JP3138211B2 - サージ吸収素子の製法 - Google Patents

サージ吸収素子の製法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気などによる
サージを吸収して電子回路などの保護を図るための技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】本願出願人は先に特願平6−10387
5号(特開平7−312409号)として新たな考え方
によるサージ吸収構造を提案した。このサージ吸収構造
は、基本的には気体放電を利用するものであるが、一対
の電極、つまりサージから保護する回路側の電極その
電極からサージを吸収するサージ吸収側の電極の間に、
非導電性材で多数の貫通的な空孔を有するように形成し
た多孔質層を介在させ、この多孔質層における空孔を通
じて生じる気体放電で両電極を導通させてサージ吸収を
行うようになっている。
【0003】具体的には図6に示すようになる。即ち、
多孔質層1は一対の電極2a、2bのそれぞれに接触し
た状態で設けられ、そこにおける貫通的な空孔3が個々
に独立した気体放電用の空気層を与え、この空孔3にお
ける放電により導通を生じる。そしてこの空孔3におけ
る放電は、空孔3の壁面3wに沿う沿面放電などを伴う
ことにより、単に放電間隙があるだけの場合より空気層
における放電電圧を低下させる。
【0004】このように特願平6−103875号によ
るサージ吸収構造は、多孔質層の介在により基本的には
空気中での気体放電の放電電圧を低下させることがで
き、これによりサージ吸収範囲を拡大することができ
る。また厚みの制御が容易な多孔質層により放電間隙を
設定できるので、その設定を高精度で安定的に行える。
さらに、その構造は極めて簡単であり、加工性に優れて
いることはもとより、形状やサイズの自由度が大きく、
例えば細長い帯状に形成することにより複数の信号ライ
ンを一括的に保護するような使用が容易であるし、また
大きなフレキシビリティを与えることも可能であるので
装着性にも優れている、等々の多くの利点を持ってい
る。
【0005】しかしこのサージ吸収構造について量産化
のための研究を重ねるなかで一つの問題が見出された。
それは、実用上で望ましい例えば100〜200V程度
の放電電圧を必ずしも安定して実現することができな
い、ということである。特に多孔質層の厚みを量産可能
な条件で高精度に制御可能である最も薄い厚み、例えば
10μm程度の厚みとする場合に、放電電圧が700V
程度になることが多く、実用的な放電電圧の安定的実現
が困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような実状を背景
になされたのが本発明で、多孔質層を用いたサージ吸収
構造について、多孔質層における放電電圧制御に関与す
る放電間隙を容易に調整できるサージ吸収素子の製法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に関係するサージ
吸収構造は、サージ発生側となる保護対象回路側の電極
と該電極からサージを吸収するために接地したサージ吸
収側電極との間に、貫通状態の空孔を多数有する非導電
性の多孔質層を介在させ、この多孔質層における空孔を
通じて生じる気体放電で両電極を導通させサージを行う
ことを基本としている。このようなサージ吸収構造で
は、パッシェンの法則にあって最低放電電圧を与える最
小放電間隙よりも狭い放電間隙についても比例的に放電
電圧を低下させることが可能である。つまりパッシェン
の法則における最小放電間隙よりも狭い放電間隙とする
ことでパッシェンの法則における最低放電電圧よりも低
い放電電圧とすることができる。
【0008】そして、このような特性を利用すること
で、例えば100〜200V程度の放電電圧を安定して
得ることが可能となる。そのために上記のようなサージ
吸収構造について、空孔に導電材をある充填厚みで充填
することにより、空孔における空気層の放電に関する実
効的な厚みを多孔質層の厚みよりも薄くし、このことで
放電電圧を低下させることができる。具体的には、多孔
質層の空孔に導電材を、この導電材がサージ吸収側の電
極に接触する状態に充填し、この導電材のサージ吸収側
電極からの充填厚みの程度に応じて気体放電の放電電圧
を低下させるようにしている。
【0009】このようなサージ吸収構造に用いるサージ
吸収素子は、サージ吸収側の電極となる導電板の一面に
多孔質層を付着させて形成した構造とすることができ
る。
【0010】そして本発明では、このようなサージ吸収
素子について多孔質層の空孔に導電材を制御された充填
厚みで充填する製法を提供する。すなわち、サージから
保護する回路側の電極と該電極からサージを吸収するた
めに接地したサージ吸収側電極との間に、貫通状態の空
孔を多数有する非導電性の多孔質層を介在させ、その空
孔を通じた気体放電で両電極を導通させてサージを吸収
するようにしたサージ 吸収構造に用いるために、サージ
吸収側電極となる導電板の一面に多孔質層を付着させて
形成されるサージ吸収素子の製法として、導電板の一面
に付着させた多孔質層の空孔に、希釈剤で希釈した導電
材のペーストを満たし、次いでその希釈剤を蒸発させる
ことで導電材による空孔の充填状態を得るようにし、希
釈剤による希釈程度で導電材の充填厚みを調整すること
により、導電材を導電板に接触する状態で空孔に充填
し、この導電材の導電板からの充填厚みの程度に応じて
気体放電の放電電圧を低下させるようになっていること
を特徴とする製法を提供する。この方法によると、導電
材ペーストの希釈程度を変えるだけの簡単な操作によ
り、高い精度で導電材の充填厚みを制御することができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
