JPH1022043A - 過電圧吸収素子及びその製造方法 - Google Patents
過電圧吸収素子及びその製造方法Info
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- JPH1022043A JPH1022043A JP8174806A JP17480696A JPH1022043A JP H1022043 A JPH1022043 A JP H1022043A JP 8174806 A JP8174806 A JP 8174806A JP 17480696 A JP17480696 A JP 17480696A JP H1022043 A JPH1022043 A JP H1022043A
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- H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
- H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数が少なくて済み簡単に製造し得る。
一対の対向電極の放電用素子に対する接続が対称である
ため極性を生じる恐れがなく、繰返して過電圧を吸収し
得る。絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりが高い。 【解決手段】 過電圧吸収素子は、複数の導電性素体１
１，１２が絶縁層１０を介して一体化してなる放電用素
子２０が導電性素体の外面を挟持面として一対の対向電
極３１，３２により挟持されて絶縁性容器３４内に分子
状酸素を含まないガスとともに封止される。
一対の対向電極の放電用素子に対する接続が対称である
ため極性を生じる恐れがなく、繰返して過電圧を吸収し
得る。絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりが高い。 【解決手段】 過電圧吸収素子は、複数の導電性素体１
１，１２が絶縁層１０を介して一体化してなる放電用素
子２０が導電性素体の外面を挟持面として一対の対向電
極３１，３２により挟持されて絶縁性容器３４内に分子
状酸素を含まないガスとともに封止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気機器、電子機器
又はこれらの回路を過電圧から保護する過電圧吸収素子
及びその製造方法に関する。更に詳しくはマイクロギャ
ップ式の過電圧吸収素子及びその製造方法に関するもの
である。
又はこれらの回路を過電圧から保護する過電圧吸収素子
及びその製造方法に関する。更に詳しくはマイクロギャ
ップ式の過電圧吸収素子及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマイクロギャップ式過電
圧吸収素子として、図１０及び図１１に示すような過電
圧吸収素子９ａ及び９ｂが知られている（例えば特開昭
５５−１２８２８３）。２つの過電圧吸収素子９ａ及び
９ｂに内蔵される素子１は、導電性皮膜１ａで被包した
円柱状のセラミック素体１ｂの中央に円周方向に幅数１
０μｍのマイクロギャップ１ｃをレーザ光線等により形
成し、このセラミック素体１ｂの両端に一対のキャップ
電極１ｄ，１ｅを冠着して作られる。図１０に示すよう
に、過電圧吸収素子９ａは、素子１を絶縁性ガラス管４
内に収容して素子１の両端に一対の封止電極２，３を配
置し、これらの封止電極２，３をキャップ電極１ｄ，１
ｅに電気的に接続し同時にガラス管４内部に不活性ガス
を封入して作られる。封止電極２，３にはそれぞれリー
ド線６，７が接続される。
圧吸収素子として、図１０及び図１１に示すような過電
圧吸収素子９ａ及び９ｂが知られている（例えば特開昭
５５−１２８２８３）。２つの過電圧吸収素子９ａ及び
９ｂに内蔵される素子１は、導電性皮膜１ａで被包した
円柱状のセラミック素体１ｂの中央に円周方向に幅数１
０μｍのマイクロギャップ１ｃをレーザ光線等により形
成し、このセラミック素体１ｂの両端に一対のキャップ
電極１ｄ，１ｅを冠着して作られる。図１０に示すよう
に、過電圧吸収素子９ａは、素子１を絶縁性ガラス管４
内に収容して素子１の両端に一対の封止電極２，３を配
置し、これらの封止電極２，３をキャップ電極１ｄ，１
ｅに電気的に接続し同時にガラス管４内部に不活性ガス
を封入して作られる。封止電極２，３にはそれぞれリー
ド線６，７が接続される。
【０００３】図１１に示すように、過電圧吸収素子９ｂ
は、素子１をその両端のキャップ電極１ｄ，１ｅに接続
したリード線６，７とともにガラス管８で封止して作ら
れる。ガラス管８には不活性ガスが封入される。上記過
電圧吸収素子９ａ又は９ｂでは雷サージ等に起因してリ
ード線６，７に異常電圧が印加すると、最初に円柱状の
セラミック素体１ｂのマイクロギャップ１ｃを挟んで素
体１ｂを被包する導電性皮膜１ａに沿ってグロー放電が
起こり、最終的に一対のキャップ電極１ｄ，１ｅ間での
アーク放電に移行して過電圧を吸収する。
は、素子１をその両端のキャップ電極１ｄ，１ｅに接続
したリード線６，７とともにガラス管８で封止して作ら
れる。ガラス管８には不活性ガスが封入される。上記過
電圧吸収素子９ａ又は９ｂでは雷サージ等に起因してリ
ード線６，７に異常電圧が印加すると、最初に円柱状の
セラミック素体１ｂのマイクロギャップ１ｃを挟んで素
体１ｂを被包する導電性皮膜１ａに沿ってグロー放電が
起こり、最終的に一対のキャップ電極１ｄ，１ｅ間での
アーク放電に移行して過電圧を吸収する。
【０００４】しかし、上記従来の過電圧吸収素子９ａ及
び９ｂは部品点数が多く、しかも導電性皮膜１ａの形成
工程、キャップ電極１ｄ，１ｅの冠着工程、マイクロギ
ャップ１ｃの形成工程、封止工程等の多くの工程を要す
る不具合があった。特にマイクロギャップの形成には大
規模の設備や高度の技術を必要とし、安定したマイクロ
ギャップを得るためには多大の労力を要していた。この
点を解決するために、導電性シリコンチップの頭部を絶
縁皮膜で被覆し、この頭部と底部に一対の対向電極を当
接してガラス管内に装填し、アルゴンガス等の放電気体
をガラス管内に減圧供給し、ガラス封止した過電圧吸収
素子及びその製造方法が提案されている（特開平７−６
８５３）。
び９ｂは部品点数が多く、しかも導電性皮膜１ａの形成
工程、キャップ電極１ｄ，１ｅの冠着工程、マイクロギ
ャップ１ｃの形成工程、封止工程等の多くの工程を要す
る不具合があった。特にマイクロギャップの形成には大
規模の設備や高度の技術を必要とし、安定したマイクロ
ギャップを得るためには多大の労力を要していた。この
点を解決するために、導電性シリコンチップの頭部を絶
縁皮膜で被覆し、この頭部と底部に一対の対向電極を当
接してガラス管内に装填し、アルゴンガス等の放電気体
をガラス管内に減圧供給し、ガラス封止した過電圧吸収
素子及びその製造方法が提案されている（特開平７−６
８５３）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平７−６
８５３号公報に示される過電圧吸収素子は、絶縁皮膜が
直接一対の対向電極の一方に接触するため、対向電極間
でアーク放電が行われて一方の電極でこの電極材料の金
属イオンが発生するスパッタリング現象が起こると、こ
の金属イオンが容易に頭部の絶縁皮膜に付着してシリコ
ンチップと対向電極とが導通し、過電圧吸収素子がその
本来の過電圧吸収機能を果たせなくなる恐れがあった。
また一方の対向電極が絶縁皮膜に接触し、他方の対向電
極がシリコンチップに接触するため、過電圧吸収素子が
極性を有する恐れがあり、回路接続時に配慮しなければ
ならない煩わしさがあった。更に製造時において、絶縁
皮膜と一方の対向電極とを接触するときに絶縁皮膜の端
面が欠けるか、或いは絶縁皮膜にマイクロクラックが発
生し易く、製品歩留まりを低下させる一因となってい
