JP2011155090A - 過電圧保護部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】印加電圧のさらなる高電圧化、および繰り返し印加回数の増加による電極の先端部以外における電極のダメージを低減することができる過電圧保護部品を提供するものである。
【解決手段】本発明の過電圧保護部品は、基板1と、過電圧保護部11と、第1の放電電極3と、第2の放電電極4とを備え、過電圧保護部11は、基板1上に形成された第1の過電圧保護部2と、少なくとも第1の放電電極3の先端部および少なくとも第2の放電電極4の先端部とを覆うように形成された第2の過電圧保護部5とを有し、第1の放電電極3は過電圧保護部11の側面に接する第1の放電電極面対向部3aを備え、第2の放電電極4は過電圧保護部11の側面に接し、第1の放電電極面対向部3aと互いに面で対向する第2の放電電極面対向部4aを備えたものである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の過電圧保護部品は、基板1と、過電圧保護部11と、第1の放電電極3と、第2の放電電極4とを備え、過電圧保護部11は、基板1上に形成された第1の過電圧保護部2と、少なくとも第1の放電電極3の先端部および少なくとも第2の放電電極4の先端部とを覆うように形成された第2の過電圧保護部5とを有し、第1の放電電極3は過電圧保護部11の側面に接する第1の放電電極面対向部3aを備え、第2の放電電極4は過電圧保護部11の側面に接し、第1の放電電極面対向部3aと互いに面で対向する第2の放電電極面対向部4aを備えたものである。
【選択図】図1
Description
本発明は電子機器を静電気やサージ等から保護する過電圧保護部品に関するものである。
近年、電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の静電気やサージ等の過電圧に対する耐性は低下しており、その対策として過電圧保護部品が使用されている。過電圧保護部品は、過電圧から保護したい電子部品と電気的に並列に接続させ、通常時は電気を通さないが、過電圧印加時には電気を通すことで過電圧による電流が電子部品に流れることを防止するものである。
そのような、過電圧保護部品の一例として、先端部を互いに対向させた一対の内部電極の上下をバリスタ層で挟んだ構成の過電圧保護部品が知られている(特許文献1参照。)。
また、繰り返しの放電による性能の低下を防ぐため、一対の放電電極の先端部に凹凸を設けて、最初の放電の起点を多くなるようにした過電圧保護部品も知られている(特許文献2参照。)。
繰り返しの過電圧の印加により、一対の電極において、最初に放電が開始される部分はこの一対の電極における先端部である。この先端部は最初の放電が繰り返し行われることによりダメージが生じ易いことは知られている。しかし、発明者らは、印加電圧のさらなる高電圧化、および繰り返し印加回数の増加により、この電極の先端部ではない部分でもダメージを受けることを見い出した。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、印加電圧のさらなる高電圧化、および繰り返し印加回数の増加による電極の先端部以外におけるダメージを低減することができる過電圧保護部品を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を有している。
請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板上に形成され、通常は絶縁体として機能し過電圧が印加されると電気を流す過電圧保護部と、前記基板上と前記過電圧保護部内に形成された第1の放電電極と、前記基板上と前記過電圧保護部内に形成され、かつ前記第1の放電電極の先端部と互いに間隔を隔てて位置する第2の放電電極とを備え、前記過電圧保護部は、前記基板上に形成された第1の過電圧保護部と、少なくとも前記第1の放電電極の先端部および少なくとも第2の放電電極の先端部とを覆うように形成された第2の過電圧保護部とを有し、前記第1の放電電極は前記過電圧保護部の側面に接する第1の放電電極面対向部を備え、前記第2の放電電極は前記過電圧保護部の側面に接し、前記第1の放電電極面対向部と互いに面で対向する第2の放電電極面対向部を備えたものである。
この構成により、請求項1に記載の発明は、最初の放電が開始された後の放電を面で対向している第1の放電電極面対向部および第2の放電電極面対向部とで行わせることが可能となり、これにより、放電を行うことができる面積が増えるので、放電によるダメージを低減させることができるという作用効果を有する。
請求項2に記載の発明は、前記第1の放電電極面対向部における前記第2の放電電極面対向部と対向する面には突起が形成され、前記第2の放電電極面対向部における前記第1の放電電極面対向部と対向する面には突起が形成されたものである。
