KR100604250B1 - Surge absorber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부에서 이상전압이 유입되는 순간 이상전압을 자체흡수하는 서지흡수기에 관한 것으로, 특히 본 발명은 비전도성 부재 표면에 금속 박막을 형성시킨 후 이 금속 박막의 노출면에 보호막을 형성시켜 방전에너지에 의한 전기적인 충격이나 온도 상승에 의해 금속 박막이 파손되는 것을 방지함으로써 서지흡수기의 반복 사용수명을 연장시킨다.The present invention relates to a surge absorber that self-absorbs an abnormal voltage when an abnormal voltage is introduced from the outside. Particularly, the present invention forms a metal thin film on the surface of a non-conductive member, and then forms a protective film on the exposed surface of the metal thin film to discharge it. It prolongs the service life of the surge absorber by preventing the metal thin film from being damaged by electric shock or temperature rise due to energy.

Description

서지흡수기{Surge absorber} Surge Absorber

도 1은 종래 서지흡수기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional surge absorber.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 서지흡수기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a surge absorber according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 도전성 피막과 보호막에 대한 확대 단면도이다.3 is an enlarged cross-sectional view of the conductive film and the protective film of FIG. 2.

도 4는 본 발명의 다른 실시예로, 보호막이 금속 박막의 노출면에 형성된 서지흡수기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a surge absorber having a protective film formed on an exposed surface of a metal thin film according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로, 보호막으로 절연막이 사용된 서지흡수기의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a surge absorber using an insulating film as a protective film according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로, 금속 박막과 도전성 세라믹 박막사이에 응력해소를 위한 중간막을 갖는 서지흡수기의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a surge absorber having an interlayer film for stress relief between a metal thin film and a conductive ceramic thin film according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *

10 : 서지흡수기 11 : 수용관10: surge absorber 11: receiving tube

11a: 불활성기체 12 : 밀봉전극11a: inert gas 12: sealing electrode

13 : 서지흡수소자 14 : 단자전극13: surge absorption element 14: terminal electrode

15 : 리이드선 20 : 비전도성 부재,15: lead wire 20: non-conductive member,

21 : 금속 박막 22 : 방전 갭21: metal thin film 22: discharge gap

23 : 보호막 30 : 도전성 세라믹 박막23: protective film 30: conductive ceramic thin film

40 : 절연막 50 : 중간막40: insulating film 50: interlayer

본 발명은 서지흡수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 불활성기체가 채워진 채로 절연성을 유지하는 관내에 서지흡수소자를 봉입한 서지흡수기에 관한 것이다.The present invention relates to a surge absorber, and more particularly, to a surge absorber in which a surge absorbing element is enclosed in a tube maintaining insulation while an inert gas is filled therein.

서지흡수기는 주로 전화기, 팩스, 모뎀 등 통신용 전자기기의 통신선과의 접속부분, 또는 CRT 구동회로 등, 번개 서지나 정전기 등의 이상전압에 의한 전기충격을 받기 쉬운 부분에 설치되어 이상전압 유입시 기체방전에 의하여 방전에너지를 소모시킴으로써 이상전압에 의해 전자기기를 탑재한 프린트기판이 파손되는 것을 방지하는 장치이다.The surge absorber is mainly installed in the connection part with communication line of communication electronic device such as telephone, fax, modem or CRT driving circuit, and the part which is easy to receive electric shock by abnormal voltage such as lightning surge or static electricity. By discharging the discharge energy by the discharge, it is a device to prevent the printed circuit board on which the electronic device is mounted due to the abnormal voltage.

종래의 서지흡수기는 도 1과 같이, 서지흡수소자(13)(3)를 불활성기체가 채워진 유리관(1) 내에 수용한다. 이 유리관(1)의 양단은 밀봉전극(2)에 설치되고, 밀봉전극(2)은 서지흡수소자(3)의 양단에 마련된 단자전극(4)에 설치된다.A conventional surge absorber accommodates surge absorbing elements 13 and 3 in a glass tube 1 filled with an inert gas, as shown in FIG. Both ends of the glass tube 1 are provided in the sealing electrode 2, and the sealing electrode 2 is provided in the terminal electrode 4 provided at both ends of the surge absorption element 3.

이 서지흡수소자(3)는 원통형의 비전도성 부재(3a), 이 비전도성 부재(3a)의 표면에 방전전극 역할을 위해 형성된 도전성 피막(3b), 그 중앙에 도전성 피막을 분할하는 방전 갭(3c)을 포함한다.The surge absorption element 3 has a cylindrical nonconductive member 3a, a conductive film 3b formed on the surface of the nonconductive member 3a to serve as a discharge electrode, and a discharge gap dividing the conductive film in the center thereof ( 3c).

