JP4238470B2 - サージアブソーバ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用するサージアブソーバ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
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の接続する部分、或いはCRT駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧(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。
【0003】
従来、例えば特開平7−320845号公報等に記載されているマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバが提案されている。このサージアブソーバは、導電性皮膜で被包した円柱状のセラミックス部材の周面に、いわゆるマイクロギャップが形成され、セラミックス部材の両端に一対のキャップ電極を有するサージ吸収素子が不活性ガスと共にガラス管内に収容され、円筒状のガラス管の両端に一対の封止電極が相対向して高温加熱で封着された放電型サージアブソーバである。
【0004】
このようなサージアブソーバは、図8に示すように、カーボンヒータ治具1に形成された穴部1aに、封止電極2の一方、ガラス管3、サージ吸収素子4、そして封止電極2の他方をこの順に振り込んで挿入し、内部を不活性ガスに置換した後、軸方向に加圧した状態でカーボンヒータ治具1を加熱して一対の封止電極2とガラス管3の両端とを封着させて作製される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のサージアブソーバ及びその製造方法には、以下の課題が残されている。すなわち、カーボンヒータ治具の穴部にサージ吸収素子を振り込む際、サージ吸収素子が偏ったり傾いたりしてサージ吸収素子の中心軸がガラス管の中心軸に対してずれてしまう、いわゆるセンターズレが生じる場合があった。このようにサージ吸収素子がセンターズレした状態で封着されてしまうと、サージ吸収素子がガラス管に接触してしまったり、放電時にガラス管に導電性皮膜が飛散して付着し易くなり、サージ寿命やサージ耐量が低下する場合があった。また、サージ吸収素子は、両端にキャップ電極が取り付けられているために、高コストであると共に、その分だけサージアブソーバが長くなってしまっていた。
【0006】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高精度にサージ吸収素子のセンター出しができ、サージ寿命及びサージ耐量を向上させると共に、低コスト化及び小型化を図ることができるサージアブソーバ及びその製造方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、周面に放電ギャップを介して導電性皮膜が分割形成された柱状の絶縁性部材からなるサージ吸収素子と、前記サージ吸収素子の両端に前記導電性皮膜に接触して対向配置された一対の封止電極と、前記一対の封止電極を両端に配して前記サージ吸収素子を内部に不活性ガスと共に封止するガラス管とを備えたサージアブソーバであって、 前記封止電極は、前記サージ吸収素子に接触する面が前記ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されており、前記サージ吸収素子の端面周縁部が凹面状をなす前記封止電極に接触し、前記サージ吸収素子の端面中央部が前記封止電極から離間するともに、前記封止電極の周縁部が、前記サージ吸収素子の外周から離間するように構成されていることを特徴とする。
【0008】
また、本発明のサージアブソーバの製造方法は、周面に放電ギャップを介して導電性皮膜が分割形成された柱状の絶縁性部材からなるサージ吸収素子と、前記サージ吸収素子の両端に前記導電性皮膜に接触して対向配置された一対の封止電極と、前記一対の封止電極を両端に配して前記サージ吸収素子を内部に不活性ガスと共に封止するガラス管とを備えたサージアブソーバの製造方法であって、製造用治具に形成された前記ガラス管が挿入可能な内径の穴部に、前記一対の封止電極の一方、前記ガラス管、前記サージ吸収素子、そして前記一対の封止電極の他方をこの順に挿入する挿入工程と、前記穴部内の雰囲気ガスを前記不活性ガスに置換した後に前記製造用治具を加熱して前記穴部内の前記封止電極と前記ガラス管とを溶着させる溶着工程とを有し、前記挿入工程で挿入する前記封止電極は、前記サージ吸収素子に接触する面が挿入される前記ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されており、前記サージ吸収素子の端面周縁部が凹面状をなす前記封止電極に接触し、前記サージ吸収素子の端面中央部が前記封止電極から離間するように配置され、前記サージ吸収素子は、前記封止電極の凹面に沿って移動することで前記サージ吸収素子のセンター出しがなされることを特徴とする。