この構成により、請求項2に記載の発明は、突起が、過電圧による放電が開始された後の放電を誘発することができるので、より円滑に放電を第1の放電電極面対向部および第2の放電電極面対向部とで行わせることができ、第1の放電電極の先端部および第2の放電電極の先端部のダメージを低減させることができる。
本発明の過電圧保護部品は、放電によるダメージを低減させることができるという優れた効果を有するものである。
以下、一実施の形態を用いて、請求項1、2に記載の発明について説明する。
図1は本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の分解斜視図、図2は同過電圧保護部品の正面断面図である。
基板1は絶縁体からなり、その外形は直方体の形状であり、耐熱、対熱衝撃に優れたアルミナ基板を用いている。なお、直方体の形状であっても、加工上の制限等により、その稜線部分や頂点が丸みを帯びていたり、あるいは所謂面取りがなされたものであっても、基板1全体として直方体とみなすことができる形状であればよい。
基板1の上面には第1の過電圧保護部2が形成されている。第1の過電圧保護部2は通常は絶縁体として機能するが、過電圧が印加されると電気を流す特性を有する。第1の過電圧保護部2の具体的な材料としては、絶縁体中に導体粉を分散させたものや、酸化亜鉛を主成分とするバリスタの材料などを用いることができる。
第1の放電電極3は、第1の過電圧保護部2の上面の一部に重畳するように、基板1の端部においては基板1に、そして基板1の中央部においては第1の過電圧保護部2の上面に形成されている。同様に第2の放電電極4は、第1の過電圧保護部2の上面の一部に重畳するように、基板1の端部においては基板1に、そして基板1の中央部においては第1の過電圧保護部2の上面に形成されている。第1の放電電極3と第2の放電電極4はその先端部において、同一平面上で互いに対向している。また、第1の放電電極3と第2の放電電極4とは、第1の放電電極面対向部3aと第2の放電電極面対向部4aとで互いに面で対向している。この第1の放電電極面対向部3aと第2の放電電極面対向部4aとは、いずれも第1の過電圧保護部2の側面部と接触している。第1の放電電極3および第2の放電電極4は、耐熱性、導電性および湿度や化学反応からの安定性の点からその材質は選択することができる。耐熱性を優先させるならばタングステン、導電性を優先させるならば銀や銅、化学反応に対する安定性を優先させるならば金が好適である。
第2の過電圧保護部5は、第1の放電電極3と第2の放電電極4とが互いに先端部で対向している部分に充填されるとともに、第1の放電電極3および第2の放電電極4の先端部を含む一部を覆うように形成されている。第2の過電圧保護部5は上面側から見ると、第1の過電圧保護部2と重なるような形状をしている。また、その材質は第1の過電圧保護部2と同じものを用いている。この第1の過電圧保護部2と第2の過電圧保護部5とにより過電圧保護部11を構成する。
第1の再上面電極6は、第1の放電電極3と重畳するように基板1の上面に形成されており、第1の放電電極3とは電気的に接続している。同様に、第2の再上面電極7は、第2の放電電極4と重畳するように基板1の上面に形成されており、第2の放電電極4とは電気的に接続している。
保護層8は、第1の過電圧保護部2、第1の放電電極3、第2の放電電極4、第2の過電圧保護部5、第1の再上面電極6および第2の再上面電極7の一部並びに過電圧保護部11を覆う保護膜であり、エポキシ樹脂やポリアミド樹脂などを用いることができる。
第1の端面電極9は、基板1の端面に設けられ第1の放電電極3および第1の再上面電極6と電気的に接続している。第1の端面電極9は、銀などの良導体の表面にニッケルめっきを施し、さらにその表面にスズめっきを施したものである。同様に、第2の端面電極10は、基板1の端面に設けられ第2の放電電極4および第2の再上面電極7と電気的に接続している。第2の端面電極10は、銅などの良導体の表面にニッケルめっきを施し、さらにその表面にスズめっきを施したものである。
図3は、本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の正面断面の一部拡大図である。図3は、第1の放電電極面対向部3a近傍を拡大したものである。第1の放電電極面対向部3aには、第2の放電電極面対向部4aと対向する面に突起3bが設けられている。同様に第2の放電電極面対向部4aの第1の放電電極面対向部3aと対向する面にも突起(図示せず)が設けられている。
以上のように構成された過電圧保護部品の製造方法について、以下に説明する。
図4、図5は、本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の製造工程図である。
