JP5304997B2

JP5304997B2 - サージアブソーバ

Info

Publication number: JP5304997B2
Application number: JP2008263293A
Authority: JP
Inventors: 康弘社藤; 宏一郎原田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP2010092778A

Description

本発明は、サージから種々の電子機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用されるサージアブソーバに関する。

サージアブソーバは、例えば電話機、モデム、家電製品等の電子機器において通信線、電源線、アンテナ等の外部から信号や電力を得るための入力部に接続され、外部から侵入する雷サージや静電気等の異常電圧によって電子機器が破壊されるのを防ぐために使用されている。

放電タイプのサージアブソーバにおいても、近年、表面実装化（ＳＭＤ）が進んでいる。例えば、特許文献１及び２には、絶縁性基体と、該絶縁性基体と共に放電ガスが充填された箱状の気密室を形成する絶縁性の気密キャップと、気密室の両端部に設けられた端子電極と、端子電極と導通し気密室内に放電ギャップを形成して設けられた放電電極と、を備えたチップ型サージアブソーバが提案されている。

また、特許文献３には、絶縁材より成る筐体の両端開口部に一対の外部電極を嵌合して放電ガスを封入した気密外囲器を形成し、該気密外囲器内に、表面に微小放電間隔を隔てて対向配置された一対のトリガ放電電極を有する絶縁基板を配置し、さらに外部電極に接続された板バネで構成された一対の主放電電極を互いに対向配置したチップ型サージ吸収素子が提案されている。

特開２００１−３５６３３号公報特開２００２−４３０２０号公報特開２０００−２６８９３４号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上述したように、表面実装可能な種々のサージアブソーバが提案、開発され、製品化されているが、市場においては、より低価格で小型化され、サージ耐量、寿命、電子機器の保護性能等のさらなる高性能化が望まれている。
また、従来、電源電圧が加わっている回路での使用の場合、放電タイプのサージアブソーバでは、アーク維持電圧が低く、放電が止まらず続流の危険性があるという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、より低コストで小型化及び高性能化が可能であると共にアーク維持電圧を高めて続流を抑制することができる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、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に固定されて互いに隔絶された複数の内部空間を有してこれらに放電ガスが封入された箱状蓋体と、前記内部空間毎に前記絶縁性基板上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極で構成された複数のアブソーバ素子と、を備え、これらの前記アブソーバ素子が、電気的に直列に接続されていることを特徴とする。

このサージアブソーバでは、内部空間毎に絶縁性基板上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極で構成された複数のアブソーバ素子が、電気的に直列に接続されているので、別々の内部空間にあるアブソーバ素子同士が直列に接続されており、アーク維持電圧を高くすることができる。これにより、続流を抑制することができると共に寿命も向上させることができる。また、想定外の過電圧が加わって一方のアブソーバ素子が破壊されても別の内部空間に配置された他方のアブソーバ素子に影響せず、ショートを防ぐことができる。さらに、従来技術のような高コストになる板バネ等の部材が不要で、低コスト化が可能である。

また、本発明のサージアブソーバは、前記内部空間として、第１の内部空間及び第２の内部空間を有し、前記放電電極として、第１の放電電極、第２の放電電極及び第３の放電電極と、を備え、前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とが、前記第１の内部空間内で第１の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第１のアブソーバ素子を構成すると共に、前記第２の放電電極と前記第３の放電電極とが、前記第２の内部空間内で第２の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第２のアブソーバ素子を構成することを特徴とする。