た。
８５３号公報に示される過電圧吸収素子は、絶縁皮膜が
直接一対の対向電極の一方に接触するため、対向電極間
でアーク放電が行われて一方の電極でこの電極材料の金
属イオンが発生するスパッタリング現象が起こると、こ
の金属イオンが容易に頭部の絶縁皮膜に付着してシリコ
ンチップと対向電極とが導通し、過電圧吸収素子がその
本来の過電圧吸収機能を果たせなくなる恐れがあった。
また一方の対向電極が絶縁皮膜に接触し、他方の対向電
極がシリコンチップに接触するため、過電圧吸収素子が
極性を有する恐れがあり、回路接続時に配慮しなければ
ならない煩わしさがあった。更に製造時において、絶縁
皮膜と一方の対向電極とを接触するときに絶縁皮膜の端
面が欠けるか、或いは絶縁皮膜にマイクロクラックが発
生し易く、製品歩留まりを低下させる一因となってい
た。
【０００６】本発明の目的は、部品点数が少なくて済
み、製造が簡単な過電圧吸収素子及びその製造方法を提
供することにある。本発明の別の目的は、一対の対向電
極の放電用素子に対する接続が対称であるため極性を生
じる恐れがなく、繰返して過電圧を吸収し得る過電圧吸
収素子及びその製造方法を提供することにある。本発明
の別の目的は、絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりの高
い過電圧吸収素子の製造方法を提供することにある。
み、製造が簡単な過電圧吸収素子及びその製造方法を提
供することにある。本発明の別の目的は、一対の対向電
極の放電用素子に対する接続が対称であるため極性を生
じる恐れがなく、繰返して過電圧を吸収し得る過電圧吸
収素子及びその製造方法を提供することにある。本発明
の別の目的は、絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりの高
い過電圧吸収素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１〜図５及び図８に示すように、複数の導電性素体１
１，１２，１３が絶縁層１０を介して一体化してなる放
電用素子２０，３０，４０，５０が導電性素体の外面を
挟持面として一対の対向電極３１，３２により挟持され
て絶縁性容器３４内に分子状酸素を含まないガスととも
に封止された過電圧吸収素子である。通常は導電性素体
間の絶縁層１０が高絶縁抵抗の皮膜として作用し、一対
の対向電極３１，３２間の電気的絶縁が保たれる。サー
ジである瞬間的な異常電圧（過電圧）が一対の対向電極
３１，３２に印加されると、絶縁層１０を挟んで放電現
象が対向電極３１又は３２と導電性素体の間で発生し、
過電圧は瞬時に吸収される。過電圧が止むと、放電は停
止し、一対の対向電極３１，３２間の電気的絶縁は復元
される。
図１〜図５及び図８に示すように、複数の導電性素体１
１，１２，１３が絶縁層１０を介して一体化してなる放
電用素子２０，３０，４０，５０が導電性素体の外面を
挟持面として一対の対向電極３１，３２により挟持され
て絶縁性容器３４内に分子状酸素を含まないガスととも
に封止された過電圧吸収素子である。通常は導電性素体
間の絶縁層１０が高絶縁抵抗の皮膜として作用し、一対
の対向電極３１，３２間の電気的絶縁が保たれる。サー
ジである瞬間的な異常電圧（過電圧）が一対の対向電極
３１，３２に印加されると、絶縁層１０を挟んで放電現
象が対向電極３１又は３２と導電性素体の間で発生し、
過電圧は瞬時に吸収される。過電圧が止むと、放電は停
止し、一対の対向電極３１，３２間の電気的絶縁は復元
される。
【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、絶縁性容器３４がガラス管であって、一対
の対向電極３１，３２が電極外周面でガラス管３４の両
端開口部に封着された過電圧吸収素子である。絶縁性容
器３４にガラス管を用いることにより、容易に封着する
ことができる。
明であって、絶縁性容器３４がガラス管であって、一対
の対向電極３１，３２が電極外周面でガラス管３４の両
端開口部に封着された過電圧吸収素子である。絶縁性容
器３４にガラス管を用いることにより、容易に封着する
ことができる。
【０００９】請求項３に係る発明は、図４に示すよう
に、請求項１又は２に係る発明であって、対向電極３
１，３２の導電性素体１１，１２，１３との接触部３１
ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成され、導
電性素体１１，１２，１３の対向電極との接触面１１
ａ，１２ａ，１３ａが接触部３１ａ，３２ａの接触面と
同じか或いは小さい過電圧吸収素子である。過電圧が一
対の対向電極３１，３２に印加されると、絶縁層１０を
挟んでアーク放電が一方の対向電極３１の封着部分であ
る大径部３１ｂと他方の対向電極３２の封着部分である
大径部３２ｂの間で発生する。絶縁層１０の部分はアー
ク放電の経路から離れているため、アーク放電電圧が大
きくて対向電極から金属イオンが多量に飛散しても、こ
の金属イオンが絶縁層の露出部分に付着しにくい。
に、請求項１又は２に係る発明であって、対向電極３
１，３２の導電性素体１１，１２，１３との接触部３１
ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成され、導
電性素体１１，１２，１３の対向電極との接触面１１
ａ，１２ａ，１３ａが接触部３１ａ，３２ａの接触面と
同じか或いは小さい過電圧吸収素子である。過電圧が一
対の対向電極３１，３２に印加されると、絶縁層１０を
挟んでアーク放電が一方の対向電極３１の封着部分であ
る大径部３１ｂと他方の対向電極３２の封着部分である
大径部３２ｂの間で発生する。絶縁層１０の部分はアー
ク放電の経路から離れているため、アーク放電電圧が大
きくて対向電極から金属イオンが多量に飛散しても、こ
の金属イオンが絶縁層の露出部分に付着しにくい。
【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、絶縁層１０が導電性素体
１１，１２，１３の表面より凹んで導電性素体間にマイ
クロギャップ１６を生じるように形成された過電圧吸収
素子である。マイクロギャップ１６を生じるように絶縁
層１０を形成することにより、より容易にグロー放電を
生じる。
いずれかに係る発明であって、絶縁層１０が導電性素体
１１，１２，１３の表面より凹んで導電性素体間にマイ
クロギャップ１６を生じるように形成された過電圧吸収
素子である。マイクロギャップ１６を生じるように絶縁
層１０を形成することにより、より容易にグロー放電を
生じる。
【００１１】請求項５に係る発明は、図３に示すよう
に、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、絶
縁層１０が導電性素体１１，１２，１３の表面より突出
して導電性素体間にフランジ状に形成された過電圧吸収
素子である。フランジ状に絶縁層１０を形成することに
より、放電開始電圧を高めることができる。
に、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、絶
縁層１０が導電性素体１１，１２，１３の表面より突出
して導電性素体間にフランジ状に形成された過電圧吸収
素子である。フランジ状に絶縁層１０を形成することに
より、放電開始電圧を高めることができる。
【００１２】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
いずれかに係る発明であって、導電性素体１１，１２，
１３がシリコンチップであって、絶縁層１０がシリコン
酸化層、シリコン窒化層又はアルミナ層のいずれかであ
る過電圧吸収素子である。導電性素体にシリコンチップ
を用いることにより、シリコン酸化層、シリコン窒化
層、アルミナ層等の絶縁層の形成が容易になる。
いずれかに係る発明であって、導電性素体１１，１２，
