形成したロウ材を貯留可能な凹部である構成とすることにより、凹部に溶融ロウ材を貯留して、それ以上の這い上がりを防止することができる。

また、他のロウ材ストッパ手段として、突出電極が屈曲形成され、その長さが端子電極部材の表面から放電開始面までの絶縁性管の軸方向に沿う直線距離より大きく形成されることにより構成されるようにしてもよく、ロウ材が這い上がる距離が長くなることにより、先端の放電開始面への到達を抑制することができる。屈曲形状としてはらせん形状、クランク形状等を採用することができる。
さらに、ロウ材ストッパ手段は、前記放電開始面に被膜したロウ材との濡れ性が低いバリア膜である構成としてもよく、バリア膜の部分でそれ以上のロウ材の這い上がりを防止することができる。

ロウ材ストッパ手段を凹部とする場合、突出電極の放電開始面を避けた位置に、周方向又は長さ方向に沿って溝状に形成すれば、溶融ロウ材を貯留するための容積を比較的大きく確保することができる。
端子電極部材は、絶縁性管との固着部から突出電極の固着部までの間が平面に形成されていることにより、絶縁性管と端子電極部材との間に介在したロウ材が端子電極部材の表面を伝って突出電極と端子電極部材との接合部まで到達して、これら突出電極と端子電極部材との固着をも確実にすることができる。

本発明に係るサージアブソーバは、突出電極にロウ材ストッパ手段を設けたことにより、ロウ付け時に溶融ロウ材が突出電極を這い上がって放電開始面に到達することが防止され、該放電開始面を電極部材としての材質のまま維持することができ、サージアブソーバとしての放電開始電圧を安定させることができる。

本発明の第１実施形態について、図１及び図２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、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セラミックス、硝子等からなる絶縁性管４と、端子電極部材２、３にそれぞれ設けられた突出電極５、６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、絶縁性管４と同じ外径の平板に形成されている。
一方、絶縁性管４はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスや硝子などからなり、その外周が端子電極部材２、３の外周に一致する形状となっている。この絶縁性管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７が備えられている。そして、この絶縁性管４は、メタライズ層７を備えた端面に銀（Ａｇ）銅（Ｃｕ）系の枠状のロウ材８を介して一対の端子電極部材２、３が固着されることにより、内部空間９が閉塞されており、その内部にアルゴンガスが封止されている。

前記突出電極５、６は、各端子電極部材２、３の内表面の中心位置に絶縁性管４の軸方向に沿って相互に対向するようにそれぞれ固着されている。これら突出電極５、６は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ni）又はニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）の合金等により円柱状に形成されてなり、その長さが両端子電極部材２、３の間の距離の半分より少し短く形成され、これら両突出電極５、６の間がトリガーギャップ１１とされ、両突出電極５、６の先端部表面が放電開始面１２とされている。この場合、端子電極部材２、３の中心部には貫通孔１３が形成され、突出電極５、６には貫通孔１３に緊密に嵌合し得る外径の突起１４が形成され、該突起１４を貫通孔１３に圧入した上で各端子電極部材２、３に突出電極５、６が固着されている。また、突出電極５、６の突起１４は、貫通孔１３の長さよりも長く形成されており、該貫通孔１３に圧入した状態で、端子電極部材２，３の内表面との間に周方向に沿う環状の凹部１５が形成されるようになっている。

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５、６を成形する。そして、各端子電極部材２、３の貫通孔１３に突出電極５、６の突起１４を圧入固定する。

次に、絶縁性管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、ロウ材８との濡れ性を向上させるためのメタライズ層７を形成する。
そして、突出電極５が固着された端子電極部材２上に固形のロウ材８をその周縁部に沿って枠状に設置し、このロウ材８の上に絶縁性管４の一端面を重ねるようにして設置する。さらに、絶縁性管４の上端面にロウ材８を載置し、その上に突出電極６が固着された端子電極部材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、封止ガス雰囲気で加熱し、枠状のロウ材８を溶融して封止し、その後急速に冷却してサージアブソーバ１を製造する。
この製造過程において、両端子電極部材２、３と絶縁性管４との間のロウ材８は、溶融状態となり、その溶融ロウ材８´が図２に示すように端子電極部材２、３の内表面上を通って突出電極５、６の基端部まで流れ出す現象が生じる。そして、その溶融ロウ材８´の一部は、突出電極５、６の基端に形成されている環状の凹部１５内から端子電極部材２、３の貫通孔１３と突出電極５、６の突起１４との隙間に毛細管現象によって矢印で示すように侵入して両者間を固着する。また、残部は環状の凹部１５内に貯留される。

