KR20070034097A - 서지 완충기 - Google Patents

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KR20070034097A
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미끼 아다찌
도시아끼 우에다
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미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

밀봉 공정 및 주 방전시에 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수하고, 또한 주 방전면에 대한 부착력이 우수한 산화물층이 피복된 것에 의해, 장수명화된 서지 완충기를 제공한다. 방전 갭(2)을 통해 도전성 피막(3)이 분할 형성된 원기둥 형상 세라믹스(4)와, 대향 배치되어 도전성 피막(3)에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)와, 내부에 원기둥 형상 세라믹스(4)를 밀봉 가스(7)와 함께 봉입하는 통형 세라믹스(8)를 구비하고, 통형 세라믹스(8)의 내부에 글래스 부재가 봉입되어 있다.
방전 갭, 서지 완충기, 도전성 피막, 통형 세라믹스, 밀봉 가스

Description

서지 완충기{SURGE ABSORBER}
본 발명은 서지(surge)로부터 다양한 기기를 보호하고, 사고를 미연에 방지하는 데 사용하는 서지 완충기에 관한 것이다.
전화기, 팩시밀리, 모뎀 등의 통신 기기용 전자 기기가 통신선과의 접속하는 부분, 전원선, 안테나 혹은 CRT 구동 회로 등, 뢰(雷) 서지나 정전기 등의 이상 전류(서지 전류)나 이상 전압(서지 전압)에 의한 전격(電擊)을 받기 쉬운 부분에는, 이상 전압에 의해 전자 기기나 이 기기를 탑재하는 프린트 기판의 열적 손상 또는 발화 등에 의한 파괴를 방지하기 위해, 서지 완충기가 접속되어 있다.
종래, 예를 들어 마이크로 갭을 갖는 서지 흡수 소자를 이용한 서지 완충기가 제안되어 있다. 이 서지 완충기는, 도전성 피막으로 피복한 원기둥 형상의 세라믹스 부재의 둘레면에, 이른바 마이크로 갭이 형성되고, 세라믹스 부재의 양단부에 한 쌍의 캡 전극을 갖는 서지 흡수 소자가 밀봉 가스와 함께 글래스 관 내에 수용되고, 원통 형상의 글래스 관의 양단부에 리드선을 갖는 밀봉 전극이 고온 가열에 의해 밀봉된 방전형 서지 완충기이다.
최근, 이러한 방전 타입의 서지 완충기에 있어서도 장수명화가 진행되고 있다. 상기 서지 완충기에 적응한 예로서는, 캡 전극의 주 방전이 행해지는 면에 캡 전극보다도 방전시의 휘산성이 낮은 SnO2를 피복층으로 한 것이 있다. 이와 같이 함으로써, 주 방전시에 캡 전극의 금속 성분이 마이크로 갭이나 글래스 관의 내벽으로 비산하는 것을 억제하여 장수명화를 도모하고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
또한, 기기의 소형화에 수반하여, 표면 실장화가 진행되고 있다. 상기 서지 완충기에 적응한 예로서는, 면 실장형(멜프형)으로서 밀봉 전극에 리드선이 없고, 실장할 때에는 밀봉 전극과 기판측을 납땜으로 접속하여 고정하는 것이 있다(예를 들어 특허 문헌 2 참조).
이 서지 완충기(300)는, 도30에 도시한 바와 같이 일면에 중앙의 방전 갭(151)을 통해 도전성 피막(152)이 분할 형성된 판형 세라믹스(153)와, 이 판형 세라믹스(153)의 양단부에 배치된 한 쌍의 밀봉 전극(155)과, 이들 밀봉 전극(155)을 양단부에 배치하여 판형 세라믹스(153)를 밀봉 가스(156)와 함께 밀봉하는 통형 세라믹스(157)를 구비하고 있다.
이 밀봉 전극(155)은, 단자 전극 부재(158)와, 이 단자 전극 부재(158)와 전기적으로 접속하여 도전성 피막(152)에 접촉하는 판 스프링 도체(159)에 의해 구성되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평10-106712호 공보(제5 페이지, 도1)
특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2000-268934호 공보(도1)
그러나, 상기 종래의 서지 완충기에는 이하의 과제가 남겨져 있다. 즉, 상 기 종래의 서지 완충기에서는, 예를 들어 화학 증착(CVD)법 등의 박막 형성법에 의해 SnO2 피막이 형성되었지만, SnO2 피막의 캡 전극에 대한 부착력이 약하기 때문에, 주 방전시의 SnO2 피막의 박리에 의해 SnO2 피막의 특성을 충분히 발휘시킬 수 없었다.
본 발명은 전술한 과제에 비추어 이루어진 것으로, 밀봉 공정 및 주 방전시에 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수하고, 또한 주 방전면에 대한 부착력이 우수한 산화물층이 피복된 것에 의해 장수명화된 서지 완충기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명에 관한 서지 완충기는, 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며, 상기 절연성 관의 내부에 글래스 부재가 봉입되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 외부로부터 침입한 서지 등의 이상 전류 및 이상 전압은 방전 갭에서의 방전을 트리거로 하여, 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면 사이에서 주 방전이 행해짐으로써 흡수된다. 여기서, 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 절연성 관 내에 밀봉하는 밀봉 공정이나 주 방전시에 있어서, 글래스 부재가 가열 용융된다. 이에 의해, 글래스 부재가 피복제로서 기능함으로써 주 방전면이 용융한 글래스 부재로 피복된다. 또한, 글래스 부재가 산화제로서 기능함으로써 주 방전면을 주 방전면의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복한다. 이와 같이, 주 방전면이 글래스 부재 혹은 산화물층에 의해 피복됨으로써, 주 방전시에 주 방전면의 금속 성분이 비산하여 방전 갭이나 절연성 관의 내벽 등에 부착되는 것을 억제한다.
또한, 주 방전에 의해 주 방전면을 피복하고 있는 글래스 부재 혹은 산화물층이 손상된 경우라도, 가열 용융된 다른 부분의 글래스 부재가 손상된 부위를 피복한다.
이상으로부터, 주 방전면의 금속 성분의 비산이 억제됨으로써 서지 완충기의 장수명화가 도모된다.