１３がシリコンチップであって、絶縁層１０がシリコン
酸化層、シリコン窒化層又はアルミナ層のいずれかであ
る過電圧吸収素子である。導電性素体にシリコンチップ
を用いることにより、シリコン酸化層、シリコン窒化
層、アルミナ層等の絶縁層の形成が容易になる。
【００１３】請求項７に係る発明は、図８に示すよう
に、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、導
電性素体１１，１２，１３と絶縁層１０との間に金属層
１７を有する過電圧吸収素子である。金属層を設けるこ
とにより、導電性素体同士の貼り合わせが容易になる。
に、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、導
電性素体１１，１２，１３と絶縁層１０との間に金属層
１７を有する過電圧吸収素子である。金属層を設けるこ
とにより、導電性素体同士の貼り合わせが容易になる。
【００１４】請求項８に係る発明は、請求項７に係る発
明であって、金属層１７がＷ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ
又はＣｕからなる過電圧吸収素子である。金属層をＷ，
Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｃｕ等で構成することによ
り、導電性素体同士の貼り合わせが容易になる。
明であって、金属層１７がＷ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ
又はＣｕからなる過電圧吸収素子である。金属層をＷ，
Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｃｕ等で構成することによ
り、導電性素体同士の貼り合わせが容易になる。
【００１５】請求項９に係る発明は、図６及び図７に示
すように、複数枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３
のうち少なくとも１枚のウェーハ表面又はウェーハ内部
に絶縁層を形成し、これらのシリコンウェーハ１１，１
２，１３を絶縁層１０が介在するように接合し、この接
合した複数枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３を矩
形に切断することにより複数のシリコンチップが絶縁層
１０を介して一体化してなる放電用素子２０，３０，４
０，５０を形成し、この放電用素子２０，３０，４０，
５０をシリコンチップ１１，１２，１３の外面を挟持面
として一対の対向電極３１，３２により挟持して絶縁性
容器３４内に不活性ガスとともに封止する過電圧吸収素
子の製造方法である。この方法によれば、シリコンウェ
ーハの貼り合わせ技術を用いて、容易に絶縁層を介在さ
せた放電用素子を作製できる。
すように、複数枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３
のうち少なくとも１枚のウェーハ表面又はウェーハ内部
に絶縁層を形成し、これらのシリコンウェーハ１１，１
２，１３を絶縁層１０が介在するように接合し、この接
合した複数枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３を矩
形に切断することにより複数のシリコンチップが絶縁層
１０を介して一体化してなる放電用素子２０，３０，４
０，５０を形成し、この放電用素子２０，３０，４０，
５０をシリコンチップ１１，１２，１３の外面を挟持面
として一対の対向電極３１，３２により挟持して絶縁性
容器３４内に不活性ガスとともに封止する過電圧吸収素
子の製造方法である。この方法によれば、シリコンウェ
ーハの貼り合わせ技術を用いて、容易に絶縁層を介在さ
せた放電用素子を作製できる。
【００１６】請求項１０に係る発明は、図９に示すよう
に、請求項９に係る発明であって、複数枚のシリコンウ
ェーハ１１，１２，１３のうち少なくとも１枚のウェー
ハ表面に絶縁層１０と、この絶縁層を形成したシリコン
ウェーハと別のシリコンウェーハの少なくとも１枚のウ
ェーハ表面又は絶縁層上に金属層１７とを形成し、これ
らのシリコンウェーハ１１，１２，１３を絶縁層１０と
金属層１７が隣接するように接合し、この接合した複数
枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３を矩形に切断す
ることにより複数のシリコンチップが絶縁層１０を介し
て一体化してなる放電用素子２０，３０，４０，５０を
形成し、この放電用素子２０，３０，４０，５０をシリ
コンチップ１１，１２，１３の外面を挟持面として一対
の対向電極３１，３２により挟持して絶縁性容器３４内
に不活性ガスとともに封止する過電圧吸収素子の製造方
法である。この方法によれば、シリコンウェーハの貼り
合わせ技術を用いて、しかも絶縁層と金属層とを隣り合
わせにして容易に放電用素子を作製できる。
に、請求項９に係る発明であって、複数枚のシリコンウ
ェーハ１１，１２，１３のうち少なくとも１枚のウェー
ハ表面に絶縁層１０と、この絶縁層を形成したシリコン
ウェーハと別のシリコンウェーハの少なくとも１枚のウ
ェーハ表面又は絶縁層上に金属層１７とを形成し、これ
らのシリコンウェーハ１１，１２，１３を絶縁層１０と
金属層１７が隣接するように接合し、この接合した複数
枚のシリコンウェーハ１１，１２，１３を矩形に切断す
ることにより複数のシリコンチップが絶縁層１０を介し
て一体化してなる放電用素子２０，３０，４０，５０を
形成し、この放電用素子２０，３０，４０，５０をシリ
コンチップ１１，１２，１３の外面を挟持面として一対
の対向電極３１，３２により挟持して絶縁性容器３４内
に不活性ガスとともに封止する過電圧吸収素子の製造方
法である。この方法によれば、シリコンウェーハの貼り
合わせ技術を用いて、しかも絶縁層と金属層とを隣り合
わせにして容易に放電用素子を作製できる。
【００１７】請求項１１に係る発明は、請求項９又は１
０に係る発明であって、絶縁層１０をシリコンウェーハ
１１，１２の熱酸化、化学気相堆積法による絶縁性物質
の生成又はスパッタリング法による絶縁性物質の生成に
よりシリコンウェーハ１１，１２の表面に形成する過電
圧吸収素子の製造方法である。絶縁層を熱酸化法、化学
気相堆積法又はスパッタリング法により形成することに
より、バラツキの小さい絶縁層を量産し得る。
０に係る発明であって、絶縁層１０をシリコンウェーハ
１１，１２の熱酸化、化学気相堆積法による絶縁性物質
の生成又はスパッタリング法による絶縁性物質の生成に
よりシリコンウェーハ１１，１２の表面に形成する過電
圧吸収素子の製造方法である。絶縁層を熱酸化法、化学
気相堆積法又はスパッタリング法により形成することに
より、バラツキの小さい絶縁層を量産し得る。
【００１８】請求項１２に係る発明は、請求項１０に係
る発明であって、金属層１７を化学気相堆積法による導
電性物質の生成又はスパッタリング法による導電性物質
の生成によりシリコンウェーハ１２の表面に形成する過
電圧吸収素子の製造方法である。金属層を熱酸化法、化
学気相堆積法又はスパッタリング法により形成すること
により、バラツキの小さい金属層を量産し得る。
る発明であって、金属層１７を化学気相堆積法による導
電性物質の生成又はスパッタリング法による導電性物質
の生成によりシリコンウェーハ１２の表面に形成する過
電圧吸収素子の製造方法である。金属層を熱酸化法、化
学気相堆積法又はスパッタリング法により形成すること
により、バラツキの小さい金属層を量産し得る。
【００１９】請求項１３に係る発明は、請求項９ないし
１２いずれかに係る発明であって、絶縁性容器３４内に
封止する前に、放電用素子２０，４０，５０を選択エッ
チングして絶縁層１０を導電性素体１１，１２，１３の
表面より凹ませて導電性素体間にマイクロギャップ１６