図4(a)に示すように、まず基板1を準備する。
次に、図4(b)に示すように、基板1の中央部近傍に第1の過電圧保護層21を形成する。第1の過電圧保護層21は、印刷工法により形成することができる。
次に、図4(c)に示すように、第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を形成する。この製造方法としては、印刷方向により最初から第1の放電電極層22および第2の放電電極層23とを分離した形状で形成することができる。また、第1の放電電極層22および第2の放電電極層23とを一体的に形成した後に、エッチングにより第1の放電電極層22および第2の放電電極層23間にギャップを形成する方法で行うこともできる。また別の方法としては、第1の放電電極層22および第2の放電電極層23とを一体的に形成した後に、レーザーを照射することによりギャップを形成する方法で行うこともできる。このエッチングでギャップを形成する方法では、より正確に第1の放電電極層22と第2の放電電極層23間のギャップを形成することができる。レーザーによりギャップを形成する方法では、より狭いギャップを形成することができる。
次に、図4(d)に示すように、第2の過電圧保護層24を印刷工法により形成する。
以上の工程の終了後に、焼成工程を行う。焼成工程後の図が図5(a)である。この焼成工程では、第1の過電圧保護層21が第1の過電圧保護部2に、第2の過電圧保護層24が第2の過電圧保護部5に、第1の放電電極層22が第1の放電電極3に、第2の放電電極層23が第2の放電電極4へと、それぞれが含有する樹脂成分の全てまたは一部を消失や分解等をさせることで変化させる。なお、この焼成工程により、第1の過電圧保護層21と第2の過電圧保護層24とは、一体的になって過電圧保護部11を構成することになる。
次に、図5(b)に示すように、第1の再上面電極層25および第2の再上面電極層26を印刷工法により形成する。
次に、図5(c)に示すように、保護樹脂層27を形成する。
これらの工程後にも、再び焼成工程を行い、第1の再上面電極層25、第2の再上面電極層26および保護樹脂層27をそれぞれ、第1の再上面電極6、第2の再上面電極7および保護層8へ変化させる。
次に、図5(d)に示すように基板1の端面に第1の端面電極9および第2の端面電極10を形成する。これらの形成は、ペースト状にした銀を印刷工程により塗布し、これを乾燥させた後に、その表面に電解めっき工法によりニッケルめっき層を施し、さらにその表面にスズめっき層を施すことにより行うことができる。
ここで、突起3bの形成方法について説明をする。
図4(b)において第1の過電圧保護層21を形成した後に、この第1の過電圧保護層21の側面に穴を形成し、その後、この穴にも第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を構成する物質が充填されるように第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を形成する。これにより突起3bを形成することができる。なお、第1の過電圧保護層21の側面に形成する穴は、機械的に穴を形成する方法や、化学的に第1の過電圧保護層21の側面の表面を粗すことで形成することができる。
別の方法としては、第1の過電圧保護層21の側面部にアクリルビーズを埋設した状態にしておき、図4(d)に示す状態の後に行う焼成工程で、このアクリルビーズを消失させることで穴を形成し、その穴に第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を入り込ませることで形成する方法もある。この場合、穴を形成するアクリルビーズが消失する温度より第1の放電電極層22および第2の放電電極層23が焼成により固まる温度の方が高い必要がある。
さらに別の方法として、第1の過電圧保護部2の側面部にアクリルビーズを埋設した状態にしておき、第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を形成するまえに焼成を行い、アクリルビーズを消失させることによって第1の過電圧保護部2の側面部に穴を形成し、その後に第1の放電電極層22および第2の放電電極層23を形成する方法がある。
以上のように構成され、製造された本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の動作について、以下に説明をする。
本発明の過電圧保護部品は、静電気等の過電圧から保護したい電気回路や電子部品と電気的に並列に接続する。通常は、第1の過電圧保護部2は絶縁体として機能するので、電流は電気回路等に流れる。
一方、過電圧が印加された場合には、第1の過電圧保護部2は電気を流すので、過電圧による電流は本発明の過電圧保護部品を通り、前記の電気回路等には流れない。これにより過電圧から前記の電気回路等を保護することができる。
