KR101607727B1

KR101607727B1 - 서지 업소버

Info

Publication number: KR101607727B1
Application number: KR1020117017280A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 다나카; 츠요시 오기
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-24
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2016-03-30
Also published as: WO2010084561A1; TW201031068A; TWI440271B; JP5316020B2; US8610351B2; CN102282733A; KR20110119660A; DE112009004391B4; DE112009004391T5; DE112009004391T8; CN102282733B; HK1161436A1; JP2010170917A; US20110273088A1

Abstract

(과제) 서지 업소버에 있어서, 파미 길이가 긴 서지에도 견딜 수 있음과 함께 전극에 방전 보조제를 도포하지 않고 안정적인 방전 개시 전압을 얻는 것.
(해결 수단) 서로 대향 배치된 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 와, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 를 양단에 배치하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 절연성 관 (3) 을 구비하고, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 의 내표면에, 중앙부 (4a) 가 솟아오른 팽출 전극재 (4) 가 형성되고, 그 팽출 전극재 (4) 에, 단자 전극 부재 (2) 보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있다.

Description

서지 업소버{SURGE ABSORBER}

본 발명은 낙뢰 등에 의하여 발생되는 서지로부터 여러 기기를 보호하고, 사고를 미연에 방지하는 데에 사용하는 서지 업소버에 관한 것이다.

전화기, 팩시밀리, 모뎀 등의 통신 기기용의 전자기기가 통신선과 접속되는 부분, 전원선, 안테나 혹은 CRT 구동 회로 등, 번개 서지나 정전기 등의 이상 전압 (서지 전압) 에 의한 전격을 받기 쉬운 부분에는, 이상 전압에 의하여 전자기기나 이 기기를 탑재하는 프린트 기판의 열적 손상 또는 발화 등에 의한 파괴를 방지하기 위하여 서지 업소버가 접속되어 있다.

종래, 응답성이 양호한 서지 업소버로서, 예를 들어 특허문헌 1 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 갭을 갖는 서지 흡수 소자를 사용한 서지 업소버가 제안되어 있다. 이 서지 업소버는, 도전성 피막으로 감싼 원기둥 형상의 절연성 부재인 세라믹스 부재의 둘레면에, 이른바 마이크로 갭이 형성되고, 세라믹스 부재의 양단에 1 쌍의 캡 전극을 갖는 서지 흡수 소자가 방전 제어 가스와 함께 유리관 내에 수용되고, 원통 형상의 유리관 양단에 리드선을 갖는 봉지 전극이 고온 가열에 의하여 봉착된 방전형 서지 업소버이다.

한편, 예를 들어 특허문헌 2 에 나타내는 바와 같이, 봉 형상의 방전 기체로 이루어지는 복수의 방전 전극을 방전 간극을 사이에 두고 대향 배치하고, 이것을 방전 가스와 함께 기밀 용기 내에 봉입하고, 전극 기체의 하단부에 접속된 리드 단자를 기밀 용기 외로 도출시킨 방전형 서지 흡수 소자에 있어서, 기밀 용기 내의 유전체 기대 표면에 카본선의 트리거 전극을 각 방전 전극과 미소 간극을 벌려 형성한 카본 트리거선식의 방전형 서지 흡수 소자가 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2003-282216호 일본특허 제2745393호

상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다.

특허문헌 1 에 나타내는 마이크로 갭식의 서지 업소버에서는, 파미 (波尾) 길이가 긴 전류 서지가 진입했을 경우, 내부 소자의 데미지가 크다는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2 에 나타내는 카본 트리거선식의 서지 업소버에서는, 주방전을 형성하기 위한 돌기 형상의 전극을 형성할 필요가 있음과 함께, 돌기 형상의 전극 선단에 방전 보조제를 도포하여 방전 개시 전압을 안정시킬 필요가 있고, 제조 비용이 증대되는 문제가 있었다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 파미 길이가 긴 서지에도 견딜 수 있음과 함께 전극에 방전 보조제를 도포하지 않고 안정적인 방전 개시 전압이 얻어지는 서지 업소버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 서지 업소버는, 서로 대향 배치된 1 쌍의 단자 전극 부재와, 상기 1 쌍의 단자 전극 부재를 양단에 배치하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 절연성 관을 구비하고, 상기 1 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에, 중앙부가 솟아오른 팽출 전극재가 형성되고, 그 팽출 전극재에, 상기 단자 전극 부재보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 서지 업소버에서는, 1 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에, 중앙부가 솟아오른 팽출 전극재가 형성되어 있기 때문에, 간이한 구성으로 용이하게 제작할 수 있음과 함께, 팽출 전극재의 솟아오른 중앙부에 전계가 집중되어 용이하게 방전시킬 수 있어 파미 길이가 긴 서지에도 견딜 수 있다. 또, 팽출 전극재에, 단자 전극 부재보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있기 때문에, 방전 보조제를 도포할 필요가 없어 방전 개시 전압이 안정된다.