サージ吸収素子の製造工程について説明する。サージ吸
収素子を製造するには、先ず図2(a)に示すようなベ
ース素子Bを形成する。このベース素子Bは、サージを
吸収するために接地するサージ吸収側の電極11となる
アルミニウム材の表面に電解析出法によりSiO層を
析出させることで多数の貫通的な空孔12、12、・・・・
・・を有する多孔質層13を一体的に設けた構造とする。
アルミニウム材は厚み数百μmのシート状のものを用
い、これに空孔率40%前後のSiO皮膜、つまり多
孔質層13を10μmの厚みで形成する。
【0012】次いでこのベース素子Bの多孔質層におけ
る空孔12に導電材を充填する。それには先ず標準的な
フェノール樹脂ベースのカーボンペーストを専用の溶剤
で2倍に薄めた液剤Lを図2(b)に示すようにして空
孔12に充満させる。これにはスキージ法を用いる。つ
まり液剤をスキージしながら空孔12に刷り込むように
する。それからこのベース素子Bを加熱して液剤Lの溶
剤を蒸発させることで、図2(c)に示すように、図2
(b)の状態から液剤Lをほぼ半分に減容させて、所定
の充填厚みtを持つカーボンペースト層14をサージ吸
収側の電極11に接触させた状態で形成させる。このよ
うにし得たサージ吸収素子の放電電圧は約200Vで
あり、電圧クランプ速度は5ナノ秒前後であるが、放電
電圧は、カーボンペーストの希釈程度を変えることで充
填厚みtを変えて調整することができる。つまり希釈程
度を少なくして充填厚みtを厚くすれば200Vより小
さな放電電圧を得ることができ、逆に希釈程度を多くし
て充填厚みtを薄くすれば200Vより小さな放電電圧
を得ることができる。
【0013】次に、このようなサージ吸収素子を図3及
び図4のモジュラージャックに組み込んで形成するサー
ジ吸収構造について説明する。モジュラージャックにお
ける各端子15には、図1に見られるように、溶融防止
層16を形成する。そしてこの溶融防止層16を介して
サージ吸収素子Eの多孔質層13を端子15に接触させ
るようにする。溶融防止層16は、上記と同様なカーボ
ンペーストを塗布して形成する。この場合にはカーボン
ペーストを5倍に希釈して用い、数十μm程度の厚みを
溶融防止層16に与えるようにする。
【0014】このサージ吸収構造では、サージ吸収素子
に予め組み込んであるサージ吸収側の電極11が接地端
子Gに接続してモジュラージャックにおける接地電流路
となり、モジュラージャックの各端子15がサージから
保護する回路側の電極となる。そして各端子15に生じ
たサージ負荷は、溶融防止層16を介して多孔質層13
で放電され、電極11から接地に流れて吸収される。
【0015】この構造について、図5に示すような構成
でサージ吸収試験を3000回繰り返した。図中のMは
IEC−1000−4−2に準拠したESDシミュレー
ターで、これが16kvの空中放電でサージをサージ吸
収素子Eに印可する。その結果、電圧計Vで検出したピ
ーク電圧は常に200Vで安定した。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、
孔質層を用いたサージ吸収構造について、多孔質層の空
孔に充填する導電材を制御された充填厚みで容易に充填
することができ、これにより放電電圧を低くして、サー
ジ吸収構造の優れた特性をより有効に活用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図3中のSA−SA線に沿って断面した状態を
模式化して示すサージ吸収構造の部分断面図。
【図2】一実施形態によるサージ吸収素子の製造工程の
説明図
【図3】一実施形態によるサージ吸収構造を搭載したモ
ジュラージャックの断面図。
【図4】図3中の矢印DA方向から見た側面図。
【図5】サージ吸収試験の回路構成図。
【図6】従来のサージ吸収構造の部分断面。
【符号の説明】
11 サージ吸収側の電極 12 空孔 13 多孔質層 14 カーボンペースト層(導電材) 15 端子(サージから保護する回路側の電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−88072(JP,A) 特開 平7−312409(JP,A) 特公 平6−97626(JP,B2) 実公 平7−1750(JP,Y2) 実公 平7−9331(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01T 1/00 - 4/20 H01L 23/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サージから保護する回路側の電極と該電
    極からサージを吸収するために接地したサージ吸収側電
    極との間に、貫通状態の空孔を多数有する非導電性の多
    孔質層を介在させ、その空孔を通じた気体放電で前記両
    電極を導通させてサージを吸収するようにしたサージ吸
    収構造に用いるために、前記サージ吸収側電極となる導
    電板の一面に前記多孔質層を付着させて形成されるサー
    ジ吸収素子の製法であって、 前記導電板の一面に付着させた多孔質層の空孔に、希釈
    剤で希釈した導電材のペーストを満たし、次いでその希
    釈剤を蒸発させることで前記導電材による前記空孔の充
    填状態を得るようにし、前記希釈剤による希釈程度で前
    記導電材の充填厚みを調整することにより、前記導電材
    を前記導電板に接触する状態で前記空孔に充填し、この
    導電材の前記導電板からの充填厚みの程度に応じて気体
    放電の放電電圧を低下させるようになっていることを特
    徴とする製法。
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