또한, 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 고가의 금속을 주 방전 전극 부재로서 사용할 필요가 없으므로, 주 방전 전극 부재에 저렴한 금속 재료를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는, 상기 글래스 부재가 상기 절연성 관의 내벽을 피복하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 밀봉 공정이나 주 방전시에 있어서 절연성 관의 내벽을 피복하고 있는 글래스 부재가 가열 용융되어, 주 방전면을 피복한다. 또한, 글래스 부재가 산화제로서 기능함으로써 주 방전면이 주 방전면의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복된다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는, 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 주 방전면으로 할 수 있다. 또한, 이 산화막은 주 방전면과의 부착력이 우수하므로, 산화막의 특성을 발휘할 수 있다.
본 발명에 관한 서지 완충기는, 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며, 상기 절연성 관의 내부에 한쪽의 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재로부터 다른 쪽의 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재에 걸쳐, 글래스 부재가 장전되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는 상기 글래스 부재가 입상(粒狀)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는 상기 글래스 부재가 발포 글래스인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 입상의 글래스 부재 혹은 발포 글래스를 절연성 관의 내부에 장전한다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 주 방전면으로 할 수 있다. 또한, 이 산화막은 주 방전면과의 부착력이 우수하므로, 산화막의 특성을 발휘할 수 있다.
본 발명에 관한 서지 완충기는, 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며, 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면이 글래스 부재로 피복되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 서지 완충기는 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 주 방전면으로 할 수 있다. 또한, 이 산화막은 주 방전면과의 부착력이 우수하므로, 산화막의 특성을 발휘할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도2는 도1에 있어서의 주 방전 전극 부재를 도시하는 것으로, 도2의 (a)는 평면도, 도2의 (b)는 도2의 (a)의 X-X선 화살표 단면도이다.
도3은 도1의 서지 완충기를 기판 상에 실장하였을 때의 단면도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도7은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도8은 본 발명의 제5 실시 형태의 제1 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도9는 본 발명의 제5 실시 형태의 제2 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도10은 본 발명의 제5 실시 형태의 제3 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도11은 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도11의 (a)는 단면도, 도11의 (b)는 주 방전 전극 부재와 원기둥 형상 세라믹스와의 접촉 부분의 확대도이다.
도12는 본 발명의 제6 실시 형태의 제1 변경예의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도12의 (a)는 단면도, 도12의 (b)는 주 방전 전극 부재와 원기둥 형상 세라믹스와의 접촉 부분의 확대도이다.
도13은 본 발명의 제6 실시 형태의 제2 변경예의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도13의 (a)는 단면도, 도13의 (b)는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.
도14는 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도14의 (a)는 단면도, 도14의 (b)는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.
도15는 본 발명의 제7 실시 형태의 제1 변경예의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도15의 (a)는 단면도, 도15의 (b)는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.
도16은 본 발명의 제7 실시 형태의 제2 변경예의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도16의 (a)는 단면도, 도16의 (b)는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.
도17은 본 발명의 제7 실시 형태의 제3 변경예의 서지 완충기를 도시하는 것으로, 도17의 (a)는 단면도, 도17의 (b)는 단자 전극 부재와 캡 전극과의 접촉 부분의 확대도이다.
도18은 본 발명에 관한 제8 실시 형태에 있어서의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도19는 본 발명에 관한 제8 실시 형태의 제1 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도20은 본 발명의 제8 실시 형태의 제2 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단 면도이다.
도21은 본 발명의 제8 실시 형태의 제3 변경예의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도22는 본 발명에 관한 실시예에 있어서의 서지 전류의 시간과 전류치와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도23은 본 발명의 제5 실시 형태의 실시예에 있어서의 서지 완충기의 방전 횟수와 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도24는 본 발명의 제5 실시 형태의 제2 변경예의 실시예에 있어서의 서지 완충기의 방전 횟수와 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도25는 본 발명의 제5 실시 형태의 제3 변경예의 실시예에 있어서의 서지 완충기의 방전 횟수와 방전 개시 전압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도26은 본 발명의 실시 형태 이외의, 본 발명을 적용 가능한 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도27은 마찬가지로, 본 발명의 실시 형태 이외의, 본 발명을 적용 가능한 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도28은 본 발명의 실시 형태 이외의, 본 발명을 적용 가능한 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도29는 본 발명의 실시 형태 이외의, 본 발명을 적용 가능한 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
도30은 종래의 서지 완충기를 도시하는 단면도이다.
[부호의 설명]
1, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 300 : 서지 완충기
2, 151 : 방전 갭
3, 152 : 도전성 피막
4 : 원기둥 형상 세라믹스(절연성 부재)
5, 31, 51, 71, 91, 155 : 주 방전 전극 부재
5A : 주연부
6 : 원통형 글래스 부재
7, 156 : 밀봉 가스
8, 157 : 통형 세라믹스(절연성 관)
10A, 33A, 159A : 주 방전면
10B, 33B, 92C, 159B : 산화막
11, 21, 25, 43, 110 : 글래스 피막(글래스 부재)
92A : 바닥면(주 방전면)
106 : 입상 글래스 부재
111 : 판형 글래스 부재
153 : 판형 세라믹스(절연성 부재)
155 : 밀봉 전극(주 방전 전극 부재)
이하, 본 발명에 관한 서지 완충기의 제1 실시 형태를, 도1 내지 도3을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 서지 완충기(1)는, 도1에 도시한 바와 같이 이른바 마이크로 갭을 사용한 방전형 서지 완충기이며, 둘레면에 중앙의 방전 갭(2)을 통해 도전성 피막(3)이 분할 형성된 원기둥 형상 세라믹스(절연성 부재)(4)와, 이 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에 대향 배치되어 도전성 피막(3)에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)와, 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)를 양단부에 배치하고, 원기둥 형상 세라믹스(4) 및 원통형 글래스 부재(6)를 내부에 원하는 전기 특성을 얻기 위해 조성 등이 조정된, 예를 들어 Ar(아르곤) 등의 밀봉 가스(7)와 함께 봉입하는 통형 세라믹스(절연성 관)(8)를 구비하고 있다.
원기둥 형상 세라믹스(4)는 멀라이트 소결체 등의 세라믹스 재료로 이루어지고, 표면에 도전성 피막(3)으로서 물리 증착(PVD)법, 화학 증착(CVD)법의 박막 형성 기술에 의한 TiN(질화티탄) 등의 박막이 형성되어 있다.