또, 본 발명의 서지 업소버는, 상기 팽출 전극재가, 상기 단자 전극 부재와 상기 절연성 관을 접착하는 납재로서, 그 납재를 용융시켰을 때, 상기 단자 전극 부재의 내표면에서 표면 장력에 의하여 팽출 상태로 형성시킨 것인 것을 특징으로 한다. 즉, 이 서지 업소버에서는, 팽출 전극재가, 접착용의 납재를 용융시켰을 때, 단자 전극 부재의 내표면에서 표면 장력에 의하여 팽출 상태로 형성시킨 것이기 때문에, 단자 전극 부재와 절연성 관의 접착과 동시에 중앙부가 솟아오른 팽출 전극재를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 서지 업소버는, 상기 팽출 전극재가 Ag 를 함유하는 납재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 서지 업소버에서는, 팽출 전극재가, Ag 를 함유하는 납재로 형성되어 있기 때문에, 납재 중의 Ag 가 높은 전자 방출능을 갖는 점에서 용이하게 안정적인 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 서지 업소버는, 상기 절연성 관의 내주면으로서 1 쌍의 상기 단자 전극 부재의 중간 부분에, 도전성 재료로 형성된 트리거부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 서지 업소버에서는, 절연성 관의 내주면으로서 1 쌍의 단자 전극 부재의 중간 부분에, 도전성 재료로 형성된 트리거부가 형성되어 있기 때문에, 트리거부를 개재한 트리거 방전에 의하여 임펄스 전압에 대한 응답성이 향상된다.

또, 본 발명의 서지 업소버는, 상기 절연성 관이, 각통 형상의 세라믹스재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 서지 업소버에서는, 절연성 관이, 각통 형상의 세라믹스재로 형성되어 있기 때문에, 유리관 등에 비하여 높은 신뢰성을 가짐과 함께 칩 형상 또는 블록 형상이기 때문에 표면 실장이 용이해진다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 발휘한다.

즉, 본 발명에 관련된 서지 업소버에 의하면, 1 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에, 중앙부가 솟아오른 팽출 전극재가 형성되고, 그 팽출 전극재에, 단자 전극 부재보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있기 때문에, 간이한 구성으로 용이하게 제작할 수 있고, 파미 길이가 긴 서지에도 견딜 수 있음과 함께, 안정적인 방전 개시 전압이 얻어진다.

도 1 은 본 발명에 관련된 서지 업소버의 일 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 실시형태에 있어서, 서지 업소버를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 본 실시형태에 있어서, 서지 업소버의 제조 방법을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 서지 업소버의 종래예로서 비교예 1 을 나타내는 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 서지 업소버의 종래예로서 비교예 2 를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 서지 업소버의 일 실시형태를, 도 1 내지 도 3 을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능 또는 인식 용이한 크기로 하기 위하여 축척을 적절히 변경하고 있다.

본 실시형태의 서지 업소버 (1) 는, 도 1 내지 도 3 에 나타내는 바와 같이, 서로 대향 배치된 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 와, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 를 양단에 배치하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 절연성 관 (3) 을 구비하고 있다.

1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 의 내표면에는, 중앙부 (4a) 가 솟아오른 팽출 전극재 (4) 가 형성되어 있다.

상기 팽출 전극재 (4) 는, 단자 전극 부재 (2) 와 절연성 관 (3) 을 접착하는 납재 (5) 로서, 그 납재 (5) 를 용융시켰을 때, 단자 전극 부재 (2) 의 내표면에서 표면 장력에 의하여 팽출 상태로 형성시킨 것이다. 추가로, 그 팽출 전극재 (4) 에는 단자 전극 부재 (2) 보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 팽출 전극재 (4) 가 Ag 를 함유하는 납재로서 Ag-Cu 납재로 형성되어 있다.

상기 절연성 관 (3) 은, 외형이 각기둥이고 중공인 각통 형상의 세라믹스재로 형성되어 있다. 또, 절연성 관 (3) 의 내주면으로서, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 의 중간 부분에는, 도전성 재료로 형성된 트리거부 (6) 가 형성되어 있다. 또한, 절연성 관 (3) 은, 세라믹스재가 바람직하지만, 납 유리 등의 유리관을 채용해도 된다.

