KR100994656B1

KR100994656B1 - 서지 흡수기

Info

Publication number: KR100994656B1
Application number: KR1020067000783A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 샤토; 츠요시 오기; 미키 아다치; 성규 이; 다카시 구리하라; 도시아키 우에다
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2010-11-16
Also published as: JP2005050783A; US20070058317A1; US7937825B2; EP1648061B1; EP1648061A1; JP4363226B2; TWI378617B; KR20060058087A; US20080222880A1; US7660095B2; EP1648061A4; ATE546870T1; WO2005008853A1; TW200514326A

Abstract

본 발명은, 고온 영역에서 화학적 안정성이 뛰어나고, 또한 주방전 전극에 대한 부착력이 뛰어난 산화물층이 피복된 서지 흡수기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 방전 갭(2)을 사이에 두고 도전성 피막(3)이 분할 형성된 원기둥 형상 세라믹스(4)와, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단에 대향 배치되어 도전성 피막(3)에 접촉하는 한쌍의 주방전 전극 부재(5)와, 한쌍의 주방전 전극 부재(5)를 대향하도록 배치하여 원기둥 형상 세라믹스(4)를 내부에 봉지 가스(6)와 함께 봉지하는 통형 세라믹스(7)를 구비하고, 한쌍의 주방전 전극 부재(5)의 적어도 돌출 지지부(9)의 대향하는 면인 주방전면(9A)에, 산화 처리에 의한 산화막(9B)이 형성되어 있다.

Description

서지 흡수기{SURGE ABSORBER}

본 발명은, 서지로부터 각종 기기를 보호하여 사고를 미연에 방지하는데 사용하는 서지 흡수기(Surge Absorber)에 관한 것이다.

전화기, 팩시밀리, 모뎀 등의 통신기기용 전자기기가 통신선과 접속하는 부분, 전원선, 안테나 혹은 CRT 구동회로 등, 뇌(雷) 서지나 정전기 등의 이상 전류(서지 전류)나 이상 전압(서지 전압)에 의한 전기충격을 받기 쉬운 부분에는, 이상 전압에 의해 전자기기나 이 기기를 탑재하는 프린트 기판의 열적 손상 또는 발화 등에 의한 파괴를 방지하기 위해 서지 흡수기가 접속되어 있다.

종래, 예를 들면, 마이크로 갭을 가지는 서지 흡수 소자를 이용한 서지 흡수기가 제안되어 있다. 이 서지 흡수기는, 도전성 피막으로 피복한 원기둥 형상의 세라믹 부재의 둘레면(周面)에, 이른바 마이크로 갭이 형성되어 세라믹 부재의 양단에 한쌍의 캡 전극을 가지는 서지 흡수 소자가 봉지(封止) 가스와 함께 유리관 내에 수용되고, 원통 형상의 유리관의 양단에 리드선을 가지는 봉지 전극이 고온 가열로 봉지된 방전형 서지 흡수기이다.

최근, 이러한 방전 타입의 서지 흡수기에 있어서도 장수명화(長壽命化)가 진행되고 있다. 상기 서지 흡수기에 적응시킨 예로서는, 캡 전극의 주(主)방전이 행해지는 면에 캡 전극보다도 방전 시의 휘산성(揮散性)이 낮은 SnO₂를 피복층으로 한 것이 있다. 이와 같이 함으로써, 주방전 시에 캡 전극의 금속 성분이 마이크로 갭이나 유리관의 내벽에 비산(飛散)하는 것을 억제하여 장수명화를 도모하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또, 기기의 소형화에 따라 표면 실장화가 진행되고 있다. 상기 서지 흡수기에 적응시킨 예로서는, 면 실장형(MELF형)으로서, 봉지 전극에 리드선이 없어, 실장할 때는 봉지 전극과 기판측을 납땜으로 접속하여 고정하는 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

이 서지 흡수기 (100) 는, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 일면에 중앙의 방전 갭 (101) 을 사이에 두고 도전성 피막 (102) 이 분할 형성된 판 형상 세라믹스 (103) 와, 이 판 형상 세라믹스 (103) 의 양단에 배치된 한쌍의 봉지 전극 (105) 과, 이들 봉지 전극 (105) 을 양단에 배치하여 판 형상 세라믹스 (103) 를 봉지 가스 (106) 과 함께 봉지하는 통형 세라믹스 (107) 를 구비하고 있다.

이 봉지 전극 (105) 은, 단자 전극 부재 (108) 와, 이 단자 전극 부재 (108) 와 전기적으로 접속하여 도전성 피막 (102) 에 접촉하는 판 스프링 도체 (109) 에 의해 구성되어 있다.