종래에는 서지흡수기의 이상전압에 의한 응답속도를 향상시키기 위해 서지흡수소자(13)의 도전성 피막(3b)으로 전기전도도가 상대적으로 높은 주로 티탄(Ti) 또는 니켈(Ni) 등의 금속 박막을 사용한다.Conventionally, a metal thin film such as titanium (Ti) or nickel (Ni), which has relatively high electrical conductivity, is used as the conductive film 3b of the surge absorption element 13 to improve the response speed due to the abnormal voltage of the surge absorber. do.

그러나, 이 금속 박막은 응답속도는 뛰어나지만, 내서지 특성과 내열특성이 상대적으로 낮기 때문에 외부로부터 과전압이나 과전류가 인가되어 기체방전이 일어나면, 기체방전시 발생하는 방전에너지에 의해 금속 박막이 파손될 우려가 있다. 즉, 방전시 방전에너지로 인해, 전계 이동(electro migration)에 따른 전기적인 충격에 의해 금속 박막이 변형되거나 순간적인 온도상승으로 인한 기화 등으로 인해 금속 박막이 용융될 수 있어 반복 수명이 짧아지는 문제점이 있다.However, although the metal thin film has excellent response speed, the surge resistance and heat resistance characteristics are relatively low. Therefore, when gas discharge occurs due to an overvoltage or overcurrent applied from the outside, the metal thin film may be damaged by discharge energy generated during gas discharge. There is. That is, due to the discharge energy during discharge, the metal thin film may be melted due to the deformation of the metal thin film due to electric shock due to electric migration or the vaporization due to the instantaneous temperature rise. There is this.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금속 박막이 방전에너지에 의해 손상되는 것을 방지하여 반복 사용수명을 연장시킬 수 있는 서지흡수기를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention to provide a surge absorber that can prevent the metal thin film is damaged by the discharge energy to extend the service life.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서지흡수기는 내부에 불활성기체가 충진된 수용관, 상기 수용관의 양단에 마련되는 한 쌍의 밀봉전극, 상기 밀봉전극들과 전기적으로 연결되는 서지흡수소자를 구비하는 서지흡수기에 있어서, 상기 서지흡수소자(13)는 비전도성 부재와, 방전전극을 형성하도록 방전 갭에 의해 분할되고 상기 비전도성 부재를 감싸도록 마련된 금속 박막과, 기체방전시 발생하는 방전에너지가 상기 금속 박막에 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 금속 박막을 감싸도록 마련된 보호막을 포함하는 것을 특징으로 한다.The surge absorber of the present invention for achieving the above object comprises a receiving tube filled with an inert gas therein, a pair of sealing electrodes provided at both ends of the receiving tube, the surge absorbing element electrically connected to the sealing electrodes In the surge absorber provided, the surge absorbing element 13 is a non-conductive member, a metal thin film which is divided by a discharge gap to form a discharge electrode and surrounds the non-conductive member, and discharge energy generated during gas discharge. It characterized in that it comprises a protective film provided to surround the metal thin film to prevent the transfer to the metal thin film.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 서지흡수기는 비전도성 부재와, 기체방전을 위한 방전전극을 형성하도록 방전 갭에 의해 분할되고 상기 비전도성 부재를 감싸도록 마련된 금속 박막을 구비하는 서지흡수기에 있어서, 이상 전압에 의한 기체방전시 발생하는 플라즈마가 상기 금속 박막에 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 금속 박막의 노출면을 감싸도록 마련된 도전성 세라믹 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the surge absorber according to the embodiment of the present invention, a surge absorber having a non-conductive member and a metal thin film divided by a discharge gap to form a discharge electrode for gas discharge and wrapped around the non-conductive member, And a conductive ceramic thin film provided to surround the exposed surface of the metal thin film in order to prevent the plasma generated when the gas discharges due to the abnormal voltage from being transferred to the metal thin film.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시예에 따른 서지흡수기(10)는 도 2와 같이, 불활성기체(11a)가 채워진 수용관(11), 이 수용관(11) 양단에 설치되고, 각각의 리이드선(15)과 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 밀봉전극(12), 이 수용관(11)내에 절연성을 유지한 채로 수용되는 서지흡수소자(13), 그리고 이 서지흡수소자(13)의 양단에 마련되어 밀봉전극(12)과 서지흡수소자(13)를 전기적으로 연결시키는 한 쌍의 단자전극(14)을 포함한다. 이때, 밀봉전극(12)과 서지흡수소자(13)를 전기적으로 직접 연결시키는 경우에는 단자전극(14)은 생략가능하다.The surge absorber 10 according to the embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the receiving tube 11 is filled with an inert gas (11a), is installed at both ends of the receiving tube 11, each of the lead wire 15 and A pair of sealing electrodes 12 electrically connected to each other, a surge absorbing element 13 accommodated while retaining insulation in the receiving tube 11, and a sealing electrode 12 provided at both ends of the surge absorbing element 13. ) And a pair of terminal electrodes 14 electrically connecting the surge absorption element 13 to each other. In this case, the terminal electrode 14 may be omitted when the sealing electrode 12 and the surge absorption element 13 are electrically connected directly.