【0009】
これらのサージアブソーバ及びサージアブソーバの製造方法では、封止電極のサージ吸収素子に接触する面が、ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されているので、容易にセンター出しができ、サージ吸収素子の中心軸をガラス管の中心軸に高精度に一致させることができる。また、このサージアブソーバでは、封止電極の凹面における周縁部に電界が集中してキャップ電極の役目をするため、キャップ電極が無くても同様の放電効果を有し、キャップレス化を図ることができると共に、放電が行われる凹面の周縁部がサージ吸収素子の外周から遠くなり、キャップ電極を用いた場合よりも放電空間を拡げることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るサージアブソーバの一実施形態を、図1を参照しながら説明する。
【0011】
本実施形態のサージアブソーバは、図1に示すように、いわゆるマイクロギャップを使用した放電型サージアブソーバであって、周面に放電ギャップであるマイクロギャップMを介してSnO2等の導電性皮膜10が分割形成された円柱状のセラミックス部材(絶縁性部材)からなるサージ吸収素子11と、該サージ吸収素子11の両端に対向配置され導電性皮膜10に接触する円柱状の一対の封止電極12と、これらの封止電極12を両端に配してサージ吸収素子11を内部にCO2等の不活性ガスGと共に封止する鉛ガラス等のガラス管13とを備えている。
【0012】
なお、上記一対の封止電極12は、ジュメット(FeNi合金)製であり、高温加熱でガラス管13の両端に溶着されている。
また、マイクロギャップMは、ムライト焼結体等のサージ吸収素子11表面にスパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、めっき法、CVD法等の薄膜形成技術により導電性皮膜10を形成し、この導電性皮膜10を分割するようにレーザ光を照射して除去し、10〜200μm程度の幅で形成したものである。
また、セラミックス部材としてムライト焼結体を採用したが、その他にアルミナ、ベリリア、ステアライト、フォルステライト、ジルコン、普通磁器、ガラスセラミック、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素等の絶縁性セラミックスでもよい。
【0013】
上記封止電極12は、サージ吸収素子11との接触面12aがガラス管13の中心軸Cを中心にして対称的な凹面状に形成されている。すなわち、接触面12aの中心とガラス管13の中心軸Cを一致させた状態でガラス管13と一対の封止電極12とが固定されている。
なお、このサージアブソーバは、面実装型(メルフ型)のサージアブソーバであり、封止電極12にリード線がなく、実装するときは封止電極12と基板側とを半田付けで接続して固定するものである。
【0014】
このサージアブソーバでは、一方の封止電極12と一方の導電性皮膜10とが電気的に接続されていると共に、他方の封止電極12と他方の導電性皮膜10が電気的に接続されており、一方の導電性皮膜10と他方の導電性皮膜10とはマイクロギャップMで電気的に絶縁されている。したがって、このサージアブソーバに継続的な過電圧又は過電流が侵入すると、マイクロギャップMにおいて対向する導電性皮膜10が熱損傷して、マイクロギャップMの幅が広がると推定され、これにより放電維持電圧が上昇して放電が停止する。
【0015】
本実施形態のサージアブソーバでは、封止電極12の接触面12aにおける周縁部12bに電界が集中して従来のキャップ電極の役目をするため、キャップ電極が無くても同様の放電効果を有し、周縁部12bで放電させることができる。また、この場合、放電が行われる周縁部12bがサージ吸収素子11の外周から遠くなり、キャップ電極を用いた場合よりも放電空間を拡げることができ、サージ寿命・サージ耐量を向上させることができる。さらに、キャップ電極が必要ないので、従来に比べて低コスト化及び小型化を図ることができる。