방전 갭(2)은 레이저 컷, 다이싱, 에칭 등의 가공에 의해 0.01 내지 1.5 mm의 폭으로 1 내지 100개 형성되지만, 본 실시 형태에서는 150 ㎛인 것을 1개 형성하고 있다.
한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)는 Fe(철), Ni(니켈) 및 Co(코발트)의 합금인 코바르(KOVAR : 등록 상표)로 구성되어 있다.
이 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)는, 도2에 도시한 바와 같이 각각 통형 세라믹스(8)의 단부면과 땜납재(9)로 접착되는 종횡비가 1 이하로 된 직사각 형상의 주연부(5A)와, 통형 세라믹스(8)의 내측 또한 축방향으로 돌출하는 동시에 원기둥 형상 세라믹스(4)를 지지하는 돌출 지지부(10)를 구비하고, 돌출 지지부(10)에 둘러싸여 원기둥 형상 세라믹스(4)의 단부에 대향하는 위치에는 중앙 영역(5B)이 형성되어 있다.
돌출 지지부(10)는 직경 방향 내측면과 원기둥 형상 세라믹스(4)의 단부를 압입 또는 끼워 맞춤시키기 쉽도록, 직경 방향 내측면이 약간 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 돌출 지지부(10)의 선단부의 서로 대향하는 면이 주 방전면(10A)으로 되어 있다.
여기서, 주 방전 전극 부재(5)의 주 방전면(10A)에, 대기 중에서 500 ℃, 30분간 산화 처리를 행함으로써 평균 막 두께 0.6 ㎛의 산화막(10B)이 형성되어 있다.
원통형 글래스 부재(6)는 원통 형상이며, SiO2(산화규소)를 함유하고 있고, 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)의 주 방전면(10A)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 이 원통형 글래스 부재(6)는 주 방전 전극 부재(5) 및 통형 세라믹스(8)에 의해 형성된 방전 공간의 압력에 영향을 미치는 일이 없도록 구성되어 있다.
통형 세라믹스(8)는, 예를 들어 Al2O3(알루미나) 등의 절연성 세라믹스로 이루어지고, 단면 직사각형을 갖고, 양단부면 외형이 주연부(5A)의 외주 치수와 거의 일치하고 있다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 완충기(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)를 타발 가공에 의해 원하는 형상으로 일체 성형한다. 그리고, 주 방전면(10A)에 대해, 대기 중에서 500 ℃, 30분간 산화 처리를 행함으로써 평균 막 두께 0.6 ㎛의 산화막(10B)을 형성한다.
계속해서, 통형 세라믹스(8)의 양단부면에 땜납재(9)와의 젖음성을 향상시키기 위해, 예를 들어 Mo(몰리브덴)-W(텅스텐)층과 Ni층을 각 1층씩 구비하는 메탈라이즈층을 형성한다.
그리고, 한쪽의 주 방전 전극 부재(5)의 중앙 영역(5B) 상에, 원기둥 형상 세라믹스(4)를 적재하여 직경 방향 내측면과 원기둥 형상 세라믹스(4)의 단부면을 접촉시킨다. 또한, 원통형 글래스 부재(6)를 주 방전면(10A) 상에 적재한다. 그 후, 주연부(5A)와 통형 세라믹스(8)의 단부면 사이에 땜납재(9)를 끼운 상태에서, 통형 세라믹스(8)를 다른 쪽의 주 방전 전극 부재(5)의 주연부(5A) 상에 적재한다.
또한, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 상방이 중앙 영역(5B)과 대향하도록 주 방전 전극 부재(5)를 적재하여 직경 방향 내측면과 주 방전 전극 부재(5)를 접촉시킨다. 그리고, 주연부(5A)와 통형 세라믹스(8)의 단부면 사이에 땜납재(9)를 끼운 상태로 한다.
상술한 바와 같이, 임시 조립한 상태로 충분히 진공화를 행한 후, 밀봉 가스 분위기로서 땜납재(9)가 용융할 때까지 가열하고, 땜납재(9)의 용융에 의해 원기둥 형상 세라믹스(4)를 밀봉하고, 그 후 급속하게 냉각을 행한다. 이상과 같이 하여, 서지 완충기(1)를 제조한다.
이와 같이 하여 제조한 서지 완충기(1)를, 예를 들어 도3에 도시한 바와 같이 프린트 기판 등의 기판(B) 상에 통형 세라믹스(8)의 일측면인 실장면(8A)을 기판(B) 상에 적재하고, 기판(B)과 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)의 외면을 땜납(S)에 의해 접착 고정하여 사용한다.
이와 같이 구성된 서지 완충기(1)에 따르면, 밀봉 공정이나 주 방전시에 있어서 가열 용융한 원통형 글래스 부재(6)가 피복제로서 기능함으로써 주 방전면(10A)이 글래스 부재로 피복되는 동시에, 원통형 글래스 부재(6)가 산화제로서 기능함으로써 주 방전면(10A)이 주 방전면(10A)의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복된다. 이에 의해, 주 방전시에 주 방전면(10A)의 금속 성분이 비산하여 방전 갭(2)이나 통형 세라믹스(8)의 내벽 등에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 주 방전면(10A)에 고온 영역에서 화학적(열역학적)으로 안정된 산화막(10B)이 형성되어 있는 것에 의해서도, 주 방전면(10A)의 금속 성분의 비산을 억제할 수 있다. 또한, 주 방전에 의해 주 방전면(10A)을 피복하고 있는 글래스 부재 혹은 산화막(10B)이 손상된 경우에도, 가열 용융한 다른 부분의 원기둥 형상 글래스 부재(6)에 의해 손상된 부위가 피복된다. 따라서, 서지 완충기(1)의 장수명화가 도모된다.
또한, 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 고가의 금속을 주 방전 전극 부재(5)로서 사용할 필요가 없으므로, 본 발명에서는 주 방전 전극 부재(5)에 저렴한 금속 재료를 이용할 수 있다.