상기 트리거부 (6) 는, 탄소재로 형성된 카본 트리거로서, 도 1 과 같은 타원 막 형상 이외에 선 형상으로 형성해도 된다.

상기 단자 전극 부재 (2) 는 방전 전극으로서, 납재 (5) 에 의하여 절연성 관 (3) 의 양단에 봉착되어 있다.

상기 방전 제어 가스는 He, Ar, Ne, Xe, SF₆, CO₂, C₃F₈, C₂F₆, CF₄, H₂ 및 이들 혼합 가스 등의 불활성 가스이다.

이 서지 업소버 (1) 를 제작하기 위해서는, 내면에 트리거부 (6) 가 형성된 절연성 관 (3) 을 준비하고, 절연성 관 (3) 내의 공기를 소정의 방전 제어 가스 (예를 들어, Ar) 로 치환한 후, 접합면 및 단자 전극 부재 (2) 의 내면에 소정 두께의 납재 (5) 를 배치한 상태에서 단자 전극 부재 (2) 를 절연성 관 (3) 의 양단에 가압 밀착시켜 가열한다. 이로써, 납재 (5) 를 용융시켜, 단자 전극 부재 (2) 와 밀착시켜 봉지함으로써, 방전 제어 가스를 절연성 관 (3) 내에 봉입한 서지 업소버 (1) 가 얻어진다.

또한, 상기 접합 시에, 용융된 납재 (5) 가 절연성 관 (3) 의 단부에 눌려 절연성 관 (3) 내로 밀려 들어감과 함께 표면 장력에 의하여 중앙부 (4a) 가 솟아오른 볼록한 형상의 팽출 전극재 (4) 로 되어 경화된다. 또한, 납재 (5) 의 두께나 재료, 가열 조건 등은, 절연성 관 (3) 의 내경이나 표면 장력에 의한 팽출 정도에 따라서도 결정되지만, 표면 장력에 의하여 팽출되었을 때, 단면 사다리꼴 형상이 아니라, 중앙부 (4a) 가 솟아오른 단면 원호 형상 등의 볼록한 형상의 팽출 전극재 (4) 가 되도록 설정된다.

즉, 단순히 납재 (5) 가 표면 장력으로 부풀어 단면 사다리꼴 형상의 전극재가 되어도, 중앙부가 솟아오르지 않은 경우, 중앙부가 평탄면이기 때문에 전계가 집중되지 않아 원하는 방전 특성을 얻을 수 없기 때문이다.

또한, 상기 납재 (5) 는, 상기 서술한 바와 같이 단자 전극 부재 (2) 와 별체로 설치해도 되나, 단자 전극 부재 (2) 의 접합면에 미리 접합시켜 2 층 구조로 하여 용융 및 접합해도 상관없다.

이 서지 업소버 (1) 에서는, 과전압 또는 과전류가 침입하면, 먼저 팽출 전극재 (4) 와 트리거부 (6) 사이에서 트리거 방전이 행해지고, 더욱 방전이 진전되어 1 쌍의 팽출 전극재 (4) 사이에서 방전이 행해짐으로써 서지가 흡수된다.

이와 같이 본 실시형태의 서지 업소버 (1) 에서는, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 의 내표면에, 중앙부 (4a) 가 솟아오른 팽출 전극재 (4) 가 형성되어 있기 때문에, 간이한 구성으로 용이하게 제작할 수 있음과 함께, 팽출 전극재 (4) 의 솟아오른 중앙부 (4a) 에 전계가 집중되어 용이하게 방전시킬 수 있어 파미 길이가 긴 서지에도 견딜 수 있다.

또, 팽출 전극재 (4) 에, 단자 전극 부재 (2) 보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있기 때문에, 방전 보조제를 도포할 필요가 없어 방전 개시 전압이 안정된다. 특히, 팽출 전극재 (4) 가, Ag 를 함유하는 납재 (5) 로 형성되어 있기 때문에, 납재 (5) 중의 Ag 가 높은 전자 방출능을 갖는 점에서 용이하게 안정적인 방전 개시 전압을 얻을 수 있다.

나아가, 팽출 전극재 (4) 가, 접착용의 납재 (5) 를 용융시켰을 때, 단자 전극 부재 (2) 의 내표면에서 표면 장력에 의하여 팽출 상태로 형성시킨 것이기 때문에, 단자 전극 부재 (2) 와 절연성 관 (3) 의 접착과 동시에 중앙부 (4a) 가 솟아오른 팽출 전극재 (4) 를 용이하게 형성할 수 있다.

또, 절연성 관 (3) 의 내주면으로서, 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 의 중간 부분에, 도전성 재료로 형성된 트리거부 (6) 가 형성되어 있기 때문에, 트리거부 (6) 를 개재한 트리거 방전에 의하여 임펄스 전압에 대한 응답성이 향상된다.

