JP4802772B2 - サージアブソーバ - Google Patents
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Description
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。
すなわち、トリガ電極の先端部で発生したアーク放電による放電電流が主放電電極に向けて流れる際、接触部のうち主放電電極における端部近傍の断面積を大きくすることで、この端部近傍におけるトリガ電極と主放電電極との接合強度を向上させると共に端部近傍における発熱を抑制する。これにより、トリガ電極の破損を防止してサージ耐量を高め、長寿命化が図れる。
また、トリガ電極の先端部の断面積を小さくすることで、放電がトリガされやすくなり、放電開始電圧を安定化させることができる。
さらに、アーク放電時に主放電電極を電流が、主放電電極のトリガ電極側から端部に向けて主放電電極の平面内で十分に拡散して流れる。これにより、主放電電極の発熱を低減し、サージアブソーバの長寿命化を図ることができる。
この発明では、トリガ電極のうち上記端部近傍の幅を先端部よりも広くすることで、端部近傍における主放電電極との接触面積が増大し、トリガ電極と主放電電極との接合強度が向上する。これにより、トリガ電極の破損を防止してサージ耐量を高め、長寿命化が図れる。
この発明では、トリガ電極のうち上記端部近傍の厚さを先端部よりも厚くすることで、トリガ電極の端部近傍における強度が向上する。これにより、トリガ電極の破損を防止してサージ耐量を高め、長寿命化が図れる。
この発明では、主放電電極のうち端部近傍の表面積が増大し、トリガ電極と主放電電極との接触面積が増大する。これにより、トリガ電極と主放電電極との接合強度が向上し、サージ耐量をより高めて長寿命化が図れる。
この発明では、最大表面凹凸を0.5μm以上とすることで主放電電極とトリガ電極との接触面積が十分に確保され、サージ耐量が高められる。
この発明では、放電空間で露出する主放電電極を覆うことで、トリガ電極と主放電電極との接触面積が増大する。したがって、上述と同様に、サージ耐量がより高められて長寿命化が図れる。
また、本発明のサージアブソーバは、前記接触部のうち前記主放電電極の端部近傍の幅が、他の部分よりも広くてもよい。
本実施形態におけるサージアブソーバ1は、図1から図3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10と、絶縁性基板10の一面10A上に放電間隙11を介して対向配置された一対の放電電極12、13と、絶縁性基板10の外周部上に固定されて絶縁性基板10上に放電空間14を形成する蓋体15と、一対の放電電極12、13にそれぞれ接続される端子電極16、17とを備えている。
放電間隙11は、絶縁性基板10の一面10Aに形成された後述するトリガ電極21、22の中央にレーザを照射するレーザカットによって形成されている。
トリガ電極21は、放電間隙11から絶縁性基板10の端辺10bに向けて形成されており、放電間隙11を介してトリガ電極22と対向配置されている。そして、このトリガ電極21は、例えばTiのような導電性材料によって構成されてスパッタ法によって厚さが0.1μm〜20μm(望ましくは0.5μm〜5μm)となっている。
また、トリガ電極21は、一端が放電間隙11に臨む先端部21aと、主放電電極23の一部を被覆する接触部21bとを有する。
接触部21bは、先端部21aと一体的に連続して形成されており、一部が絶縁性基板10の一面10Aに形成されている。また、接触部21bは、平面視で台形状を有しており、放電間隙11から離間する方向に向かうにしたがって、その幅が漸次広くなっていると共にその膜厚が漸次厚くなっている。したがって、接触部21bのうち主放電電極23の端部近傍の断面積は、先端部21aの断面積よりも大きくなっている。
なお、接触部21bのうち主放電電極23に形成された後述する凹凸部23aと対応する領域には、この凹凸部23aの形状に合わせた凹凸が形成されている。
また、主放電電極23は、その幅がトリガ電極21から離間するにしたがって広くなっており、基端が絶縁性基板の端辺10bの両端にわたって形成されている。
そして、主放電電極23は、図3に示すように、トリガ電極21の接触部21bのうち主放電電極23の端部と重なる部分における幅方向中央の点P1と、端辺10bの両端の点P2、P3とで囲まれた領域よりも大きく形成されている。すなわち、主放電電極23は、平面視において点P1〜P3で囲まれた三角形よりも大きくなるように形成されている。
また、主放電電極23は、図2に示すように、トリガ電極21の接触部21bで被覆された領域に凹凸部23aが形成されている。この凹凸部23aは、凹部と凸部との最大高低差である最大表面凹凸が0.5μmより大きくなるように形成されている。
一方、トリガ電極22及び主放電電極24は、トリガ電極21や主放電電極23と同様の構成となっている。すなわち、トリガ電極22は先端部22a及び接触部22bを有しており、主放電電極24には凹凸部24aが形成されている。
ここで、放電空間14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)などの不活性ガスが封止されている。
まず、図4(a)に示すように、アルミナ製の絶縁性基板10の一面10A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。そして、主放電電極23、24のうちトリガ電極21、22で被覆される領域に凹凸部23a、24aをそれぞれ形成する。ここで、凹凸部23a、24aは、最大表面凹凸が0.5μm以上となるように形成される。