(특허문헌 1) 일본특허공개 1998-106712호 공보(제5페이지, 제1도)

(특허문헌 2) 일본특허공개 2000-268934호 공보(제1도)

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그러나, 상기 종래의 서지 흡수기에는 이하와 같은 과제가 남아 있다. 즉, 상기 종래의 서지 흡수기에서는, 예를 들면, 화학증착(CVD)법 등의 박막형성법에 의해 SnO₂ 피막이 형성되었지만, SnO₂ 피막의 캡 전극에 대한 부착력이 약하기 때문에, 주방전 시의 SnO₂ 피막의 박리에 의해 SnO₂ 피막의 특성을 충분히 발휘시킬 수 없었다.

본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고온 영역에서 화학적 안정성이 뛰어나고, 또한 주방전 전극에 대한 부착력이 뛰어난 산화물층이 피복됨으로써, 장수명화한 서지 흡수기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명과 관련된 서지 흡수기는, 방전 갭을 사이에 두고 도전성 피막이 분할 형성된 절연재 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한쌍의 주방전 전극 부재와, 그 한쌍의 주방전 전극 부재를 대향하도록 배치하여 상기 절연재 부재를 내부에 봉지 가스와 함께 봉지하는 절연성관을 구비한 서지 흡수기로서, 상기 한쌍의 주방전 전극 부재의 주방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

외부로부터 침입한 서지 등의 이상 전류 및 이상 전압은 마이크로 갭에서의 방전을 트리거(trigger)로 하여, 한쌍의 돌출 지지부의 대향하는 면인 주방전면 사이에서 주방전이 행해져 서지가 흡수된다.

이 발명에 의하면, 주방전면에 산화막이 형성됨으로써, 고온 영역에서 화학적 안정성이 뛰어난 주방전면으로 할 수 있다. 따라서, 주방전 시에 주방전면의 전극 성분이 비산하여 마이크로 갭이나 절연성관 내벽 등에 부착하는 것을 억제하여 서지 흡수기의 장수명화를 도모할 수 있다. 또, 이 산화막은 주방전면과의 부착력이 뛰어나기 때문에, 산화막의 특성을 발휘할 수 있다. 또, 고온 영역에서 화학적 안정성이 뛰어난 고가의 금속을 주방전 전극 부재로서 사용할 필요가 없기 때문에, 본 발명에서는 주방전 전극 부재에 저렴한 금속재료를 이용할 수 있다.

또, 본 발명과 관련된 서지 흡수기는, 둘레면에 중앙의 방전 갭을 사이에 두고 도전성 피막이 분할 형성된 기둥 형상의 절연성 부재와, 그 절연성 부재의 양단에 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한쌍의 주방전 전극 부재와, 상기 한쌍의 주방전 전극 부재를 양단에 배치하여 상기 절연성 부재를 내부에 봉지 가스와 함께 봉지하는 절연성관을 구비한 서지 흡수기로서, 상기 주방전 전극 부재가, 상기 절연성관의 단면과 납재(蠟材)로 접착되는 주연부(周緣部)와, 상기 절연성관의 내측이면서 축방향으로 돌출함과 동시에 지름 방향 내측면에서 상기 절연성 부재를 지지하는 돌출 지지부를 구비하고, 상기 한쌍의 주방전 전극 부재의 상기 돌출 지지부의 대향하는 면인 주방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 주방전면과의 부착력이 뛰어난 산화막을 형성하므로, 산화막의 특성을 발휘하여 서지 흡수기의 장수명화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명과 관련된 서지 흡수기는, 상기 산화막의 평균 막두께가 0.01㎛ 이상 2.0㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 산화막의 평균 막두께가 0.01㎛ 이상임으로써, 주방전에 의한 주방전 전극 부재의 전극 성분의 비산을 충분히 억제할 수 있다. 또, 2.0㎛ 이하임으로써, 산화막이 비산하기 쉬워짐에 따른 서지 흡수기의 단(短)수명화를 억제할 수 있다.

또한, 서지 흡수기를 보다 장수명으로 하기 위해, 산화막의 평균 막두께는 0.2㎛ 이상 1.0㎛ 이하를 만족하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명과 관련된 서지 흡수기는, 상기 방전 전극 부재가 Cr 을 포함하는 부재로서, 상기 산화막 표면에 Cr 이 표면 부화(富化)되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 산화막 표면에 고온 영역에서 화학적 안정성이 뛰어나고 고융점이며, 도전성을 가지는 Cr(크롬) 산화물을 부화함으로써, 주방전면에 부착력이 뛰어난 산화막을 형성하므로, 산화막의 특성을 발휘하여 서지 흡수기의 장수명화를 도모할 수 있다.