を生じるように形成する過電圧吸収素子の製造方法であ
る。マイクロギャップ１６を生じるように絶縁層１０を
形成することにより、より容易にグロー放電を生じる。
１２いずれかに係る発明であって、絶縁性容器３４内に
封止する前に、放電用素子２０，４０，５０を選択エッ
チングして絶縁層１０を導電性素体１１，１２，１３の
表面より凹ませて導電性素体間にマイクロギャップ１６
を生じるように形成する過電圧吸収素子の製造方法であ
る。マイクロギャップ１６を生じるように絶縁層１０を
形成することにより、より容易にグロー放電を生じる。
【００２０】請求項１４に係る発明は、請求項９ないし
１２いずれかに係る発明であって、絶縁性容器３４内に
封止する前に、放電用素子３０を選択エッチングして絶
縁層１０を導電性素体１１１２，１３の表面より突出さ
せて絶縁層１０を導電性素体間にフランジ状に形成する
過電圧吸収素子の製造方法である。フランジ状に絶縁層
１０を形成することにより、放電開始電圧を高めること
ができる。
１２いずれかに係る発明であって、絶縁性容器３４内に
封止する前に、放電用素子３０を選択エッチングして絶
縁層１０を導電性素体１１１２，１３の表面より突出さ
せて絶縁層１０を導電性素体間にフランジ状に形成する
過電圧吸収素子の製造方法である。フランジ状に絶縁層
１０を形成することにより、放電開始電圧を高めること
ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、請求項１ないし１４に係る
発明を通じて、導電性素体、絶縁層、放電用素子、対向
電極及び絶縁性容器を説明する。図１〜図９を通して、
同一符号は同一部品を示す。導電性素体としてはシリコ
ンチップ、カーボンチップ、メタルチップ等が挙げられ
る。加工精度を高められることからシリコンチップが好
ましい。導電性素体は２個以上で構成され、絶縁層を間
に挟んで一体化して放電用素子を形成する。図１〜図４
には導電性素体が一対（２個）の形態を、図５には導電
性素体が３個である形態を示す。図示しないが、導電性
素体は４個、５個、６個以上でもよい。導電性素体の数
を大きくして絶縁層の介在箇所を増やし、かつ総厚を大
きくすることによって、より高電圧動作の過電圧吸収素
子となる。また導電性素体は両端面が平面であれば、図
２に示すような直方体に限らず、円柱体、楕円柱状、立
方体、円錐台、三角柱その他の角柱、三角錐台その他の
角錐台又はこれらを変形加工したものを用いることがで
きる。加工性の観点から、直方体が好ましい。
発明を通じて、導電性素体、絶縁層、放電用素子、対向
電極及び絶縁性容器を説明する。図１〜図９を通して、
同一符号は同一部品を示す。導電性素体としてはシリコ
ンチップ、カーボンチップ、メタルチップ等が挙げられ
る。加工精度を高められることからシリコンチップが好
ましい。導電性素体は２個以上で構成され、絶縁層を間
に挟んで一体化して放電用素子を形成する。図１〜図４
には導電性素体が一対（２個）の形態を、図５には導電
性素体が３個である形態を示す。図示しないが、導電性
素体は４個、５個、６個以上でもよい。導電性素体の数
を大きくして絶縁層の介在箇所を増やし、かつ総厚を大
きくすることによって、より高電圧動作の過電圧吸収素
子となる。また導電性素体は両端面が平面であれば、図
２に示すような直方体に限らず、円柱体、楕円柱状、立
方体、円錐台、三角柱その他の角柱、三角錐台その他の
角錐台又はこれらを変形加工したものを用いることがで
きる。加工性の観点から、直方体が好ましい。
【００２２】この放電用素子は、例えばシリコンウェー
ハの貼り合わせ技術を用いて製造することができる。図
６（ａ）に示すように、表面に絶縁層１０が形成された
シリコンウェーハ１１と、同じく表面に絶縁層１０が形
成されたシリコンウェーハ１２又は絶縁層が形成されな
いシリコンウェーハ１３を絶縁層を介して重ね合せる。
ここでシリコンウェーハはＰ型又はＮ型の０．０１〜１
０００Ω・ｃｍの抵抗値を有する。図６（ｂ）に示すよ
うに、ウェーハ１１と１２又はウェーハ１１と１３を重
ね合わせた後、熱処理して２枚のシリコンウェーハを貼
り合わせる。この貼り合わせ熱処理は両ウェーハを重ね
合せた状態で乾燥酸素雰囲気又は窒素雰囲気中で１００
０〜１１００℃の温度下、１〜３時間、好ましくは２時
間程度行う。
ハの貼り合わせ技術を用いて製造することができる。図
６（ａ）に示すように、表面に絶縁層１０が形成された
シリコンウェーハ１１と、同じく表面に絶縁層１０が形
成されたシリコンウェーハ１２又は絶縁層が形成されな
いシリコンウェーハ１３を絶縁層を介して重ね合せる。
ここでシリコンウェーハはＰ型又はＮ型の０．０１〜１
０００Ω・ｃｍの抵抗値を有する。図６（ｂ）に示すよ
うに、ウェーハ１１と１２又はウェーハ１１と１３を重
ね合わせた後、熱処理して２枚のシリコンウェーハを貼
り合わせる。この貼り合わせ熱処理は両ウェーハを重ね
合せた状態で乾燥酸素雰囲気又は窒素雰囲気中で１００
０〜１１００℃の温度下、１〜３時間、好ましくは２時
間程度行う。
【００２３】絶縁層１０は導電性素体がシリコンウェー
ハから切り出されたシリコンチップの場合、シリコン酸
化層（ＳｉＯ2層）、シリコン窒化層（Ｓｉ3Ｎ4層）又
はアルミナ層（Ａｌ2Ｏ3層）のいずれかである。特に層
形成が容易で電気的に高い絶縁性が得られるシリコン酸
化層が好ましい。この絶縁層の厚さは放電開始電圧に応
じて、また過電圧吸収素子の寿命の観点から好ましくは
約１〜５０μｍの範囲から選ばれる。絶縁層はシリコン
ウェーハの熱酸化、化学気相堆積（Chemical Vapor Dep
osition, 以下、ＣＶＤという）又はスパッタリングに
よる絶縁性物質の生成により形成される。絶縁層がシリ
コンウェーハの熱酸化によるシリコン酸化層である場合
には、シリコンウェーハを湿潤酸素雰囲気中で１１００
〜１２００℃の高温で加熱して形成される。加熱時間は
２〜１２時間程度が好ましい。この熱酸化の場合、絶縁
層の厚さは約１〜５μｍの範囲にある。
ハから切り出されたシリコンチップの場合、シリコン酸
化層（ＳｉＯ2層）、シリコン窒化層（Ｓｉ3Ｎ4層）又
はアルミナ層（Ａｌ2Ｏ3層）のいずれかである。特に層
形成が容易で電気的に高い絶縁性が得られるシリコン酸
化層が好ましい。この絶縁層の厚さは放電開始電圧に応
じて、また過電圧吸収素子の寿命の観点から好ましくは
約１〜５０μｍの範囲から選ばれる。絶縁層はシリコン
ウェーハの熱酸化、化学気相堆積（Chemical Vapor Dep
osition, 以下、ＣＶＤという）又はスパッタリングに
よる絶縁性物質の生成により形成される。絶縁層がシリ
コンウェーハの熱酸化によるシリコン酸化層である場合
には、シリコンウェーハを湿潤酸素雰囲気中で１１００
〜１２００℃の高温で加熱して形成される。加熱時間は
２〜１２時間程度が好ましい。この熱酸化の場合、絶縁
層の厚さは約１〜５μｍの範囲にある。
【００２４】ＣＶＤ法で絶縁層を形成する場合には、有
機オキシ・シラン系の原料ガス、例えばテトラエチル・
オキシシリケート（Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)4：ＴＥＯＳ）の熱
分解を用いてＳｉＯ2層を形成し、またＳｉＨ2Ｃｌ2又
はＳｉＨ4とアンモニアガス（ＮＨ3）との反応によりＳ
ｉ3Ｎ4層を形成し、更に有機アルミニウムＡｌ(ＣＨ3)3
とＯ2との反応又はＮ2中でＡｌ(ｉ-Ｃ4Ｈ9)3を熱分解す
ることによりＡｌ2Ｏ3層を形成する。このＣＶＤ法では
絶縁層の厚さは約１〜５０μｍの範囲になる。スパッタ
リング法で絶縁層を形成する場合には、Ｏ2雰囲気でタ
ーゲットにＳｉＯ2を用いることによりＳｉＯ2層を形成
し、またＮ2雰囲気でターゲットにＳｉを用いることに
よりＳｉ3Ｎ4層を形成し、更にＡｒ雰囲気でターゲット
にＡｌ2Ｏ3を用いることによりＡｌ2Ｏ3層を形成する。
このスパッタリング法では絶縁層の厚さは約１〜５μｍ
