KR101311686B1

KR101311686B1 - 서지 업소버

Info

Publication number: KR101311686B1
Application number: KR1020070029807A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 샤또; 고오이찌로오 하라다; 쯔요시 오기
Original assignee: 미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2013-09-25
Also published as: US20070230081A1; TWI361536B; US7719815B2; HK1111527A1; EP1841027A2; TW200746580A; EP1841027B1; KR20070098579A; EP1841027A3; CN103457159A

Abstract

이 서지 업소버에 있어서는, 한 쌍의 단자 전극 부재에, 한 쌍의 돌출 전극을, 세라믹스 애자관의 중심에 대해 점대칭으로 되도록 단자 전극 부재의 중심으로부터 어긋나게 하여 고착하는 동시에, 이들 한 쌍의 돌출 전극의 거리를 원하는 방전 개시 전압을 얻을 수 있도록 조절한다. 그 결과, 방전 전극의 길이를 변화시키지 않고 방전 전극 사이의 거리를 용이하게 변화시키는 것이 가능하게 된다.

서지 업소버, 단자 전극 부재, 세라믹스 애자관, 돌출 전극, 메탈라이즈층

Description

서지 업소버 {SURGE ABSORBER}

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 서지 업소버를 도시하는 축 방향 단면도.

도2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 서지 업소버를 도시하는 축 방향 단면도.

도3은 돌출 전극의 길이가 단자 전극 부재간의 거리의 절반과 동등한 서지 업소버를 도시하는 축 방향 단면도.

도4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 서지 업소버를 도시하는 축 방향 단면도.

도5는 돌출 전극의 일례를 나타내는 사시도.

도6의 (a) 내지 도6의 (e)는 돌출 전극의 고정 방법을 공정순으로 나타내는 종단면도.

도7의 (a) 내지 도7의 (c)는 돌출 전극의 다른 고정 방법을 공정순으로 나타내는 종단면도.

도8은 돌출 전극에 도전성 피복을 형성한 서지 업소버를 도시하는 축 방향 단면도.

도9는 돌출 전극에 도전성 피복을 형성한 것과, 형성하지 않는 것과의 응답 전압 특성을 나타낸 그래프.

도10은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도.

도11은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도.

도12는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도.

도13은 도12의 실시 형태에 관한 방전 전극의 횡단면도.

도14는 본 발명에 관한 방전 전극 및 종래의 방전 전극의 응답 전압 특성을 나타낸 그래프.

도15는 종래의 서지 업소버의 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 서지 업소버

2, 3 : 단자 전극 부재

4 : 세라믹스 애자관

5, 6 : 돌출 전극

7 : 메탈라이즈층

8 : 납땜재

51 : 트리거 갭

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-63721호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 평6-132065호 공보

본 발명은 이상 전압(서지 전압)으로부터 다양한 기기를 보호하고, 사고를 미연에 방지하는 데 사용되는 서지 업소버에 관한 것이다. 이 서지 업소버는, 예를 들어, 각종 전자 기기, 혹은 전자 기기를 조립하여 구성되는 각종 기기류의 서지 대책이나 정전기 대책 등에 이용된다.

본원은 2006년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-89955호, 2006년 12월 14일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-336882호, 및 2006년 12월 28일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-356115호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

전화기, 팩시밀리, 모뎀 등의 통신 기기용의 전자 기기가 통신선과 접속하는 부분, 전자 기기가 전원선에 접속되는 부분, 안테나 혹은 CRT 구동 회로 등, 뇌 서지(lightning surge)나 정전기 등의 서지 전압에 의한 전격을 받기 쉬운 부분에는, 이상 전압에 의해 전자 기기나 이 기기를 탑재하는 프린트 기판의 열적 손상 또는 발화 등에 의한 파괴를 방지하기 위해, 서지 업소버가 접속되어 있다.

최근의 전자 기기 등에 있어서의 고밀도 실장화의 흐름에 수반하여, 이 통신선이나 전원 라인용의 방전형 서지 업소버에 있어서도 소형화하여 표면 실장 부품으로 하는 것이 요구되고 있고, 이러한 요구를 만족시키기 위해, 양방의 밀봉 전극을 볼록형으로 형성한, 소형으로 표면 실장이 가능한 서지 업소버가 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2005-63721호 공보 참조).

이러한 서지 업소버에 있어서, 전극 재료, 밀봉 가스, 밀봉 가스압을 바꾸지 않고 방전 개시 전압을 조정하기 위해서는 전극간의 거리를 변화시킬 필요가 있다.

그러나, 상기 문헌에 기재된 서지 업소버에서는, 전극간의 거리를 변화시키기 위해서는 방전 전극의 길이를 변화시킬 필요가 있어, 그때마다 금형을 제작하는 등의 제조 경비가 든다는 문제가 있었다.

또한, 종래, 이 종류의 서지 업소버는, 소정의 용적을 갖는 기밀 용기 내에 소정의 방전 갭을 유지하여 배치된 한 쌍의 방전 전극을 구비하여 구성되어 있다(일본 특허 공개 평6-132065호 공보).

