JP4360313B2 - サージアブソーバ - Google Patents

Description

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。

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、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路など、雷サージや静電気などの異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、この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または発火など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。

従来、例えば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、絶縁性基板の表面に、いわゆるマイクロギャップを介して対向配置され互いに異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、ガラス材料を有する接着剤を介してこの一対の放電電極の基端部を含む絶縁性基板の外周部上に周縁部を接着した蓋体と、絶縁性基板及び蓋体の両端に一対の放電電極と導通するように配された一対の端子電極とを備えた放電型サージアブソーバである。（例えば、特許文献１参照）。なお、このサージアブソーバは、絶縁性基板が平面視で長方形形状を有しており、放電電極が絶縁性基板の長軸方向に沿って形成されている。

近年、このようなサージアブソーバにおいても、より高いサージ耐量やサージ応答性を有すると共に、長寿命であることが望まれている。
特開２００２−５６９４８号公報（図１）

しかしながら、上記従来のサージアブソーバには、以下の課題が残されている。すなわち、従来のサージアブソーバでは、放電電極が絶縁性基板の長軸方向に沿って形成されているので、端子電極間の距離が長く、アーク放電まで移行する距離が長いため、実質的なサージ保護特性であるサージ応答性を向上させることができないという問題がある。
また、電子機器の小型化、高密度実装化により、部品を搭載するプリント基板も異形の場合があり、このような異形基板に対する部品実装の要求もある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、サージ応答性を向上させた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、絶縁性材料で形成された平面視ほぼ長方形の絶縁性基板と、該絶縁性基板の一方の面上に放電間隙を介して対向配置されそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、接着剤を介して前記一対の放電電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上と固定されて該絶縁性基板の上部に放電空間を形成する箱状の蓋体と、前記縁部にて露出された前記一対の放電電極と導通するように前記絶縁性基板の両端部に配置される一対の端子電極とを備えるサージアブソーバにおいて、前記一対の放電電極が、前記絶縁性基板の短軸方向に沿って設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、平面視でほぼ長方形である絶縁性基板の短軸方向に沿って一対の放電電極を設けることで、同一形状、寸法である絶縁性基板の長軸方向に沿って一対の放電電極を設けたものと比較して、この一対の放電電極に接続される一対の端子電極間の距離が短くなる。これにより、サージの印加に対する応答性が向上する。
また、一対の端子電極間の距離が等しくても、放電電極を絶縁性基板の短軸方向に沿って設けて端子電極を絶縁性基板の長辺に設けることで、長辺の長さがこの絶縁材料の短辺の長さと等しい他の絶縁性基板の長軸方向に沿って放電電極を設けたものと比較して、放電空間を大きくすることができるので、サージ耐量を向上させることができる。これにより、サージアブソーバの長寿命化を図ることができる。
また、長軸方向に端子電極を設けることによって、異形基板に対する実装も可能となる。

また、本発明のサージアブソーバは、前記放電電極の基端部が、前記絶縁性基板の長軸方向にわたって形成されていることが好ましい。
この発明によれば、放電電極と端子電極との接触面積が増大するので、サージが印加されたときに放電電極と端子電極との接触箇所における発熱を抑制し、接続箇所における破損を防止できる。したがって、サージ耐量が増大する。

本発明のサージアブソーバによれば、同一形状、同一寸法の絶縁性基板を用い、絶縁性基板の長軸方向に沿って一対の放電電極を形成したものと比較して、一対の端子電極間の距離が短いので、サージ応答性が向上する。

以下、本発明にかかるサージアブソーバの第１の実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態によるサージアブソーバ１は、図１及び図２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、絶縁性基板１１と、絶縁性基板１１の一面１１Ａ上に放電間隙１２を介して対向配置されそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極１３、１４と、接着剤１５を介して一対の放電電極１３、１４の基端部を含む絶縁性基板１１の外周部上と固定されて絶縁性基板１１の上部に放電空間１６を形成する箱状の蓋体１７と、縁部にて露出された一対の放電電極１３、１４と導通するように絶縁性基板１１の両端部に配される一対の端子電極１８、１９とを備えている。

絶縁性基板１１は、例えばアルミナなどの絶縁性体によって構成されており、平面視における形状が長方形となっている。

放電電極１３、１４は、それぞれ放電間隙１２を介して対向配置されたトリガ電極２１、２２と、トリガ電極２１、２２に接続されて絶縁性基板１１の一面１１Ａ上の異なる縁部まで形成された主放電電極２３、２４とによって構成されている。
トリガ電極２１、２２は、それぞれ絶縁性基板１１の短軸方向に沿うように形成されている。また、このトリガ電極２１、２２は、例えばＴｉのような導電性材料によって構成され、スパッタ法によって厚さが０．１μｍ〜２０μｍ（望ましくは０．５μｍ〜５μｍ）とされており、中央にレーザカットによって放電間隙１２が１本形成されている。
主放電電極２３、２４は、それぞれ絶縁性基板１１の長軸方向にわたって帯状に設けられており、トリガ電極２１、２２よりも厚膜となるように形成されている。また、この主放電電極２３、２４は、例えば銀を含有する導電性ペーストによって構成されており、スクリーン印刷法によって厚さが１μｍ〜５０μｍ（望ましくは３μｍ〜２０μｍ）とされている。