になる。
機オキシ・シラン系の原料ガス、例えばテトラエチル・
オキシシリケート（Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)4：ＴＥＯＳ）の熱
分解を用いてＳｉＯ2層を形成し、またＳｉＨ2Ｃｌ2又
はＳｉＨ4とアンモニアガス（ＮＨ3）との反応によりＳ
ｉ3Ｎ4層を形成し、更に有機アルミニウムＡｌ(ＣＨ3)3
とＯ2との反応又はＮ2中でＡｌ(ｉ-Ｃ4Ｈ9)3を熱分解す
ることによりＡｌ2Ｏ3層を形成する。このＣＶＤ法では
絶縁層の厚さは約１〜５０μｍの範囲になる。スパッタ
リング法で絶縁層を形成する場合には、Ｏ2雰囲気でタ
ーゲットにＳｉＯ2を用いることによりＳｉＯ2層を形成
し、またＮ2雰囲気でターゲットにＳｉを用いることに
よりＳｉ3Ｎ4層を形成し、更にＡｒ雰囲気でターゲット
にＡｌ2Ｏ3を用いることによりＡｌ2Ｏ3層を形成する。
このスパッタリング法では絶縁層の厚さは約１〜５μｍ
になる。
【００２５】絶縁層１０を介して一体化した２枚のシリ
コンウェーハ１１，１２（又は１１，１３）は、シリコ
ンウェーハの劈開面（図６（ｂ）の破線）に沿ってカッ
トされ、矩形のシリコンチップになる。図６（ｃ）に示
すように、このシリコンチップを選択ウエットエッチン
グすることにより、絶縁層１０の周縁のみか、或いはシ
リコンチップ１１，１２（又は１１，１３）の周縁のみ
を除去する。図６（ｃ）では絶縁層１０の周縁のみを除
去するエッチャントを用いてエッチングし、シリコンチ
ップ１１，１２（又は１１，１３）間の周面に深さ数μ
ｍのマイクロギャップ１６を形成する。絶縁層１０のみ
を除去するエッチャントとしては、シリコン酸化層の場
合フッ酸水溶液、シリコン窒化層の場合熱したリン酸、
アルミナ層の場合フッ酸水溶液を用いる。この選択エッ
チングにより、図６（ｄ）に示すように、放電用素子２
０が得られる。またシリコンチップ１１，１２（又は１
１，１３）の周縁のみを除去するエッチャントとして
は、水酸化カリウム溶液を用いる。この選択エッチング
により、図３に示すように、絶縁層１０をシリコンチッ
プ１１，１２（又は１１，１３）の表面より約１〜５μ
ｍ突出させて絶縁層１０をフランジ状に形成した放電用
素子３０が得られる。
コンウェーハ１１，１２（又は１１，１３）は、シリコ
ンウェーハの劈開面（図６（ｂ）の破線）に沿ってカッ
トされ、矩形のシリコンチップになる。図６（ｃ）に示
すように、このシリコンチップを選択ウエットエッチン
グすることにより、絶縁層１０の周縁のみか、或いはシ
リコンチップ１１，１２（又は１１，１３）の周縁のみ
を除去する。図６（ｃ）では絶縁層１０の周縁のみを除
去するエッチャントを用いてエッチングし、シリコンチ
ップ１１，１２（又は１１，１３）間の周面に深さ数μ
ｍのマイクロギャップ１６を形成する。絶縁層１０のみ
を除去するエッチャントとしては、シリコン酸化層の場
合フッ酸水溶液、シリコン窒化層の場合熱したリン酸、
アルミナ層の場合フッ酸水溶液を用いる。この選択エッ
チングにより、図６（ｄ）に示すように、放電用素子２
０が得られる。またシリコンチップ１１，１２（又は１
１，１３）の周縁のみを除去するエッチャントとして
は、水酸化カリウム溶液を用いる。この選択エッチング
により、図３に示すように、絶縁層１０をシリコンチッ
プ１１，１２（又は１１，１３）の表面より約１〜５μ
ｍ突出させて絶縁層１０をフランジ状に形成した放電用
素子３０が得られる。
【００２６】図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、３枚の
シリコンウェーハ１１，１２，１３を絶縁層１０を介し
て貼り合わせてカットし、エッチング（図示せず）する
ことにより放電用素子４０を作製してもよい。図示しな
いが、貼り合わせるシリコンウェーハの枚数は４枚、５
枚、６枚以上でもよい。また図９（ａ）〜（ｄ）に示す
ように、１枚のシリコンウェーハ１１の表面に絶縁層１
０を形成し、別の１枚のシリコンウェーハ１２の表面に
金属層１７を形成し、両ウェーハ１１，１２を絶縁層１
０及び金属層１７を介して貼り合わせてカットし、エッ
チングすることにより放電用素子５０を作製してもよ
い。金属層１７はＣＶＤ法、スパッタリング法、スプレ
ー法、蒸着法、印刷法、イオンプレーティング法、めっ
き法等の薄膜又は厚膜形成法により、ウェーハ１２の表
面に形成される。この金属層を構成する金属としては、
Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｃｕ等が挙げられる。こ
の金属は耐熱性の観点でリフラクトリメタルから選ばれ
る。この金属層の厚さは好ましくは約０．１〜１．０μ
ｍである。図示しないが、貼り合わせ枚数は２枚に限ら
ず、３枚、４枚、５枚、６枚以上でもよい。また絶縁層
との接触面すべてに金属層を配置しなくてもよい。
シリコンウェーハ１１，１２，１３を絶縁層１０を介し
て貼り合わせてカットし、エッチング（図示せず）する
ことにより放電用素子４０を作製してもよい。図示しな
いが、貼り合わせるシリコンウェーハの枚数は４枚、５
枚、６枚以上でもよい。また図９（ａ）〜（ｄ）に示す
ように、１枚のシリコンウェーハ１１の表面に絶縁層１
０を形成し、別の１枚のシリコンウェーハ１２の表面に
金属層１７を形成し、両ウェーハ１１，１２を絶縁層１
０及び金属層１７を介して貼り合わせてカットし、エッ
チングすることにより放電用素子５０を作製してもよ
い。金属層１７はＣＶＤ法、スパッタリング法、スプレ
ー法、蒸着法、印刷法、イオンプレーティング法、めっ
き法等の薄膜又は厚膜形成法により、ウェーハ１２の表
面に形成される。この金属層を構成する金属としては、
Ｗ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｃｕ等が挙げられる。こ
の金属は耐熱性の観点でリフラクトリメタルから選ばれ
る。この金属層の厚さは好ましくは約０．１〜１．０μ
ｍである。図示しないが、貼り合わせ枚数は２枚に限ら
ず、３枚、４枚、５枚、６枚以上でもよい。また絶縁層
との接触面すべてに金属層を配置しなくてもよい。
【００２７】対向電極は封止用の電極であって、封着時
の絶縁性容器の熱収縮によるクラックの発生を防止する
ために絶縁性容器と熱膨張係数のほぼ等しい金属を用い
る。従って対向電極は絶縁性容器の種類より材質を選定
する。絶縁性容器が軟質ガラス管である場合には、対向
電極にジュメット線（Dumet wire）、鉄５２ｗｔ％−ニ
ッケル４２ｗｔ％−クロム６ｗｔ％合金等が用いられ、
絶縁性容器が硬質ガラス管である場合には、鉄５８ｗｔ
％−ニッケル４２ｗｔ％合金（商品名：４２アロイ）等
が用いられる。絶縁性容器がセラミック管である場合に
は、対向電極に４２合金と銅のクラッド材、フェルニコ
系の鉄５４ｗｔ％−ニッケル２９ｗｔ％−コバルト１７
ｗｔ％合金（商品名：コバール(Kovar)）等が用いられ
る。ジュメット線は輪切りにして対向電極にする。４２
合金と銅のクラッド材は４２合金の板材の片面又は両面
に銅薄膜を密着させ、高温で機械的に圧延するクラッド
法（cladding）により作られる。クラッド材の銅薄膜を
酸化させて銅表面を亜酸化銅にすると封着時にガラスと
のなじみが良くなり好ましい。このクラッド材を円板に
打抜いた後、絞り加工して対向電極にする。
の絶縁性容器の熱収縮によるクラックの発生を防止する
ために絶縁性容器と熱膨張係数のほぼ等しい金属を用い
る。従って対向電極は絶縁性容器の種類より材質を選定
する。絶縁性容器が軟質ガラス管である場合には、対向
電極にジュメット線（Dumet wire）、鉄５２ｗｔ％−ニ
ッケル４２ｗｔ％−クロム６ｗｔ％合金等が用いられ、
絶縁性容器が硬質ガラス管である場合には、鉄５８ｗｔ
％−ニッケル４２ｗｔ％合金（商品名：４２アロイ）等
が用いられる。絶縁性容器がセラミック管である場合に