도15는, 종래의 서지 업소버의 일례를 나타내고 있다. 이 서지 업소버(S)에서는, 전기 절연재로 이루어지는 베이스(300)에 한 쌍의 리드선(301a, 301b)이 소정의 간격을 유지하여 기밀형으로 관통하여 설치되어 있다. 이 한 쌍의 리드선(301a, 301b)의 일단부에는 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 혹은 이들의 합금으로 이루어지는 방전 전극(302a, 302b)이 병행하여 설치되어 있고, 그들 방전 전극(302a, 302b)을 둘러싸도록 베이스(300)에 유리 등의 전기 절연재로 이루어지는 기밀 용기 부재(303)가 설치되어 있다. 이 기밀 용기 부재(303) 내에는, 아르곤(Ar)이나 질소(N) 가스 등의 불활성 가스로 이루어지는 방전 가스가 충전되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 서지 업소버(S)에서는, 리드선(301a, 301b)이 피보호 기기의 선로 사이, 예를 들어 전자 기기의 선로 사이에 접속된다. 그리고, 그 선로에 서지가 인가되면, 방전 전극(302a, 302b) 사이에 기중방전이 생성하고, 서지가 흡수되어 그 전자 기기가 서지로부터 보호된다.

그러나, 상기의 서지 업소버(S)에서는, 안정된 방전 개시 전압이 얻어지기 어렵고, 급준한 서지가 인가된 경우에 방전 개시 전압이 상승하고, 서지 업소버로서의 기능을 충분히 다하지 못할 가능성이 있었다.

본 발명은, 방전 전극의 길이를 변화시키지 않고 방전 전극간의 거리를 용이하게 변화시키는 것이 가능한 서지 업소버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 결점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 안정된 고정밀도의 방전 개시 전압이 얻어지고, 서지 업소버로서의 기능을 확실하게 할 수 있는 서지 업소버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공하고 있다.

본 발명에 관한 서지 업소버는, 한 쌍의 단자 전극 부재를 양단부에 배치하여 내부에 밀봉 가스를 밀봉하는 절연성 관을 구비하고, 상기 한 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에 다른 쪽의 단자 전극 부재를 향해 돌출하는 한 쌍의 돌출 전극이 고착되고, 상기 한 쌍의 돌출 전극이 마주 보는 위치로부터 어긋나 있는 것을 특징으로 한다.

절연성 관의 내측 또한 축 방향으로 돌출하도록 한 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에 고착된 한 쌍의 돌출 전극이 마주 보는 위치로부터 어긋나도록 배치되어 있으면, 이 어긋남의 거리를 바꾸는 것에 의해, 돌출 전극의 길이를 바꾸는 일없이 돌출 전극간의 거리를 용이하게 변화시킬 수 있다.

이 서지 업소버에 있어서, 상기 한 쌍의 돌출 전극이 상기 절연성 관의 중심에 대해 점대칭인 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 한 쌍의 돌출 전극 사이에 형성되는 트리거 갭이 절연성 관의 중앙 부근에 형성되므로, 방전 개시 전압을 안정화시킬 수 있다.

이 서지 업소버에 있어서, 상기 한 쌍의 돌출 전극의 선단부로부터 기단부까지의 거리가 상기 한 쌍의 전극 부재의 사이의 거리의 절반과 동등하거나, 혹은 절반 이하인 것이 바람직하다.

한 쌍의 돌출 전극의 선단부로부터 기단부까지의 거리가 상기 한 쌍의 전극 부재 사이의 거리의 절반과 동등하거나, 혹은 절반 이하로 하면 수명 특성을 향상시킬 수 있다.

이 서지 업소버에 있어서, 상기 한 쌍의 돌출 전극이 나선형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

한 쌍의 돌출 전극의 형상을 나선형으로 형성하면, 돌출 전극의 기단부로부터 선단부까지의 길이를 크게 취할 수 있으므로, 돌출 전극을 단자 전극 부재에 고착할 때에 고착재가 표면 장력에 의해 돌출 전극의 선단부까지 올라가, 전극 재료의 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 서지 업소버에 있어서, 상기 돌출 전극의 외표면에 은을 포함하는 피막을 형성하는 것에 의해 응답성을 크게 향상시킬 수 있고, 특히 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압의 상승이 억제되어, 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

또한, 상기 돌출 전극을, 상기 단자 전극 부재에 형성한 구멍 내에 기단부를 코오킹하는 것에 의해 고정해도 좋다.

돌출 전극이 코오킹에 의해 단자 전극 부재에 견고하게 고정되어 있으면, 반복 방전 등의 열 충격이나 외부로부터의 진동 등의 충격에 의해 돌출 전극이 굽혀지거나, 단자 전극 부재로부터 고정된 돌출 전극이 빠지는 일이 없어, 방전 거리의 변화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 서지 업소버는, 기밀 용기 내에 한 쌍의 봉 형상의 방전 전극이 소정의 방전 갭을 유지하여 서로 평행하게 배치되고, 상기 한 쌍의 방전 전극은, 적어도 상기 방전 갭을 통해 대향하는 내향 측면의 재질에 Ag 또는 Ag 합금이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 이루어지는 서지 업소버에서는, 방전 개시 전압이 안정된 Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 한 쌍의 방전 전극 사이에서 방전이 행해져 서지가 흡수된다. 이로 인해, 그 방전의 개시 전압은, 소정의 범위 내의 안정된 범위 내에서 행해진다. 또한, 서로 평행한 봉 형상의 방전 전극의 내향 측면 사이에서 방전하므로, 그 방전 표면을 방전 전극의 길이 방향에 걸쳐 넓게 확보할 수 있어, 안정된 방전을 행하게 할 수 있다.