【0016】
次に、本実施形態のサージアブソーバの製造方法について、図2から図6を参照して説明する。
なお、上記サージアブソーバはメルフ型で説明したが、この製造方法では、封止電極12にリード線Lが予め設けられたリード線型において説明する。
【0017】
まず、図2に示すように、上部カーボンヒータ治具(製造用治具)20に設けられた複数の穴部20aに、リード線Lが取り付けられた封止電極12の一方を挿入する。この際、リード線Lを下方に向けて振り込む。
一方、下部カーボンヒータ治具21に設けられた複数の穴部21aに、図3の(a)(b)(c)に示すように、リード線Lが取り付けられた封止電極12の他方、ガラス管13そしてサージ吸収素子11の順に、それぞれ振り込み用の治具22、23、24を用いて挿入し、詰める。この際も、リード線Lを下方に向けて封止電極12を振り込む。
【0018】
なお、上部及び下部カーボンヒータ治具20、21の穴部20a、21aには、図4に示すように、それぞれリード線Lのみが貫通可能な小径部20b、21bが下部に形成されており、封止電極12が挿入されるとリード線Lが治具20、21の下面から突出した状態となる。
また、下部カーボンヒータ治具21の穴部21aは、その開口部内径がガラス管13がちょうど挿入可能なサイズに設定されている。
【0019】
上記挿入の際に、図4に示すように、封止電極12の接触面12aが、ガラス管13の中心軸Cを中心にして対称的な凹面状に形成されているので、サージ吸収素子11が偏ったり傾いたりせずに容易にセンター出しができ、サージ吸収素子11の中心軸がガラス管13の中心軸Cに高精度に一致する。
【0020】
次に、上記のように各部材が詰められた上部カーボンヒータ治具20と下部カーボンヒータ治具21との互いの穴部20a、21aが一致するようにして、図5に示すように、互いの上面を重ね合わせる。このとき、図4に示すように、封止電極12の他方がガラス管13の上部の開口部にはまり込んだ状態となる。
この状態のまま、図6に示すように、ウェイト治具25を上部カーボンヒータ治具20上にセットする。このウェイト治具25は、上部に突出している各リード線Lの上端に円柱状の重し部材25aを載せるようにセットされ、一定の荷重をリード線Lに加えるものである。
【0021】
このウェイト治具25がセットされた状態で上部及び下部カーボンヒータ治具20、21を封入機(図示略)内にセットして、内部の雰囲気ガスを所定の不活性ガスGに置換し、その後、上部及び下部カーボンヒータ治具20、21を加熱してガラス管13の両端と一対の封止電極12とを溶着させ、サージ吸収素子11を内部に封入する。
このように封入が完成した後、ウェイト治具25、上部及び下部カーボンヒータ治具20、21を取り外し、下部カーボンヒータ治具21から完成したサージアブソーバを取り出すことにより、製造が完了する。
【0022】
このように本実施形態のサージアブソーバの製造方法では、封止電極12の接触面12aが、ガラス管13の中心軸Cを中心にして対称的な凹面状に形成されているので、サージ吸収素子11を振り込んだ際に容易にセンター出しができ、サージ吸収素子11の中心軸をガラス管13の中心軸Cに高精度に一致させることができため、高精度にサージ吸収素子11が位置決めされ高いサージ寿命及びサージ耐量を有するサージアブソーバを得ることができる。
【0023】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。
上記実施形態では、封止電極12の接触面12aの形状を断面U字状の凹面にしたが、他の凹面形状でも構わない。例えば、接触面を、挿入されるガラス管の中心軸を中心にして対称的な断面V字状の凹面にしてもよい。
【0024】
