トップ :: H 電気 :: H01 基本的電気素子

【発明の名称】 サージアブソーバ
【発明者】 【氏名】社藤 康弘

【氏名】栗原 卓

【要約】 【課題】基板上への実装を簡便化させたサージアブソーバをより容易に製造することが可能なサージアブソーバを提供すること。

【構成】円柱状セラミックス11と、円柱状セラミックス11の表面に放電間隙12を介して対向配置された放電電極13、14とを有するサージ吸収素子2と、サージ吸収素子2を収容して内部に放電空間27を形成する筐体22と、放電電極13、14と筐体3の外との間をそれぞれ導通させる引出電極4、5とを備え、引出電極4、5の引き出し方向が、互いに平行であると共にサージ吸収素子2の軸線に対して垂直である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁性部材と、該絶縁性部材の表面に放電間隙を介して対向配置された一対の放電電極とを有するサージ吸収素子と、
該サージ吸収素子を収容して内部に放電空間を形成する筐体と、
前記一対の放電電極と前記筐体外との間をそれぞれ導通させる一対の引出電極とを備え、
該一対の引出電極の引き出し方向が、互いに平行であると共に前記サージ吸収素子の軸線に対して垂直であることを特徴とするサージアブソーバ。
【請求項2】
前記一対の引出電極に、前記サージ吸収素子と弾性的に接触する弾性部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のサージアブソーバ。
【請求項3】
前記引出電極と前記放電電極との間に、導電性の弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のサージアブソーバ。
【請求項4】
前記引出電極が、前記放電電極と前記筐体の内壁との間に圧入されていることを特徴とする請求項1に記載のサージアブソーバ。
【請求項5】
前記筐体に、前記引出電極を挿通させる貫通孔が形成され、
該貫通孔に、前記筐体の熱膨張係数と前記引出電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する充填部材が充填されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
【請求項6】
前記充填部材が、前記筐体の表面から順に積層された複数の充填層を有し、
該複数の充填層の熱膨張係数が、前記筐体から前記引出電極に向けて順に該引出電極の熱膨張係数に近接することを特徴とする請求項5に記載のサージアブソーバ。
【請求項7】
前記充填部材が、メタライズ層で構成された第1充填層と、前記引出電極の表面に形成されて前記第1充填層の熱膨張係数と前記引出電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有するガラス材料で構成された第2充填層と、を備えることを特徴とする請求項6に記載のサージアブソーバ。
【請求項8】
前記充填部材が、メタライズ層で構成された第1充填層と、前記引出電極の表面に形成されてAgとCuとからなるロウ材で構成された第2充填層と、を備えることを特徴とする請求項6に記載のサージアブソーバ。
【請求項9】
前記放電電極が、前記放電間隙に臨むトリガ電極と、該トリガ電極に接続される主放電電極とを有し、
該主放電電極が、前記引出電極よりも前記放電間隙に近接して配置されていると共に、
該一対の主放電電極間の距離が、前記一対の引出電極間の距離よりも狭いことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
【請求項10】
前記筐体の外面に、前記一対の引出電極とそれぞれ導通する一対の平面電極が形成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用するサージアブソーバに関する。
【背景技術】
【0002】
電話機、ファクシミリ、モデムなどの通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナあるいはCRT駆動回路など、雷サージや静電気などの異常電圧(サージ電圧)による電撃を受けやすい部分には、この異常電圧によって電子機器やこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷または発火などによる破壊を防止するために、サージアブソーバが接続されている。
【0003】
従来、例えばマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバが提案されている。このサージアブソーバは、表面が導電性被膜で被覆されて周面にいわゆるマイクロギャップが形成された柱状のセラミックス部材とセラミックス部材の両端に設けられた一対のキャップ電極とを有するサージ吸収素子が、封止ガスと共に円筒状のガラス管内に収容され、ガラス管の両端にその軸線がサージ吸収素子の軸線と平行なリード線を有する端子電極を設けて高温加熱で封止した放電型サージアブソーバである(例えば、特許文献1参照)。
このような放電型のサージアブソーバは、一般にリード線がガラス管の両端から延出しているため、リード線を適宜の形状に曲げた状態で基板上に実装される。ここで、基板上への実装を容易にするために、リード線を適宜の形状に曲げて樹脂などでこれをモールドすることで、リード線の曲げ状態を保持したサージアブソーバが提供されている。
【特許文献1】特開2003−308944号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来のサージアブソーバには、以下の課題が残されている。すなわち、従来のサージアブソーバでは、リード線を曲げてこれをモールドすることによってサージアブソーバの基板上への実装を簡便にしているが、リード線をモールドする工程があるため、製造をより容易にすることが望まれている。
