JP2010108705A - サージアブソーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 サージアブソーバにおいて、より低コストで小型化及び高性能化を可能にすること。
【解決手段】 天板部２ａと底板部２ｂと外周壁部２ｃとの間に形成される内部空間Ｓに放電ガスが封入された絶縁性箱部２と、底板部２ｂに貫通状態に固定され内部に突出して先端部が天板部２ａの内面に近接された一対のリード電極部材３と、天板部２ａの内面であって一対のリード電極部材３の先端部近傍に形成された導電性被膜４と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サージから種々の電子機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用されるサージアブソーバに関する。

サージアブソーバは、例えば電話機、モデム、家電製品等の電子機器において通信線、電源線、アンテナ等の外部から信号や電力を得るための入力部に接続され、外部から侵入する雷サージや静電気等の異常電圧によって電子機器が破壊されるのを防ぐために使用されている。

放電タイプのサージアブソーバにおいても、近年、表面実装化（ＳＭＤ）が進んでいる。例えば、特許文献１及び２には、絶縁性基体と、該絶縁性基体と共に放電ガスが充填された箱状の気密室を形成する絶縁性の気密キャップと、気密室の両端部に設けられた端子電極と、端子電極と導通し気密室内に放電ギャップを形成して設けられた放電電極と、を備えたチップ型サージアブソーバが提案されている。

また、特許文献３には、絶縁材より成る筐体の両端開口部に一対の外部電極を嵌合して放電ガスを封入した気密外囲器を形成し、該気密外囲器内に、表面に微小放電間隔を隔てて対向配置された一対のトリガ放電電極を有する絶縁基板を配置し、さらに外部電極に接続された板バネで構成された一対の主放電電極とを互いに対向配置したチップ型サージ吸収素子が提案されている。

特開２００１−３５６３３号公報 特開２００２−４３０２０号公報 特開２０００−２６８９３４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上述したように、表面実装可能な種々のサージアブソーバが提案、開発され、製品化されているが、市場においては、より低価格で小型化され、サージ耐量、寿命、電子機器の保護性能等のさらなる高性能化が望まれている。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、より低コストで小型化及び高性能化が可能な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、天板部と底板部と外周壁部との間に形成される内部空間に放電ガスが封入された絶縁性箱部と、前記底板部に貫通状態に固定され内部に突出して先端部が前記天板部の内面に近接された一対のリード電極部材と、前記天板部の内面であって前記一対のリード電極部材の先端部近傍に形成された導電性被膜と、を備えていることを特徴とする。

このサージアブソーバでは、底板部に貫通状態に固定され内部に突出して先端部が天板部の内面に近接された一対のリード電極部材と、天板部の内面であって一対のリード電極部材の先端部近傍に形成された導電性被膜と、を備えているので、端子電極となるリード電極部材の基端部が絶縁性箱部の上面や側面ではなく底板部裏面にあることで、小型で実装スペース及び実装面積を小さくでき、高さ制限された低背での実装及び隣接実装等が可能になる。
また、内部空間内の上部に位置するリード電極部材の先端部と導電性被膜との間でトリガ放電が起こるので、電極材の飛散による絶縁抵抗値の低下を防ぐことができ、寿命特性を向上させることができる。
さらに、棒状等のリード電極部材を用いることで、従来技術のような高コストになる板バネ等の部材が不要で、低コスト化が可能である。

また、本発明のサージアブソーバは、前記絶縁性箱部が、前記底板部及び前記外周壁部から構成される上部に開口部を有した箱本体と、前記開口部を塞いで前記外周壁部に固定される前記天板部となる平板状蓋部と、で構成されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、絶縁性箱部が、箱本体と平板状蓋部とで構成されているので、トリガ被膜となる導電性被膜を予め平板状蓋部の平面上に形成することができ、容易にかつ種々の形状の導電性被膜を形成することが可能である。

さらに、本発明のサージアブソーバは、前記箱本体と前記蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に、互いにガラス接着剤で接着されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、箱本体と蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に、互いにガラス接着剤で接着されているので、セラミックス材料とガラス接着剤とが互いに熱膨張係数が同等であり、従来のように放電電極上でガラス接着を行う金属の内在した構造（特許文献１参照）に対して、熱膨張差によるクラックの発生のおそれを回避することが可能である。