この場合において、過電圧により最初に第1の過電圧保護部2を電気が流れる際には、第1の放電電極3の先端部と第2の放電電極4の先端部との間で電気が流れる。しかし、一度電気が流れると、同じ場所で電気が流れ続けるとは限らず、その場所が移動することがある。特に過電圧が印加されたときに、第1の過電圧保護部2の内部を放電現象により電気が流れる場合には、その傾向が強い。本発明の過電圧保護部品は第1の放電電極面対向部3aと第2の放電電極面対向部4aとは互いに面で対向しているので、最初の放電位置からの移動先の放電位置となりうる場所を大幅に増加させることができる。これにより、放電による第1の放電電極3および第2の放電電極4のダメージを低減させることができる。
さらに、第1の放電電極面対向部3aおよび第2の放電電極面対向部4aに突起3bを形成しているので、最初の放電場所からの放電位置の移動を誘発させ易く、最初の放電が生じる第1の放電電極3の先端部および第2の放電電極4の先端部のダメージを低減させることもできる。
尚、本実施の形態においては、保護層8が第2の過電圧保護部5の上面に直接形成されるものであるが、保護層8と第2の過電圧保護部5との間に中間層(図示せず)を形成してもよい。この中間層は、シリコン系の絶縁性樹脂やガラスで形成することができ、シリカや、アルミナなどをフィラーとして含む材質のものを用いることもできる。この中間層は、放電の際にエポキシ樹脂等で形成された保護層8の炭化を防止することができ、より信頼性を向上させることができる。
本発明にかかる過電圧保護部品は、電子機器を静電気やサージなどの過電圧から保護することができるものである。
1 基板
2 第1の過電圧保護部
3 第1の放電電極
3a 第1の放電電極面対向部
3b 突起
4 第2の放電電極
4a 第2の放電電極面対向部
5 第2の過電圧保護部
6 第1の再上面電極
7 第2の再上面電極
8 保護層
9 第1の端面電極
10 第2の端面電極
11 過電圧保護部
21 第1の過電圧保護層
22 第1の放電電極層
23 第2の放電電極層
24 第2の過電圧保護層
25 第1の再上面電極層
26 第2の再上面電極層
27 保護樹脂層
2 第1の過電圧保護部
3 第1の放電電極
3a 第1の放電電極面対向部
3b 突起
4 第2の放電電極
4a 第2の放電電極面対向部
5 第2の過電圧保護部
6 第1の再上面電極
7 第2の再上面電極
8 保護層
9 第1の端面電極
10 第2の端面電極
11 過電圧保護部
21 第1の過電圧保護層
22 第1の放電電極層
23 第2の放電電極層
24 第2の過電圧保護層
25 第1の再上面電極層
26 第2の再上面電極層
27 保護樹脂層
Claims (2)
- 基板と、
前記基板上に形成され、通常は絶縁体として機能し過電圧が印加されると電気を流す過電圧保護部と、
前記基板上と前記過電圧保護部内に形成された第1の放電電極と、
前記基板上と前記過電圧保護部内に形成され、かつ前記第1の放電電極の先端部と互いに間隔を隔てて位置する第2の放電電極とを備え、
前記過電圧保護部は、前記基板上に形成された第1の過電圧保護部と、少なくとも前記第1の放電電極の先端部および少なくとも第2の放電電極の先端部とを覆うように形成された第2の過電圧保護部とを有し、
前記第1の放電電極は前記過電圧保護部の側面に接する第1の放電電極面対向部を備え、
前記第2の放電電極は前記過電圧保護部の側面に接し、前記第1の放電電極面対向部と互いに面で対向する第2の放電電極面対向部を備えた過電圧保護部品。 - 前記第1の放電電極面対向部における前記第2の放電電極面対向部と対向する面には突起が形成され、
前記第2の放電電極面対向部における前記第1の放電電極面対向部と対向する面には突起が形成された請求項1記載の過電圧保護部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010014962A JP2011155090A (ja) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | 過電圧保護部品 |
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JP2010014962A JP2011155090A (ja) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | 過電圧保護部品 |
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Publication Number | Publication Date |
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