は、対向電極に４２合金と銅のクラッド材、フェルニコ
系の鉄５４ｗｔ％−ニッケル２９ｗｔ％−コバルト１７
ｗｔ％合金（商品名：コバール(Kovar)）等が用いられ
る。ジュメット線は輪切りにして対向電極にする。４２
合金と銅のクラッド材は４２合金の板材の片面又は両面
に銅薄膜を密着させ、高温で機械的に圧延するクラッド
法（cladding）により作られる。クラッド材の銅薄膜を
酸化させて銅表面を亜酸化銅にすると封着時にガラスと
のなじみが良くなり好ましい。このクラッド材を円板に
打抜いた後、絞り加工して対向電極にする。
【００２８】図１〜図３に示すように、一対の対向電極
３１，３２は円柱状でもよいが、図４、図５及び図８に
示すように、対向電極３１，３２の導電性素体との接触
部３１ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成さ
れ、導電性素体の対向電極との接触面が接触部３１ａ，
３２ａの接触面と同じか、或いは小さいことが好まし
い。これは、アーク放電時に一方の電極でこの電極材料
の金属イオンが発生するスパッタリング現象が起きて
も、この金属イオンが絶縁層１０まで到達せず、導電性
素体同士が導通しにくくなるためである。対向電極３
１，３２の外面にはリード線３６，３７を溶着してもよ
い。
３１，３２は円柱状でもよいが、図４、図５及び図８に
示すように、対向電極３１，３２の導電性素体との接触
部３１ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成さ
れ、導電性素体の対向電極との接触面が接触部３１ａ，
３２ａの接触面と同じか、或いは小さいことが好まし
い。これは、アーク放電時に一方の電極でこの電極材料
の金属イオンが発生するスパッタリング現象が起きて
も、この金属イオンが絶縁層１０まで到達せず、導電性
素体同士が導通しにくくなるためである。対向電極３
１，３２の外面にはリード線３６，３７を溶着してもよ
い。
【００２９】絶縁性容器３４は、ガラス管又は絶縁性セ
ラミック管からなる容器、ガラス管又は絶縁性セラミッ
ク管の一部に金属管を用いた容器、或いは金属管の一部
にガラス又は絶縁性セラミック材料を用いた容器であ
る。ガラス管は鉛ガラス、バリウムガラス、ソーダガラ
ス、ホウケイ酸ガラス等から作られる。対向電極３１，
３２を封着するときには 絶縁性容器３４の内部に分子
状酸素を含まないガスが充填される。このガスとして
は、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｎ2，ＣＯ2，ＳＦ6，Ｃ3
Ｆ8等が挙げられる。本発明の過電圧吸収素子の放電開
始電圧は、前述した絶縁層の厚さ以外に、上記ガスの封
止圧力により制御される。
ラミック管からなる容器、ガラス管又は絶縁性セラミッ
ク管の一部に金属管を用いた容器、或いは金属管の一部
にガラス又は絶縁性セラミック材料を用いた容器であ
る。ガラス管は鉛ガラス、バリウムガラス、ソーダガラ
ス、ホウケイ酸ガラス等から作られる。対向電極３１，
３２を封着するときには 絶縁性容器３４の内部に分子
状酸素を含まないガスが充填される。このガスとして
は、Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｎ2，ＣＯ2，ＳＦ6，Ｃ3
Ｆ8等が挙げられる。本発明の過電圧吸収素子の放電開
始電圧は、前述した絶縁層の厚さ以外に、上記ガスの封
止圧力により制御される。
【００３０】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ＜実施例１＞図１及び図２に示すように、中央にマイク
ロギャップ１６が形成された放電用素子２０が一対の対
向電極３１，３２に挟まれてガラス管３４内に収容され
る。この例では放電用素子２０はたて５００μｍ、よこ
５００μｍ、長さ５００μｍの立方体であって、それぞ
れ厚さ２５０μｍのシリコンチップ１１，１３が貼り合
わせて形成される。シリコンチップの一方の貼り合わせ
面には厚さ約１０μｍのＳｉＯ2からなる絶縁層１０が
形成される。この放電用素子２０は図６に示した２枚の
熱酸化層付きのシリコンウェーハ１１と熱酸化層のない
シリコンウェーハ１３を貼り合わせ、カッティング、選
択エッチングしたものである。マイクロギャップ１６の
深さは約３０μｍである。放電用素子２０は一対の対向
電極３１，３２で挟持される。一対の対向電極３１，３
２の各外面にはリード線３６，３７がそれぞれ溶着され
る。放電用素子２０を挟持した状態で鉛ガラスからなる
内径０．８ｍｍ、厚さ０．２５〜０．３ｍｍ、長さ２．
０ｍｍのガラス管３４内に挿入する。対向電極３１，３
２はそれぞれ直径約０．７〜０．８ｍｍのジュメット線
を長さ約１．０ｍｍに輪切りしたものである。この状態
でガラス管内の空気をアルゴンガスで置換して８００Ｔ
ｏｒｒの圧力にした後、６５０℃に加熱することにより
対向電極３１，３２によりガラス管３４を封止して過電
圧吸収素子を得た。
る。 ＜実施例１＞図１及び図２に示すように、中央にマイク
ロギャップ１６が形成された放電用素子２０が一対の対
向電極３１，３２に挟まれてガラス管３４内に収容され
る。この例では放電用素子２０はたて５００μｍ、よこ
５００μｍ、長さ５００μｍの立方体であって、それぞ
れ厚さ２５０μｍのシリコンチップ１１，１３が貼り合
わせて形成される。シリコンチップの一方の貼り合わせ
面には厚さ約１０μｍのＳｉＯ2からなる絶縁層１０が
形成される。この放電用素子２０は図６に示した２枚の
熱酸化層付きのシリコンウェーハ１１と熱酸化層のない
シリコンウェーハ１３を貼り合わせ、カッティング、選
択エッチングしたものである。マイクロギャップ１６の
深さは約３０μｍである。放電用素子２０は一対の対向
電極３１，３２で挟持される。一対の対向電極３１，３
２の各外面にはリード線３６，３７がそれぞれ溶着され
る。放電用素子２０を挟持した状態で鉛ガラスからなる
内径０．８ｍｍ、厚さ０．２５〜０．３ｍｍ、長さ２．
０ｍｍのガラス管３４内に挿入する。対向電極３１，３
２はそれぞれ直径約０．７〜０．８ｍｍのジュメット線
を長さ約１．０ｍｍに輪切りしたものである。この状態
でガラス管内の空気をアルゴンガスで置換して８００Ｔ
ｏｒｒの圧力にした後、６５０℃に加熱することにより
対向電極３１，３２によりガラス管３４を封止して過電
圧吸収素子を得た。
【００３１】＜実施例２＞一対の対向電極として、図４
に示されるシリコンチップ１１，１３との接触部３１
ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成され、チ
ップ１１，１３の対向電極との接触面が接触部３１ａ，
３２ａの接触面と同じである以外は、実施例１と同じ構
成の過電圧吸収素子を作製した。
に示されるシリコンチップ１１，１３との接触部３１
ａ，３２ａが対向電極の封着部分より細く形成され、チ
ップ１１，１３の対向電極との接触面が接触部３１ａ，
３２ａの接触面と同じである以外は、実施例１と同じ構
成の過電圧吸収素子を作製した。
【００３２】＜実施例３＞放電用素子として、図５及び
図７（ｃ）に示される放電用素子４０を用いた以外は、
実施例２と同じ構成の過電圧吸収素子を作製した。それ
ぞれの絶縁層１０の構成、マイクロギャップ１６の深さ
は実施例１と同じである。
図７（ｃ）に示される放電用素子４０を用いた以外は、
実施例２と同じ構成の過電圧吸収素子を作製した。それ
ぞれの絶縁層１０の構成、マイクロギャップ１６の深さ
は実施例１と同じである。
【００３３】＜実施例４＞放電用素子として、図８及び
図９（ｄ）に示される放電用素子５０を用いた以外は、
実施例２と同じ構成の過電圧吸収素子を作製した。シリ
コンチップ１１は実施例１のシリコンチップ１１と同じ
であり、絶縁層１０の構成、マイクロギャップ１６の深
さは実施例１と同じである。シリコンチップ１２はタン
グステン（Ｗ）からなる金属層１７を有する。このＷ層
