JP6310075B2 - 複数の避雷器をまとめて製造するための方法、避雷器および避雷器集合体 - Google Patents

Description

本発明は、複数の避雷器をまとめて製造するための方法、避雷器および避雷器集合体に関する。

本発明による避雷器はサージ電圧避雷器として使用することができる。このサージ電圧避雷器の内部において、点火電圧である、１つの臨界電圧を越える場合、２つの電極間にアーク放電が発生する。この臨界電圧は、静的または定常的な負荷の場合は、放電開始電圧（Ansprechgleichspannung）Ｕａｇとして１００Ｖ／ｓの電圧上昇率のものを意味し、動的な負荷の場合は、応答インパルス電圧（Ansprechstosspannung）Ｕａｓとして１ｋＶ／μｓの電圧上昇率のものを意味する。上記のアーク放電は、このアーク放電の電気的条件が存在する限り、供給される電流によって保持される。

公知の避雷器の問題は、その手間のかかる、したがって高コストな製造方法であり、さらにこれは、従来に無い特性を有する避雷器、たとえばとりわけ小さな避雷器を製造することに適していない。

したがって本発明の解決すべき課題は、容易に実施でき、かつこれにより安価に実施できる避雷器の製造方法を提示することであり、この方法は、高品質な避雷器および従来に無い避雷器を製造することに対応している。本発明のさらなる課題は、改善された避雷器を提示することである。

これらの課題は独立請求項に記載の発明により解決される。実施形態例および変形例は、それぞれ従属項に記載されている。

本発明は、複数の避雷器を集合体として製造するための方法を提示する。本発明による方法は、１つのステップにおいて、複数の孔部を有する１つのセラミック担体を準備することと、２つの電極体を準備することを含む。本発明による方法は、続く１つのステップにおいて、このセラミック担体と２つの電極体とをガス雰囲気下で接合して１つの基体とすることを含み、ここでこのセラミック担体はこれらの電極体の間に配設されている。続いてこのセラミック担体を有するこれらの電極体ははんだ付けされる。このようにして生成された基体は、複数の、ガス充填された避雷器に個々に分離される。

このような方法の利点は、避雷器の製造が大幅に効率良く行われることであり、これは各々の避雷器が個々に接合される必要がないからである。これにより製造プロセスの際に個々の部品のハンドリングが容易となる。さらに製造時間が短縮される。さらに本発明による方法は、個々に一般的に手作業によって、あるいは少なくとも個別に組み立てられていた避雷器よりも顕著に小さな避雷器を製造することを可能とする。手作業による処理と比較して故障率も低減することができるが、これは個々のプロセスステップで、より少ない故障が発生するからであり、かつこのためこの避雷器の完成後の故障の確率が低下されるからである。

セラミック担体は、たとえば３５ｍｍ以上の長さの辺を有する。好ましくはこのセラミック担体は、正方形または長方形の設置面を有する。好ましくは上記の電極体の設置面は、このセラミック担体の設置面に合致している。

１つの実施形態によれば、上記の電極体（複数）は隆起部（複数）を備え、これらの隆起部は、接合の際に、上記のセラミック担体の孔部（複数）に噛み込む。好ましくはこれらの隆起部は、円錐状に形成されている。これはこれらの隆起部をセラミック担体の孔部に挿入することを容易にする。これらの隆起部は、円柱形状またはドーム形状に形成されていてもよい。

これらの隆起部の高さは、好ましくは上記のセラミック担体の厚さの半分より小さい。以上により、上記の電極体とセラミック担体の接合の際に、このセラミック担体の孔部の中にガス充填された空洞部が形成された基体となる。

上記ガス雰囲気は、水素または、ヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン，キセノンのような希ガス，またはこれらのガスの混合物であってよい。

上記基体をはんだ付けする前に、上記のセラミック担体と電極体（複数）との間にそれぞれ１つのはんだ層が配設されてよい。このはんだ層は、上記の孔部（複数）が配設されている領域を少なくとも覆っている。このはんだ層は、たとえばはんだペーストの形態で上記のセラミック担体上に塗布することができる。具体的にはこのはんだ層は、上記のセラミック担体の両面に塗布されてよい。このはんだ層は、たとえばシルクスクリーン印刷処理を用いて塗布されてよい。予備はんだされたセラミックを用いることにより、上記の基体の製造の際の手間を減らすことができる。もう１つの実施形態においては、上記のはんだ層ははんだシートであってよい。このはんだシートは、複数の孔部を備えてよい。このはんだシートにおけるこれらの孔部の大きさおよび配置は、上記のセラミック担体の孔部と一致してよい。