서지흡수소자(13)는 비전도성 부재(20), 이 비전도성 부재(20)를 감싸도록 마련된 금속 박막(21), 이 금속 박막(21)을 감싸도록 마련된 보호막(23), 금속 박막(21)이 방전전극으로 사용될 수 있도록 이 보호막(23)과 금속 박막(21)의 중심부근에서 보호막(23)과 금속 박막(21)을 분할하는 방전 갭(gap)(22)을 포함한다.The surge absorption element 13 includes a non-conductive member 20, a metal thin film 21 provided to surround the non-conductive member 20, a protective film 23 provided to surround the metal thin film 21, and a metal thin film 21. ) And a discharge gap 22 for dividing the protective film 23 and the metal thin film 21 in the vicinity of the central portion of the protective film 23 and the metal thin film 21.

비전도성 부재(20)는 원통형의 알루미나 로드(rod)로 이루어진다.The nonconductive member 20 consists of a cylindrical alumina rod.

방전 갭(22)(gap)은 금속 박막(21)과 보호막(23)을 두 개로 분할하여 분할된 금속 박막(21)들이 이 방전 갭(22)을 중심으로 서로 대향되도록 위치시킴으로써 방전 전극으로 작용할 수 있도록 한다.The discharge gap 22 (gap) serves as a discharge electrode by dividing the metal thin film 21 and the protective film 23 into two so that the divided metal thin films 21 face each other with respect to the discharge gap 22. To help.

금속 박막(21)은 방전 전극으로 사용되며, 티탄(Ti) 또는 니켈(Ni) 등의 전기전도도가 높은 금속으로 이루어진다. 이 금속 박막(21)은 비전도성 부재(20)의 표면에 일반적으로 사용되는 스퍼터링 방법에 의해 증착된다. 또한, 금속 박막(21)은 스퍼터링 방법 이외에도 이온 도금법, 인쇄법, CVD법 등의 다양한 박막 형성법에 의하여 증착될 수 있다.The metal thin film 21 is used as a discharge electrode and is made of a metal having high electrical conductivity such as titanium (Ti) or nickel (Ni). This metal thin film 21 is deposited by the sputtering method generally used for the surface of the nonconductive member 20. In addition to the sputtering method, the metal thin film 21 may be deposited by various thin film formation methods such as ion plating, printing, and CVD.

보호막(23)은 도전성 세라믹 박막이 사용되며, 금속 박막(21)의 노출면을 감싸도록 마련함으로써 기체 방전시 발생하는 방전에너지가 금속 박막(21)에 전달되는 것을 방지할 수 있어 금속 박막(21)이 방전에너지에 의해 파손되는 것을 방지한다.The protective film 23 may be formed of a conductive ceramic thin film to surround the exposed surface of the metal thin film 21, thereby preventing the discharge energy generated during gas discharge from being transferred to the metal thin film 21. ) Is prevented from being damaged by the discharge energy.

이 도전성 세라믹 박막은 도전성 산화물, 도전성 질화물, 도전성 탄화물, 도전성 붕화물, 도전성 규화물 등과 같이 공유결합성이 강한 도전성 세라믹으로 이루어지며, 금속 박막(21)의 표면에 형성된다. 이러한 도전성 세라막 박막의 형성은 일예로, 수용관내에 채워진 아르곤(Ar)의 불활성기체에 반응기체를 적절한 혼합비로 조절하여 투입시키면 금속 박막의 표면 일부가 반응기체와 화학 변화하게 되면서 형성된다.The conductive ceramic thin film is made of a covalently conductive conductive ceramic such as conductive oxide, conductive nitride, conductive carbide, conductive boride, conductive silicide and the like, and is formed on the surface of the metal thin film 21. For example, the conductive ceramic thin film is formed by adjusting a reaction mixture to an inert gas of argon (Ar) filled in an accommodation tube at an appropriate mixing ratio, thereby chemically changing a part of the surface of the metal thin film with the reaction body.