蓋体１７は、絶縁性基板１１と同様に、例えばアルミナなどの絶縁性体によって構成されており、絶縁性基板１１の一面１１Ａと対向される面には、放電空間１６を形成するための凹部１７Ａが設けられている。そして、蓋体１７は、凹部１７Ａの全周を囲むように接着剤１５を介して絶縁性基板１１と接触されると共に、これらの間に形成される放電空間１６が気密に封止されている。

ここで、この放電空間１６内には、トリガ電極２１、２２間での放電条件を一定にしてサージアブソーバ１の放電特性を安定させるために、例えばＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスと共に封止されている。
端子電極１８、１９の表面には、メッキ処理が施されている。

以上のように構成された本発明のサージアブソーバ１について以下にその製造方法を説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、アルミナ製の絶縁性基板１１の一面１１Ａ上にスクリーン印刷法によって１μｍ〜５０μｍ（望ましくは３μｍ〜２０μｍ）の膜厚を有する一対の主放電電極２３、２４を形成する。ここで、一対の主放電電極２３、２４を、絶縁性基板１１の長軸方向の両端に至る帯状となるように形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、所定の位置に開口が設けられたマスクを用いたスパッタ法によって、０．１μｍ〜２０μｍ（望ましくは０．５μｍ〜５μｍ）の膜厚を有する一対の主放電電極２３、２４のそれぞれに接続するトリガ電極２１、２２を形成する。ここで、トリガ電極２１、２２は、例えばＴｉのような導電性物質によって形成されている。
この後、図３（ｃ）に示すように、トリガ電極２１、２２の中央に、レーザカットによって放電間隙１２を形成する。

続いて、図３（ｄ）に示すように、絶縁性基板１１の周囲にガラス材料を含有する接着剤１５を印刷法にて形成する。その後、図３（ｅ）に示すように、例えばＡｒのような不活性ガスの雰囲気中において、絶縁性材料で形成された蓋体１７を、一対の放電電極１３、１４を覆うようにして絶縁性基板１１上に接着剤１５により接着する。このとき、形成された放電空間１６には、不活性ガスが封入される。
さらに、図３（ｆ）に示すように、絶縁性基板１１及び蓋体１７の両端に、露出された一対の主放電電極２３、２４と導通するように、ディップ法によって、例えばＡｒとガラス材料とで構成されたペーストを付着させて端子電極１８、１９を形成する。最後に、端子電極１８、１９の表面に、メッキ処理を施す。

このように構成されたサージアブソーバ１は、絶縁性基板１１の長軸方向に沿って一対の放電電極１３、１４を形成する場合と比較して、この一対の放電電極１３、１４に接続される端子電極１８、１９間の距離が短くなる。これにより、サージが外部から侵入した際に、主放電電極２３、２４間におけるアーク放電まで移行する距離が短くなるので、サージ応答性を向上させることができる。
また、平面視ほぼ長方形であって長辺が絶縁性基板１１の短辺と等しい他の絶縁性基板を用い、この絶縁性基板の長軸方向に沿って放電電極を形成したものと比較して、放電空間が広いので、サージ耐量を高くすると共に長寿命とすることができる。

また、主放電電極２３、２４が絶縁性基板１１の長軸方向にわたって形成されていることで、端子電極１８、１９と主放電電極２３、２４との接触面積が広くなる。これにより、サージアブソーバ１にサージが印加されたときに、主放電電極２３、２４と端子電極１８、１９との接触箇所での発熱を抑制し、接続箇所における破損を回避することができる。したがって、サージアブソーバ１のサージ耐量が増大する。

次に、第２の実施形態について、図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第２の実施形態におけるサージアブソーバ３０では、放電電極３１、３２が２対のトリガ電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを備えている点である。
すなわち、放電電極３１、３２は、放電間隙３５Ａを介して対向配置されたトリガ電極３３Ａ、３４Ａと、放電間隙３５Ｂを介して対向配置されたトリガ電極３３Ｂ、３４Ｂと、トリガ電極３３Ａ、３３Ｂに接続される主放電電極２３と、トリガ電極３４Ａ、３４Ｂに接続される主放電電極２４とによって構成されている。