１つの実施形態によれば、上記のセラミック担体の孔部の中の空洞部は、上記の基体のはんだ付けの際に、はんだによって密封される。

上記の基体は、ソーイング，ウォータージェット切断，またはレーザー切断によって個々に分離する際に、個々の避雷器に分割することができる。

上記のセラミック担体は、１５×１５の孔部（複数）のマトリクスを備えてよい。これらの孔部は、正方形または長方形の面を有する１つの領域に配設されていてよい。これらの孔部が配設されているこの面は、たとえば１５ｍｍ以上の長さの辺を有する。これらの孔部は、好ましくは互いに同間隔となっている。
これらの孔部は、好ましくは行と列で配置されている。以上により上記の基体を個々に分離することが容易となる。特に上記の基体を個々に分離する際に、ここの避雷器が損傷することを避けることができる。上記のセラミック担体は、他の数の孔部を備えてもよい。たとえば上記のセラミック担体は、１０×２０または１５×２０の孔部のマトリックスを備えてよい。

本発明は、さらにガス充填された避雷器を提示し、この避雷器は最大２ｍｍの高さと、最大１．２×１．２ｍｍ²の電極面（複数）を備える。これらの電極面は、上記の避雷器の設置面に合致している。これらの電極面は、正方形または長方形であってよい。

このようなサイズ比を有する避雷器の利点は、その少ない材料使用のおかげでとりわけ安価であるということである。さらにこの避雷器は、その小さなサイズのおかげで、他の部品、たとえば回路基板上に容易に組み込むことができる。さらにこのような避雷器は、故障発生が少ないが、これは個々のプロセスステップでより少ない故障が発生するからであり、かつこのためこの避雷器の完成後の故障の確率が低下されるからである。

以下では、概略図を参照して、本発明を詳細に説明する。

１つのセラミック担体および２つの電極体を分解図で示す。 １つの基体を断面図で示す。 １つの避雷器を断面図で示す。 １つの避雷器を示す。 はんだシートを示す。 １つのはんだ層を有する１つの基体を示す。 １つのセラミック担体を断面図で示す。 １つの電極体を示す。 １つの電極体を断面図で示す。

図１は、１つのセラミック担体１および２つの電極体２を示す。セラミック担体１は、複数の孔部４を備える。電極体（複数）２は、複数の隆起部を備える。セラミック体１および電極体２は、一緒に１つの基体３を形成する。図１にはこの基体３が分解図で示されている。セラミック担体１と電極体（複数）２との間にはそれぞれ１つのはんだ層（不図示）が存在している。

図２は、１つの基体３の断面を断面図で示す。電極体２とセラミック担体１とははんだ層５によってはんだ付けされている。セラミック担体１の孔部（複数）４は、空洞部（複数）６を形成し、これらの空洞部は電極体（複数）２によって境界が画定されている。ここではんだ層５は、これらの空洞部６を密封するためにも用いられる。基体３の組み立ては、ガス雰囲気中で行われ、こうして空洞部６にもガスが充填される。

図３ａは個々に分離された１つの避雷器７を示す。この避雷器７は、１つのセラミック体８と２つの電極体９ａ，９ｂとを備える。これらの電極体９ａ，９ｂの間には、ガス充填された空洞部６が配設されており、この空洞部は図３ｂに示されている。

図３ｂは、図３ａに示す避雷器７を断面図で示す。この避雷器７は、特に小さなサイズを有する。たとえばこの避雷器７は、高さｈが２ｍｍである。この避雷器７の電極面１１は、たとえば１．２×１．２ｍｍ²となっている。この電極面１１はこの避雷器７の設置面と合致している。この避雷器７はさらに小さなサイズとすることも可能である。たとえばこの避雷器７は、高さｈが１ｍｍであり、電極面１１は０．５×０．５ｍｍ²である。

図４は、１つのセラミック担体１を示す。図５は、図４のセラミック担体１を断面図で示す。このセラミック担体１は、セラミック材料、たとえば酸化アルミニウム，Ａｌ₂Ｏ₃を含む。このセラミック担体１は、複数の孔部４を備える。このセラミック担体１の高さは、１．３ｍｍとなっている。このセラミック担体１は、辺の長さがそれぞれ４１ｍｍの正方形となっている。上記の孔部４は直径が０．６５ｍｍとなっている。