このとき、マスクMのうち接触部21b、22bとなる幅広の開口が形成された領域では、スパッタ法によって飛来した導電性材料の回り込みが多くなるので厚膜となる。逆に、マスクMのうち先端部21a、22aとなる幅狭の開口が形成された領域では、導電性材料の回り込みが少なくなるので薄膜となる。このため、トリガ電極21、22の膜厚は、先端部21a、22aで薄く、接触部21b、22bで厚くなる。
この後、図4(d)に示すように、トリガ電極21、22の中央に、レーザを照射することで放電間隙11を形成する。
そして、主放電電極23が接触部21bのうち主放電電極23の端部と重なる部分における幅方向中央と端辺10bの両端とで囲まれた領域よりも大きく形成されていると共に、主放電電極24が接触部22bのうち主放電電極24の端部と重なる部分における幅方向中央と端辺10cbの両端とで囲まれた領域よりも大きく形成されている。したがって、さらにサージ耐量が高められる。
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、トリガ電極31、32が主放電電極23、24のうち放電空間内で露出する領域を被覆する接触部31b、32bを有している点である。
すなわち、トリガ電極31、32は、それぞれ先端部31a、32aと接触部31b、32bとを有している。
例えば、トリガ電極の形状は、接触部のうち主放電電極の端部近傍の断面積が先端部よりも大きければよく、例えば図6(a)、(b)に示すような形状の先端部41a、42a、43a、44a及び接触部41b、42b、43b、44bをそれぞれ有するトリガ電極41、42、43、44であってもよい。また、接触部のうち主放電電極の端部近傍の幅が先端部と同等であっても、膜厚を先端部よりも厚くすることによって断面積を先端部よりも大きくする構成としてもよい。
また、主放電電極の形状は、トリガ電極の接触部のうち主放電電極の端部における幅方向中央と一端辺の両端とで囲まれた領域よりも大きく形成されていればよく、例えば図6(a)、(b)に示すような形状の主放電電極45、46、47、48であってもよい。
また、主放電電極は、トリガ電極の接触部のうち主放電電極の端部における幅方向中央と一端辺の両端とで囲まれた領域よりも大きく形成されているが、この領域よりも小さくてもよい。
また、主放電電極に形成された凹凸部の最大表面凹凸を0.5μm以上となるように形成しているが、主放電電極とトリガ電極との接合強度が十分に確保されれば0.5μm未満であってもよい。さらに、主放電電極に凹凸部を形成しなくてもよい。
また、主放電電極が絶縁性基板の一端辺の両端にわたって形成されているが、主放電電極の基部が一端辺で露出していればよい。
また、絶縁性基板及び蓋体に用いる絶縁性材料は、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、N2、Ne、He、Xe、H2、SF6、CF4、C2F6、C3F8、CO2及びこれらの混合ガスでもよい。
また、端子電極は、Ag、Pt、Au、Pd、Sn、Niなどの導電性金属、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、トリガ電極をスパッタ法によって形成しているが、化学蒸着法(CVD法)によって形成してもよい。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。
10 絶縁性基板
10A 一面
10b、10c 端辺(縁部)
11 放電間隙
12、13 放電電極
14 放電空間
15 蓋体
21、22、31、32、41、42、43、44 トリガ電極
21a、22a、31a、32a、41a、42a、43a、44a 先端部
21b、22b、31b、32b、41b、42b、43b、44b 接触部
23、24、45、46、47、48 主放電電極
Claims (7)
- 絶縁性基板と、該絶縁性基板の一面上に放電間隙を介して対向配置されて前記絶縁性基板のそれぞれ異なる縁部まで形成された一対の放電電極と、該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に配置されて該絶縁性基板の上部に放電空間を形成する蓋体とを備え、
前記放電電極が、先端が前記放電間隙に臨むトリガ電極と、該トリガ電極に接続されて前記絶縁性基板の前記縁部まで延在する主放電電極とを有し、
前記トリガ電極は、前記主放電電極の少なくとも一部と重なり、該主放電電極と接触する接触部のうち前記主放電電極の端部近傍の断面積が先端部よりも大きく、
前記主放電電極が、前記トリガ電極のうち前記主放電電極の端部と重なる部分における幅方向中央と前記絶縁性基板の前記縁部の両端とで囲まれた領域よりも平面視で大きく、その幅が前記トリガ電極から離間するにしたがって広くなるように形成されていることを特徴とするサージアブソーバ。 - 前記接触部のうち前記端部近傍の幅が、前記先端部よりも広いことを特徴とする請求項1に記載のサージアブソーバ。
- 前記接触部のうち前記端部近傍の厚さが、前記トリガ電極よりも厚いことを特徴とする請求項1または2に記載のサージアブソーバ。
- 前記主放電電極の前記端部近傍に凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
- 前記凹凸部の最大高低差である最大表面凹凸が、0.5μm以上であることを特徴とする請求項4に記載のサージアブソーバ。
- 前記トリガ電極が、前記主放電電極のうち前記放電空間に露出する領域を被覆することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
- 前記接触部のうち前記主放電電極の端部近傍の幅が、他の部分よりも広いことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
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