また、本発明のサージアブソーバは、前記箱本体と前記平板状蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に互いの接着面に金属層が形成され、互いにろう材で接着されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、箱本体と平板状蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に互いの接着面に金属層が形成され、互いにろう材で接着されているので、ガラス接着の場合よりも、箱本体と平板状蓋部との接着強度を高くでき、より強い大きなサージの印加に対して素子の破壊強度（サージ耐量）を向上させることができる。

また、本発明のサージアブソーバは、前記一対のリード電極部材にそれぞれ対応して前記底板部の裏面に互いに離間して貼り付けられていると共に前記リード電極部材の基端部と電気的に接続された一対の電極板を備えていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、一対のリード電極部材にそれぞれ対応して底板部の裏面に互いに離間して貼り付けられていると共にリード電極部材の基端部と電気的に接続された一対の電極板を備えているので、面状の電極板により、面実装が容易となる。

また、本発明のサージアブソーバは、前記導電性被膜が、互いに放電間隔を隔てて対向配置された複数の分割被膜部で構成されていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、導電性被膜が、互いに放電間隔を隔てて対向配置された複数の分割被膜部で構成されているので、分割被膜部の間隔や形状に応じて、放電特性を調整することが可能である。例えば、サージ寿命特性や放電開始電圧の値の向上を図ることが可能である。

また、本発明のサージアブソーバは、前記底板部の上面であって前記一対のリード電極部材間に立設された内部壁を備えていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、底板部の上面であって一対のリード電極部材間に立設された内部壁を備えているので、トリガ放電によって導電性被膜が飛散しても内部壁によって内面に広く付着することを防いで、絶縁抵抗値の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージアブソーバによれば、底板部に貫通状態に固定され内部に突出して先端部が天板部の内面に近接された一対のリード電極部材と、天板部の内面であって一対のリード電極部材の先端部近傍に形成された導電性被膜と、を備えているので、小型かつ低コストであって実装スペース及び実装面積を小さくできると共に、電極材の飛散を抑制して寿命特性を向上させることができる。

以下、本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。

本実施形態のサージアブソーバ１は、図１に示すように、チップ型サージアブソーバであって、天板部２ａと底板部２ｂと外周壁部２ｃとの間に形成される内部空間Ｓに放電ガスが封入された絶縁性箱部２と、底板部２ｂに貫通状態に固定され内部に突出して先端部が天板部２ａの内面に近接された一対のリード電極部材３と、天板部２ａの内面であって一対のリード電極部材３の先端部近傍に形成された導電性被膜４と、を備えている。

上記絶縁性箱部２は、底板部２ｂ及び外周壁部２ｃから構成される上部に開口部を有した箱本体５と、開口部を塞いで外周壁部２ｃに固定される天板部２ａとなる平板状蓋部６と、で構成されている。
箱本体５と平板状蓋部６とは、アルミナ、ムライト、コランダムムライト等のセラミックス材料で形成されていると共に、外周壁部２ｃの上端で互いにＡｇろう等のろう付け又はガラス接着剤（ガラスペースト）で接着されている。なお、本実施形態では、ガラス接着剤７で平板状蓋部６が箱本体５に接着されている。

上記内部空間Ｓ内に封入される放電ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ_６，ＣＯ_２，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ_２Ｆ_６，ＣＦ_４，Ｈ_２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。
上記リード電極部材３は、例えばＮｉ又はＳＵＳ等の金属ピンである。これらリード電極部材３は、その先端部が導電性被膜４の直下に位置するように立設されている。なお、リード電極部材３は、その先端部が導電性被膜４の直下から外れた位置になるように立設させても構わない。
これらリード電極部材３は、底板部２ｂに形成された貫通孔２ｄに挿通されて基端側がＡｇろう等のろう付け又はガラス接着剤で接着、固定されている。なお、本実施形態では、ガラス接着剤７でリード電極部材３が底板部２ｂに固定されている。

上記リード電極部材３の先端と平板状蓋部６に形成された導電性被膜４との間は、放電ギャップとして所定距離に設定されている。
上記導電性被膜４は、図２に示すように、平板状蓋部６の内面に長方形状に形成されたトリガ被膜である。この導電性被膜４は、Ａｇ／Ｐｄ，ＳｎＯ_２，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，Ｗ，ＳｉＣ，ＢａＡｌ_４，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｃ，Ａｇ，Ａｇ／Ｐｔ，ＩＴＯ等の1種または2種以上を用いて、スパッタ法、印刷法、蒸着法、イオンプレーティング法、焼き付け法等によって平板状蓋部６の内面に所定の膜厚で成膜される。