본 발명에 관한 서지 업소버는, 서로 평행한 한 쌍의 봉 형상의 방전 전극 중 적어도 방전 갭을 통해 대향하는 내향 측면에 의해, 넓은 방전 면적을 확보할 수 있는 동시에, 그 내향 측면의 재질에 Ag 또는 Ag 합금이 포함되어 있으므로, 그 방전의 개시 전압이 안정된 범위 내에서 행해지고, 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압이 상승하는 일이 없어, 서지 업소버로서의 기능을 확실하게 할 수 있다.

이 경우, 한 쌍의 방전 전극의 내향 측면뿐만 아니라, 표면 전체가 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 구성으로 해도 좋다.

표면 전체를 Ag 또는 Ag 합금으로 하는 경우, 한 쌍의 방전 전극 전체가 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 구성으로 해도 좋고, Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 코팅층이 형성되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이들의 구성을 갖는 서지 업소버에서는, 표면의 넓은 면적이 Ag 또는 Ag 합금으로 구성되기 때문에, 더욱 안정된 방전이 행해진다.

본 발명의 제1 실시 형태에 대해, 도1을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 서지 업소버(1)는 트리거 갭을 사용한 방전형 서지 업소버이다. 이 서지 업소버(1)는 전체로서는 직육면체형이며, 도1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 대향 배치된 단자 전극 부재(2, 3)와, 이들 단자 전극 부재(2, 3)를 양단부에 배치하여 내부가 아르곤(Ar) 등의 가스로 밀봉된 절연성의 세라믹스 애자관(4)과, 단자 전극 부재(2, 3)에 각각 설치된 돌출 전극(5, 6)으로 구성된다.

한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe)의 합금인 코바르(KOVAR : 등록 상표) 또는 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금인 42 합금 등으로 이루어지고, 직사각형의 평판으로 형성되어 있다.

한편, 세라믹스 애자관(4)은 알루미나(Al₂O₃) 등의 세라믹스로 이루어지고, 외주가 단자 전극 부재(2, 3)의 외주에 일치하는 직사각형의 프레임형 횡단면을 갖고 있다. 이 세라믹스 애자관(4)의 양단부면에는 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 합금층과 니켈(Ni)층과의 2층 구조로 이루어지는 메탈라이즈층(7)이 구비되어 있다. 세라믹스 애자관(4)은 메탈라이즈층(7)을 구비한 단부면에서 은(Ag) 구리(Cu)계의 프레임형의 납땜재(8)를 통해 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 의해 폐색되어 있고, 세라믹스 애자관(4)의 내부에는 아르곤 가스가 밀봉되어 있다.

한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)의 내표면에는 각각 돌출 전극(5, 6)이, 단자 전극 부재(2, 3)의 중심으로부터 조금 어긋나고, 또한, 세라믹스 애자관(4)의 중심에 대해 점대칭인 위치로부터, 세라믹스 애자관(4)의 내측을 향해, 세라믹스 애자관(4)의 축(101) 방향을 따라 돌출하고 있다. 이들의 돌출 전극(5, 6)의 길이는, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 사이의 거리의 절반보다 조금 길게 형성되어 있다. 또한, 이들의 돌출 전극(5, 6)은 티탄(Ti), 니켈(Ni) 또는 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금 등으로 이루어지고, 단자 전극 부재(2, 3)에 용접으로 고착되어 있다. 그리고, 이들 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)과의 사이가 트리거 갭(51)으로 되어 있다.

다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 업소버(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 및 돌출 전극(5, 6)을 성형한다. 그리고, 단자 전극 부재(2)의, 단자 전극 부재(2)의 중앙으로부터 조금 어긋난 위치에 돌출 전극(5)을 용접에 의해 고착한다.

또한, 단자 전극 부재(2)에 고착된 돌출 전극(5)에 대해 세라믹스 애자관(4)의 중심에 대해 점대칭의 위치에 오도록, 돌출 전극(6)을 단자 전극 부재(3)에 용접에 의해 고착한다.

여기서, 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)을, 원하는 방전 개시 전압이 얻어지는 거리로 되도록 배치한다.

다음에, 세라믹스 애자관(4)의 양단부면에, 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 합금층과 니켈(Ni)층을 이 순서로 성형하고, 프레임형의 납땜재(8)와의 습윤성을 향상시키기 위한 메탈라이즈층(7)을 형성한다.

그리고, 돌출 전극(5)이 고착된 단자 전극 부재(2) 상에 고형의 납땜재(8)를 설치하고, 단자 전극 부재(2)의 주연부 상에 세라믹스 애자관(4)을 설치한다. 또한, 세라믹스 애자관(4) 상에 납땜재(8)를 적재하고, 그 위에 돌출 전극(6)이 고착된 단자 전극 부재(3)를 적재하여 임시 조립한다.