さらに、本発明のサージアブソーバは、直列に接続された複数の前記アブソーバ素子の前記放電電極のうち両端に配されたものに電気的に接続されていると共に前記箱状蓋体及び前記絶縁性基板の少なくとも一方の外面に形成された一対の端子電極と、前記端子電極に接続された前記放電電極以外の前記放電電極に電気的に接続され前記箱状蓋部及び前記絶縁性基板の少なくとも一方の外面に形成された検査用電極と、を備えていることを特徴とする。すなわち、このサージアブソーバでは、端子電極だけでなく、端子電極に接続された放電電極以外の放電電極に電気的に接続され箱状蓋部及び絶縁性基板の少なくとも一方の外面に形成された検査用電極を備えているので、各アブソーバ素子の個々の特性を検査用電極及び端子電極を用いて確認することができる。したがって、回路に実装した状態でも、部品の劣化度合いがわかり、部品交換等に有効である。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージアブソーバによれば、内部空間毎に絶縁性基板上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極で構成された複数のアブソーバ素子が、電気的に直列に接続されているので、別々の内部空間にある複数のアブソーバ素子が直列に接続されて、アーク維持電圧を高くすることができる。このため、続流を抑制することができると共に寿命も向上させることができ、さらに一方のアブソーバ素子が破壊されても他方のアブソーバ素子に影響せず、ショートを防ぐことができる。したがって、本発明のサージアブソーバは、電源電圧が加わっている回路等に用いられる電源用サージアブソーバとして好適である。

以下、本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

本実施形態のサージアブソーバ１は、図１及び図２に示すように、チップ型サージアブソーバであって、絶縁性基板２と、該絶縁性基板２上に固定されて互いに壁部３ａで隔絶された複数の内部空間Ｓを有してこれらに放電ガスが封入された箱状蓋体３と、内部空間Ｓ毎に絶縁性基板２上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極４で構成された複数のアブソーバ素子５と、を備えている。

より詳細には、このサージアブソーバ１では、内部空間Ｓとして、第１の内部空間Ｓ１及び第２の内部空間Ｓ２を有し、放電電極４として、第１の放電電極４Ａ、第２の放電電極４Ｂ及び第３の放電電極４Ｃと、を備えている。
また、第１の放電電極４Ａと第２の放電電極４Ｂとは、第１の内部空間Ｓ１内で第１の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第１のアブソーバ素子５Ａを構成すると共に、第２の放電電極４Ｂと第３の放電電極４Ｃとが、第２の内部空間Ｓ２内で第２の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第２のアブソーバ素子５Ｂを構成している。すなわち、第１のアブソーバ素子５Ａと第２のアブソーバ素子５Ｂとは、共通した放電電極である第２の放電電極４Ｂによって電気的に直列に接続されている。

第１の放電電極４Ａは、一対の端子電極６の一方に基端が接続された第１の主放電電極７Ａを備えている。また、第２の放電電極４Ｂは、第１の内部空間Ｓ１内で第１の主放電電極７Ａに一端が対向配置された第２の主放電電極７Ｂを備えている。さらに、第３の放電電極４Ｃは、第２の内部空間Ｓ２内で第２の主放電電極７Ｂの他端に先端が対向配置されていると共に一対の端子電極６の他方に基端が接続された第３の主放電電極７Ｃを備えている。これら第１の主放電電極７Ａ〜第３の主放電電極７Ｃは、アーク電流を分散させる分散導体として機能する。

また、第１の放電電極４Ａ及び第２の放電電極４Ｂは、第１の内部空間Ｓ１内に第１の放電間隙を隔てて互いに対向配置された一対の第１のトリガ電極８Ａをそれぞれ備えている。これら第１のトリガ電極８Ａの一方は、基端側を第１の主放電電極７Ａ上に積層状態に成膜され、他方は、基端側を第２の主放電電極７Ｂ上に積層状態に成膜されている。
また、第２の放電電極４Ｂ及び第３の放電電極４Ｃは、第２の内部空間Ｓ２内に第２の放電間隙を隔てて互いに対向配置された一対の第２のトリガ電極８Ｂをそれぞれ備えている。これら第２のトリガ電極８Ｂの一方は、基端側を第２の主放電電極７Ｂ上に積層状態に成膜され、他方は、基端側を第３の主放電電極７Ｃ上に積層状態に成膜されている。

上記絶縁性基板２と箱状蓋体３とは、アルミナ、ムライト、コランダムムライト等のセラミックス材料で形成されていると共に、互いにガラス接着剤（ガラスペースト）で接着されている。

