JP2509813Y2 - 保安機構付放電型サ―ジ吸収素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電話回線等に誘起され
る誘導雷等のサージを吸収して機器が損傷することを防
止する放電型サージ吸収素子に係り、特に外径形状の小
型化を図ることでスペースファクターが優れるととも
に、放電型サージ吸収素子を流れる連続した過電流を遮
断することのできる保安機構付放電型サージ吸収素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路に加わる誘導雷等のサー
ジから電子回路を保護するためのサージ吸収素子とし
て、電圧非直線特性を有する高抵抗体素子より成るバリ
スタや、放電間隙を気密容器に収容したアレスタ等が広
く使用されている。しかし、上記バリスタは、サージ吸
収の応答性に優れるものの、単位断面積当たりの電流耐
量が比較的小さく、したがって大きなサージ電流を効率
よく吸収することが困難であった。また、上記アレスタ
は、その放電間隙にアーク放電を生成することにより電
流耐量を大きくすることができるのであるが、サージの
印加からアーク放電までに要する時間が上記バリスタと
比較して遅く、その応答性に問題を有していた。

【０００３】そこで、上記アレスタにおけるサージ吸収
の応答性を改善すべく、図３及び図４に示す如く、略円
柱状の絶縁体２２の表面に導電性薄膜２３を被着させた
上で、この導電性薄膜２３に幅が０．１ｍｍ程度の微小
放電間隙２４を周回状に形成して導電性薄膜２３を分割
するとともに、絶縁体２２の両端に主放電間隙２５を隔
てて放電電極２６，２６を嵌着して上記導電性薄膜２
３，２３と放電電極２４，２４とを接続し、これを放電
ガスとともに気密容器２７内に封入して外部端子２８，
２８を導出したサージ吸収素子２１が提案されている。
この微小放電間隙２４を有するサージ吸収素子２１にサ
ージが印加された場合、まず微小放電間隙２４を介した
導電性薄膜２３，２３間に電位差が生じ、これにより微
小放電間隙２４に電子が放出されて沿面放電が発生す
る。次いで、この沿面放電に伴って生ずる電子のプライ
ミング効果によってグロー放電へと移行する。そして、
このグロー放電がサージ電流の増加によって主放電間隙
２５へと転移し、アーク放電に移行してサージを吸収す
るものである。このように、微小放電間隙２４を有する
サージ吸収素子２１は、元来応答速度の速い沿面放電を
利用するものであるため、上記バリスタと比較して略同
等の優れた応答性を有するとともに、電流耐量も大きく
優れたものである。

【０００４】この従来のサージ吸収素子２１にあって
は、図３に示す如く、気密容器２７が略円筒形状を有
し、所謂小型電子部品と比較して決して小型とはいえな
いことから、各種電子・電気機器内部に実装する際に一
定程度の専有域を必要としていた。しかし、近年の電子
・電気機器にあっては、著しく小型・軽量化が図られ、
これにより電子部品もＩＣ等により小型集積化が推し進
められ、したがって従来のサージ吸収素子にあっても更
に小型化が要求されている。

【０００５】また、上述した従来のサージ吸収素子２１
にあっては、電力線との接触事故やこのような事故を想
定したＵＬやＣＳＡ等の安全規格による過電圧試験によ
って、サージ吸収素子の定格を上回る連続した過電圧が
印加された場合には、主放電間隙２５に生成するアーク
放電による過大電流の通電が持続状態となる。更に、こ
の過大電流の持続した通電に伴う発熱によって気密容器
が溶融することで、サージ吸収素子を実装した回路基板
が焼損するに至り、これにより上記過電圧試験における
合格基準を充足するに至らないが多々あった。また、上
述した現象が実際の使用状態において発生した場合に
は、火災に至る虞れもある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】そこで、本考案の保安
機構付放電型サージ吸収素子にあっては、外径形状の小
型化を図りスペースファクターを向上させるとともに、
回線事故や過電圧試験において放電が持続状態となった
場合であっても、過電流の通電を遮断することで焼損事
故を未然に防止し、安全規格に適合する安全性の優れた
保安機構付放電型サージ吸収素子の実現を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成すべ
く、本考案の放電型サージ吸収素子は、放電ガスを封入
した放電空間を設けて蓋部材により密閉状に被覆される
絶縁基板上に、微小放電間隙を隔てて対向する対の導電
性薄膜と、該導電性薄膜と電気的に接続され、主放電間
隙を隔てて対向する対の放電電極膜とを被着形成し、さ
らに上記絶縁基板の中央部分が浮いた状態に実装される
ための脚部を上記絶縁基板における相対向する両側端縁
より下方向に向かい突出形成するとともに、上記脚部に
は絶縁基板上の放電電極膜と導通する外部接続用被膜を
被着し、かつ上記導電性薄膜の抵抗値を、連続した過電
流が流れたときに上記絶縁基板が熱歪みにより砕裂し得
る発熱量を生ずる抵抗値としたことを特徴とするもので
ある。