이러한 공유결합체인 도전성 세라믹은 금속결합체인 금속에 비하여 응답속도는 상대적으로 느리나, 융점이 높아 내서지 특성과 내열 특성이 우수하기 때문에 방전에너지가 금속 박막(21)에 전달되는 것을 효과적으로 차단시킬 수 있다. 일예 로, 금속 박막(21)으로 사용되는 금속결합물질인 티탄(Ti)은 연성이고, 융점이 1668℃인 반면에, 보호막(23)으로 사용되는 공유결합물질인 질화티탄(TiN)은 강성이고, 융점이 3290℃로, 티탄(Ti)보다 전기적인 충격에 강할 뿐만 아니라, 티탄(Ti)의 융점보다 약 2배가량 높기 때문에 방전에너지에 의해 금속 박막(21)이 파손되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.The conductive ceramic, which is a covalent binder, has a relatively slow response speed compared to the metal, which is a metal binder. However, since the melting point is high, the surge resistance and heat resistance are excellent, thereby effectively preventing the discharge energy from being transferred to the metal thin film 21. have. For example, titanium (Ti), which is a metal bonding material used as the metal thin film 21, is ductile and has a melting point of 1668 ° C., while titanium nitride (TiN), which is a covalent material used as the protective film 23, is rigid and Since the melting point is 3290 ° C., it is not only more resistant to electric shock than titanium (Ti) but also about twice as high as the melting point of titanium (Ti), so that the metal thin film 21 can be effectively prevented from being damaged by discharge energy. .

도 2의 A부분을 확대 도시한 도 3과 같이, 보호막(23)의 두께(d2)는 금속 박막(21)의 두께(d1)의 1/2 내지 1/10 이내로 정해지며, 일예로, 금속 박막(21)의 두께(d1)가 1㎛일 때, 보호막(23)의 두께(d2)는 0.1㎛를 유지시킨다. 이때, 보호막(23)의 두께(d2)가 너무 얇으면 금속 박막(21)의 보호효과가 떨어진다. 반대로, 보호막으로는 상술한 바와 같이, 도전성 세라믹 박막이 사용되기 때문에 보호막(23)의 두께(d2)가 너무 두꺼우면 도전성 세라믹의 전기저항이 금속 박막(21)에 비하여 약 100배 정도 높기 때문에 전체 박막의 전기저항치가 증가하여 과전압에 대한 응답속도가 저하될 수 있다.As shown in FIG. 3 in an enlarged view of portion A of FIG. 2, the thickness d2 of the protective film 23 is determined to be within 1/2 to 1/10 of the thickness d1 of the metal thin film 21. When the thickness d1 of the thin film 21 is 1 µm, the thickness d2 of the protective film 23 is maintained at 0.1 µm. At this time, if the thickness d2 of the protective film 23 is too thin, the protective effect of the metal thin film 21 is inferior. In contrast, as described above, since the conductive ceramic thin film is used as described above, if the thickness d2 of the protective film 23 is too thick, the electrical resistance of the conductive ceramic is about 100 times higher than that of the metal thin film 21. As the electrical resistance of the thin film increases, the response speed to overvoltage may decrease.

이러한 보호막(23)은 금속 박막(21)의 전체 노출면에 스퍼터링 방법, 이온 도금법, 인쇄법, CVD법 등과 같은 다양한 박막 형성법에 의하여 증착된다.The protective film 23 is deposited on the entire exposed surface of the metal thin film 21 by various thin film formation methods such as sputtering, ion plating, printing, CVD, and the like.

도 4는 도 2의 변형예로서, 기체 방전시 발생하는 방전에너지는 금속 박막(21)이 불활성기체(11a)에 노출된 면에 가장 큰 영향을 미치므로 금속 박막(21)이 불활성기체(11a)에 노출된 면 전체에 보호막인 도전성 세라믹 박막(30)을 설치할 수 있다. 이때, 단자전극(14)과 전기적으로 연결되는 부분에는 도전성 세라믹 박막(30)을 제거하여 금속 박막(21)과 단자전극(14)이 직접 전기적으로 연 결시킨다.4 is a modified example of FIG. 2, since the discharge energy generated during the gas discharge has the greatest influence on the surface of the metal thin film 21 exposed to the inert gas 11a, so that the metal thin film 21 is the inert gas 11a. The conductive ceramic thin film 30 which is a protective film can be provided in the whole surface exposed to (). In this case, the conductive ceramic thin film 30 is removed from the portion electrically connected to the terminal electrode 14 so that the metal thin film 21 and the terminal electrode 14 are directly electrically connected to each other.