다음에, 제2 실시 형태에 대해 도4를 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하며, 상술한 제1 실시 형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도4에 있어서는 도1과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제2 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 원통형 글래스 부재(6)가 한 쌍의 주 방전면(10A)의 사이에 배치되어 있지만, 제2 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(20)는 통형 세라믹스(8)의 내벽이 글래스 피막(글래스 부재)(21)에 의해 피복되어 있는 점이다.
이와 같이 구성된 서지 완충기(20)는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(1)와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
다음에, 제3 실시 형태에 대해 도5를 참조하면서 설명한다.
또한, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하므로, 도5에 있어서도 도1과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제3 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 원통형 글래스 부재(6)가 한 쌍의 주 방전면(10A)의 사이에 배치되어 있지만, 제3 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(30)는 SiO2(산화규소)를 함유하는 입상 글래스 부재(106)가, 주 방전 전극 부재(5) 및 통형 세라믹스(8)에 의해 형성되는 방전 공간 내에, 한 쌍의 주 방전 전극 부재(5)의 한쪽으로부터 다른 쪽에 걸쳐 장전되어 있는 점이다.
이와 같이 구성된 서지 완충기(30)는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(1)와 동일한 작용, 효과를 갖는 동시에, 통형 세라믹스(8)의 내부에 입상 글래스 부재(106)를 장전함으로써, 높은 방전 개시 전압을 갖는 서지 완충기로 할 수 있다.
다음에, 제4 실시 형태에 대해 도6을 참조하면서 설명한다.
또한, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하므로, 도6에 있어서도 도1과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제4 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 원통형 글래스 부재(6)가 한 쌍의 주 방전면(10A)의 사이에 배치되어 있지만, 제4 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(40)는 주 방전면(10A)의 표면에 글래스 페이스트를 인쇄·소성함으로써, SiO2(산화규소)를 함유하는 글래스 피막(글래스 부재)(11)이 피복되어 있는 점이다. 또한, 글래스를 피막하는 방법으로서는, 물리 증착(PVD)법이나 인쇄·소성법 등을 사용하고 있다.
이와 같이 구성된 서지 완충기(40)에 따르면, 주 방전면(10A)이 글래스 피막(11) 및 고온 영역에서 화학적(열역학적)으로 안정된 산화막(10B)에 의해 피복되어 있음으로써, 주 방전시에 주 방전면(10A)의 금속 성분이 비산하여 방전 갭(2)이나 통형 세라믹스(8)의 내벽 등에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한 주 방전시에, 글래스 피막(11) 및 산화막(10B)이 손상되어도 가열 용융한 다른 부분의 글래 스 피막(11)이 피복제로서 기능함으로써 이 손상 부위를 피복하는 동시에, 산화제로서 기능함으로써 주 방전면(10A)의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복한다. 이에 의해서도, 주 방전면(10A)의 금속 성분의 비산이 억제된다. 따라서, 서지 완충기의 장수명화가 도모된다.
또한, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 고온 영역에서 화학적 안정성이 우수한 고가의 금속을 주 방전 전극 부재(5)로서 사용할 필요가 없으므로, 본 발명에서는 주 방전 전극 부재(5)에 저렴한 금속 재료를 이용할 수 있다.
다음에, 제5 실시 형태에 대해 도7을 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하며, 상술한 제1 실시 형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도7에 있어서는, 도1과 동일 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제5 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 주 방전 전극 부재(5)의 돌출 지지부(10)에 의해 원기둥 형상 세라믹스(4)가 지지된 구성인 데 반해, 제5 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(50)는 주 방전 전극 부재(31)가 제1 실시 형태에 있어서의 주 방전 전극 부재(5)와 동일한 구성인 단자 전극 부재(32)와 캡 전극(33)을 갖고 있고, 원기둥 형상 세라믹스(4)가 캡 전극(33)을 통해 단자 전극 부재(32)에 설치된 돌출 지지부(34)에 지지되어 있는 점이다.
한 쌍의 캡 전극(33)은, 원기둥 형상 세라믹스(4)보다도 경도가 낮고 소성 변형할 수 있는, 예를 들어 스테인레스 등의 금속으로 이루어지고, 외주부가 단자 전극 부재(32)의 돌출 지지부(34)의 선단부보다도 축방향 내측으로 연장되어 단면 대략 U자 형상으로 형성되고, 주 방전면(33A)으로 되어 있다.
이 한 쌍의 캡 전극(33)의 표면은, 소정 산소 농도로 제어된 환원 분위기에서 700 ℃, 40분간 산화 처리를 행함으로써 산화막(33B)이 0.6 ㎛ 형성되어 있다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 완충기(50)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 한 쌍의 단자 전극 부재(32)에 대해 어닐링 처리를 실시한 후, 타발 가공에 의해 일체 성형한다.
그리고, 한 쌍의 캡 전극(33)의 표면에, 소정 산소 농도로 제어된 환원 분위기에서 700 ℃, 40분간 산화 처리를 행함으로써 산화막(33B)을 형성한다.
그 후, 한 쌍의 캡 전극(33)을 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에 걸어 맞춤시키고, 제1 실시 형태와 동일한 방법으로 서지 완충기(50)를 제조한다.
이와 같이 구성된 서지 완충기(50)는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 서지 완충기(1)와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 원기둥 형상 세라믹스(4)보다도 경도가 낮은 캡 전극(33)이 원기둥 형상 세라믹스(4)와 돌출 지지부(34)의 양면에 밀착하여 양호한 접촉면이 얻어진다. 이에 의해, 충분한 오믹 콘택트(ohmic contact)를 얻을 수 있어, 서지 완충기(50)의 방전 개시 전압 등의 전기 특성이 안정된다.
또한, 본 실시 형태의 제1 변경예로서, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 도8에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내벽을 피복하는 글래스 피막(21)이 형성된 서지 완충기(60)라도 좋고, 이러한 구성이라도 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제2 변경예로서, 상술한 제3 실시 형태와 마찬가지로 도9에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내부에 입상 글래스 부재(106)를 장전한 서지 완충기(70)라도 좋고, 이러한 구성이라도 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제3 변경예로서, 상술한 제4 실시 형태와 마찬가지로 도10에 도시한 바와 같이 주 방전면(33A)의 표면에, 물리 증착(PVD)법에 의해 글래스 피막(25)을 피복하는 서지 완충기(80)라도 좋고, 이러한 구성이라도 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 제6 실시 형태에 대해 도11을 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하며, 상술한 제1 실시 형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도11에 있어서는 도1과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제6 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 주 방전 전극 부재(5)가 일체적으로 형성된 돌출 지지부(10)를 갖고 있는 데 반해, 제6 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(90)에서는 도11의 (a)에 도시한 바와 같이 주 방전 전극 부재(51)가 평판 형상으로 되어 있는 점이다.