上記第１の内部空間Ｓ１及び第２の内部空間Ｓ２内に封入される放電ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ_６，ＣＯ_２，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ_２Ｆ_６，ＣＦ_４，Ｈ_２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。
上記第１の主放電電極７Ａ〜第３の主放電電極７Ｃは、例えばＡｇペースト等の導電性ペーストを絶縁性基板２上にそれぞれ長方形状にスクリーン印刷して、乾燥、焼成して形成したものである。なお、第１の主放電電極７Ａ及び第３の主放電電極７Ｃの基端は、絶縁性基板２の端面まで形成されて端子電極６に電気的に接続されている。

上記第１のトリガ電極８Ａ及び第２のトリガ電極８Ｂは、長方形状に形成されたトリガ被膜である。これらの第１のトリガ電極８Ａ及び第２のトリガ電極８Ｂは、Ａｇ／Ｐｄ，ＳｎＯ_２，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，Ｗ，ＳｉＣ，ＢａＡｌ_４，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｃ，Ａｇ，Ａｇ／Ｐｔ，ＩＴＯ等の１種または２種以上を用いて、スパッタ法、印刷法、蒸着法、イオンプレーティング法、焼き付け法等によって所定の膜厚で成膜される。
なお、一対の第１のトリガ電極８Ａの間隙（第１の放電間隙）及び一対の第２のトリガ電極８Ｂの間隙（第２の放電間隙）は、それぞれグロー放電がトリガ可能な放電ギャップとして所定距離に設定されている。

上記一対の端子電極６は、Ａｇペースト等の導電性ペーストやＮｉめっきやはんだめっき等により形成される。例えば、互いに接合された状態の絶縁性基板２及び箱状蓋体３の両端面にＡｇペースト等の導電性ペーストを塗布して焼成することで、一対の端子電極６が形成される。

本実施形態のサージアブソーバ１は、内部空間Ｓ毎に絶縁性基板２上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極４で構成された複数のアブソーバ素子５が、電気的に直列に接続されているので、別々の内部空間Ｓにあるアブソーバ素子５同士が直列に接続され、アーク維持電圧を高くすることができる。これにより、続流を抑制することができると共に寿命も向上させることができる。

また、想定外の過電圧が加わって一方のアブソーバ素子５が破壊されても別の内部空間Ｓに配置された他方のアブソーバ素子５に影響せず、ショートを防ぐことができる。さらに、従来技術のような高コストになる板バネ等の部材が不要で、低コスト化が可能である。
なお、内部空間Ｓを２つに分離することで放電空間が半分になっても、バリスタ等の他の形態のサージアブソーバに比較して、放電タイプの本実施形態のサージアブソーバ１では、サージ耐量に与える影響が少なく、実使用上問題はない。

次に、本発明に係るサージアブソーバの第２実施形態を、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態のサージアブソーバ１では、両端面に一対の端子電極６が形成されているのに対し、第２実施形態のサージアブソーバ２１では、図３及び図４に示すように、一対の端子電極６が、第１実施形態と同様に、直列に接続された２つのアブソーバ素子５の放電電極４のうち両端に配された第１の放電電極４Ａ及び第３の放電電極４Ｃに電気的に接続されているが、端子電極６に接続された放電電極４以外の放電電極（第２の放電電極４Ｂ）に電気的に接続された検査用電極２６が箱状蓋体３及び絶縁性基板２の両側面に形成されている点である。

すなわち、第２実施形態のサージアブソーバ２１では、第２の放電電極２４Ｂに電気的に接続され箱状蓋体３及び絶縁性基板２の両側面に形成された一対の検査用電極２６を備えている。この第２の放電電極２４Ｂは、絶縁性基板２の両側面方向にもそれぞれ延在した略十字形状に形成されており、絶縁性基板２の両側面で検査用電極２６に接続されている。
上記検査用電極２６は、端子電極６と同様の材料で形成されている。

このように第２実施形態のサージアブソーバ２１では、端子電極６だけでなく、第２の放電電極２４Ｂに電気的に接続され箱状蓋体３及び絶縁性基板２の両側面に形成された検査用電極２６を備えているので、第１のアブソーバ素子５Ａと第２のアブソーバ素子５Ｂとの個々の特性を検査用電極２６と端子電極６の一方とを用いて確認することができる。したがって、回路に実装した状態でも、部品の劣化度合いがわかり、部品交換等に有効である。