여기서, 부화란, 산화막 표면의 조성이 주방전 전극 부재의 벌크(bulk) 조성보다도 큰 것을 말한다.

<발명의 효과>

본 발명의 서지 흡수기에 의하면, 산화 처리에 의해 형성된 산화막이, 고온 영역에서 화학적으로 안정된 특성을 가짐과 동시에 주방전면에 대해 부착력이 뛰어나기 때문에, 산화막 특성을 충분히 발휘할 수 있다. 따라서, 서지 흡수기를 장수명으로 할 수 있다.

도 1 은, 본 발명과 관련된 제 1 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 2 는, 본 발명과 관련된 제 1 실시형태에 있어서의 단자 전극 부재를 나타내는 것으로, (a) 는 평면도이며, (b) 는 (a) 에 있어서의 X－X 선 단면도이다.

도 3 은, 본 발명과 관련된 제 1 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 기판 상에 실장했을 때의 단면도이다.

도 4 는, 본 발명과 관련된 제 2 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 5 는, 본 발명과 관련된 제 3 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 것으로, (a) 는 축방향 단면도, (b) 는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.

도 6 은, 본 발명과 관련된 제 4 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 7 은, 본 발명과 관련된 제 5 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 8 은, 본 발명과 관련된 제 6 실시형태에 있어서의 서지 흡수기를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 9 는, 본 발명과 관련된 실시예에 있어서의 서지 전류의 시간과 전류값과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 10 은, 본 발명과 관련된 실시예에 있어서의 서지 흡수기의 방전 횟수와 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11 은, 본 발명과 관련된 실시형태 이외의, 본 발명을 적용 가능한 서지 흡수기를 나타내는 단면도이다.

도 12 는, 종래의 서지 흡수기를 나타내는 단면도이다.

<부호의 설명>

1, 20, 30, 40, 50, 60, 70 서지 흡수기

2, 61, 101 방전 갭

3, 62, 102 도전성 피막

4 원기둥 형상 세라믹스(절연성 부재)

5, 21, 31, 41, 51, 64, 105 주방전 전극 부재

6, 106 봉지 가스

7, 107 통형 세라믹스(절연성관)

8, 33 납재

9, 24 돌출 지지부

52 유리관(절연성관)

63, 103 판 형상 세라믹스(절연성 부재)

5A 주연부

9A, 23A, 55B, 65B, 109A 주방전면

9B, 23B, 42C, 55A, 65A, 109B 산화막

42A 바닥면(주방전면)

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 본 발명과 관련된 서지 흡수기의 제 1 실시형태를, 도 1 내지 도 3 을 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 의한 서지 흡수기 (1) 는, 도 1 에 나타난 바와 같이, 이른바 마이크로 갭을 사용한 방전형 서지 흡수기로서, 둘레면에 중앙의 방전 갭 (2) 을 사이에 두고 도전성 피막 (3) 이 분할 형성된 원기둥 형상의 원기둥 형상 세라믹스(절연성 부재)(4) 와, 이 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 양단에 대향 배치되어 도전성 피막 (3) 에 접촉하는 한쌍의 주방전 전극 부재 (5) 와, 이들 한쌍의 주방전 전극 부재 (5) 를 양단에 배치하여, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 내부에 소망의 전기 특성을 얻기 위해 조성 등이 조정된, 예를 들면, Ar(아르곤) 등의 봉지 가스 (6) 와 함께 봉지하는 통형 세라믹스(절연성관)(7) 를 구비하고 있다.

원기둥 형상 세라믹스 (4) 는, 뮬라이트 소결체 등의 세라믹 재료로 이루어지고, 표면에 도전성 피막 (3) 으로서 물리증착(PVD)법, 화학증착(CVD)법의 박막형성기술에 의한 TiN(질화 티탄) 등의 박막이 형성되어 있다.

방전 갭 (2) 은, 레이저 컷, 다이싱, 에칭 등의 가공에 의해 0.01 내지 1.5mm 의 폭으로 1 내지 100 개 형성되지만, 본 실시형태에서는, 150㎛ 인 것을 1 개 형성하고 있다.

한쌍의 주방전 전극 부재 (5) 는, Fe(철), Ni(니켈) 및 Co(코발트) 의 합금인 코바(KOVAR：등록상표)로 구성되어 있다.