이와 같이 임시 조립한 상태에서 충분히 진공 배기한 후, 밀봉 가스 분위기에서 가열하고, 프레임형의 납땜재(8)를 용융하여 밀봉하고, 그 후 급속히 냉각하여, 서지 업소버(1)를 제조한다.

이와 같이 하여 제조된 서지 업소버(1)는, 프린트 기판 등 상에 형성된 랜드와 서지 업소버(1)의 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)의 외면을 납땜하여 고정되어, 사용된다.

이러한 구성을 갖는 서지 업소버(1)에 서지 전압이 인가되면, 우선 서지 업 소버(1)의 트리거 갭(51)에서 방전이 발생하고, 이 트리거 갭(51)에 있어서의 방전으로 이온화된 아르곤(Ar)에 의해 주 방전이 유기된다. 이 주 방전에 의해 서지 전압을 릴리프하는 것에 의해, 서지 업소버(1)가 설치되어 있는 전자 기기를 서지 전압에 의한 데미지로부터 지킬 수 있다.

이 서지 업소버(1)에 따르면, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 길이를 바꾸지 않아도, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 고착하는 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 위치를 바꿈으로써 트리거 갭(51)의 거리를 변화시킬 수 있다. 따라서, 동일한 전극 재료, 밀봉 가스, 밀봉 가스압을 바탕으로 방전 개시 전압을 변화시킬 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 제2 실시 형태의 서지 업소버(11)에 대해, 도2를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 제1 실시 형태에 있어서 설명한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.

제2 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 점은, 도2에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 길이가 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 사이의 거리의 절반보다 조금 짧게 형성되어 있는 점이다.

이 서지 업소버(11)에 따르면, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 길이를 바꾸지 않아도, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 고착하는 위치를 바꿈으로써 트리거 갭(52)의 거리를 변화시킬 수 있으므로, 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이들 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)을 세라믹스 애자관의 축(101)에 접근시키는 것에 의해, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6) 사이의 트리거 갭(52)의 거리를 극단적으로 짧게 한 경우라도, 방전시에 한 쌍의 돌출 전극(5, 6) 사이에 발생하는 인력에 의 해 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)이 접촉해 버릴 가능성이 없다.

상기의 제1 및 제2 실시 태양에 있어서는, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 길이가, 서지 업소버(1)에서는 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 사이의 거리의 절반보다 길고, 서지 업소버(11)에서는 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 사이의 거리의 절반보다 짧게 형성되어 있었지만, 도3에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3) 사이의 거리의 정확히 절반의 길이로 형성해도 좋다. 도3에 도시한 서지 업소버(21)의 경우에서도, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 길이를 바꾸지 않아도, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)을 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 고착하는 위치를 바꿈으로써 트리거 갭(53)의 거리를 바꿀 수 있다. 또한, 트리거 갭(53)의 거리를 극단적으로 짧게 한 경우라도, 방전시에 양방의 돌출 전극(5, 6) 사이에 발생하는 인력에 의해 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)이 접촉해 버릴 가능성이 적으므로, 제2 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 제3 실시 형태에 대해, 도4를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서 설명한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.

제3 실시 형태의 서지 업소버(31)가 상기 제1 또는 제2 실시 형태와 다른 점은, 도4에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)이 나선형으로 형성되어 있는 점이다.

이 서지 업소버(31)에서는, 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)의 내표면에, 다른 쪽의 단자 전극 부재(3, 2)를 향해 나선형으로 신장하는 돌출 전극(5, 6)이, 세라 믹스 애자관(4)의 중심에 대해 점대칭으로 되도록 고착되어 있다. 그리고, 돌출 전극(5)의 선단부와 돌출 전극(6)의 선단부가 방전부(32)로 되고, 이들의 방전부(32) 사이가 트리거 갭(54)으로 되어 있다.

본 실시 형태의 서지 업소버(31)는, 제1 실시 형태의 서지 업소버(1)와 같은 순서로 제조된다.

여기서, 돌출 전극(5)과 돌출 전극(6)은, 각각의 방전부(32) 사이의 거리가 원하는 방전 개시 전압이 얻어지는 거리로 되도록 배치된다.

이 서지 업소버(31)에 따르면, 나선형의 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 선단부로부터 기단부까지의 거리를 바꾸지 않아도, 단자 전극 부재에 고착하는 위치를 바꿈으로써 트리거 갭(54)의 거리를 변화시킬 수 있으므로, 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 서지 업소버(31)에 따르면, 밀봉 재료의 납땜재(8) 등이 나선형의 돌출 전극(5, 6)의 뿌리부까지 흘러버렸다고 해도, 나선형의 돌출 전극(5, 6)의 뿌리부로부터 방전 부분(32)까지의 거리를 대폭 길게 취할 수 있으므로, 납땜재(8)가 표면 장력에 의해 방전 부분(32)까지 도달해 버려 방전 부분(32)의 재질이 변화하는 것에 의한 방전 개시 전압의 변화를 방지할 수 있다.