또한, 도 4의 도전성 세라믹 박막(30)은 도 5와 같이, 절연막(40)으로 대체가능하다.In addition, the conductive ceramic thin film 30 of FIG. 4 may be replaced with the insulating film 40 as shown in FIG. 5.

한편, 상술한 바와 같이, 금속 박막(21)은 연성이고, 도전성 세라믹 박막(30)은 강성이므로 도전성 세라믹 박막(30)의 두께를 두껍게 하는 경우에는 강성인 도전성 세라믹 박막(30)의 응력에 의해 연성인 금속 박막(21)이 변형될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 6과 같이, 금속 박막(21)과 도전성 세라믹 박막(30)사이에 도전성의 중간막(50)이 응력을 해소시킬 수 있도록 마련된다. 따라서, 도전성 세라믹 박막(30)의 응력은 중간막(50)에 의해 해소되므로 도전성 세라믹 박막(30)의 두께(d2)가 금속 박막(21)의 두께(d1)보다 소정비율이상 증가되더라도 금속 박막(21)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, as described above, since the metal thin film 21 is soft and the conductive ceramic thin film 30 is rigid, when the thickness of the conductive ceramic thin film 30 is increased, the metal thin film 21 is soft due to the stress of the rigid conductive ceramic thin film 30. Phosphorus metal thin film 21 may be deformed. In order to solve this problem, as shown in FIG. 6, a conductive intermediate film 50 is provided between the metal thin film 21 and the conductive ceramic thin film 30 to relieve stress. Therefore, since the stress of the conductive ceramic thin film 30 is solved by the intermediate film 50, even if the thickness d2 of the conductive ceramic thin film 30 is increased by a predetermined ratio or more than the thickness d1 of the metal thin film 21, the metal thin film ( 21) can be prevented from being deformed.

서지흡수기(10)의 작용을 살펴보면, 서지흡수기(10)에 이상전압이 유입되면, 금속 박막(21)으로 이루어진 방전 전극사이에서 글로 방전과 같은 기체 방전을 하여 방전에너지를 소모시킨다. 이때, 이 기체 방전시 발생되는 방전에너지는 보호막(23)에 의해 금속 박막(21)으로 전달되지 않음으로써 금속 박막(21)이 방전에너지에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 금속 박막(21)의 파손을 방지할 수 있으므로 서지흡수기(10)의 응답속도를 보장하면서도 서지흡수기(10)의 반복 수명을 연장시킬 수 있게 된다.Looking at the operation of the surge absorber 10, when an abnormal voltage is introduced into the surge absorber 10, the discharge energy is consumed by performing a gas discharge such as a glow discharge between the discharge electrodes made of the metal thin film 21. At this time, the discharge energy generated during the gas discharge is not transferred to the metal thin film 21 by the protective film 23, thereby preventing the metal thin film 21 from being damaged by the discharge energy. Therefore, since the breakage of the metal thin film 21 can be prevented, the repetitive life of the surge absorber 10 can be extended while ensuring the response speed of the surge absorber 10.

이하에서는 금속 박막(21)으로 티탄(Ti)을 사용하고, 보호막(23)인 도전성 세라믹 박막(30)으로 질화티탄(TiN)을 사용한 이중 박막구조와 보호막(23)을 사용 하지 않고 금속 박막(21) 또는 도전성 세라믹 박막(30)만을 단독으로 증착시킨 단일 박막 구조에서의 서지흡수기(10)의 방전개시전압의 변화 및 응답속도의 변화를 측정한 실험결과를 설명한다.Hereinafter, a double thin film structure using titanium (Ti) as the metal thin film 21 and titanium nitride (TiN) as the conductive ceramic thin film 30 serving as the protective film 23 and the protective film 23 without using the metal thin film ( 21) or an experimental result obtained by measuring the change in the discharge start voltage and the change in the response speed of the surge absorber 10 in the single thin film structure in which only the conductive ceramic thin film 30 is deposited alone.

질화티탄(TiN)과 티탄(Ti) 박막 각각을 동일한 조건으로 원통형 알루미나(Al2O3) 로드에 증착하였다. 그리고, 수용관내에 채워지는 불활성기체로는 알곤(Ar)기체를 사용하였다.Titanium nitride (TiN) and titanium (Ti) thin films were deposited on cylindrical alumina (Al 2 O 3 ) rods under the same conditions. In addition, an argon gas was used as an inert gas filled in the accommodation tube.