이 한쌍의 주방전 전극 부재 (5) 는, 도 2 에 나타난 바와 같이, 각각 통형 세라믹스 (7) 의 단면과 납재 (8) 로 접착되는 종횡비가 1 이하로 된 장방형 형상의 주연부 (5A) 와, 통형 세라믹스 (7) 의 내측이면서 축방향으로 돌출함과 동시에 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 지지하는 돌출 지지부 (9) 를 구비하고, 돌출 지지부 (9) 에 둘러싸여 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 단부에 대향하는 위치에는 중앙 영역 (5B) 이 형성되어 있다.

돌출 지지부 (9) 는, 지름 방향 내측면과 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 단부를 압입(壓入) 또는 끼워 맞춤하기 쉽도록 지름 방향 내측면이 약간 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또, 돌출 지지부 (9) 의 선단의 서로 대향하는 면이 주방전면 (9A) 으로 되어 있다.

여기서, 주방전 전극 부재 (5) 의 주방전면 (9A) 에, 대기 중에서 500℃, 30분간 산화 처리를 실시함으로써 평균 막두께 0.6㎛ 의 산화막 (9B) 이 형성되어 있다.

통형 세라믹스 (7) 는, 예를 들면, Al₂O₃(알루미나) 등의 절연성 세라믹스로 이루어지고, 단면 장방형을 가지며, 양 단면 외형이 주연부 (5A) 의 외주(外周) 치수와 거의 일치하고 있다.

다음으로, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 서지 흡수기 (1) 의 제조 방법에 관해 설명한다.

먼저, 한쌍의 단자 전극 부재 (5) 를 블랭킹 가공에 의해 소망의 형상으로 일체 성형한다. 그리고, 주방전면 (9A) 에 대해, 대기 중에서 500℃, 30분간 산화 처리를 실시함으로써 평균 막두께 0.6㎛ 의 산화막 (9B) 을 형성한다. 이 산화막 (9B) 의 막두께는, FIB(Focused Ion Beam) 에 의해 산화막 (9B) 의 표면에 홈 가공을 실시하고, 이 홈 단면을 주사형 전자현미경으로, 예를 들면, 20 개소(個所)와 같이, 복수 개소 측정한 평균값으로 하고 있다.

계속해서, 통형 세라믹스 (7) 의 양 단면에, 납재 (8) 와의 젖음성(wettability)을 향상시키기 위해, 예를 들면, 몰리브덴(Mo)－텅스텐(W) 층과 Ni 층을 각 1 층씩 구비하는 메탈라이즈층(metalization layer)을 형성한다.

그리고, 한쪽 단자 전극 부재 (5) 의 중앙 영역 (5B) 상에, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 놓아 지름 방향 내측면과 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 단면을 접촉시킨다. 또, 주연부 (5A) 와 통형 세라믹스 (7) 의 단면과의 사이에 납재 (8) 를 끼운 상태에서, 통형 세라믹스 (7) 를 다른쪽 단자 전극 부재 (5) 의 주연부 (5A) 상에 놓는다.

또한, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 윗쪽이 중앙 영역 (5B) 과 대향하도록 단자 전극 부재 (5) 를 놓아 지름 방향 내측면과 단자 전극 부재 (5) 를 접촉시킨 다. 그리고, 주연부 (5A) 와 통형 세라믹스 (7) 의 단면과의 사이에 납재 (8) 를 끼운 상태로 한다.

상술한 바와 같이 임시 조립한 상태에서 충분히 진공 흡인 후 봉지 가스 분위기로서 납재 (8) 가 용융할 때까지 가열하여, 납재 (8) 의 용융에 의해 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 봉지하고, 그 후 급속히 냉각을 실시하여 서지 흡수기 (1) 가 제조된다.

이와 같이 하여 제조한 서지 흡수기 (1) 를, 예를 들면, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 프린트 기판 등의 기판 (B) 상에 통형 세라믹스 (7) 의 일측면인 실장면 (7A) 을 기판 (B) 상에 놓아, 기판 (B) 과 한쌍의 단자 전극 부재 (5) 의 외면(外面)을 땜납 (S) 에 의해 접착 고정하여 사용한다.