그리고, 이 한 쌍의 주 방전 전극 부재(51)의 서로 대향하는 내면에는, 땜납재(53)가 도포되어 있다.
이 땜납재(53)는, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이 한 쌍의 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)의 접촉면에 형성된 간극(54)을 메우는 충전 부(55)와, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에서 원기둥 형상 세라믹스(4)의 외주면을 보유 지지하는 지지부(56)를 구비하고 있다. 또한, 이 간극(54)은 한 쌍의 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)에 치수 정밀도, 흠집, 가공시의 변형 등에 의해 발생된 요철에 의해 형성된 것이다.
지지부(56)는 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)를 접촉시켰을 때에, 땜납재(53)가 원기둥 형상 세라믹스(4)의 외주면을 피복하도록 솟아오름으로써 형성되어 있다.
또한, 이 지지부(56)의 솟아오름 높이(h)는 주 방전 전극 부재(51)의 단부면으로부터 솟아올라 최상부까지의 치수이며, 이 최상부가 주 방전부가 되므로 소정의 수명 특성에 의해 규정되어 있다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 완충기(90)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 주 방전 전극 부재(51)의 일면에 지지부(56)를 형성하는 데 충분한 양의 땜납재(53)를 도포하고, 주 방전 전극 부재(51)의 중앙 영역 상에, 원기둥 형상 세라믹스(4)를 적재하여 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)를 접촉시킨다. 다음에, 원통형 글래스 부재(6)를 적재하고, 통형 세라믹스(8)의 단부면을 적재한다.
또한, 통형 세라믹스(8)의 다른 한쪽의 단부면에 땜납재(53)가 도포된 다른 한쪽의 주 방전 전극 부재(51)를 적재함으로써 임시 조립 상태로 한다.
계속해서, 밀봉 공정에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 임시 조립한 상 태의 소자를 밀봉 가스 분위기 중에서 가열 처리함으로써 땜납재(53)가 용융하고, 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)가 밀착한다. 이 때, 용융에 의해 땜납재(53)의 충전부(55)가, 원기둥 형상 세라믹스(4)와 주 방전 전극 부재(51) 사이에 존재하는 간극(54)을 메운다. 또한, 땜납재(53)의 표면 장력에 의해 형성된 지지부(56)가, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부를 매립하도록 하여 보유 지지한다.
그 후, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 냉각 공정을 행하여 서지 완충기(90)를 제조한다.
이 서지 완충기(90)는, 상술한 제1 실시 형태에 관한 서지 완충기(1)와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 치수 정밀도, 흠집, 가공시의 변형 등에 의해 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)의 접촉면에 형성된 간극(54)을 땜납재(53)로 메움으로써, 주 방전 전극 부재(51)와 원기둥 형상 세라믹스(4)의 접촉 면적이 증대된다. 이에 의해, 충분한 오믹 콘택트를 얻을 수 있고, 서지 완충기(90)의 방전 개시 전압 등의 전기 특성이 안정된다.
또한, 본 실시 형태의 제1 변경예로서, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로, 도12에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내벽을 피복하는 글래스 피막(21)이 형성된 서지 완충기(100)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제2 변경예로서, 상술한 제3 실시 형태와 마찬가지로, 도13에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내부에 입상 글래스 부재(106)를 장 전한 서지 완충기(100)라도 좋다. 이와 같은 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 땜납재(53)와 동일한 부재에 의해 지지부(56) 및 충전부(55)를 형성하고 있었지만, 충전부(55)가 땜납재(53)와는 다른 재료에 의해 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 활성 은 땜납과 같이 원기둥 형상 세라믹스(4)와 주 방전 전극 부재(51)를 접착 가능한 도전성의 접착제라도 좋다. 이와 같이 함으로써, 원기둥 형상 세라믹스(4)와 주 방전 전극 부재(51)가 접착하고, 주 방전 전극 부재(51)와 도전성 피막(3)의 보다 충분한 오믹 콘택트를 얻을 수 있다. 따라서, 서지 완충기(50)의 방전 개시 전압 등의 전기 특성이 안정된다.
또한, 지지부(56)도 충전부(55)와 마찬가지로 땜납재(53)와는 다른 재료로 형성되어도 좋고, 예를 들어 땜납재(53)나 활성 은 땜납에 대해 젖음이 어려운 글래스재를 이용해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 원기둥 형상 세라믹스(4)가 보다 확실하게 주 방전 전극 부재(51)의 중앙 부근 또는 그 주변부에 고정된다.
다음에, 제7 실시 형태에 대해 도14를 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는, 그 기본적 구성이 상술한 제6 실시 형태와 동일하며, 상술한 제6 실시 형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도14에서는 도11과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제7 실시 형태와 제6 실시 형태의 다른 점은, 제6 실시 형태에서는 평판 형상의 주 방전 전극 부재(51)에 의해서만 구성되어 있는 데 반해, 제7 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(120)에서는 도14의 (a)에 도시한 바와 같이 주 방전 전극 부 재(71)가 평판형의 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)으로 구성되어 있는 점이다.
땜납재(53)는, 도14의 (b)에 도시한 바와 같이 한 쌍의 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)과의 접촉면에 형성된 간극(54)을 메우는 충전부(55)와, 캡 전극(33)의 양단부에서 캡 전극(33)의 외주면을 보유 지지하는 지지부(56)를 구비하고 있다.
또한, 지지부(56)의 높이(h)는 캡 전극(33)의 높이보다도 낮게 형성되어 있다. 이에 의해, 캡 전극(33)의 서로 대향하는 면이 주 방전면(33A)이 된다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 완충기(120)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 상술한 제5 실시 형태와 마찬가지로 한 쌍의 캡 전극(33)의 표면에 산화막(33B)을 형성하고, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에 걸어 맞춤시킨다.