なお、導電性被膜４の他の例として、図３の（ａ）に示すように、上記図２のものに比べて幅広な長方形状の導電性被膜４Ａや、図３の（ｂ）に示すように、細い長方形状の導電性被膜４Ｂを延在方向に直交する方向に３つ並べたもの等が採用可能である。なお、図３の（ｂ）の３つ並べた導電性被膜４Ｂの場合、各導電性被膜４Ｂに対応してその直下に、３対のリード電極部材３を立設させておいても構わない。

また、導電性被膜４の他の例として、図４の（ａ）に示すように、互いに放電間隔を隔てて一対のリード電極部材３を結ぶ方向に対向配置された２つの正方形状の分割被膜部４Ｃで構成されているものや、図４の（ｂ）に示すように、互いに放電間隔を隔てて一対のリード電極部材３を結ぶ方向に対向配置された３つの円形状の分割被膜部４Ｄで構成されているもの等が採用可能である。

本実施形態のサージアブソーバ１は、底板部２ｂに貫通状態に固定され内部に突出して先端部が天板部２ａの内面に近接された一対のリード電極部材３と、天板部２ａの内面であって一対のリード電極部材３の先端部近傍に形成された導電性被膜４と、を備えているので、端子電極となるリード電極部材３の基端部が絶縁性箱部２の上面や側面ではなく底板部２ｂ裏面にあることで、小型で実装スペース及び実装面積を小さくでき、高さ制限された低背での実装及び隣接実装等が可能になる。例えば、上面に電極がないので、低背で上部に導電性シールド（筐体等）がある箇所でも実装できると共に、側面に電極がないので、隣接する部材が近接していても、該部材に隣接して実装することができる。

また、内部空間Ｓの上部に位置するリード電極部材３の先端部と導電性被膜４との間でトリガ放電が起こるので、電極材の飛散による絶縁抵抗値の低下を防ぐことができ、寿命特性を向上させることができる。
さらに、棒状等のリード電極部材３を用いることで、従来技術のような高コストになる板バネ等の部材が不要で、低コスト化が可能である。

また、絶縁性箱部２が、箱本体５と平板状蓋部６とで構成されているので、トリガ被膜となる導電性被膜４を予め平板状蓋部６の平面上に形成することができ、容易にかつ種々の形状の導電性被膜４を形成することが可能である。
また、箱本体５と平板状蓋部６とが、セラミックス材料で形成されていると共に、互いにガラス接着剤７で接着されているので、セラミックス材料とガラス接着剤７とが互いに熱膨張係数が同等であり、従来のように放電電極上でガラス接着を行う金属の内在した構造（特許文献１参照）に対して、熱膨張差によるクラックの発生のおそれを回避することが可能である。

次に、本発明に係るサージアブソーバの第２から第３実施形態を、図５から図７を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、一対のリード電極部材３が底板部２ｂを貫通状態に固定され、それらの基端部が底板部２ｂの裏面から突出して端子電極となっているのに対し、第２実施形態のサージアブソーバ２１では、図５に示すように、一対のリード電極部材３にそれぞれ対応して底板部２ｂの裏面に互いに離間して貼り付けられていると共にリード電極部材３の基端部と電気的に接続された一対の電極板２８を備えている点である。

上記電極板２８は、例えば貫通孔２ｄ内でリード電極部材３を接着するガラス接着剤（ガラスペースト）７で底板部２ｂの裏面に接着されている。この電極板２８は、例えばＣｕ，Ｎｉ等の金属板で形成されている。なお、電極板２８とリード電極部材３とは、予め一体に形成されたものでも構わず、別体のものを半田等で固定して電気的に接続させたものでも構わない。

なお、底板部２ｂにおける電極板２８が接着される貫通孔２ｄ周辺に、メタライズ層を予め形成しておき、電極板２８をＡｇろう等のろう材でろう付け接着しても構わない。この電極板２８の材料としては、４２Ｎｉ合金やコバール（ＫＯＶＡＲ：登録商標）等のニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）の合金などを使用する。

このように第２実施形態のサージアブソーバ２１では、一対のリード電極部材３にそれぞれ対応して底板部２ｂの裏面に互いに離間して貼り付けられていると共にリード電極部材３の基端部と電気的に接続された一対の電極板２８を備えているので、面状の電極板２８により、面実装が容易となる。