또한, 이상에 나타낸 실시 형태에 있어서, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)은 세라믹스 애자관(4)의 중심에 대해 점대칭으로 되도록 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 고착되어 있지만, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)의 점대칭의 중심은 세라믹스 애자관(4)의 중심에 한정되지 않고, 축(101)에 수직으로 세라믹스 애자관(4)의 중심을 포함하는 면 위에 있으면 세라믹스 애자관(4)의 중심으로부터 어긋나 있어도 좋다.

또한, 한 쌍의 돌출 전극(5, 6)은 가는 원 기둥, 각 기둥 등의 기둥형이나 나선형에만 한정되지 않고, 삼각뿔형 등의 선단부를 향해 외주의 내경을 줄이는 형상으로 해도 좋고, 또한 펀칭 가공으로 제작한 금속 평판을 원주형으로 둥글게 한, 도5에 도시하는 바와 같은 형상이라 좋다. 도5에 도시한 돌출 전극(41)은, 얇은 티탄(Ti) 등의 금속판을 T자형으로 펀칭하고, T자형의 가로 막대에 해당하는 가로 부분(42)을 원주형으로 둥글게 한 후, T자형의 세로 막대에 해당하는 세로 부분(43)을, 원주형으로 둥글게 한 가로 부분(42)의 중심 방향으로 압박하여 구부려 형성하고 있다. 이 경우, 원주형으로 둥글게 한 가로 부분(42)의 단부를 단자 전극 부재(2) 및 단자 전극 부재(3)에 용접 등으로 고착하여 사용한다. 이 돌출 전극(41)에서는, 금속판을 펀칭 후 굽힘 가공하는 것만으로 돌출 전극(41)을 제작할 수 있으므로, 기둥형, 뿔형 또는 나선형의 전극에 비해 저렴하게 돌출 전극(41)을 제작할 수 있다.

또한, 이상에 나타낸 실시 형태에 있어서 돌출 전극(5, 6)은 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)에 용접으로 고착되어 있지만, 용접에 한정되지 않고, 도6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 단자 전극 부재(2, 3)[도6의 (a) 내지 도6의 (e)에서는 단자 전극 부재(3)]에 작은 구멍(71)을 뚫고, 도6의 공정 (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 구멍(71)에 돌출 전극(5, 6)[도6의 (a) 내지 도6의 (e)에서는 돌출 전극(6)]의 기단부를 압입한 후 납땜재로 고착해도 좋다. 또한, 돌출 전극(6)의 압입도, 도6의 공정 (c)에 도시하는 바와 같이 단자 전극 부재(3)를 관통하도록 압입하고, 그 후, 도6의 공정 (d)에 도시하는 바와 같이, 단자 전극 부재(3)로부터 관통한 돌출 전극(6)의 단부(72)를 프레스함으로써 단자 전극 부재(3)에 고착하고, 또는, 단자 전극 부재(3)로부터 관통한 돌출 전극(6)의 단부(72)만을 프레스하고, 그 후, 도6의 공정 (e)에 도시하는 바와 같이, 단자 전극 부재(3)에 대해 절곡하도록 프레스함으로써 단자 전극 부재(3)와 돌출 전극(6)을 고착 일체화시켜도 좋다. 이와 같이 함으로써, 단자 전극 부재(3)와 돌출 전극(6)을 한층 더 안정적으로 고정할 수 있다.

또한, 단자 전극 부재(2, 3)에 돌출 전극(5, 6)을 고정하는 방법으로서는, 도7의 (a) 내지 도7의 (c)에 도시하는 코오킹에 의한 방법으로 해도 좋다. 즉, 도7의 공정 (a)에 도시하는 바와 같이 단자 전극 부재(2, 3)의 구멍(71) 내에 돌출 전극(5, 6)[도7의 (a) 내지 도7의 (c)에는 단자 전극 부재(3) 및 돌출 전극(6)만 도시함]의 기단부를 압입한 후, 돌출 전극(6)보다도 내경이 큰 통형의 펀치(P)를 사용하고, 단자 전극 부재(3)의 구멍(71)의 주위를 프레스하여, 도7의 공정 (b)에 나타내는 바와 같이 펀치(P)를 단자 전극 부재(3)에 침입시킨다. 이 펀치(P)를 프레스하는 것에 의해, 그 프레스 부위로부터 내측에 있어서의 단자 전극 부재(3)의 두께가 도7의 공정 (b)에 화살표로 나타내는 바와 같이 반경 내측으로 밀어 올려지는 것에 의해, 그 주름부(73)가, 구멍(71)을 직경 축소하면서, 도7의 공정 (c)에 도시하는 바와 같이 돌출 전극(6)을 단자 전극 부재(3)에 견고하게 고정하는 것이다.

이와 같이, 돌출 전극(5, 6)이 코오킹에 의해 단자 전극 부재(2, 3)에 견고하게 고정되어 있으면, 반복 방전 등의 열 충격이나 외부로부터의 진동 등의 충격 에 의해 돌출 전극(5, 6)이 굽혀지거나, 단자 전극 부재(2, 3)로부터 고정된 돌출 전극(5, 6)이 빠지는 일이 없어, 방전 거리의 변화를 방지할 수 있다.