なお、本発明の技術範囲は上記各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可能である。

例えば、上記各実施形態では、２つの内部空間にそれぞれアブソーバ素子を設けて互いに直列に接続しているが、互いに隔絶された３以上の内部空間を設け、各内部空間にアブソーバ素子を設けて、３以上のアブソーバ素子を電気的に直列に接続しても構わない。
また、上記各実施形態では、第１の内部空間と第２の内部空間とを同様の内部空間としているが、互いに異なる容積の内部空間に設定しても構わない。また、第１のアブソーバ素子と第２のアブソーバ素子とで、同様の主放電電極及びトリガ電極を採用しているが、互いに材料やサイズの異なる主放電電極及びトリガ電極を採用しても構わない。

例えば、同材料を使用した場合、第１のアブソーバ素子と第２のアブソーバ素子との動作電圧が同じであってＶ１とし、アーク維持電圧をＡｒｃ１とすると、２個直列の本発明の動作電圧はＶ１×２であり、アーク維持電圧はＡｒｃ１×２となる。これに対し、異なるトリガ材料を使用した場合、第１のアブソーバ素子の動作電圧及びアーク維持電圧をＶ１及びＡｒｃ１とし、第２のアブソーバ素子の動作電圧及びアーク維持電圧をＶ２及びＡｒｃ２とすると、本発明の動作電圧はＶ１＋Ｖ２≠Ｖ１×２であり、アーク維持電圧はＡｒｃ１＋Ａｒｃ２≠Ａｒｃ１×２となり、値の自由度を高めることができる。また、主放電電極は、トリガ材料に適した材料の組合せとすることができる。

本発明に係るサージアブソーバの第１実施形態において、サージアブソーバを示す縦断面図である。図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。本発明に係るサージアブソーバの第２実施形態において、サージアブソーバを示す横断面図である。第２実施形態において、サージアブソーバを示す斜視図である。

符号の説明

１，２１…サージアブソーバ、２…絶縁性基板、３…箱状蓋体、４…放電電極、４Ａ…第１の放電電極、４Ｂ，２４Ｂ…第２の放電電極、４Ｃ…第３の放電電極、５…アブソーバ素子、５Ａ…第１のアブソーバ素子、５Ｂ…第２のアブソーバ素子、６…端子電極、２６…検査用電極、８Ａ…第１のトリガ電極、８Ｂ…第２のトリガ電極、Ｓ…内部空間、Ｓ１…第１の内部空間、Ｓ２…第２の内部空間

Claims

絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に固定されて互いに隔絶された複数の内部空間を有してこれらに放電ガスが封入された箱状蓋体と、
前記内部空間毎に前記絶縁性基板上に形成され互いに放電間隙を隔てて対向配置された一対の放電電極で構成された複数のアブソーバ素子と、を備え、
これらの前記アブソーバ素子が、共通した前記放電電極によって電気的に直列に接続され、
前記複数の内部空間が、共通した前記放電電極上に配された絶縁性の壁部で隔絶されていることを特徴とするサージアブソーバ。
請求項１に記載のサージアブソーバにおいて、
前記内部空間として、第１の内部空間及び第２の内部空間を有し、
前記放電電極として、第１の放電電極、第２の放電電極及び第３の放電電極と、を備え、
前記第１の放電電極と前記第２の放電電極とが、前記第１の内部空間内で第１の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第１のアブソーバ素子を構成すると共に、前記第２の放電電極と前記第３の放電電極とが、前記第２の内部空間内で第２の放電間隙を隔てて互いに対向配置されて第２のアブソーバ素子を構成することを特徴とするサージアブソーバ。
請求項１又は２に記載のサージアブソーバにおいて、
直列に接続された複数の前記アブソーバ素子の前記放電電極のうち両端に配されたものに電気的に接続されていると共に前記箱状蓋体及び前記絶縁性基板の少なくとも一方の外面に形成された一対の端子電極と、
前記端子電極に接続された前記放電電極以外の前記放電電極に電気的に接続され前記箱状蓋部及び前記絶縁性基板の少なくとも一方の外面に形成された検査用電極と、を備えていることを特徴とするサージアブソーバ。