또, 절연성 관 (3) 이, 각통 형상의 세라믹스재로 형성되어 있어, 유리관 등에 비하여 높은 신뢰성을 가짐과 함께 칩 형상 또는 블록 형상이기 때문에 표면 실장이 용이해진다.

실시예 1

다음으로, 본 발명에 관련된 서지 업소버를, 상기 실시형태에 기초하여 실제로 제작한 실시예에 의하여 평가한 결과를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 관련된 서지 업소버의 실시예 1 에 대하여, 충격비 (「임펄스 방전 개시 전압」/「직류 방전 개시 전압」) 를 측정하였다. 또한, 충격비는, 1 에 가까울수록 응답성이 좋다. 또, 상기 임펄스는, 전압 파형 1.2/50, 5 ㎸ 를 인가하였다. 나아가, 서지로서 10/700 ㎲ 에서 5 ㎸ 인가했을 때의 열화에 대하여 측정하였다. 이들 평가 결과를 이하의 표 1 에 기재한다.

또, 비교예로서 도 4 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 갭 (17a) 이 복수 개 형성된 원기둥 형상의 절연성 부재 (17) 를 1 쌍의 단자 전극 부재 (2) 사이에 배치하여 봉지한 종래의 마이크로 갭식의 서지 업소버 (11) (비교예 1) 와, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 단자 전극 부재 (22) 로부터 대향 상태로 돌출된 1 쌍의 볼록부 전극 부재 (27) 를 구비하고, 절연성 관 (3) 의 내면에 트리거부 (6) 가 형성된 종래의 어레스터형의 서지 업소버 (21) (비교예 2) 를 제작하고, 이것들을 동일하게 평가한 결과를 표 1 에 함께 기재한다.

또, 비교예 1 에 있어서, 애자인 절연성 부재 (17) 의 직경은 1 ㎜ 이고, 마이크로 갭 (17a) 은 50/20 ㎛ 가 7 개 형성되어 있다. 또한, 도 5 에 있어서, 마이크로 갭 (17a) 은 간략하게 4 개만 도시되어 있다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2
제조 조건	납재 ; Ag-Cu	마이크로 갭식 서지 업소버 애자 직경 1 ㎜ 50/20 ㎛ × 7 개	어레스터
충격비	1.2	2.0	4
10/700 5 ㎸ 인가	열화 없음	열화 있음	열화 없음

이 평가의 결과, 실시예 1 의 충격비가 1.2, 비교예 1 의 충격비가 2.0, 비교예 2 의 충격비가 4 였다. 이와 같이, 본 발명의 실시예 1 에서는, 비교예 1 및 2 에 비하여 충격비가 작고, 1 에 가까운 값이며, 고속 응답성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

또, 서지 인가 후에도 실시예 1 및 비교예 2 에서는 열화되어 있지 않으나, 비교예 1 에서는 열화되어 있었다.

이와 같이 본 발명의 실시예 1 에서는, 응답성이 우수함과 함께 높은 서지 내성을 갖고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경을 추가할 수 있다.

1, 11, 21 … 서지 업소버,
2 … 단자 전극 부재,
3 … 절연성 관,
4 … 팽출 전극재,
4a … 팽출 전극재의 중앙부,
5 … 납재,
6 … 트리거부

Claims

서로 대향 배치된 1 쌍의 단자 전극 부재와,
상기 1 쌍의 단자 전극 부재를 양단에 배치하여 내부에 방전 제어 가스를 봉지하는 절연성 관을 구비하고,
상기 1 쌍의 단자 전극 부재의 내표면에, 중앙부가 솟아오른 단면 원호 형상의 팽출 전극재가 형성되고,
그 팽출 전극재에, 상기 단자 전극 부재보다 전자 방출능이 높은 금속이 함유되어 있고,
상기 팽출 전극재가, 상기 단자 전극 부재와 상기 절연성 관을 접착하는 납재로서, 그 납재를 용융시켰을 때, 상기 단자 전극 부재의 내표면에서 표면 장력에 의하여 팽출 상태로 형성시킨 것인 것을 특징으로 하는 서지 업소버.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 팽출 전극재가, Ag 를 함유하는 납재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 업소버.
제 1 항에 있어서,
상기 절연성 관의 내주면으로서 1 쌍의 상기 단자 전극 부재의 중간 부분에, 도전성 재료로 형성된 트리거부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 업소버.
제 1 항에 있어서,
상기 절연성 관이, 각통 형상의 세라믹스재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 업소버.