このように構成されたサージアブソーバ３０によれば、上述と同様の作用、効果を有するが、２対のトリガ電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂが設けられていることで、サージアブソーバ３０の長寿命化を図ることができる。すなわち、サージアブソーバ３０にサージが印加されたときに、例えばトリガ電極３３Ａとトリガ電極３４Ａとの間で放電が発生すると、トリガ電極３３Ａ、３４Ａの金属成分が飛散し、放電間隙３５Ａの幅が大きくなる。これにより、トリガ電極３３Ａ、３４Ａ間における放電開始電圧が上昇する。ここで、印加されたサージに対する放電は、トリガ電極３３Ａ、３４Ａ間とトリガ電極３３Ｂ、３４Ｂ間とのうちの放電開始電圧の低い一方で発生しやすくなるので、放電によるトリガ電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂの金属成分の飛散が均一に行われることになる。したがって、サージアブソーバ３０を長寿命とすることが可能となる。
なお、本実施形態において、放電電極３１、３２が３対以上のトリガ電極を備えていてもよい。

次に、第３の実施形態について、図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第３の実施形態におけるサージアブソーバ４０では、中央に向かうにしたがって徐々にその間隔が短くなるように形成された一対の放電電極４１、４２を備えている点である。

放電電極４１、４２は、銀を含有する導電性ペーストによって構成されており、スクリーン印刷法によって形成されている。また、放電電極４１、４２は、放電間隙４３を介して対向配置されている。
このように構成されたサージアブソーバ４０であっても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を有する。

次に、第４の実施形態について、図６を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第４の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第４の実施形態におけるサージアブソーバ５０では、中央に向かうにしたがって徐々にその間隔が短くなるように形成された一対の放電電極５１、５２と、放電電極５１、５２の間に放電電極５１、５２と間隙をあけて配置された円状導体５３とを備えている点である。

放電電極５１、５２は、上述した第３の実施形態と同様に、銀を含有する導電性ペーストによって構成されており、スクリーン印刷法によって形成されている。また、円状導体５３は、放電電極５１、５２の間に適宜の間隔をあけて３箇所に設けられている。放電電極５１、５２と同様に銀を含有する導電性ペーストによって構成されており、スクリーン印刷法によって形成されている。

このように構成されたサージアブソーバ５０であっても、上述した第２の実施形態と同様の作用、効果を有する。
なお、本実施形態において、円状導体５３が３箇所に設けられているが、３箇所に限らず、１箇所や２箇所、４箇所以上に設けられてもよい。また、円状導体５３は、上述した第１の実施形態におけるトリガ電極２１、２２と同様に、Ｔｉによって構成され、スパッタ法によって形成されてもよい。

なお、本発明は上記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できる。
例えば、放電電極に用いる導電性物質は、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、ＳｎＯ_２、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＢａＡｌ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ａｇ／Ｐｔ合金、ＩＴＯ、Ｒｕ等の導電性物質、もしくはこれらの混合物によって構成されてもよい。
また、端子電極は、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ等の導電性金属、もしくはこれらの混合物にガラス材料や樹脂材料などを加えたものによって構成されてもよい。
また、絶縁性基板及び蓋体に用いる絶縁性体は、アルミナに限らず、コランダムや、ムライト、コランダムムライト、アクリル、ベークライトなどであってもよい。
また、封止する際の雰囲気、すなわち内部の不活性ガスは、放電特性に応じて決定され、例えば、Ｎ_２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ_２、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＣＯ_２及びこれらの混合ガスでもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態において、トリガ電極がスパッタ法によって形成されているが、化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって形成されてもよい。このようにすることで、スパッタ法によってトリガ電極を形成することと比較して、より絶縁性基板への付着性のよく、高融点、高強度な特性を有するトリガ電極を形成することができる。
また、上記第４の実施形態において、円状導体をＣＶＤ法によって形成してもよい。

本発明の第１の実施形態におけるサージアブソーバを示す斜視図である。 図１のサージアブソーバを示す断面図である。 図１のサージアブソーバの製造工程を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態におけるサージアブソーバを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は絶縁性基板の平面図である。 本発明の第３の実施形態におけるサージアブソーバを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は絶縁性基板の平面図である。 本発明の第４の実施形態におけるサージアブソーバを示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は絶縁性基板の平面図である。

符号の説明

１、３０、４０ サージアブソーバ
１１ 絶縁性基板
１２、４３ 放電間隙
１３、１４、３１、３２、４１、４２、５１、５２ 放電電極
１５ 接着剤
１６ 放電空間
１７ 蓋体
１８、１９ 端子電極

Claims (2)

1. 絶縁性材料で形成された平面視ほぼ長方形の絶縁性基板と、該絶縁性基板の一方の面上に放電間隙を介して対向配置されそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、接着剤を介して前記一対の放電電極の基端部を含む前記絶縁性基板の外周部上と固定されて該絶縁性基板の上部に放電空間を形成する箱状の蓋体と、前記縁部にて露出された前記一対の放電電極と導通するように前記絶縁性基板の両端部に配置される一対の端子電極とを備えるサージアブソーバにおいて、
   前記一対の放電電極が、前記絶縁性基板の短軸方向に沿って設けられていることを特徴とするサージアブソーバ。
2. 前記放電電極の基端部が、前記絶縁性基板の長軸方向にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサージアブソーバ。
   

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