상기의 구성에 의하면, 주방전면 (9A) 의 산화 처리에 의해 평균 막두께 0.01㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 산화막 (9B) 이 형성됨으로써, 주방전면 (9A) 이 고온 영역에서 화학적(열역학적)으로 안정된 특성으로 할 수 있다. 또, 이 산화막 (9B) 은 주방전 전극 부재 (5) 와의 부착력이 뛰어나기 때문에, 산화막 (9B) 의 특성을 발휘할 수 있다. 이 때문에, 주방전 시에 돌출 지지부 (9) 가 고온이 되어도, 주방전 전극 부재 (5) 의 금속 성분이 마이크로 갭 (2) 이나 통형 세라믹스 (7) 의 내벽 등에의 비산을 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 서지 흡수기의 장수명화를 도모할 수 있다.

다음으로, 제 2 실시형태에 관해, 도 4 를 참조하면서 설명한다.

또한, 여기서 설명하는 실시형태는 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시형태 와 동일하고, 상술한 제 1 실시형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 4 에 있어서는, 도 1 과 동일 구성요소에 동일 부호를 붙이고, 이 설명을 생략한다.

제 2 실시형태와 제 1 실시형태의 다른 점은, 제 1 실시형태에서는 주방전 전극 부재 (5) 의 돌출 지지부 (9) 에 의해 원기둥 형상 세라믹스 (4) 가 지지된 구성인데 반해, 제 2 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (20) 는, 주방전 전극 부재 (21) 가 제1 실시형태에 있어서의 주방전 전극 부재 (5) 와 동일한 구성인 단자 전극 부재 (22) 와 캡 전극 (23) 을 가지고 있고, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 가 캡 전극 (23) 을 사이에 두고 단자 전극 부재 (22) 에 설치된 돌출 지지부 (24) 에 지지되어 있다고 한 점이다.

한쌍의 캡 전극 (23) 은, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 보다도 경도가 낮아 소성 변형할 수 있는, 예를 들면, 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 외주부가 단자 전극 부재 (22) 의 돌출 지지부 (24) 의 선단보다도 축방향 안쪽으로 연장되어 단면이 대략 U자 형상으로 형성되어 주방전면 (23A) 으로 되어 있다.

예를 들면, 18-8 스테인리스의 경우, 이 한쌍의 캡 전극 (23) 의 표면은, 소정 산소 농도로 제어된 환원 분위기에서 700℃, 40분간 산화 처리를 실시함으로써 표면에 Cr 이 부화한 산화막 (23B) 이 0.6㎛ 형성되어 있다.

다음으로, 이상의 구성으로 이루어지는 18-8 금속 캡을 사용한 본 실시형태의 서지 흡수기 (20) 의 제조 방법에 관해 설명한다.

먼저, 한쌍의 단자 전극 부재 (22) 에 대해 소둔 처리를 실시한 후, 블랭킹 가공에 의해 일체 성형한다.

그리고, 한쌍의 캡 전극 (23) 의 표면에, 소정 산소 농도로 제어된 환원 분위기에서 700℃, 40분간 산화 처리를 실시함으로써 산화막 표면에 Cr 이 10% 이상으로 부화한 평균 막두께 0.6㎛ 의 산화막 (23B) 을 형성시킨다. 여기서, 산화막 (23B) 표면의 Cr 부화는 오제(Auger) 분광 분석에 의한 표면 분석으로, 예를 들면, 5 개소와 같이, 복수 개소 측정한 평균값을 얻음으로써 확인하고 있다.

그 후, 한쌍의 캡 전극 (23) 을 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 양단에 계합시켜, 제 1 실시형태와 동일한 방법으로 서지 흡수기 (20) 를 제조한다.

이 서지 흡수기 (20) 는, 상술한 제 1 실시형태와 관련된 서지 흡수기 (1) 와 동일한 작용, 효과를 가진다.

다음으로, 제 3 실시형태에 관해, 도 5 를 참조하면서 설명한다.

또한, 여기서 설명하는 실시형태는, 그 기본적 구성이 상술한 제 2 실시형태와 동일하고, 상술한 제 2 실시형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 5 에 있어서는, 도 4 와 동일 구성 요소에 동일 부호를 붙이고, 이 설명을 생략한다.

제 3 실시형태와 제 2 실시형태의 다른 점은, 제 2 실시형태에서는 단자 전극 부재 (22) 가 일체적으로 형성된 돌출 지지부 (24) 를 가지고 있는데 반해, 제 3 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (30) 에서는, 도 5 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, 주방전 전극 부재 (31) 가 평판 형상의 단자 전극 부재 (32) 와 캡 전극 (23) 으로 구성되어 있는 점이다.

그리고, 이 한쌍의 단자 전극 부재 (32) 의 서로 대향하는 내면에는 납재 (33) 가 도포되어 있다.