また、上記実施形態では、封止電極12の周縁部12bが角の尖った形状であるが、上記実施形態の他の例として、図7に示すように、封止電極32の周縁部32bが平らな形状(又は角の丸い形状)となったものでも構わない。また、図7に示す例のように、封止電極32の接触面32aと周縁部32bとの間に段差が形成され、断面矩形状の周縁部32bが突出した状態に形成されていてもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明のサージアブソーバ及びその製造方法によれば、封止電極のサージ吸収素子に接触する面が、ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されているので、容易にサージ吸収素子のセンター出しを行うことができることから、高いサージ寿命やサージ耐量を得ることができる。また、このサージアブソーバでは、封止電極の凹面における周縁部がキャップ電極の役目をするため、キャップレス化を図ることができ、安価でかつ小型のサージアブソーバとすることができると共に、キャップ電極を用いた場合よりも放電空間が拡がり、サージ耐量をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るサージアブソーバの一実施形態を示す断面図である。
【図2】 本発明に係るサージアブソーバの製造方法の一実施形態における上部及び下部カーボンヒータ治具を示す斜視図である。
【図3】 本発明に係るサージアブソーバの製造方法の一実施形態におけるリード線、ガラス管及びサージ吸収素子を振り込むための各治具を示す斜視図である。
【図4】 本発明に係るサージアブソーバの製造方法の一実施形態における穴部内に挿入された各部材の状態を示す断面図である。
【図5】 本発明に係るサージアブソーバの製造方法の一実施形態における上部カーボンヒータ治具と下部カーボンヒータ治具とを重ね合わせた状態を示す斜視図である。
【図6】 本発明に係るサージアブソーバの製造方法の一実施形態における上部カーボンヒータ治具と下部カーボンヒータ治具とを重ね合わせたものにウェイト治具をセットした状態を示す斜視図である。
【図7】 本発明に係るサージアブソーバの一実施形態の他の例を示す断面図である。
【図8】 本発明に係るサージアブソーバ及びその製造方法の従来例における穴部内に挿入された各部材の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
10 導電性皮膜
11 サージ吸収素子
12、32 封止電極
12a、32a 接触面
13 ガラス管
20 上部カーボンヒータ治具(製造用治具)
20a 上部カーボンヒータ治具の穴部
21 下部カーボンヒータ治具(製造用治具)
21a 下部カーボンヒータ治具の穴部
C ガラス管の中心軸
G 不活性ガス
M マイクロギャップ(放電ギャップ)
Claims (2)
- 周面に放電ギャップを介して導電性皮膜が分割形成された柱状の絶縁性部材からなるサージ吸収素子と、前記サージ吸収素子の両端に前記導電性皮膜に接触して対向配置された一対の封止電極と、前記一対の封止電極を両端に配して前記サージ吸収素子を内部に不活性ガスと共に封止するガラス管とを備えたサージアブソーバであって、
前記封止電極は、前記サージ吸収素子に接触する面が前記ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されており、
前記サージ吸収素子の端面周縁部が凹面状をなす前記封止電極に接触し、前記サージ吸収素子の端面中央部が前記封止電極から離間するともに、
前記封止電極の周縁部が、前記サージ吸収素子の外周から離間するように構成されていることを特徴とするサージアブソーバ。 - 周面に放電ギャップを介して導電性皮膜が分割形成された柱状の絶縁性部材からなるサージ吸収素子と、前記サージ吸収素子の両端に前記導電性皮膜に接触して対向配置された一対の封止電極と、前記一対の封止電極を両端に配して前記サージ吸収素子を内部に不活性ガスと共に封止するガラス管とを備えたサージアブソーバの製造方法であって、
製造用治具に形成された前記ガラス管が挿入可能な内径の穴部に、前記一対の封止電極の一方、前記ガラス管、前記サージ吸収素子、そして前記一対の封止電極の他方をこの順に挿入する挿入工程と、
前記穴部内の雰囲気ガスを前記不活性ガスに置換した後に前記製造用治具を加熱して前記穴部内の前記封止電極と前記ガラス管とを溶着させる溶着工程とを有し、
前記挿入工程で挿入する前記封止電極は、前記サージ吸収素子に接触する面が挿入される前記ガラス管の中心軸を中心にして対称的な凹面状に形成されており、
前記サージ吸収素子の端面周縁部が凹面状をなす前記封止電極に接触し、前記サージ吸収素子の端面中央部が前記封止電極から離間するように配置され、
前記サージ吸収素子は、前記封止電極の凹面に沿って移動することで前記サージ吸収素子のセンター出しがなされることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
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