다음은 각 시험조건 및 결과를 나타낸 표에 대한 설명이다.The following is a description of the table showing each test condition and result.

표 1은 Telecom Wave (10/700㎲), 1.5kV (37.5A)서지 (30초 간격, 5회) 인가 후 방전개시전압 변화율 및 응답속도이다.Table 1 shows the rate and response rate of discharge start voltage after applying Telecom Wave (10 / 700Hz) and 1.5kV (37.5A) surges (30 seconds, 5 times).

<표 1> TABLE 1

피막종류Type of film 서지인가 전 방전개시전압(V)Discharge start voltage before surge (V) 서지인가 후 방전개시전압(V)Discharge start voltage after surge 변화율(%)% Change 응답속도Response speed Ti/TiN (1)Ti / TiN (1) 300300 310310 3.333.33 1.8㎲1.8㎲ Ti/TiN (2)Ti / TiN (2) 310310 330330 6.456.45 TiN (1)TiN (1) 310310 310310 0.000.00 2.4㎲2.4 ㎲ TiN (2)TiN (2) 310310 320320 3.233.23 Ti (1)Ti (1) 290290 360360 24.1424.14 1.6㎲1.6 ㎲ Ti (2)Ti (2) 320320 360360 12.512.5

표 2는 Combination Wave (1.2/50㎲), 1.5kV (750A)서지 (20초 간격, 5회) 인가 후 방전개시전압 변화율 및 응답속도이다.Table 2 shows the rate and response rate of discharge start voltage after applying the combination wave (1.2 / 50 Hz) and 1.5kV (750A) surges (20 seconds, 5 times).

<표 2>TABLE 2

피막종류Type of film 서지인가 전 방전개시전압(V)Discharge start voltage before surge (V) 서지인가 후 방전개시전압(V)Discharge start voltage after surge 변화율(%)% Change 응답속도Response speed Ti/TiN (1)Ti / TiN (1) 290290 320320 10.3410.34 200㎱200㎱ Ti/TiN (2)Ti / TiN (2) 290290 300300 3.453.45 TiN (1)TiN (1) 310310 320320 3.233.23 280㎱280 yen TiN (2)TiN (2) 320320 370370 -10.00-10.00 Ti (1)Ti (1) 280280 600600 114.29114.29 300㎱300 yen Ti (2)Ti (2) 300300 1,5501,550 416.29416.29

표 3은 Combination Wave (1.2/50㎲), 2kV (1,000A)서지 (20초 간격, 5회) 인가 후 방전개시전압 변화율 및 응답속도이다.Table 3 shows the rate and response rate of discharge start voltage after applying the combination wave (1.2 / 50 ㎲) and 2kV (1,000A) surge (20 seconds, 5 times).

<표 3>TABLE 3

피막종류Type of film 서지인가 전 방전개시전압(V)Discharge start voltage before surge (V) 서지인가 후 방전개시전압(V)Discharge start voltage after surge 변화율(%)% Change 응답속도Response speed Ti/TiN (1)Ti / TiN (1) 270270 700700 159.26159.26 200㎱200㎱ Ti/TiN (2)Ti / TiN (2) 280280 820820 192.86192.86 TiN (1)TiN (1) 310310 1,1001,100 254.84254.84 240㎱240㎱ TiN (2)TiN (2) 310310 470470 51.6151.61 Ti (1)Ti (1) 310310 1,4801,480 377.42377.42 720㎱720㎱ Ti (2)Ti (2) 310310 1,5101,510 387.10387.10

표 4는 Combination Wave (1.2/50㎲), 3kV (1,500A)서지 (20초 간격, 5회) 인가 후 방전개시전압 변화율 및 응답속도이다.Table 4 shows the rate and response rate of discharge start voltage after applying the combination wave (1.2 / 50 /) and 3kV (1,500A) surge (every 20 seconds, 5 times).