이 납재 (33) 는, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 단자 전극 부재 (32) 와 캡 전극 (23) 과의 접촉면에 형성된 간극 (34) 을 메우는 충전부 (35) 와, 캡 전극 (23) 의 양단에서 캡 전극 (23) 의 바깥 둘레면을 지지하는 지지부 (36) 를 구비하고 있다.

또한, 지지부 (36) 의 높이 (h) 는, 캡 전극 (23) 의 높이보다도 낮게 형성되어 있다. 이에 따라, 캡 전극 (23) 의 서로 대향하는 면이 주방전면 (23A) 이 된다.

다음으로, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 서지 흡수기 (30) 의 제조 방법에 관해 설명한다.

먼저, 상술한 제 2 실시형태와 동일하게 한쌍의 캡 전극 (23) 의 표면에 산화막 (23B) 을 형성하여, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 양단에 계합시킨다.

그리고, 단자 전극 부재 (32) 의 일면에 지지부 (36) 를 형성하는데 충분한 양의 납재 (33) 를 도포하고, 단자 전극 부재 (32) 의 중앙 영역 상에, 캡 전극 (23) 이 계합된 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 놓아 단자 전극 부재 (32) 와 캡 전극 (23) 을 접촉시킨다. 다음으로, 통형 세라믹스 (7) 의 단면을 놓는다.

또한, 통형 세라믹스 (7) 의 다른 한쪽의 단면에 납재 (33) 가 도포된 다른 한쪽의 단자 전극 부재 (32) 를 놓음으로써 임시 조립 상태로 한다.

계속해서, 봉지 공정에 관해 설명한다. 상술한 바와 같이 임시 조립한 상태 의 소자를 Ar 분위기 중에서 가열 처리함으로써 납재 (33) 가 용융하여, 단자 전극 부재 (32) 와 캡 전극 부재 (A) 가 밀착한다. 이 때, 용융에 의해 납재 (33) 의 충전부 (35) 가 캡 전극 (23) 과 단자 전극 부재 (32) 와의 사이에 존재하는 간극 (34) 을 메운다. 또, 납재 (33) 의 표면장력에 의해 형성된 지지부 (36) 가 캡 전극 (23) 의 양 단부를 매립하도록 하여 지지한다.

그 후, 상술한 제 1 실시형태와 동일하게 냉각 공정을 실시하여 서지 흡수기 (30) 를 제조한다.

이 서지 흡수기 (30) 는, 상술한 제 1 실시형태와 관련된 서지 흡수기 (1) 와 동일한 작용, 효과를 가진다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 납재 (33) 와 같은 부재에 의해 지지부 (36) 및 충전부 (35) 를 형성하였었지만, 충전부 (35) 가 납재 (33) 와는 다른 재료에 의해 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면, 활성 은납과 같이 산화막 (23B) 과 단자 전극 부재 (32) 를 접착 가능한 도전성의 접착제여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 캡 전극 (23) 과 단자 전극 부재 (32) 가 접착하여, 주방전 전극 부재 (31) 와 도전성 피막 (3) 의 보다 충분한 옴 접촉(ohmic contact)을 얻을 수 있다. 따라서, 서지 흡수기 (30) 의 방전 개시 전압 등의 전기 특성이 안정된다.

또, 지지부 (36) 도 충전부 (35) 와 마찬가지로 납재 (33) 와는 다른 재료로 형성되어도 좋고, 예를 들면, 납재 (33) 나 활성 은납에 대해서 잘 젖지 않는 유리재를 이용해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 가 보다 확실히 단자 전극 부재 (32) 의 중앙 부근 또는 그 주변부에 고정된다.

다음으로, 제 4 실시형태에 관해, 도 6 을 참조하면서 설명한다.

또한, 여기서 설명하는 실시형태는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시형태와 동일하고, 상술한 제 1 실시형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 6 에 있어서는, 도 1 과 동일 구성 요소에 동일 부호를 붙이고, 이 설명을 생략한다.

제 4 실시형태와 제 1 실시형태의 다른 점은, 제 1 실시형태에서는 주방전 전극 부재 (5) 가, 일체적으로 형성된 돌출 지지부 (9) 를 가지고, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 이 돌출 지지부 (9) 에 압입 또는 끼워 맞춤시킨 구성인데 반해, 제 4 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (40) 는, 주방전 전극 부재 (41) 가 단자 전극 부재 (32) 와 돌출 지지 부재 (42) 로 구성되어 있는 점이다.