【０００８】

【作用】放電ガスを封入した放電空間を設けて蓋部材に
より密閉状に被覆される絶縁基板表面に、微小放電間隙
を隔てて対向する導電性薄膜と、この導電性薄膜と電気
的に接続されるとともに主放電間隙を隔てて対向する放
電電極膜とを被着形成することにより、放電型サージ吸
収素子の形状は偏平化し、小型化することが容易とな
る。更に、絶縁基板の中央部分が浮いた状態に実装され
るための脚部を絶縁基板における相対向する両側端縁よ
り下方向に向かい突出形成するとともに、脚部には絶縁
基板上の放電電極膜と導通する外部接続用被膜を被着し
たことで、本考案の保安機構付放電型サージ吸収素子は
絶縁基板の中央部分が浮いた状態に実装され、これによ
り絶縁基板は回路基板等に密着状態で支持されないこと
から、絶縁基板に過大なエネルギーが加わった場合に絶
縁基板が砕裂し易くなる。また、導電性薄膜の抵抗値
を、連続した過電流が流れたときに絶縁基板が熱歪みに
より砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗値としたことで、放
電型サージ吸収素子の定格を上回る連続した過電流が導
電性薄膜を流れた場合、絶縁基板が砕裂して放電空間内
の放電ガスに空気が流入し、これにより放電が消失して
過電流を遮断することとなり、本考案の保安機構付放電
型サージ吸収素子の焼損を防止することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本考案の保安機構付放電型サージ吸
収素子を示す分解斜視図、図２は本考案の保安機構付放
電型サージ吸収素子を示す断面図である。

【００１０】図中１は、本考案の保安機構付放電型サー
ジ吸収素子、２は０．４〜１．０ｍｍの厚さのセラミッ
ク等からなる絶縁基板、２ａ，２ａは絶縁基板２の中央
部分が浮いた状態に回路基板等に実装されるために、絶
縁基板２の相対向する両側端縁より下方向に向かい一体
的に突出形成された脚部、３，３は絶縁基板２の表面に
幅１０〜２００μｍの微小放電間隙４を隔ててルテニウ
ム（Ｒｕ）系ペーストを被着して形成した５〜１００Ω
の抵抗値を有するサーメット抵抗等の導電性薄膜、５，
５は導電性薄膜３，３のそれぞれの端部と電気的に接続
し、０．４〜３．０ｍｍ程度の主放電間隙６，６を隔て
て対向し、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、
六硼化ランタン（ＬａＢ_６）、二ケイ化モリブデン（Ｍ
ｏＳｉ_２）、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の耐スパッタ
性を有する導電物質からなる放電電極膜、７，７は上記
導電性薄膜３，３及び放電電極膜５，５から絶縁基板２
の脚部２ａ，２ａにかけて被着形成された銀−パラジウ
ム（Ａｇ−Ｐｄ）やニッケル（Ｎｉ）等からなる外部接
続用被膜、８，８は上記導電性薄膜３，３の露出部分を
被覆することで、この露出部分における沿面放電を防止
するための非結晶化ガラス等からなる保護膜、９は四方
に鍔縁９ａを形成し、ガラスやセラミック等の絶縁物質
（本実施例にあってはガラス）からなる蓋部材、１０は
蓋部材９を絶縁基板２表面に密閉状に封着するための低
融点ガラスからなる封着部材である。上記蓋部材９は、
３〜１０ｍｍ程度の高さを有し、導電性薄膜３，３間の
微小放電間隙４と放電電極膜５，５間の主放電間隙６，
６とを被覆するとともに、鍔縁９ａを絶縁基板２に封着
することにより蓋部材９の内方に放電空間１１を形成し
ている。そして、この放電空間１１にヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、キセノン
（Ｘｅ）等の希ガスの単体もしくは混合物を主体とする
放電ガスを封入している。尚、上記蓋部材９は平板状の
ものでもよく、この場合には、絶縁基板２との間にスペ
ーサ等を配して放電空間１１を形成すればよい。また、
上記導電性薄膜３，３における微小放電間隙４と対向す
る部分には、放電電極膜５，５と同様のモリブデン（Ｍ
ｏ）、タングステン（Ｗ）、六硼化ランタン（Ｌａ
Ｂ_６）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ_２）、二酸化チ
タン（ＴｉＯ_２）等の耐スパッタ性を有する導電物質１
２，１２を被着形成している。これにより、導電性薄膜
３，３のスパッタによる微小放電間隙４の絶縁劣化を防
止し、寿命特性の向上を図っている。勿論、上記導電性
薄膜３，３に導電物質１２，１２を被着形成しない放電
型サージ吸収素子であっても、サージ吸収特性そのもの
は変わることはない。