돌출 전극의 재질은, Ti, Ni, Fe-Ni 합금 외에 Fe, Cu, Mo, Mn, W, Ag, Al, Pd, Pt 또는, 이들 2종 이상의 합금이라도 좋다. 또한, 전술한 돌출 전극 표면에, SnO₂, SiC, ITO, TiC, TiCN, BaAl₄나 전술한 금속이나 합금의 도전성 피막을 스퍼터링 등에 의해 형성해도 좋다.

이 경우, 돌출 전극의 외표면을 은(Ag)을 포함하는 금속으로 형성하면, 응답성을 더 향상시킬 수 있다.

도8은, 돌출 전극의 외표면에 은을 포함하는 도전성 피막을 형성한 서지 업소버를 도시하고 있다. 이 서지 업소버(81)에 있어서, 돌출 전극(5, 6)에 형성되는 도전성 피막(82)은, 절연성 관(4)과 단자 전극 부재(2, 3)를 고착하는 납땜재(8)에 의해 구성되어 있고, 이 납땜재(8)로서 은(Ag)-구리(Cu)계 납땜재를 사용하고, 이 납땜재(8)를 용융시켰을 때에, 표면 장력에 의해 돌출 전극(5, 6)에 기어 오르게 하는 것에 의해, 상기 돌출 전극(5, 6)의 외표면에 도전성 피복(82)을 형성하고 있다.

이 서지 업소버(81)를 제조하는 경우, 단자 전극 부재(2, 3)에 돌출 전극(5, 6)의 기단부를 압입하고, 이 돌출 전극(5, 6)을 삽입 관통시키는 구멍을 뚫은 납땜재 시트(도시 생략)를 돌출 전극(5, 6)을 관통시켜 단자 전극 부재(2, 3)에 씌운 상태로 한 후, 그 위에 절연성 관(4)을 배치하여, 상기 절연성 관(4)의 양단부에 납땜재 시트를 통해 양 단자 전극 부재(2, 3)를 배치한다. 그리고, 이들을 조립 상태에서 가열하여 납땜재(8)를 용융시키면, 절연성 관(4)과 단자 전극 부재(2, 3)와의 사이를 고착하는 동시에, 표면 장력에 의해 단자 전극 부재(2, 3) 표면의 납땜재가 돌출 전극(5, 6)을 기어 올라 상기 돌출 전극(5, 6)의 외표면을 피복하고, 도전성 피복(82)으로 되는 것이다.

이와 같이 구성한 서지 업소버(81)와, 이러한 도전성 피복(82)을 갖지 않는 서지 업소버와의 응답 특성을 비교하기 위해, 1.2 마이크로초에서 최대치인 10 ㎸로 되고, 50 마이크로초에서 그 반값으로 되는 임펄스 전압을 인가했을 때의 응답 전압(방전 개시 전압)을 측정했다. 도9에 도시하는 바와 같이, 도전성 피복을 갖는 서지 업소버의 쪽이 응답 전압이 낮고, 또한 응답 전압의 변동도 작게 되어 있어, 응답 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

이와 같이 돌출 전극(5, 6)의 외표면을 은을 포함하는 도전성 피복(82)으로 피복하는 것에 의해 응답성을 크게 향상시킬 수 있고, 특히 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압의 상승이 억제되어, 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 서지 업소버의 제4 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다.

도10은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도이다.

이 서지 업소버(S1)는, 전기 절연재로 이루어지는 베이스(201)에, 듀멧선(구리 피복 철 니켈 합금선) 등의 도선으로 이루어지는 한 쌍의 리드선(202a, 202b)이 소정의 간격을 유지하여 기밀형으로 관통하여 설치되어 있는 동시에, 각 리드선(202a, 202b)의 선단부측(도10에 있어서는 상측)에는, 재질이 Ag(은) 또는 Ag(은)-Cu(구리) 등으로 이루어지는 Ag 합금의 소정 길이의 봉 형상의 방전 전극(203a, 203b)이 방전 갭(G)의 간격을 두고 서로 평행하게 설치되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 서지 업소버(S1)에 있어서는, 리드선(202a, 202b)의 선단부에, Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 봉 형상의 방전 전극(203a, 203b)이 더해서 연장되도록 고착되어 있다.

또한, 베이스(201)에는, 방전 전극(203a, 203b)을 둘러싸도록 유리 등으로 이루어지는 기밀 용기 부재(204)가 접착제를 이용하여 고착되어 있다. 그리고 이 기밀 용기 부재(204) 및 베이스(201)로 둘러싸이는 기밀 용기(C) 내에는, 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 희가스나 질소 가스 등의 불활성 가스로 이루어지는 방전 가스(밀봉 가스)가 충전되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 서지 업소버(S1)는, 리드선(202a, 202b)이 피보호 기기의 선로 사이, 예를 들어 전자 기기의 선로 사이에 접속된다. 그리고, 그 선로에 서지가 인가되면, 방전 전극 사이(203a, 203b)에 기중방전이 생성하고, 서지가 흡수되어 그 전자 기기가 서지로부터 보호된다. 이 서지 업소버(S1)는, 방전 전극(203a, 203b)이 봉 형상으로 형성되는 동시에, 서로 평행하게 나란히 배치되고, 대향 상태로 되는 내향 측면(F)이 방전면으로 되는 것으로부터, 이 방전면이 방전 전극(203a, 203b)의 길이 방향에 걸치는 비교적 넓은 면적에서 확보되고, 이 넓은 면적의 방전 전극(203a, 203b) 사이에서 방전이 행해져 서지가 흡수되기 때문에, 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