<표 4>TABLE 4

피막종류Type of film 서지인가 전 방전개시전압(V)Discharge start voltage before surge (V) 서지인가 후 방전개시전압(V)Discharge start voltage after surge 변화율(%)% Change 응답속도Response speed Ti/TiN (1)Ti / TiN (1) 290290 1,0001,000 244.98244.98 200㎱200㎱ Ti/TiN (2)Ti / TiN (2) 290290 1,0001,000 244.98244.98 TiN (1)TiN (1) 310310 1,0801,080 248.39248.39 400㎱400 yen TiN (2)TiN (2) 310310 1,5501,550 400.00400.00 Ti (1)Ti (1) 310310 2,1202,120 583.87583.87 1,240㎱1,240 yen Ti (2)Ti (2) 310310 1,9101,910 516.13516.13

표 5는 Combination Wave (1.2/50㎲), 4kV (2,000A)서지 (20초 간격, 5회) 인가 후 방전개시전압 변화율 및 응답속도이다.Table 5 shows the discharge start voltage change rate and response speed after applying the combination wave (1.2 / 50 ㎲) and 4kV (2,000A) surges (20 seconds, 5 times).

<표 5>TABLE 5

피막종류Type of film 서지인가 전 방전개시전압(V)Discharge start voltage before surge (V) 서지인가 후 방전개시전압(V)Discharge start voltage after surge 변화율(%)% Change 응답속도Response speed Ti/TiN (1)Ti / TiN (1) 310310 900900 233.33233.33 180㎱180㎱ Ti/TiN (2)Ti / TiN (2) 130130 920920 240.74240.74 TiN (1)TiN (1) 310310 파손damage -- 260㎱260 yen TiN (2)TiN (2) 310310 파손damage -- Ti (1)Ti (1) 320320 파손damage -- 168㎱168 yen Ti (2)Ti (2) 330330 파손damage --

시험결과 티탄(Ti) 박막을 단독으로 사용한 경우에는 피막파손으로 인하여 전압변화율이도 클 뿐만 아니라 응답속도 역시 길어지는 것을 알 수 있다.As a result of the test, when the titanium (Ti) thin film is used alone, it can be seen that not only the voltage change rate is high but also the response speed is increased due to the film breakage.

그러나, 모든 조건에서 티탄(Ti)/질화티탄(TiN) 박막을 사용한 서지흡수기(10)는 질화티탄(TiN)을 단독으로 사용한 경우와 같이 우수한 내열 특성, 내서지 특성을 보여주면서도 질화티탄(TiN)을 사용한 서지흡수기(10)보다 빠른 응답속도를 보여준다.However, under all conditions, the surge absorber 10 using a titanium (Ti) / titanium nitride (TiN) thin film exhibits excellent heat resistance and surge resistance as in the case of using titanium nitride (TiN) alone. Shows a faster response speed than the surge absorber (10) using.

특히 표 5에서와 같이, 최고 가혹조건인 Combination Wave (1.2/50㎲), 4kV (2,000A)서지 (20초 간격, 5회) 인가 시 모든 서지흡수기(10)가 파손되는데 반하여 이중 박막구조의 경우 연성이 큰 하부의 티탄(Ti)이 취성이 강한 상부의 질화티탄(TiN)의 파손을 방지하는 것으로 나타났다.In particular, as shown in Table 5, all surge absorbers 10 are damaged when the most severe conditions such as combination wave (1.2 / 50 Hz) and 4 kV (2,000 A) surges (20 seconds interval, 5 times) are applied. In the case of ductile lower titanium (Ti) has been shown to prevent the breakage of the titanium nitride (TiN) of the high brittleness.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 방전 전극으로 금속 박막을 사용하여 이상 전압에 대한 응답속도를 향상시킴으로써 이상 전압을 빠른 시간 내에 흡수하면서도, 금속 박막에 보호막을 형성하여 금속 박막이 방전에너지에 의해 손상되는 것을 방지함으로써 서지흡수기의 반복 사용수명을 연장시키는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention improves the response speed to the abnormal voltage by using the metal thin film as the discharge electrode, while absorbing the abnormal voltage within a short time, while forming a protective film on the metal thin film by the discharge energy By preventing damage, there is an effect of extending the service life of the surge absorber repeatedly.

또한, 본 발명은 금속 박막에 보호막을 형성시킴으로써 Combination Wave (1.2/50㎲), 4kV (2,000A)서지 (20초 간격, 5회)와 같은 최고 가혹 조건에서도 연성인 금속 박막으로 인하여 충격 흡수효과까지 가진다.In addition, the present invention by forming a protective film on the metal thin film shock absorption effect due to the flexible metal thin film even under the most severe conditions such as combination wave (1.2 / 50 kHz), 4 kV (2,000A) surge (20 seconds interval, 5 times) Have until.