그 후, 한 쌍의 캡 전극(33)을 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에 걸어 맞춤시키고, 제4 실시 형태와 동일한 방법으로 서지 완충기(120)를 제조한다.
이 서지 완충기(120)는, 상술한 제6 실시 형태에 관한 서지 완충기(90)와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
또한, 본 실시 형태의 제1 변경예로서, 상술한 제6 실시 형태와 마찬가지로 도15에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내벽을 피복하는 글래스 피막(21)이 형성된 서지 완충기(130)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술과 바와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제2 변경예로서 상술한 제6 실시 형태와 마찬가지로 도16에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내부에 입상 글래스 부재(106)를 장전한 서지 완충기(140)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제6 실시 형태와 마찬가지로, 충전부(55)가 땜납재(53)와는 다른 재료에 의해 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 활성 은 땜납과 같이 산화막(33B)과 단자 전극 부재(72)를 접착 가능한 도전성의 접착제라도 좋다.
또한, 지지부(56)도 충전부(55)와 마찬가지로 땜납재(53)와는 다른 재료로 형성되어도 좋고, 예를 들어 땜납재(53)나 활성 은 땜납에 대해 젖음이 어려운 글래스재를 이용해도 좋다.
또한, 본 실시 형태의 제3 변경예로서 도17을 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제5 실시 형태의 제3 변경예와 동일하며, 상술한 제5 실시 형태의 제3 변경예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도17에 있어서는 도10과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제7 실시 형태의 제3 변경예와 제5 실시 형태의 제3 변경예의 다른 점은, 제5 실시 형태의 제3 변경예에서는 단자 전극 부재(32)가 일체적으로 형성된 돌출 지지부(34)를 갖고 있는 데 반해, 제7 실시 형태의 제3 변경예에 있어서의 서지 완충기(150)에서는 도17의 (a)에 도시한 바와 같이 주 방전 전극 부재(71)가 평판형의 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)으로 구성되어 있는 점이다.
그리고, 이 한 쌍의 단자 전극 부재(72)의 서로 대향하는 내면에는, 땜납 재(53)가 도포되어 있다.
이 땜납재(53)는, 도17의 (b)에 도시한 바와 같이 한 쌍의 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)의 접촉면에 형성된 간극(54)을 메우는 충전부(55)와, 캡 전극(33)의 양단부에서 캡 전극(33)의 외주면을 보유 지지하는 지지부(56)를 구비하고 있다.
또한, 지지부(56)의 높이(h)는 캡 전극(33)의 높이보다도 낮게 형성되어 있다. 이에 의해, 캡 전극(33)의 서로 대향하는 면이 주 방전면(33A)이 된다.
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 서지 완충기(150)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 한 쌍의 캡 전극(33)의 표면에 산화막(33B)을 형성하고, 주 방전면(33A)을 물리 증착(PVD)법에 의해 글래스 피막(25)으로 피복한다. 그리고, 원기둥 형상 세라믹스(4)의 양단부에 걸어 맞춤시킨다.
다음에, 단자 전극 부재(72)의 일면에 지지부(56)를 형성하는 데 충분한 양의 땜납재(53)를 도포하고, 단자 전극 부재(72)의 중앙 영역 상에 캡 전극(33)이 걸어 맞춤된 원기둥 형상 세라믹스(4)를 적재하여 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)을 접촉시킨다. 그리고, 통형 세라믹스(8)의 단부면을 적재한다.
또한, 통형 세라믹스(8)의 다른 한쪽의 단부면에 땜납재(53)가 도포된 다른 한쪽의 단자 전극 부재(72)를 적재함으로써 임시 조립 상태로 한다.
상술한 바와 같이 임시 조립한 상태에서 충분히 진공화를 행한 후, 밀봉 가 스 분위기로서 가열 처리함으로써 땜납재(53)가 용융하고, 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)이 밀착된다. 이 때, 용융에 의해 땜납재(53)의 충전부(55)가, 캡 전극(33)과 단자 전극 부재(72) 사이에 존재하는 간극(54)을 메운다. 또한, 땜납재(53)의 표면 장력에 의해 형성된 지지부(56)가, 캡 전극(73)의 양단부를 매립하도록 하여 보유 지지한다.
그 후, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 냉각 공정을 행하여 서지 완충기(150)를 제조한다.
이 서지 완충기(150)는, 상술한 제4 실시 형태에 관한 서지 완충기(40)와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 치수 정밀도, 흠집, 가공시의 변형 등에 의해 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)의 접촉면에 형성된 간극(54)을 땜납재(53)로 메움으로써, 단자 전극 부재(72)와 캡 전극(33)의 접촉 면적이 증대된다. 이에 의해, 충분한 오믹 콘택트를 얻을 수 있고, 서지 완충기(150)의 방전 개시 전압 등의 전기 특성이 안정된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 땜납재(53)와 동일한 부재에 의해 지지부(56) 및 충전부(55)를 형성하고 있었지만, 충전부(55)가 땜납재(53)와는 다른 재료에 의해 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 활성 은 땜납과 같이 산화막(33B)과 단자 전극 부재(72)를 접착 가능한 도전성의 접착제라도 좋다. 이러한 구성으로 해도, 캡 전극(33)과 단자 전극 부재(72)가 접착하여, 주 방전 전극 부재(71)와 도전성 피막(3)의 보다 충분한 오믹 콘택트를 얻을 수 있다.
또한, 지지부(56)도 충전부(55)와 마찬가지로 땜납재(53)와는 다른 재료로 형성되어도 좋고, 예를 들어 땜납재(53)나 활성 은 땜납에 대해 젖음이 어려운 글래스재를 이용해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 원기둥 형상 세라믹스(4)가 보다 확실하게 단자 전극 부재(72)의 중앙 부근 또는 그 주변부에 고정된다.
다음에, 제8 실시 형태에 대해 도18을 참조하면서 설명한다.
또한, 여기서 설명하는 실시 형태는 그 기본적 구성이 상술한 제1 실시 형태와 동일하며, 상술한 제1 실시 형태에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도18에 있어서는 도1과 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 이 설명을 생략한다.