돌출 지지 부재 (42) 는, 거의 바닥이 있는 원통 형상을 가지고 있고, 바닥면 (42A) 의 중앙에 개구 (42B) 가 형성되어 있다. 이 개구 (42B) 의 개구 지름은 원기둥 형상 세라믹스 (4) 보다도 약간 작게 형성되어 있다. 그리고, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 가 개구 (42B) 를 끼움으로써, 바닥면 (42A) 을 축방향 바깥쪽을 향하여 탄성적으로 굴곡시켜, 돌출 지지 부재 (42) 와 도전성 피막 (3) 과의 양호한 옴 접촉이 얻어지도록 되어 있다.

또한, 이 한쌍의 돌출 지지 부재 (42) 의 표면은, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막 (42C) 이 0.6㎛ 형성되어 있고, 서로 대향하는 면인 바닥면 (42A) 이 주방전면으로 되어 있다.

이 서지 흡수기 (40) 는, 상술한 제 1 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (1) 와 동일한 작용, 효과를 가진다.

다음으로, 제 5 실시형태에 관해, 도 7 을 참조하면서 설명한다.

또한, 여기서 설명하는 실시형태는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시형태와 동일하고, 상술한 제 1 실시형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 7 에 있어서는, 도 1 과 동일 구성 요소에 동일 부호를 붙이고, 이 설명을 생략한다.

제 5 실시형태와 제 1 실시형태의 다른 점은, 제 1 실시형태에서는 기판 상에 놓여지는 면 실장형의 서지 흡수기인데 반해, 제 5 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (50) 는 리드선을 구비한 서지 흡수기로 되어 있는 점이다.

즉, 서지 흡수기 (50) 는, 도전성 피막 (3) 이 분할 형성된 원기둥 형상 세라믹스 (4) 와, 이 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 양단에 배치된 주방전 전극 부재 (51) 와, 이 주방전 전극 부재 (51) 와 함께 원기둥 형상 세라믹스 (4) 를 봉지하는 유리관 (52) 을 구비하고 있다.

주방전 전극 부재 (51) 는, 캡 전극 (55) 과, 캡 전극 (55) 의 후단으로부터 뻗어나온 리드선 (56) 을 구비하고 있다.

이 한쌍의 캡 전극 (55) 의 표면은, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막 (55A) 이 0.6㎛ 형성되어 있고, 서로 대향하는 면이 주방전면 (55B) 으로 되어 있다.

유리관 (52) 은, 원기둥 형상 세라믹스 (4) 및 한쌍의 캡 전극 (55) 을 덮도록 배치되고, 양단으로부터 리드선 (56) 이 돌출하여 있다.

이 서지 흡수기 (50) 는, 상술한 제 1 실시형태와 관련된 서지 흡수기 (1) 와 동일한 작용, 효과를 가진다.

다음으로, 제 6 실시형태에 관해, 도 8 을 참조하면서 설명한다.

또한, 여기서 설명하는 실시형태는, 그 기본적 구성이 상술한 제 5 실시형태와 동일하고, 상술한 제 5 실시형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 8 에 있어서는, 도 7 과 동일 구성 요소에 동일 부호를 붙이고, 이 설명을 생략한다.

제 6 실시형태와 제 5 실시형태의 다른 점은, 제 5 실시형태에서는 도전성 피막 (3) 이 분할 형성된 원기둥 형상 세라믹스 (4) 의 양단에 캡 전극 (55) 이 배치되어 있는데 반해, 제 6 실시형태에 있어서의 서지 흡수기 (60) 는, 일면 상에 방전 갭 (61) 을 사이에 두고 도전성 피막 (62) 이 분할 형성된 판 형상 세라믹스 (63) 의 양단에, 이 판 형상 세라믹스 (63) 를 끼운 주방전 전극 부재 (64) 가 배치되어 있는 점이다.

주방전 전극 부재 (64) 는, 도전성 피막 (62) 에 접촉함과 동시에 판 형상 세라믹스 (63) 를 끼운 클립 전극 (65) 과, 클립 전극 (65) 의 후단에 설치된 리드선 (56) 을 구비하고 있다.

클립 전극 (65) 의 표면은, 상술한 제 1 실시형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막 (65A) 이 0.6㎛ 형성되고 있고, 서로 대향하는 면이 주방전면 (65B) 으로 되어 있다. 그리고, 이 클립 전극 (65) 이 판 형상 세라믹스 (63) 를 끼움으로써, 도전성 피막 (62) 과 클립 전극 (65) 과의 양호한 옴 접촉이 얻어지도록 구성되어 있다.