【００１１】然して、上述した如き構成からなる保安機
構付放電型サージ吸収素子１において、機器のプリント
回路基板等に実装された状態で外部から外部接続用被膜
７，７を通じて誘導雷等のサージが印加されると、まず
微小放電間隙４を介した導電物質１２，１２間に電位差
が生じ、これにより微小放電間隙４に電子が放出されて
沿面放電が発生する。次いで、この沿面放電は、放電に
伴って生ずる電子のプライミング効果によってグロー放
電へと移行する。そして、このグロー放電がサージ電流
の増加によって主放電間隙６へと転移し、更にアーク放
電に移行してサージを吸収するものである。

【００１２】また、本考案の保安機構付放電型サージ吸
収素子１において、電力線との接触事故やこのような事
態を想定した過電圧試験によって、放電型サージ吸収素
子の定格を上回る連続した過電圧が印加された場合に
は、微小放電間隙４における放電は主放電間隙６に転移
せず、微小放電間隙４または微小放電間隙４および主放
電間隙６で放電が持続し、この放電を通じて連続した過
電流が流れることとなる。そして、このような短絡状態
となった場合には、導電性薄膜３，３がその抵抗値によ
って発熱し、絶縁基板２に熱歪みが生じて砕裂し、これ
により放電空間１１内の放電ガスに空気が流入して放電
を消失させ、その結果過電流を遮断するものである。更
に、本考案の保安機構付放電型サージ吸収素子１にあっ
ては、絶縁基板２における相対向する両側端縁に脚部２
ａ，２ａを形成しているので、脚部２ａ，２ａを回路基
板等に接続する際に所謂チップ型電子部品の如く、絶縁
基板２全体が回路基板等に密着状態で支持されることな
く、絶縁基板２の中央部分が回路基板等から浮いた状態
に実装され、これにより導電性薄膜３，３が絶縁基板２
を砕裂し得る発熱を生じた場合に、絶縁基板２が砕裂し
易くなるものである。

【００１３】

【考案の効果】以上詳述した如く、本考案の保安機構付
放電型サージ吸収素子によれば、放電空間を設けて蓋部
材により密閉状に被覆される絶縁基板表面に、微小放電
間隙を隔てて対向する導電性薄膜と、この導電性薄膜と
導通し主放電間隙を隔てて対向する放電電極膜とを被着
形成することで、上記構成の放電型サージ吸収素子の形
状は偏平化して小型化することが容易となり、したがっ
て部品収容スペースの少ない小型の機器内に収容するこ
とが可能になる等、保安機構付放電型サージ吸収素子の
使用用途を拡大し、その利用価値を高めるものである。
更に、絶縁基板の中央部分が浮いた状態に実装されるた
めの脚部を絶縁基板における相対向する両側端縁より下
方向に向かい突出形成するとともに、脚部には 絶縁基板
上の放電電極膜と導通する外部接続用被膜を被着したこ
とで、本考案の保安機構付放電型サージ吸収素子は絶縁
基板の中央部分が浮いた状態に実装され、これにより絶
縁基板は回路基板等に密着状態で支持されないことか
ら、絶縁基板に過大なエネルギーが加わった場合に絶縁
基板が砕裂し易くなるものである。また、本考案の保安
機構付放電型サージ吸収素子において、導電性薄膜の抵
抗値を、連続した過電流が流れたときに絶縁基板が熱歪
みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗値としたこと
で、電力線との接触事故やこのような事態を想定した過
電圧試験によって、放電型サージ吸収素子の定格を上回
る連続する過電流が流れた場合に、導電性薄膜の多大な
発熱により絶縁基板を砕裂して放電ガスに空気を流入さ
せることで放電を消失させ、その結果過電流を遮断して
放電型サージ吸収素子による焼損事故を防止し、ひいて
は優れた安全性を有し各種安全規格にも充分適合する保
安機構付放電型サージ吸収素子を実現することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の保安機構付放電型サージ吸収素子の分
解斜視図である。

【図２】本考案の保安機構付放電型サージ吸収素子の断
面図である。

【図３】従来のサージ吸収素子の概略斜視図である。

【図４】従来のサージ吸収素子の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 保安機構付放電型サージ吸収素子 ２ 絶縁基板 ２ａ 脚部 ３ 導電性薄膜 ４ 微小放電間隙 ５ 放電電極膜 ６ 主放電間隙７ 外部接続用被膜 ９ 蓋部材 １１ 放電空間

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ガスを封入した放電空間を設けて蓋
   部材により密閉状に被覆される絶縁基板上に、微小放電
   間隙を隔てて対向する対の導電性薄膜と、該導電性薄膜
   と電気的に接続され、主放電間隙を隔てて対向する対の
   放電電極膜とを被着形成し、さらに上記絶縁基板の中央
   部分が浮いた状態に実装されるための脚部を上記絶縁基
   板における相対向する両側端縁より下方向に向かい突出
   形成するとともに、上記脚部には絶縁基板上の放電電極
   膜と導通する外部接続用被膜を被着し、かつ上記導電性
   薄膜の抵抗値を、連続した過電流が流れたときに上記絶
   縁基板が熱歪みにより砕裂し得る発熱量を生ずる抵抗値
   としたことを特徴とする保安機構付放電型サージ吸収素
   子。