제8 실시 형태와 제1 실시 형태의 다른 점은, 제1 실시 형태에서는 주 방전 전극 부재(5)가 일체적으로 형성된 돌출 지지부(10)를 갖고, 원기둥 형상 세라믹스(4)를 이 돌출 지지부(10)에 압입 또는 끼워 맞춤시키고 있는 데 반해, 제8 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(160)는 주 방전 전극 부재(91)가 단자 전극 부재(72)와 돌출 지지 부재(92)로 구성되어 있는 점이다.
돌출 지지 부재(92)는 거의 바닥이 있는 원통 형상을 갖고 있고, 바닥면(92A)의 중앙에 개구(92B)가 형성되어 있다. 이 개구(92B)의 개구 직경은, 원기둥 형상 세라믹스(4)보다도 약간 작게 형성되어 있다. 그리고, 원기둥 형상 세라믹스(4)를 개구(92B)에 삽입 관통하여 바닥면(92A)을 축방향 외측을 향해 탄성적으로 굴곡시킴으로써 돌출 지지 부재(92)와 도전성 피막(3)의 양호한 오믹 콘택트가 얻어지도록 구성되어 있다.
또한, 이 한 쌍의 돌출 지지 부재(92)의 표면은, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막(92C)이 0.6 ㎛ 형성되어 있고, 서로 대향하는 면인 바닥면(92A)이 주 방전면으로 되어 있다.
이 서지 완충기(90)는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 서지 완충기(1)와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
또한, 본 실시 형태의 제1 변경예로서, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로 도19에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내벽을 피복하는 글래스 피막(21)이 형성된 서지 완충기(170)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제2 변경예로서, 상술한 제3 실시 형태와 마찬가지로 도20에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(8)의 내부에 입상 글래스 부재(106)를 장전한 서지 완충기(180)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 제3 변경예로서, 상술한 제4 실시 형태와 마찬가지로 도21에 도시한 바와 같이 바닥면(92A)의 표면에는, 글래스 페이스트의 인쇄·소성법에 의해 글래스 피막(43)이 피복되어 있는 서지 완충기(190)라도 좋고, 이러한 구성이라도 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
<제1 실시예>
다음에, 본 발명에 관한 서지 완충기를, 실시예에 의해 도22 및 도23을 참조하여 구체적으로 설명한다.
상술한 제3 실시 형태에 관한 서지 완충기(50)와, 산화막(33B) 및 원통형 글래스 부재(6)가 없는 종래의 서지 완충기를 각각 기판 등에 실장하였을 때의 수명 을 비교하였다.
구체적으로는, 실시예로서 도22에 도시한 바와 같은 서지 전류를 반복하여 서지 완충기에 소정 횟수 인가하고, 그 때의 갭 사이에서의 방전 개시 전압(V)을 측정한 결과를 도33에 나타낸다.
종래의 서지 완충기는, 서지 전류가 반복하여 인가되면 주 방전 전극 부재의 금속 전극의 금속 성분이 많이 비산하고, 비교적 단시간에 마이크로 갭에 있어서 이들 금속 성분이 퇴적하기 때문에, 갭 사이의 방전 개시 전압이 저하하여 수명이 다한다. 한편, 본 발명에 관한 서지 완충기(50)는 원통형 글래스 부재(6)가 밀봉 공정에서 가열 용융함으로써 주 방전면(33A)이 글래스 부재로 피복된다. 또한, 글래스 부재가 산화제로서 기능함으로써 주 방전면이 주 방전면의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복된다. 또한, 주 방전에 의해 주 방전면(33A)을 피복하고 있는 글래스 부재 혹은 산화막(33B)이 손상된 경우라도, 가열 용융한 다른 부분의 원통형 글래스 부재(6)에 의해 손상된 부위가 피복된다. 이로 인해, 주 방전시의 캡 전극(33)의 금속 성분의 비산이 억제되므로, 방전 갭(2)에 있어서의 금속 성분의 퇴적이 그다지 없다. 이에 의해, 갭 사이의 방전 개시 전압이 안정되어, 서지 완충기의 장수명화가 도모된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 도26에 도시한 바와 같이 한 쌍의 판 스프링 도체(159)의 서로 대향하는 면인 주 방전면(159A)에 상술한 제1 실시 형태와 동일한 산화 처리에 의 해 산화막(159B)을 형성하고, 이 한 쌍의 주 방전면(159A)의 사이에 판 형상 글래스 부재(111)를 배치한 서지 완충기(200)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
또한, 도27에 도시한 바와 같이 통형 세라믹스(157)의 내벽을 피복하는 글래스 피막(21)이 형성된 서지 완충기(210)라도 좋다. 이러한 구성이라도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
<제2 실시예>
다음에, 본 발명에 관한 서지 완충기를, 다른 제2 실시예에 의해 도22 및 도24를 참조하여 구체적으로 설명한다.
상술한 제5 실시 형태의 제2 변경예에 관한 서지 완충기(7O)와, 산화막(33B) 및 입상 글래스 부재(106)가 없는 종래의 서지 완충기를 각각 기판 등에 실장하였을 때의 수명을 비교하였다.
구체적으로는, 실시예로서 도22에 도시한 바와 같은 서지 전류를 반복하여 서지 완충기에 소정 횟수 인가하고, 그 때의 갭 사이에서의 방전 개시 전압(V)을 측정한 결과를 도24에 나타낸다.
종래의 서지 완충기는, 서지 전류가 반복하여 인가되면, 주 방전면의 금속 성분이 많이 비산하고, 비교적 단시간에 마이크로 갭에 있어서 이들 금속 성분이 퇴적하기 때문에, 갭 사이의 방전 개시 전압이 저하하여 수명이 다한다. 한편, 본 발명에 관한 서지 완충기(70)는 입상 글래스 부재(106)가 가열 용융함으로써 주 방전면(33A)이 글래스 부재로 피복된다. 또한, 입상 글래스 부재(106)가 산화제로서 기능함으로써 주 방전면이 주 방전면의 금속 성분으로 형성된 산화물층으로 피복된다. 이로 인해, 캡 전극(33)의 금속 성분의 비산이 억제되므로, 방전 갭(2)에 있어서의 금속 성분의 퇴적이 그다지 없다. 이에 의해, 갭 사이의 방전 개시 전압이 안정되어, 서지 완충기의 장수명화가 도모된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 입상 글래스 부재의 형상은 입상에 한정되지 않고, 원기둥이나 원통, 부정형 등이라도 좋다.