Claims (13)

내부에 불활성기체가 충진된 수용관, 상기 수용관의 양단에 마련되는 한 쌍의 밀봉전극, 상기 밀봉전극들과 전기적으로 연결되는 서지흡수소자를 구비하는 서지흡수기에 있어서,In a surge absorber having a receiving tube filled with an inert gas therein, a pair of sealing electrodes provided at both ends of the receiving tube, a surge absorbing element electrically connected to the sealing electrodes, 상기 서지흡수소자는 비전도성 부재와, 방전전극을 형성하도록 방전 갭에 의해 분할되고 상기 비전도성 부재를 감싸도록 마련된 금속 박막과, 기체방전시 발생하는 방전에너지가 상기 금속 박막에 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 금속 박막을 감싸도록 마련된 도전성 세라믹 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorption element includes a non-conductive member, a metal thin film divided by a discharge gap to form a discharge electrode, and provided to surround the non-conductive member, and preventing the discharge energy generated during gas discharge to the metal thin film. Surge absorber, characterized in that it comprises a conductive ceramic thin film provided to surround the metal thin film. 제1항에 있어서, 상기 도전성 세라믹 박막은 상기 금속 박막이 상기 불활성기체에 노출된 면을 감싸도록 마련된 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorber of claim 1, wherein the conductive ceramic thin film is formed to surround a surface of the metal thin film exposed to the inert gas. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 도전성 세라믹 박막은 도전성 질화물, 도전성 산화물, 도전성 붕화물, 도전성 탄화물 중 어느 하나 또는 조합인 것을 특징으로 하는 서지흡수기The surge absorber of claim 1, wherein the conductive ceramic thin film is any one or a combination of conductive nitride, conductive oxide, conductive boride, and conductive carbide. 제1항에 있어서, 상기 도전성 세라믹 박막은 질화티탄(TiN)인 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorber of claim 1, wherein the conductive ceramic thin film is titanium nitride (TiN). 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 금속 박막은 티탄(Ti)인 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorber according to claim 1, wherein the metal thin film is titanium (Ti). 제1항에 있어서, 상기 서지흡수기는 상기 금속 박막과 도전성 세라믹 박막 사이에 상기 도전성 세라믹 박막의 응력에 의해 상기 금속 박막이 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 응력을 해소시키도록 마련된 중간막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The method of claim 1, wherein the surge absorber further comprises an intermediate film provided to relieve the stress between the metal thin film and the conductive ceramic thin film to prevent the metal thin film from being deformed by the stress of the conductive ceramic thin film. Surge absorber characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 상기 도전성 세라믹 박막은 상기 금속 박막보다 내열성과 내서지 특성이 우수한 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorber of claim 1, wherein the conductive ceramic thin film has better heat resistance and surge resistance than the metal thin film. 제1항에 있어서, 상기 도전성 세라믹 박막의 두께는 상기 금속 박막의 두께의 1/2 내지 1/10 이내인 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The surge absorber of claim 1, wherein a thickness of the conductive ceramic thin film is within 1/2 to 1/10 of a thickness of the metal thin film. 제10항에 있어서, 상기 금속 박막의 두께는 1㎛이고, 상기 도전성 세라믹 박막의 두께는 0.1㎛인 것을 특징으로 하는 서지흡수기The surge absorber of claim 10, wherein the metal thin film has a thickness of 1 µm and the conductive ceramic thin film has a thickness of 0.1 µm. 비전도성 부재와, 기체방전을 위한 방전전극을 형성하도록 방전 갭에 의해 분할되고 상기 비전도성 부재를 감싸도록 마련된 금속 박막을 구비하는 서지흡수기에 있어서,In a surge absorber having a non-conductive member and a metal thin film divided by a discharge gap to form a discharge electrode for gas discharge and wrapped around the non-conductive member, 이상 전압에 의한 기체방전시 발생하는 플라즈마가 상기 금속 박막에 전달되는 것을 방지하기 위해 상기 금속 박막의 노출면을 감싸도록 마련된 도전성 세라믹 박막을 포함하는 서지흡수기.Surge absorber comprising a conductive ceramic thin film provided to surround the exposed surface of the metal thin film in order to prevent the plasma generated during gas discharge due to an abnormal voltage to the metal thin film. 제12항에 있어서, 상기 서지흡수기는 상기 금속 박막과 도전성 세라믹 박막 사이에 상기 도전성 세라믹 박막의 응력에 의해 상기 금속 박막이 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 응력을 해소시키도록 마련된 중간막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서지흡수기.The method of claim 12, wherein the surge absorber further comprises an intermediate film provided to relieve the stress between the metal thin film and the conductive ceramic thin film to prevent the metal thin film from being deformed by the stress of the conductive ceramic thin film. Surge absorber characterized by the above-mentioned.
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