この場合、該凹部１５が形成されていない状態であると、表面張力によって突出電極５、６の外周面を伝って溶融ロウ材８´が這い上がり、放電開始面１２にまで達してしまうおそれがあるが、前記凹部１５の存在により、溶融ロウ材８´が凹部１５に貯留されて、突出電極５、６に対する這い上がり現象が防止され、少なくとも放電開始面１２を突出電極５、６の素材表面としておくことができる。
すなわち、この突出電極５、６の周方向に沿って形成された環状の凹部１５が、突出電極５、６の外表面を伝って這い上がる溶融ロウ材８´の放電開始面１２への到達を規制するロウ材ストッパ手段とされているものである。

なお、以上のように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より固定するなどの搭載構造として使用される。そして、サージアブソーバ１にサージ電圧が印加されると、まず突出電極５、６のトリガーギャップ１１において両放電開始面１２の間で放電が起こり、このトリガーギャップ１１における放電でイオン化されたアルゴン（Ａｒ）によって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。
そして、この場合に、前述した製造工程時に放電開始面１２がロウ材の付着等がない電極材としての材質に確保されているから、放電開始電圧をほぼ一定の状態に安定させることができるのである。

次に、本発明に係る第２実施形態のサージアブソーバについて、図３を参照して説明する。なお、以下の説明において、前記第１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実施形態のサージアブソーバ２１が前記第１実施形態と異なる点は、図３に示すように、各突出電極５、６におけるロウ材ストッパ手段としての凹部２２が突出電極５、６の長さの途中位置に形成されている点である。

このサージアブソーバ２１によれば、製造工程時に両突出電極５、６の基端部まで流れてきた溶融ロウ材は、第１実施形態の場合と同様に突出電極５、６の突起１４と端子電極部材２、３の貫通孔１３との隙間に一部が浸入するとともに、残部は突出電極５、６の外周面を伝って這い上がロウとするが、該突出電極５、６の長さの途中位置に形成されている環状の凹部２１内に貯留され、それ以上の這い上がりが規制され、放電開始面１２までには到達しないようになっている。
なお、前記凹部２１は、突出電極５、６の長さの途中位置でかつ放電開始面１２よりも基端側に形成される。

以下、図４から図８までは本発明に係る第３実施形態から第７実施形態について示すものであり、これらの図においても、前記第１および第２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。
図４に示す第３実施形態のサージアブソーバ３１は、突出電極５、６が円錐台形状に形成され、その基端部に周方向に沿う環状に凹部１５が形成された構成である。また、図５に示す第４実施形態のサージアブソーバ４１は、円錐台形状の突出電極５、６の長さ方向の途中位置に周方向に沿って環状に凹部１５が形成された構成である。図６に示す第５実施形態のサージアブソーバ５１は、突出電極５、６はほぼ円錐台形に形成されるが、先端部に突出方向に向けた凹部１５が周方向に沿って環状に形成された構成である。
いずれの実施形態においても、ロウ材ストッパ手段としての凹部１５に溶融ロウ材を貯留し得て、放電開始面１２への付着を防止することができる。

一方、図７に示す第６実施形態のサージアブソーバ６１は、その突出電極５、６は円錐台形に形成されているが、これまでの第１から第５実施形態においての凹部１５が周方向に沿う環状であったものに対して、長さ方向に沿う溝状の凹部６２が周方向に間隔をおいて複数本形成された構成とされている。また、図８に示す第７実施形態のサージアブソーバ７１は、円錐台形の突出電極５、６の円錐外周面にらせん溝状に凹部７２が形成された構成とされている。

また、図９は本発明の第８実施形態のサージアブソーバを示しており、このサージアブソーバ８１では、一対の端子電極部材２、３の内表面に、他方の端子電極部材２、３に向かってらせん状に伸びる屈曲状態の突出電極８２、８３が固着されている。これら突出電極８２、８３は、その先端部の所定範囲の長さの部分が放電開始面１２とされている。
このように構成したサージアブソーバ８１は、今までの各実施形態のもののようにロウ材を貯留するための凹部を有する構成ではなく、突出電極８２、８３を図９例の場合はらせん状に屈曲状態としたことにより、その長さが端子電極部材２、３の表面から放電開始面１２までの絶縁性管４の軸方向に沿う直線距離に対して大幅に大きく形成され、その結果、溶融ロウ材の這い上がりが生じたとしても放電開始面１２への到達が抑制されるのである。