그리고, 이 기중방전시, 방전 전극(203a, 203b)이 방전 개시 전압의 안정된 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지므로, 그 방전의 개시 전압이 소정의 안정된 범위 내에서 행해지고, 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압이 상승하는 일이 없어, 서지 업소버로서의 기능을 확실하게 할 수 있어, 더욱 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다. 또한, 반복 방전에 의해 방전 전극 사이(203a, 203b)의 표면의 일부가 비산해도, 장기적으로 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

도11은, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도이다. 도면 중, 상기 제4 실시 형태와 공통되는 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 간략화한다.

이 서지 업소버(S2)에 있어서는, 한 쌍의 리드선(202a, 202b)의 선단부측에 각각 접속되는 방전 전극(205a, 205b)은, Fe, Ni, Cu, 혹은 이들의 합금으로 이루어지는 소정 길이의 봉 형상의 베이스 축(206a, 206b)을 갖는 동시에, 이들 베이스 축(206a, 206b) 전체에 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 코팅층(207a, 207b)이 형성되어 있다.

이 경우, 봉 형상의 베이스 축(206a, 206b)과 리드선(202a, 202b)을 별개 부재로 하지 않고, 리드선(202a, 202b)을 연장하여 베이스 축으로 할 수도 있다.

상기 베이스 축(206a, 206b)으로의 Ag재의 코팅층(207a, 207b)은, 베이스 축(206a, 206b)에 Ag 도금을 행하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 베이스 축(206a, 206b)의 표면에 인쇄 방법에 의해, 혹은 스퍼터에 의해 형성할 수도 있 다.

상기 구성으로 이루어지는 서지 업소버(S2)에 있어서도, 방전 전극(205a, 205b)의 외표면이 방전 개시 전압이 안정된 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지므로, 그 방전의 개시 전압이 소정의 범위 내의 안정된 범위 내에서 행해지고, 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압이 상승하는 일이 없어, 서지 업소버로서의 기능을 확실하게 할 수 있다. 또한, 방전 전극(205a, 205b)의 전체면에 Ag의 코팅층(207a, 207b)이 마련되어 있기 때문에, 넓은 면적에서 보다 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있어, 장기적으로 안정된 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

도12 및 도13은, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 서지 업소버의 종단면도이다.

이 서지 업소버(S3)에 있어서는, 한 쌍의 리드선(202a, 202b)의 선단부측에 각각 접속되는 방전 전극(208a, 208b)은, Fe, Ni, Cu, 혹은 이들의 합금으로 이루어지는 소정 길이의 봉 형상의 베이스 축(209a, 209b)을 갖는 동시에, 이들 베이스 축(209a, 209b)의 외표면 중, 방전 갭(G)을 통해 대향 상태로 되어 있는 내향 측면(F)에만 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 코팅층(210a, 210b)이 형성되어 있다. 이 도12 및 도13에 나타내는 예에서는, 방전 전극(208a, 208b)의 대략 반 둘레 분의 측면에 코팅층(210a, 210b)이 형성되어 있다. 이 경우도, 봉 형상의 베이스 축(209a, 209b)의 구조로서는, 리드선(202a, 202b)을 연장하여 베이스 축으로 할 수도 있다.

상기 구성으로 이루어지는 서지 업소버(S3)에 있어서도, 방전 전극(208a, 208b) 중, 방전이 행해지는 부분이 방전 개시 전압이 안정된 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지므로, 그 방전의 개시 전압이 소정의 범위 내의 안정된 범위 내에서 행해지고, 급준한 서지가 인가된 경우라도 방전 개시 전압이 상승하는 일이 없어, 서지 업소버로서의 기능을 확실하게 할 수 있다. 또한, 고가의 Ag를 방전 전극(208a, 208b)의 대략 반 둘레 분의 내향 측면에만 코팅하고 있기 때문에, 방전 전극(208a, 208b)의 전체를 Ag재로 형성하는 경우에 비해 저렴하게 제조할 수 있다.

(실시예)

상기 제4 실시 형태의 서지 업소버에 관해, 그 방전 특성을 Ag 이외의 다른 금속과 비교하면서 측정했다.

도14는, 방전 전극의 재질을 Ag, Ni, Cu, Fe로 했을 때의 응답 전압 특성을 나타낸 그래프이다. 서지 전압으로서, 1.2 마이크로초에서 최대치인 10 ㎸로 되고, 50 마이크로초에서 그 반값으로 되는 임펄스 전압을 인가했다. 그때의 방전 개시 전압을 응답 전압으로서 측정했다. 도14에서는 그 응답 전압을 각 재질마다 나란히 나타내고 있다.

