JPS60167293A - サ−ジ吸収素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気膜ａ等を雷害、静電気、ノイスなどのサー
ジから保護するためのサージ吸収素子に関し、さらに詳
しくは、絶縁体の表面に間隙を介して導電性薄膜を形成
してなるサージ吸収素子の改良に関する。

本出願人は、放電おくれか少なく、静電容量か小さく、
放電性能の優れたサージ吸収素子を開発し、開示してい
る（特公昭５５−４３５９５、特公昭５６−４４５４７
、特開昭５３−８４８、特開昭５５−１２８２３８、特
開昭５６−１６８３７９、実開昭５６−１３０２９１）
。

これらのサージ吸収素子は、絶縁体の表ｍ１に導電性ｔ
ｉ４Ｈりを形成し、該導電性薄膜を間隙を介して複数個
に分割し、該分割した導電性薄膜に電気伝導度の高い金
属ないしは合金の電極をそれぞれ該導電性薄膜に密着さ
せてなるものである。このようなサージ吸収素子は、電
極間にサージ電圧が印加され、それがある指定値に達す
ると、まず導電性薄膜の間隙部に電子が発生して放電が
行われ、次いで電極を形成する金属片または合金片間に
アーク放電を生じ、これによってサージを吸収する。

本発明は、このような優れた特性をもつサージ吸収素子
の寿命特性をさらに大幅に改善するために研究の結果、
開発されたものである。

本発明の目的は、上記サージ吸収素子の特性を損なうこ
となく、その寿命を大幅に延長することのできるサージ
素子を提供することにある。

本発明の他の目的は、サージ吸収素子が設置される環境
が適正でない場合に、環境からの汚染による信頼性の低
下を防止することのできるサージ吸収素子を提供するこ
とにある。

本発明によれば、サージ吸収素子の電極が導電性薄膜よ
り隔離した位置に相互に対向する端部を有し、この対向
端部においてアーク放電するので、導電性薄膜の劣化が
防止される。

従って、サージ吸収素子の寿命が大幅に延長され、その
優れた放電特性と相俣って産業界に貢献するところが大
である。

以下、本発明を図面を参照し実施例によってさらに具体
的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、製
下の実施例に限定されるものではない。

第１図は、本発明の一実施例のサージ吸収素子１０の縦
断面図である。

絶縁体１１は、誘電率の小さいムライト磁器、フォルス
テライト磁器、アルミナ磁器などの絶縁物質の成形体で
、その形状は特に限定されない。

この絶縁体１１の表面には導電性薄膜１２か付着されて
いる。この誘電性薄膜１２としては、酸化錫（Ｓｎ０２
）、酸化ニオブ（Ｎｂ２０５）等の金属酸化物、窒化チ
タン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（Ｔ　ａ　Ｎ）等の金属
窒化物、アルミニウム（Ａ文）、ニッケル（Ｎｉ）等の
単一金属、またはカーボン（Ｃ）等、いわゆる導電性薄
膜ならば、特にその物質は限定されない。この導電性薄
ＩＩ！　ｌ　２を絶縁体ｌｌに着膜する方法とじては、
化学蒸着法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブ
レーティング法（特願昭５７−８１５０４）、吹き付は
法等があるが、その方法は限定されない。

導電性薄膜１２は狭い間隙１３を介して複数個に分割さ
れている。この間隙１３は例えば１０〜５０ｇｍ程度の
幅を持つものである。間隙１３の形成方法は、例えば、
絶縁体１１に導電性薄膜を着膜した後、レーザ光線また
はダイヤモンドの刃などを使用して、導電性薄膜１２に
切り目を設けることによって達成することができる。こ
れらの導電性薄膜１２を分割している間隙１３は一般に
狭い方が好ましい。間隙１３の幅として狭いものが要求
される場合は、レーザ光線を使用すればよく、１０ｇｍ
幅までの安定した間隙１３を得ることができる。

導電性薄膜１３の両端部に一対の電極１４．１４が雀着
して取り付けられる。

電極１４．１４は、一対の耐食性に富み、かつ電気伝導
度の高い金属ないしは合金からなる。電極１４，１４は
、導電性薄膜１２より離隔させた位置において相互に対
向する対向電極１５．１５を有している。

この対向型８！１５．１５は本発明のサージ吸収素子１
０か放電するとき薄ＩＩ！３！１２かう離れた位置でア
ーク放電しａｌｌ！　Ｌ　２の劣化を起こさないための
ものである。

電極１４の材料としては、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、
ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａ文）、鉄（Ｆ　ｅ
）などの金属、または黄銅、燐Ｗ　ｔｋ４、洋白、ステ
ンレススチールなとの合金を使用することかできる。対
向電極１５と電８ｉ１４とは同一材料でもよく、また異
種の材料を組み合わせた構成とすることももちろん可能
である。