突出電極８２、８３の屈曲形状としては、図９例のらせん形状の他に、クランク形状等も採用することができ、このように、突出電極をらせん形状やクランク形状等に屈曲形成して、その長さを端子電極部材２、３の表面から放電開始面１２までの絶縁性管４の軸方向に沿う直線距離より大きく形成することにより、放電開始面１２への溶融ロウ材の這い上がりを規制する構成のものも本発明ではロウ材ストッパ手段とする。

また、図１０は本発明の第９実施形態のサージアブソーバを示しており、このサージアブソーバ９１においても、第１実施形態から第７実施形態のもののように凹部に溶融ロウ材を貯留するのではなく、突出電極９２、９３の放電開始面１２を含む先端部にロウ材８に対して濡れ性の低いバリア膜９４が形成されている構成である。このバリア膜９４としては、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属をスパッタやＣＶＤ等によって突出電極９２、９３表面に被覆することによって形成される。
この第９実施形態のサージアブソーバ９１においては、突出電極９２、９３の外表面で溶融ロウ材の這い上がりが生じたとしても、バリア膜９４の部分でそれ以上の這い上がりが抑制され、放電開始面１２へのロウ材付着が防止されるのであり、かかるバリア膜９４も本発明ではロウ材ストッパ手段とする。

なお、本発明は、以上に示した各実施形態のもの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は、実施形態で挙げた金属の他、ＣｕやＮｉ系の合金でもよく、突出電極も、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金の他に、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｐｔまたは、これら2種以上の合金でもよい。この場合、第９実施形態のバリア膜を除き、突出電極表面に、ＳｎＯ_２、ＳｉＣ、ＩＴＯ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＢａＡｌ_４等の導電性被膜をスパッタリング等により形成してもよい。

また、絶縁性管４の両端面のメタライズ層７は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ-Ｍｎでも良く、また、メタライズ層７を用いずに活性金属からなるロウ材８だけで封止してもよい。
さらに、一対の突出電極は、円柱、角柱などの柱状、円錐状、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等で作製した金属細板状等も可能である。
また、突出電極と端子電極部材との固着方法は、圧入後にロウ付けされる構成としたが、溶接等でもよい。

本発明の第１実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。図１における突出電極と端子電極部材との固着部分を拡大して示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第３実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第４実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第５実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第６実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第７実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第８実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。本発明の第９実施形態に係るサージアブソーバを示す縦断面図である。

符号の説明

１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１…サージアブソーバ２、３…端子電極部材４…絶縁性管５、６、８２、８３、９２，９３…突出電極７…メタライズ層８…ロウ材８´…溶融ロウ材９…内部空間１１…マイクロギャップ１２…放電開始面１３…貫通孔１４…突起１５、６２、７２…凹部（ロウ材ストッパ手段）９４…バリア膜（ロウ材ストッパ手段）

Claims

一対の端子電極部材の間に放電空間を囲む絶縁性管がロウ付けによって固着されるとともに、前記一対の端子電極部材の内表面に、他方の端子電極部材に向けて突出する突出電極がそれぞれ固着され、該突出電極に、その放電開始面への溶融ロウ材の這い上がりを規制するロウ材ストッパ手段が形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
前記ロウ材ストッパ手段は、突出電極の外表面に形成したロウ材を貯留可能な凹部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。
前記ロウ材ストッパ手段は、突出電極が屈曲形成され、その長さが端子電極部材の表面から放電開始面までの絶縁性管の軸方向に沿う直線距離より大きく形成されることにより構成されていることを特徴とする請求項１記載のサージアブソーバ。
前記ロウ材ストッパ手段は、前記放電開始面に被膜したロウ材との濡れ性が低いバリア膜であることを特徴とする請求項１記載のサージアブソーバ。
前記凹部は、突出電極の放電開始面を避けた位置に、周方向又は長さ方向に沿って溝状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のサージアブソーバ。
前記端子電極部材は、絶縁性管との固着部から突出電極の固着部までの間が平面に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のサージアブソーバ。