도14로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 Ag로 이루어지는 방전 전극의 경우에는, 다른 재질의 방전 전극에 비해 응답 전압(방전 전압)이 낮고, 또한, 그 변동의 폭도 작게 되어 있어, 안정된 고정밀도의 방전 개시 전압이 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 일은 없고, 첨부의 클레임의 범위에 의해서만 한정된다.

예를 들어, 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서의 한 쌍의 단자 전극 부재(2, 3)는 Cu나 Ni계의 합금이라도 좋다.

또한, 세라믹스 애자관(4)의 양단부면의 메탈라이즈층(7)은 Ag, Cu, Au, Mo-Mn이라도 좋고, 또한, 메탈라이즈층(7)을 이용하지 않고 활성 금속으로 이루어지는 납땜재(8)로 밀봉해도 좋다.

밀봉 가스는 원하는 전기 특성을 얻기 위해 조성이 조정된, 예를 들어 대기(공기)라도 좋고, Ar, N₂, Ne, He, Xe, H₂, SF₆, C₂F₆, C₃F₈, CO₂등, 및 이들의 혼합 가스라도 좋다.

또한, 돌출 전극에 도전성 피복을 형성하는 경우, 전술한 납땜재에 의한 방법 이외에도 도금, 인쇄, 스퍼터 등의 방법을 채용할 수 있다.

또한, 제4 내지 제6 실시 형태에 있어서, 예를 들어 방전 전극을, Ag 단일 부재로 구성해도 좋고, Ag 합금으로 구성해도 좋고, Ag 합금으로 구성한 경우에는 더욱 저렴하게 할 수 있다. 또한, 방전 전극 그 자체를 Ag 또는 Ag 합금에 의해 구성하는 경우나, 방전 전극의 표면에 Ag 또는 Ag 합금의 코팅층을 형성하는 경우뿐만 아니라, 방전 전극은 Ag 또는 Ag 합금을 포함하는 것이면 좋고, 예를 들어 다른 금속이나 절연물 등과의 혼합물로 이루어지는 것이라도 좋다.

또한, 상기 각 실시 형태의 예에서는, 베이스(201)와 기밀 용기 부재(204)로 방전 전극을 수납하는 기밀 용기(C)를 형성하는 구성으로 하고 있지만, 방전 전극을 평행하게 유지할 수 있으면, 하나의 유리통 등으로 이루어지는 통형 용기의 양단부를 용융시키면서 좁히는 것에 의해 기밀 용기로 하는 구성이라도 좋다.

본 발명에 따르면, 방전 전극의 길이를 변화시키지 않고 방전 전극간의 거리를 용이하게 변화시키는 것이 가능한 서지 업소버를 제공할 수 있다.

Claims

내부에 가스를 밀봉하는 절연성 관과,

상기 절연성 관의 양단부에 배치된 평판인 한 쌍의 단자 전극 부재와,

상기 한 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에 각각 고착되어, 다른 쪽의 단자 전극 부재를 향해 돌출하는 한 쌍의 돌출 전극을 구비한 서지 업소버이며,

상기 돌출 전극이 서로 마주 보는 위치로부터 어긋나 배치되어 있는 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 돌출 전극이, 상기 절연성 관의 중심에 대해 점대칭으로 되는 위치에 배치되어 있는 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 돌출 전극의 선단부로부터 기단부까지의 거리가, 상기 한 쌍의 전극 부재 사이의 거리의 절반과 동등하거나, 혹은 절반 이하인 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 돌출 전극이 나선형으로 형성되어 있는 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 돌출 전극의 외표면에, 은을 포함하는 피막이 형성되어 있는 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 돌출 전극이, 상기 단자 전극 부재에 형성한 구멍 내에 기단부를 코오킹하는 것에 의해 고정되어 있는 서지 업소버.
밀용기 내에 한 쌍의 봉 형상의 방전 전극이 소정의 방전 갭을 유지하여 서로 평행하게 배치된 서지 업소버이며,

상기 한 쌍의 방전 전극의, 적어도 상기 방전 갭을 통해 대향하는 내향 측면의 재질에 Ag 또는 Ag 합금이 포함되어 있는 서지 업소버.
제7항에 있어서, 상기 한 쌍의 방전 전극의 표면 전체가 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 서지 업소버.
제7항에 있어서, 상기 한 쌍의 방전 전극이 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 서지 업소버.
제7항에 있어서, 상기 한 쌍의 방전 전극에, Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지는 코팅층이 형성되어 있는 서지 업소버.
제1항에 있어서, 상기 돌출 전극은, 상기 한 쌍의 돌출 전극을 포함하도록 절연성 관의 축선에 따른 단면으로 절단했을 때의 절단면에서, 상기 한 쌍의 돌출 전극의 단면 형상이 절연성 관의 중심에 대해서 점대칭이 되도록 배치되어 있는 서지 업소버.
제2항에 있어서, 상기 점대칭은 상기 돌출 전극이 이동할 경우에도 항상 유지되고 있는 서지 업소버.
제7항에 있어서, 상기 내향 측면의 재질이 Ag이거나, Ag 합금이거나, Ag 또는 Ag 합금과 절연물과의 혼합물인 서지 업소버.