電ｉ１４．１４を形成するそれぞれの金属片または合金
片の形状や対向電極１５．１５の形状は限定されない。

本発明のサージ吸収素子の作用は次の通りである。

両端の電極１４．１４間にサージが印加された場合、サ
ージ電圧は、導電性薄膜１２．１２を通して間隙１３の
両側にかかり、間隙１３近傍に電界が集中する。従って
、サージ電圧がある値に達すると、僅かな距離で相互に
分離されている導電性薄膜１２．１２間の間隙１３の部
分に電子が発生して、まず間隙１３の両側間で放電を起
こす。

この時、サージのエネルギーによって種々の放電状態と
なる。まず、サージのエネルギーが小さい場合は、間隙
１３の両側間でのみ放電を生じるが、サージのエネルギ
ーが高いと間隙１３の両側間での放電は電極１４．１４
間のアーク放電に移行する。このアーク放電によってサ
ージか吸収される。

本発明は、電極の構造として、アーク放電を生じる対向
電極１５．１５を導電性薄膜１２より離れた位置に対設
しておくことによって、エネルギーの高いサージが印加
された場合、導電性薄膜１２より離れた位置で電極間放
電を行なわせ、アーク放電によって発生する高熱が導電
性薄膜１２に及ぼす影響を抑制し、導電性薄膜１２の劣
化を防止し、このことによって、サージ吸収素子１０の
寿命特性を飛躍的に改善するものである。

本発明によってサージ吸収素子の寿命が改善された一例
を第２図に示す。第２図はサージ印加回数に対する絶縁
抵抗値の推移を描いた寿命特性図で、サージとしては、
（１，２Ｘ５０）　ｐ、　ｓｅｃ、　５Ｋ　Ｖの標準雷
サージを印加し、サージ吸収素子の絶縁抵抗の値を観測
したものである。

第２図中の曲線（ａ）は従来の構造のサージ吸収素子す
なわち４電性薄膜１２から離隔した対向型＆１５．１５
を有しないサージ吸収素子の例であり、アーク放電を生
しる電極部分と導電性薄膜１２との間に空間のないもの
である。第２図中の曲線（ｂ）は本発明によるサージ吸
収素子の例であり、電極のアーク放電を生しる対向電極
１５゜１５と導電性薄膜１２との間に空間のあるもので
ある。

第２図から明らかなように、雷サージのようなエネルギ
ーの高いサージを印加した場合、従来のサージ吸収素子
に比較して、本発明のサージ吸収素子では、アーク放電
が導電性薄膜に及ぼす影響が抑えられるため、寿命特性
において、大幅な改善か見られる。

本発明の別の実施例のサージ吸収素子３０の縦断面図を
第３図に示す。

このサージ吸収素子３０は円柱状のフォルステライト磁
器３１と、この全表面に間隙３３を介して伯着された２
分割の酸化スズ薄膜３２と、フォルステライト磁器３１
より大径のキャップ状ニッケル電極３４．３４とから成
る。このキャップ状ニッケル電極３４．３４はフォルス
テライト磁器３１の両端に配設され、２分割された耐化
スズ薄１１ｇ　３２の両端に密着している。キャップ状
ニッケル電極３４．３４の周辺部は酸化スズ薄膜３２と
離隔した位置において相互に対向して対向電極３５．３
５を形成している。

このサージ吸収素子３０は次のようにして製造される。

絶縁体として円柱状のフォルステライト磁器３１を用い
て、このフォルステライト磁器３１の全表面に、酸化ス
ズ（Ｓｎ０２）Ｍ膜３２を吹きイリは法にて着膜した後
、該酸化スズ薄膜３２に、円柱状のフォルステライト磁
器のほぼ中央部の円周に沿って、ＹＡＧレーザを用いて
約５０Ｂｍ幅の間隙３３を１木入れ、該酸化スズ薄膜３
２を２個の部分に分割した後、ニッケルよりなる一対の
キヤ、プ状の電極３４．３４を２個に分割された該酸化
スズ薄膜３２の最両端に電着させる。

この実施例では、キャップ状の電極３４．３４は醇化ス
ズ薄膜３２の外径の約１．５倍の直径の周縁部を有し、
この周縁部が相互に対向電極３５゜３５を形成しており
、アーク放電は対向電極３５．３５間で生じ、酸化スズ
薄膜より離隔しているので、酸化スズの劣化が防止され
、長寿命である。

第４図は、サージ吸収素子が設置される環境からの汚染
による該サージ吸収素子の信頼性の低下防止対策として
、サージ吸収素子４０か絶縁性に冨んだ材質の外被を備
えていることを特徴とする実施例である。

この実施例では、絶縁体として円柱状のムライト磁器４
１を用いて該ムライト磁器４１の全表面にカーホン（Ｃ
）薄膜４２を吹き伺は法にて着膜している。該カーボン
薄膜４２にＹＡＧレーザを用いて約３０μｍ幅の間隙４
３を２木入れ、該カーホン薄膜４２は３個の部分に分割
されている。