はＷＦ6を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により約５μ
ｍの厚さに形成される。
図９（ｄ）に示される放電用素子５０を用いた以外は、
実施例２と同じ構成の過電圧吸収素子を作製した。シリ
コンチップ１１は実施例１のシリコンチップ１１と同じ
であり、絶縁層１０の構成、マイクロギャップ１６の深
さは実施例１と同じである。シリコンチップ１２はタン
グステン（Ｗ）からなる金属層１７を有する。このＷ層
はＷＦ6を原料ガスとして用いたＣＶＤ法により約５μ
ｍの厚さに形成される。
【００３４】＜比較例＞図１０に示される前述した過電
圧吸収素子９ａを比較例とした。この過電圧吸収素子９
ａのガラス管４には素子１がアルゴンガスとともに封止
される。対向電極２，３は実施例１と同じジュメット線
を用いた。素子１はムライトからなる長さ３．１ｍｍで
直径１．０ｍｍの円柱状のセラミック素体１ｂの全面に
スパッタリングにより導電性皮膜１ａを形成した後、こ
のセラミック素体１ｂの両端にそれぞれ厚さ０．１５ｍ
ｍ、外径１．３ｍｍ、長さ０．９ｍｍの一対のキャップ
電極１ｄ，１ｅを圧入して冠着し、更にセラミック素体
１ｂの周面中央に数１０μｍ幅のマイクロギャップ１ｃ
をレーザにより形成することにより作られる。
圧吸収素子９ａを比較例とした。この過電圧吸収素子９
ａのガラス管４には素子１がアルゴンガスとともに封止
される。対向電極２，３は実施例１と同じジュメット線
を用いた。素子１はムライトからなる長さ３．１ｍｍで
直径１．０ｍｍの円柱状のセラミック素体１ｂの全面に
スパッタリングにより導電性皮膜１ａを形成した後、こ
のセラミック素体１ｂの両端にそれぞれ厚さ０．１５ｍ
ｍ、外径１．３ｍｍ、長さ０．９ｍｍの一対のキャップ
電極１ｄ，１ｅを圧入して冠着し、更にセラミック素体
１ｂの周面中央に数１０μｍ幅のマイクロギャップ１ｃ
をレーザにより形成することにより作られる。
【００３５】実施例１〜４及び比較例の過電圧吸収素子
の直流放電開始電圧、絶縁抵抗、静電容量、インパルス
放電開始電圧、静電気寿命特性等の電気的特性を調べ
た。その結果を表１に示す。なお、インパルス放電開始
電圧測定に使用したインパルス電圧は（１．２×５０）
μｓｅｃ−２ｋＶ、静電気寿命特性測定に使用した静電
気印加条件は１５０ｐＦ−３３０Ω−１５ｋＶである。
の直流放電開始電圧、絶縁抵抗、静電容量、インパルス
放電開始電圧、静電気寿命特性等の電気的特性を調べ
た。その結果を表１に示す。なお、インパルス放電開始
電圧測定に使用したインパルス電圧は（１．２×５０）
μｓｅｃ−２ｋＶ、静電気寿命特性測定に使用した静電
気印加条件は１５０ｐＦ−３３０Ω−１５ｋＶである。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１から明かなように、実施例１、実施例
２及び実施例４の過電圧吸収素子は比較例の過電圧吸収
素子と同じ電気的特性を示した。また実施例３の過電圧
吸収素子は他の実施例と比較して、静電容量が僅かに減
少する一方、直流放電開始電圧及びインパルス放電開始
電圧が約２倍に増大した。
２及び実施例４の過電圧吸収素子は比較例の過電圧吸収
素子と同じ電気的特性を示した。また実施例３の過電圧
吸収素子は他の実施例と比較して、静電容量が僅かに減
少する一方、直流放電開始電圧及びインパルス放電開始
電圧が約２倍に増大した。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は次の優れた
効果を有する。 (a) 特開昭５５−１２８２８３号公報に記載の過電圧吸
収素子と比べて、少ない部品点数で、過電圧吸収性能の
劣らない過電圧吸収素子を簡単に製造することができ
る。 (b) 特開平７−６８５３号公報に記載の過電圧吸収素子
と比べて、一対の対向電極の放電用素子に対する接続が
対称であるため極性を生じる恐れがなく、繰返して過電
圧を吸収することができる。 (c) 特開平７−６８５３号公報に記載の過電圧吸収素子
と比べて、絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりの高い過
電圧吸収素子が得られる。
効果を有する。 (a) 特開昭５５−１２８２８３号公報に記載の過電圧吸
収素子と比べて、少ない部品点数で、過電圧吸収性能の
劣らない過電圧吸収素子を簡単に製造することができ
る。 (b) 特開平７−６８５３号公報に記載の過電圧吸収素子
と比べて、一対の対向電極の放電用素子に対する接続が
対称であるため極性を生じる恐れがなく、繰返して過電
圧を吸収することができる。 (c) 特開平７−６８５３号公報に記載の過電圧吸収素子
と比べて、絶縁層の欠陥が少なく製品歩留まりの高い過
電圧吸収素子が得られる。
【図１】本発明の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図２】図１の過電圧吸収素子の組立状態を示す斜視
図。
図。
【図３】本発明の別の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図４】本発明の別の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図５】本発明の別の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図６】本発明の放電用素子の製造工程を工程順に示す
図。
図。
【図７】本発明の別の放電用素子の製造工程を工程順に
示す図。
示す図。
【図８】本発明の別の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図９】本発明の更に別の放電用素子の製造工程を工程
順に示す図。
順に示す図。
【図１０】従来例の過電圧吸収素子の中央縦断面図。
【図１１】別の従来例の過電圧吸収素子の中央縦断面
図。
図。
１０ 絶縁層 １１，１２，１３ 導電性素体（シリコンウェーハ） １１ａ，１２ａ，１３ａ 対向電極との接触面 １６ マイクロギャップ １７ 金属層 ２０，３０，４０，５０ 放電用素子 ３１，３２ 対向電極 ３１ａ，３２ａ 導電性素体との接触部 ３４ 絶縁性容器（ガラス管） ３６，３７ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植岡 康茂 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内
Claims (14)
- 【請求項１】 複数の導電性素体(11,12,13)が絶縁層(1
0)を介して一体化してなる放電用素子(20,30,40,50)が
前記導電性素体の外面を挟持面として一対の対向電極(3
1,32)により挟持されて絶縁性容器(34)内に分子状酸素
を含まないガスとともに封止された過電圧吸収素子。 - 【請求項２】 絶縁性容器(34)がガラス管であって、一
対の対向電極(31,32)が電極外周面で前記ガラス管(34)
の両端開口部に封着された請求項１記載の過電圧吸収素
子。 - 【請求項３】 対向電極(31,32)の導電性素体(11,12,1
3)との接触部(31a,32a)が前記対向電極の封着部分より
細く形成され、前記導電性素体(11,12,13)の対向電極と
の接触面(11a,12a,13a)が前記接触部(31a,32a)の接触面
と同じか或いは小さい請求項２記載の過電圧吸収素子。 - 【請求項４】 絶縁層(10)が導電性素体(11,12,13)の表
面より凹んで導電性素体間にマイクロギャップ(16)を生
じるように形成された請求項１ないし３いずれか記載の
過電圧吸収素子。 - 【請求項５】 絶縁層(10)が導電性素体(11,12,13)の表
面より突出して導電性素体間にフランジ状に形成された
請求項１ないし３いずれか記載の過電圧吸収素子。 - 【請求項６】 導電性素体(11,12,13)がシリコンチップ