第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、一対のリード電極部材３の間には何もない内部空間Ｓとされているが、第３実施形態のサージアブソーバ３１では、図６及び図７に示すように、底板部２ｂの上面であって一対のリード電極部材３間に立設された内部壁２ｅを備えている点である。

この内部壁２ｅは、アルミナ等のセラミックス材料で形成され、箱本体５を粉末成形で作成する際に同時に形成される。この内部壁２ｅによって、内部空間Ｓが２つに仕切られている。
したがって、第３実施形態のサージアブソーバ３１では、底板部２ｂの上面であって一対のリード電極部材３間に立設された内部壁２ｅを備えているので、トリガ放電によって導電性被膜４が飛散しても内部壁２ｅによって内面に広く付着することを防いで、絶縁抵抗値の低下を防ぐことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記各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、上述したように、箱本体と平板状蓋部とで絶縁性箱部を構成することが好ましいが、底板部を平板状の基板として、該基板上に下部に開口部を有して天板部及び外周壁部となる箱状の蓋部を被せて接着することで、内部空間を形成するようにしても構わない。

また、上記各実施形態では、上述したように、箱本体と平板状蓋部とをセラミックス材料で形成し、互いにガラス接着剤で接着することが好ましいが、セラミックス材料で形成されている箱本体と平板状蓋部との互いの接着面に金属層を形成し、互いにろう材で接着しても構わない。例えば、互いの接着面に金属層として、Ｍｏ−ＭｎやＭｏ−Ｗなどの金属にＮｉめっきが施されたメタライズ層を形成し、ろう材としてＡｇろう（Ａｇ−Ｃｕ合金）でろう付け接着してもよい。このように、このサージアブソーバでは、箱本体と平板状蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に互いの接着面に金属層が形成され、互いにろう材で接着されているので、ガラス接着の場合よりも、箱本体と平板状蓋部との接着強度を高くでき、より強い大きなサージの印加に対して素子の破壊強度（サージ耐量）を向上させることができる。

本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態において、サージアブソーバを示す断面図である。 第１実施形態において、平板状蓋部を示す下面図である。 第１実施形態において、平板状蓋部の他の例を示す下面図である。 第１実施形態において、平板状蓋部の他の例を示す下面図である。 本発明に係るサージアブソーバの第２実施形態において、サージアブソーバを示す断面図である。 本発明に係るサージアブソーバの第３実施形態において、サージアブソーバを示す断面図である。 本発明に係るサージアブソーバの第３実施形態において、サージアブソーバを示す平板状蓋部を外した状態の上面図である。

符号の説明

１，２１，３１…サージアブソーバ、２…絶縁性箱部、２ａ…天板部、２ｂ…底板部、２ｃ…外周壁部、２ｅ…内部壁、３…リード電極部材、４，４Ａ，４Ｂ…導電性被膜、４Ｃ，４Ｄ…分割被膜部、５…箱本体、６…平板状蓋部、２８…電極板、Ｓ…内部空間

Claims (7)

1. 天板部と底板部と外周壁部との間に形成される内部空間に放電ガスが封入された絶縁性箱部と、
   前記底板部に貫通状態に固定され内部に突出して先端部が前記天板部の内面に近接された一対のリード電極部材と、
   前記天板部の内面であって前記一対のリード電極部材の先端部近傍に形成された導電性被膜と、を備えていることを特徴とするサージアブソーバ。
2. 請求項１に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記絶縁性箱部が、前記底板部及び前記外周壁部から構成される上部に開口部を有した箱本体と、前記開口部を塞いで前記外周壁部に固定される前記天板部となる平板状蓋部と、で構成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
3. 請求項２に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記箱本体と前記平板状蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に、互いにガラス接着剤で接着されていることを特徴とするサージアブソーバ。
4. 請求項２に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記箱本体と前記平板状蓋部とが、セラミックス材料で形成されていると共に互いの接着面に金属層が形成され、互いにろう材で接着されていることを特徴とするサージアブソーバ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記一対のリード電極部材にそれぞれ対応して前記底板部の裏面に互いに離間して貼り付けられていると共に前記リード電極部材の基端部と電気的に接続された一対の電極板を備えていることを特徴とするサージアブソーバ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記導電性被膜が、互いに放電間隔を隔てて対向配置された複数の分割被膜部で構成されていることを特徴とするサージアブソーバ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のサージアブソーバにおいて、
   前記底板部の上面であって前記一対のリード電極部材間に立設された内部壁を備えていることを特徴とするサージアブソーバ。

Images