ムライト磁器４１が全体の中心部に位置するように、ム
ライト磁器４１の両端が嵌挿される凹凸を中央部に設け
たステンレススチールよりなるキャップ状の電極４４を
、３個に分割された」−記カーボンＭ膜４２の両端部に
密着している。外部環境からの汚染によってムライトｍ
器４Ｉ、カーホン薄膜４２の信頼性が低下するのを防止
する対策として、該ムライＩ−磁器４１．該カーボン薄
膜４２、および該ステンレススチール電極４４を包むよ
うに絶縁性外被４５を用いて、ステンレススチール電極
４４と、絶縁性外被４５とを封着部４６で封着させたも
のである。

この場合、該絶縁性外被４５の材質としては、鉛カラス
、硬質ガラス等のガラス材、アルミナ、フォルステライ
ト、ステアタイト等のセラミックス材、ユポキシ、ＰＢ
Ｔ等の樹脂材等、絶縁性に富んだ材質ならばよく、また
その形状も限定されない。

この実施例は、絶縁性の外被４５を備え、この外被４５
は、絶縁体であるムライト磁器４１と少なくとも対向型
ｉ４７．４７の対向する端部とを１１人しており、サー
ジ吸収素子が設置されている環境からの汚染の影響を受
けることかなく長寿命である。

第５図に示す実施例５０は、前記サージ吸収素子におい
て、被覆する絶縁性外被との密着性の良い金属もしくは
合金５５．５５を一対の電極５４．５４のそれぞれの外
面に固着し、該金属もしくは合金５５．５５と該絶縁性
外被５７とを封着させ、たことを特徴とする実施例であ
る。

この場合、密着性の高い絶縁性外被５７と金属もしくは
合金５５．５５との組み合わせとじては、鉛カラスとジ
ュメ・ント、硬質カラスとコパール、セラミックス（ス
テアタイト、フォルステライト等）とコパール等の組み
合わせか好適である。しかし、これらについてもその組
み合わせについては、特に限定されるものではない。

この実施例５０は絶縁性外被５７の密着性を高めた実施
態様であって、第５図の実施例を具体的に述べると、絶
縁体として円柱状のアルミナ磁器５１を用い、該アルミ
ナ磁器５１の全表面に窒化チタン（Ｔ　ｉ　Ｎ）　＠ｉ
ｆ＠５２をイオンブレーティング法にて着ＩＩＩした後
、この窒化チタン薄１１Ａ　５２にＹＡＧレーザを用い
て、約１５ｇｍ幅の間隙５３を２本人れて窒化チタン薄
膜５２を３個の部分に分割した後、ステンレススチール
よりなるキャップ状の電極５４を３個に分割された窒化
チタン薄膜５２の最両端に封着させた後、円板状のジュ
メット盤５５にリード線５６を取り付けたａ造のものを
該ステンレススチール電極５４の両端より密着させ、そ
の後、外被５７としてジュメット盤５５との封着性の良
い円筒状の鉛ガラスをアルミナ磁器５１、窒化チタン薄
膜５２、ステンレススチール電極５４を包むように、該
鉛ガラスを用いて該ジュメット盤５５と該鉛ガラスを封
着部５８で封着させたものである。

この実施例５０はアーク放電を生しる対向電極５９．５
９が窒化チタン薄膜５２から離隔しており、また、外被
５７とジュメット盤５５とを封着部５８で緊密に封着し
ており、設置環境から保護されているので長寿命であり
、また、封着が簡単確実で製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

ｈ′５１図、第３図、第４図、第５図は、それぞれ本発
明の実施例の縦断面図、第２図は実施例と比較例の寿命
特性線図である。 １０．３０，４．０．５０・・・本発明の実施例１１・
・・絶縁体 １２・・・４電性薄膜 １３．３３，４３．５３・・・間隙 １４・・・電極 １５．３５，４７．５９・・・対向電極３１・・・フォ
ルステライ］・磁器 ３２・・・酸化スズ薄１１り ３４・・・ニッケル電極 ４１・・・ムライト磁器 ４２・・・カーボンｖｊｌ模 ４４・・・ステンレススチール電極 ４５．５７・・・絶縁性外被 ４６．５８・・・封着部 ５１・・・アルミナ磁器 ５２・・・窒化チタン簿膜 ５４・・・ステンレススチール電極 ５５・・・金属または合金（ジュメット盤）５６・・・
リード線 出願人　三菱鉱業セメント株式会社 代理人　弁理士　小杉佳　男 升理士　齋　藤　和　則 第１図 チヅ印〃口匣ｌ父　（巨） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　絶縁体と、該絶縁体の表面に付着し、複数個の間隙
   を介して分割された導電性薄膜と、該分割した導電性薄
   膜の両端の薄膜に密着した一対の電極とから成り、該電
   極には相互に対向する対向電極を前記心電性薄膜より離
   隔した位ｊ角、に対設したことを特徴とするサージ吸収
   素子。 ２　前記絶縁体と少なくとも前記対向電極の対向する端
   部とを封入する絶縁性外被を備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載のサージ吸収素子。 ３　前記電極のそれぞれの外面に固着された、絶縁性外
   被との密着性の良い金属体と、該金属体に密着された前
   記絶縁性外被とを備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載のサージ吸収素子。