であって、絶縁層(10)がシリコン酸化層、シリコン窒化
層又はアルミナ層のいずれかである請求項１ないし５い
ずれか記載の過電圧吸収素子。 - 【請求項７】 導電性素体(11,12,13)と絶縁層(10)との
間に金属層(17)を有する請求項１ないし６いずれか記載
の過電圧吸収素子。 - 【請求項８】 金属層(17)がＷ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔ
ａ又はＣｕからなる請求項７記載の過電圧吸収素子。 - 【請求項９】 複数枚のシリコンウェーハ(11,12,13)の
うち少なくとも１枚のウェーハ表面又はウェーハ内部に
絶縁層(10)を形成し、前記複数枚のシリコンウェーハ(1
1,12,13)を前記絶縁層(10)が介在するように接合し、 前記接合した複数枚のシリコンウェーハ(11,12,13)を矩
形に切断することにより複数のシリコンチップが絶縁層
(10)を介して一体化してなる放電用素子(20,30,40,50)
を形成し、 前記放電用素子(20,30,40,50)をシリコンチップ(11,12,
13)の外面を挟持面として一対の対向電極(31,32)により
挟持して絶縁性容器(34)内に不活性ガスとともに封止す
る過電圧吸収素子の製造方法。 - 【請求項１０】 複数枚のシリコンウェーハ(11,12,13)
のうち少なくとも１枚のウェーハ表面に絶縁層(10)と、
この絶縁層(10)を形成したシリコンウェーハと別のシリ
コンウェーハの少なくとも１枚のウェーハ表面又は前記
絶縁層上に金属層(17)とを形成し、 前記複数枚のシリコンウェーハ(11,12,13)を前記絶縁層
(10)と前記金属層(17)が隣接するように接合し、 前記接合した複数枚のシリコンウェーハ(11,12,13)を矩
形に切断することにより複数のシリコンチップが絶縁層
(10)を介して一体化してなる放電用素子(20,30,40,50)
を形成し、 前記放電用素子(20,30,40,50)をシリコンチップ(11,12,
13)の外面を挟持面として一対の対向電極(31,32)により
挟持して絶縁性容器(34)内に不活性ガスとともに封止す
る過電圧吸収素子の製造方法。 - 【請求項１１】 絶縁層(10)をシリコンウェーハ(11,1
2)の熱酸化、化学気相堆積法による絶縁性物質の生成又
はスパッタリング法による絶縁性物質の生成により前記
シリコンウェーハ(11,12)の表面に形成する請求項９又
は１０記載の過電圧吸収素子の製造方法。 - 【請求項１２】 金属層(17)を化学気相堆積法による導
電性物質の生成又はスパッタリング法による導電性物質
の生成によりシリコンウェーハ(12)の表面に形成する請
求項１０記載の過電圧吸収素子の製造方法。 - 【請求項１３】 絶縁性容器(34)内に封止する前に、放
電用素子(20,40,50)を選択エッチングして絶縁層(10)を
導電性素体(11,12,13)の表面より凹ませて導電性素体間
にマイクロギャップ(16)を生じるように形成する請求項
９ないし１２いずれか記載の過電圧吸収素子の製造方
法。 - 【請求項１４】 絶縁性容器(34)内に封止する前に、放
電用素子(30)を選択エッチングして絶縁層(10)を導電性
素体(11,12,13)の表面より突出させて前記絶縁層(10)を
導電性素体間にフランジ状に形成する請求項９ないし１
２いずれか記載の過電圧吸収素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8174806A JPH1022043A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 過電圧吸収素子及びその製造方法 |
| KR1019970030769A KR980012417A (ko) | 1996-07-04 | 1997-07-03 | 과전압 홉수 장치 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8174806A JPH1022043A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 過電圧吸収素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022043A true JPH1022043A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15984997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8174806A Pending JPH1022043A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 過電圧吸収素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022043A (ja) |
| KR (1) | KR980012417A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020076754A (ko) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | 문장윤 | 서지압소버용 금속칩 및 그의 제조방법 |
| US8717730B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-05-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ESD protection device and method for producing the same |
| US8760830B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-06-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ESD protection device |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP8174806A patent/JPH1022043A/ja active Pending
-
1997
- 1997-07-03 KR KR1019970030769A patent/KR980012417A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020076754A (ko) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | 문장윤 | 서지압소버용 금속칩 및 그의 제조방법 |
| US8717730B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-05-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ESD protection device and method for producing the same |
| US8760830B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-06-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | ESD protection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR980012417A (ko) | 1998-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030423 |