これらの孔部４は、規則正しく互いに間隔を置いて配設されている。これらの孔部４の中心点は互いに１．５±０．０２ｍｍの間隔となっている。合計して２２５個の孔部４が、１５行×１５列に配設されている。これらの孔部４は、正方形のパターンを形成している。これらの孔部が配設されている領域は、辺の長さが２１±０．０５ｍｍの正方形の面を有している。

図４に示すセラミック担体１には、１つのはんだ層５が印刷されている。このはんだ層５は、３０×３０ｍｍ²の面を有する領域を覆っている。このはんだ層５は、上記の孔部４が配設されている領域を覆っている。

図６は、１つのはんだシート１２を示す。このはんだシート１２は、電極体２とセラミック担体１との間に基体３をはんだ付けする前に配設することができる。このはんだシート１２は、図４に示す、セラミック担体１上に印刷されたはんだ層を代替することができる。このはんだシート１２は正方形であり、辺の長さが２５ｍｍとなっている。

１つの基体３のはんだ付けのために、合わせて２つのはんだシート１２が必要となる。このはんだシート１２は、孔部（複数）１３を備える。このはんだシート１２の孔部１３の配置は、セラミック担体１の孔部４の配置と一致している。以上によりセラミック担体１の孔部４は、はんだシート１２によって覆われることがない。このはんだシートの孔部１３は、同じように０．６５ｍｍの直径を有する。このはんだシートの厚さは０．０５ｍｍとなっている。このはんだシートは銀を含んでよい。このはんだシートは、たとえば銀−銅の共晶体または他のはんだ材料から成っていてよい。このはんだシート１２は、たとえばＡｇ／Ｃｕが７２／２８の材料を含みまたはこれから成っている。

図７は、１つの電極体２を示す。図８は、図７の電極体を断面図で示す。この電極体２の面は、セラミック体１の面と一致する。この電極体２は、複数の隆起部１４を備える。この隆起部１４の数および配置は、セラミック担体１の孔部４の数および配置と一致している。この電極体１は、全体として０．６ｍｍの厚さを備える。この電極体２の隆起部１４を考慮しないベースの厚さは０．３ｍｍとなっている。これよりこれらの隆起部１４は、０．３ｍｍの高さを有する。

図８に示すように、これらの隆起部１４は、それぞれ円錐の形状を備える。この円錐は、その最大幅の部位で０．５２ｍｍの直径を有する。この円錐は、１０°より小さい角で先細となっている。

電極体２は、１つの導電性材料を含むか、またはこのような１つの導電性材料から成っていてよい。たとえばこの電極体２は、鉄−ニッケル合金，または銅を含み，またはこのような材料の１つからなっている。

１ ： セラミック担体
２ ： 電極体
３ ： 基体
４ ： 孔部
５ ： はんだ層
６ ： 空洞部
７ ： 避雷器
８ ： セラミック体
９ａ ： 電極
９ｂ ： 電極
１１ ： 電極面
１２ ： はんだシート
１３ ： 孔部
１４ ： 隆起部
ｈ ： 避雷器の高さ

Claims (9)

1. 複数の避雷器（７）をまとめて製造するための方法であって、
   複数の孔部（４）を有する１つのセラミック担体（１）を準備するステップと、
   ２つの電極体（２）を準備するステップと、
   前記セラミック担体（１）と２つの前記電極体（２）とを、ガス雰囲気下で接合して１つの基体（３）とし、前記セラミック担体（１）が２つの前記電極体（２）の間に配設されるステップと、
   前記電極体（２）を前記セラミック担体（１）とはんだ付けするステップと、
   前記基体（３）を複数のガス充填された避雷器（７）に個々に分離するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記電極体（２）は、複数の隆起部（１４）を備え、当該隆起部は前記接合の際に前記セラミック担体（１）の孔部（１）に噛み込むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記セラミック担体（１）と前記電極体（２）と接合して前記基体（３）とする際に、ガス充填された空洞部（６）が前記セラミック担体（１）の孔部の中に形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記基体（３）のはんだ付けの前に、前記セラミック担体（１）と２つの前記電極体（２）との間にそれぞれ１つのはんだ層（５）が配設されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記はんだ層（５）は、１つのはんだシート（１２）であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記セラミック担体（１）の前記孔部（４）の中の前記空洞部（６）は、前記基体（３）のはんだ付けの際に、はんだによって密封されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記基体（３）は、前記個々に分離するステップの際に、ソーイング，ウォータージェット切断，またはレーザー切断によって分割されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ガス雰囲気は、希ガスまたは水素を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記セラミック担体（１）は、１５×１５の複数の孔部のマトリクスを備えることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。

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