이 서지 흡수기 (60) 는, 상술한 제 1 실시형태와 관련된 서지 흡수기 (1) 와 동일한 작용, 효과를 가진다.

(실시예 1)

다음으로, 본 발명과 관련된 서지 흡수기를, 실시예에 의해 도 9 및 도 10 을 참조하여 구체적으로 설명한다.

상술한 제 2 실시형태와 관련된 서지 흡수기 (20) 와, 산화막 (23B) 이 없는 종래의 서지 흡수기를 각각 기판 등에 실장하여 사용했을 때의 수명을 비교하였다.

구체적으로는, 실시예로서, 도 9 에 나타난 바와 같은 서지 전류를 반복하여 서지 흡수기에 소정 횟수 인가하고, 이 때의 갭 사이에서의 방전 개시 전압(V)을 측정한 결과를 도 10 에 나타낸다.

종래의 서지 흡수기는, 서지 전류가 반복하여 인가되면, 주방전 전극 부재의 금속 전극의 금속 성분이 많이 비산하여, 비교적 단시간에 마이크로 갭에서 그 금속 성분들이 퇴적하기 때문에, 갭 사이의 방전 개시 전압이 저하하여 수명에 이른다. 한편, 본 발명과 관련된 서지 흡수기 (20) 는, 산화막 (23B) 에 의해 주방전 전극 부재 (23) 의 전극 성분의 비산이 억제되기 때문에, 방전 갭 (2) 에서의 금속 성분의 퇴적이 그다지 없기 때문에, 갭 사이의 방전 개시 전압이 안정되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 판 스프링 도체 (109) 의 서로 대향하는 면인 주방전면 (109A) 에 상술한 제 1 실시형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막 (109B) 을 형성한 서지 흡수기 (70) 여도 좋다. 이와 같이 해도 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 가진다.

또, 도전성 피막은, Ag(은), Ag(은)/Pd(팔라듐) 합금, SnO₂(산화 주석), Al(알루미늄), Ni(니켈), Cu(동), Ti(티탄), Ta(탄탈), W(텅스텐), SiC(탄화 실리콘), BaAl(바륨·알루미나), C(탄소), Ag(은)/Pt(백금) 합금, TiO(산화 티탄), TiC(탄화 티탄), TiCN(탄질화 티탄) 등이어도 좋다.

또, 주방전 전극 부재는 Cu 나 Ni계의 합금이어도 좋다.

또, 통형 세라믹스 양 단면의 메탈라이즈층은 Ag(은), Cu(동), Au(금)이어도 좋고, 또, 메탈라이즈층을 이용하지 않고 활성금속 납재 만으로 봉지하여도 좋다.

또, 봉지 가스는, 소망의 전기 특성을 얻기 위해 조성 등이 조정되고, 예를 들면, 대기(공기)여도 좋고, Ar(아르곤), N₂(질소), Ne(네온), He(헬륨), Xe(크세논), H₂(수소), SF₆, CF₄, C₂F₆, C₃F₈, CO₂(이산화탄소) 등, 및 이들의 혼합 가스여도 좋다.

Claims

둘레면에 중앙의 방전 갭을 사이에 두고 도전성 피막이 분할 형성된 기둥 형상의 절연성 부재와, 그 절연성 부재의 양단에 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한쌍의 주방전 전극 부재와, 상기 한쌍의 주방전 전극 부재를 양단에 배치하여 상기 절연성 부재를 내부에 봉지 가스와 함께 봉지하는 절연성관을 구비한 서지 흡수기로서,

상기 주방전 전극 부재가, 상기 절연성관의 단면과 납재로 접착되는 주연부와,

상기 절연성관의 내측이면서 축방향으로 돌출함과 동시에 지름 방향 내측면에서 상기 절연성 부재를 지지하는 돌출 지지부를 구비하고,

상기 한쌍의 주방전 전극 부재의 상기 돌출 지지부의 대향하는 면인 주방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 흡수기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 산화막의 평균 막두께가 0.01㎛ 이상 2.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 서지 흡수기.
제1항에 있어서,

상기 주방전 전극 부재가 Cr을 포함하는 부재로서, 상기 산화막 표면에 Cr이 표면 부화되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 흡수기.
제1항에 있어서,

상기 산화막의 평균 막두께가 0.01㎛ 이상 2.0㎛ 이하이고, 상기 주방전 전극 부재가 Cr을 포함하는 부재로서, 상기 산화막 표면에 Cr이 표면 부화되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 흡수기.