또한, 도28에 도시한 바와 같이 한 쌍의 판 스프링 도체(159)의 서로 대향하는 면인 주 방전면(159A)에 상술한 제1 실시 형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막(159B)을 형성하고, 입상 글래스 부재(106)를 장전한 서지 완충기(220)라도 좋다. 이와 같이 해도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
<제3 실시예>
다음에, 본 발명에 관한 서지 완충기를, 실시예에 의해 도22 및 도25를 참조하여 구체적으로 설명한다.
상술한 제5 실시 형태의 제3 변경예에 관한 서지 완충기(80)와, 산화막(33B) 및 글래스 피막(25)이 없는 종래의 서지 완충기를 각각 기판 등에 실장하였을 때의 수명을 비교하였다.
구체적으로는, 실시예로서 도22에 도시한 바와 같은 서지 전류를 반복하여 서지 완충기에 소정 횟수 인가하고, 그 때의 갭 사이에서의 방전 개시 전압(V)을 측정한 결과를 도25에 나타낸다.
종래의 서지 완충기는, 서지 전류가 반복하여 인가되면 주 방전면의 금속 성분이 많이 비산하고, 비교적 단시간에 마이크로 갭에 있어서 이들 금속 성분이 퇴적하기 때문에, 갭 사이의 방전 개시 전압이 저하하여 수명이 다한다. 한편, 본 발명에 관한 서지 완충기(80)는 글래스 피막(25) 및 산화막(33B)에 의해 캡 전극(33)의 금속 성분의 비산이 억제되므로, 방전 갭(2)에 있어서의 금속 성분의 퇴적이 그다지 없다. 이에 의해, 갭 사이의 방전 개시 전압이 안정되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 도29에 도시한 바와 같이 한 쌍의 판 스프링 도체(159)의 서로 대향하는 면인 주 방전면(159A)에 상술한 제1 실시 형태와 동일한 산화 처리에 의해 산화막(159B)을 형성하고, 이 주 방전면(159A)을 글래스 피막(110)으로 피복한 서지 완충기(330)라도 좋다. 이와 같이 해도, 상술한 바와 동일한 작용, 효과를 갖는다.
상기 3개의 실시예에 공통적으로, 도전성 피막은, Ag(은), Ag(은)/Pd(팔라듐) 합금, SnO2(산화주석), Al(알루미늄), Ni(니켈), Cu(구리), Ti(티탄), Ta(탄탈), W(텅스텐), SiC(탄화실리콘), BaAl(바륨·알루미나), C(탄소), Ag(은)/Pt(백금) 합금, TiO(산화티탄), TiC(탄화티탄), TiCN(탄질화티탄) 등이라도 좋다.
또한, 주 방전 전극 부재는 Cu나 Ni계의 합금이라도 좋다.
또한, 제1 실시예에 있어서의 원통형 글래스 부재는, 통형 세라믹스의 내부에 존재하고 있으면, 판 형상 글래스 부재나 다른 형상이라도 좋고, 제2 실시예에 있어서는 입상 글래스 부재를 통형 세라믹스의 내부에 장전하였지만, 발포 글래스를 장전해도 좋고, 제3 실시 형태에서는 글래스 피막은 주 방전면에 한정되지 않고, 주 방전 전극 부재의 표면 전체를 피복하는 구성이라도 좋다.
또한, SiO2를 함유하는 것에 한정되지 않으며, 결정상의 글래스를 함유하는 부재라도 좋다.
또한, 통형 세라믹스 양단부면의 메탈라이즈층은, Ag(은), Cu(구리), Au(금)이라도 좋고, 또한 메탈라이즈층을 이용하지 않고 활성 금속 땜납재만으로 밀봉해도 좋다.
또한, 밀봉 가스는 원하는 전기 특성을 얻기 위해 조성 등이 조정되고, 예를 들어 대기(공기)라도 좋고 Ar(아르곤), N2(질소), Ne(네온), He(헬륨), Xe(크세논), H2(수소), SF6, CF4, C2F6, C3F8, CO2(이산화탄소) 등 및 이들의 혼합 가스라도 좋다.
본 발명의 서지 완충기에 따르면, 밀봉 공정이나 주 방전시에 있어서 글래스 부재가 용융하여 피복제 혹은 산화제로서 기능하고, 주 방전면이 글래스 부재 혹은 주 방전면의 금속 성분으로 형성된 산화물층에 의해 피복된다. 이에 의해, 주 방전면의 금속 성분이 비산하는 것을 억제한다. 또한, 주 방전면을 피복하고 있는 글래스 부재 혹은 산화물층이 손상된 경우라도, 다른 부분의 글래스 부재가 가열 용융함으로써 손상 부위를 피복한다.
또한, 본 발명의 서지 완충기에 따르면, 주 방전면을 글래스 부재로 피복함으로써 주 방전면의 금속 성분의 비산이 억제된다. 또한, 주 방전시에 피복되어 있는 글래스 부재가 손상되어도, 가열 용융한 다른 부분의 글래스 부재가 피복제 혹은 산화제로서 기능함으로써 주 방전면의 금속 성분이 비산하는 것을 억제한다. 따라서, 서지 완충기를 긴 수명으로 할 수 있다.

Claims (9)

  1. 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며,
    상기 절연성 관의 내부에, 글래스 부재가 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 글래스 부재가 상기 절연성 관의 내벽을 피복하고 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  4. 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며,
    상기 절연성 관의 내부에, 한쪽의 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재로부터 다른 쪽의 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재에 걸쳐, 글래스 부재가 장전되어 있는 것 을 특징으로 하는 서지 완충기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 글래스 부재가 입상인 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 글래스 부재가 발포 글래스인 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면에, 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  8. 방전 갭을 통해 도전성 피막이 분할 형성된 절연성 부재와, 대향 배치되어 상기 도전성 피막에 접촉하는 한 쌍의 주 방전 전극 부재와, 내부에 상기 절연성 부재를 밀봉 가스와 함께 봉입하는 절연성 관을 구비하는 서지 완충기이며,
    상기 한 쌍의 주 방전 전극 부재의 대향하는 면인 주 방전면이, 글래스 부재로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 주 방전면에 산화 처리에 의한 산화막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 완충기.
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