【0005】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、基板上への実装を簡便化させたサージアブソーバをより容易に製造することが可能なサージアブソーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のサージアブソーバは、絶縁性部材と、該絶縁性部材の表面に放電間隙を介して対向配置された一対の放電電極とを有するサージ吸収素子と、該サージ吸収素子を収容して内部に放電空間を形成する筐体と、前記一対の放電電極と前記筐体外との間をそれぞれ導通させる一対の引出電極とを備え、該一対の引出電極の引き出し方向が、互いに平行であると共に前記サージ吸収素子の軸線に対して垂直であることを特徴とする。
【0007】
この発明では、引出電極をその引き出し方向が互いに平行となると共にサージ吸収素子の軸線と垂直になるように配置することで、引出電極間の距離を筐体の幅よりも容易に短縮することができる。ここで、引出電極を湾曲させることがないので、引出電極をモールドする必要がなく、実装を簡便化可能なサージアブソーバを容易に製造できる。
【0008】
また、本発明のサージアブソーバは、前記一対の引出電極に、前記サージ吸収素子と弾性的に接触する弾性部が形成されていることが好ましい。
この発明では、引出電極がサージ吸収素子の放電電極と弾性的に接触することで、サージ吸収素子と引出電極との接触状態が良好になる。また、放電電極における放電時に発生した熱によってサージアブソーバが加熱されて各部材に熱膨張などが発生した場合であっても、引出電極と放電電極との電気的な導通を良好に確保することができる。
【0009】
また、本発明のサージアブソーバは、前記引出電極と前記放電電極との間に、導電性の弾性部材が設けられていることが好ましい。
この発明では、引出電極とサージ吸収素子の放電電極とが弾性的に接触することで、上述と同様に、引出電極と放電電極との接触状態が良好になると共に、加熱された場合においても電気的な導通を良好に確保できる。
【0010】
また、本発明のサージアブソーバは、前記引出電極が、前記放電電極と前記筐体の内壁との間に圧入されていることが好ましい。
この発明では、引出電極とサージ吸収素子の放電電極とが確実に接続される。また、上述のようにサージアブソーバが加熱されて各部材に熱膨張などが発生した場合であっても、引出電極と放電電極との電気的な導通を良好に確保できる。
【0011】
また、本発明のサージアブソーバは、前記筐体に、前記引出電極を挿通させる貫通孔が形成され、該貫通孔に、前記筐体の熱膨張係数と前記引出電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する充填部材が充填されていることが好ましい。
この発明では、貫通孔と引出電極との間隙を充填部材の熱膨張係数を筐体の熱膨張係数と引出電極の熱膨張係数との間の値とすることで、上述のようにサージアブソーバが加熱されて各部材に熱膨張などが発生した場合であっても、筐体と引出電極との封止性がより良好に保持される。
【0012】
また、本発明のサージアブソーバは、前記充填部材が、前記筐体の表面から順に積層された複数の充填層を有し、該複数の充填層の熱膨張係数が、前記筐体から前記引出電極に向けて順に該引出電極の熱膨張係数に近接することが好ましい。
この発明では、充填部材を複数の充填層で構成し、熱膨張係数を筐体から引出電極に向けて段階的に変化させることで、各部材に熱膨張などが発生した場合であっても、筐体と引出電極との封止性をより良好に保持できる。
【0013】
また、本発明のサージアブソーバは、前記充填部材が、メタライズ層で構成された第1充填層と、前記引出電極の表面に形成されて前記第1充填層の熱膨張係数と前記引出電極の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有するガラス材料で構成された第2充填層と、を備えることとしてもよい。
また、本発明のサージアブソーバは、前記充填部材が、メタライズ層で構成された第1充填層と、前記引出電極の表面に形成されてAgとCuとからなるロウ材で構成された第2充填層と、を備えることとしてもよい。
この発明では、第1及び第2充填層によって充填部材を構成することで、筐体と引出電極との封止性を良好に保持する。
【0014】
また、本発明のサージアブソーバは、前記一対の放電電極が、それぞれ前記放電間隙に臨むトリガ電極と、該トリガ電極に接続される主放電電極とを有し、該主放電電極が、前記引出電極よりも前記放電間隙に近接して配置されていると共に、該一対の主放電電極の距離が、前記一対の引出電極の距離よりも狭いことが好ましい。
この発明では、引出電極を主放電電極よりも放電間隙から離間して配置することで、一対の引出電極間で放電が行われることを抑制できる。すなわち、一対の引出電極にサージが侵入すると、トリガ電極による電界電子放出が行われる。そして、電界電子放出から主放電電極によるアーク放電に移行する。ここで、引出電極を主放電電極よりも放電間隙から離間して配置することで、この移行時にアーク放電が主放電電極間ではなく引出電極間で行われることを抑制する。これにより、引出電極の表面にプラズマが照射されて引出電極の表面が劣化することを抑制する。
【0015】
また、本発明のサージアブソーバは、前記筐体の外面に、前記一対の引出電極とそれぞれ導通する一対の平面電極が形成されていることとしてもよい。
この発明では、平面電極を実装基板上に載置してサージアブソーバを実装基板に実装することで、サージアブソーバの表面実装が可能になる。
【発明の効果】
【0016】
本発明のサージアブソーバによれば、引出電極をその引き出し方向が互いに平行となると共にサージ吸収素子の軸線と垂直になるように配置することで、引出電極を適宜の形状でモールドすることない。これにより、引出電極間の距離を短縮させて実装を簡便化させたサージアブソーバを容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明にかかるサージアブソーバの第1の実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。ここで、図1はサージアブソーバの断面図、図2は図1の外観斜視図である。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0018】
本実施形態におけるサージアブソーバ1は、いわゆるマイクロギャップを使用した放電型サージアブソーバであって、円柱状のサージ吸収素子2と、サージ吸収素子2を収容する筐体3と、サージ吸収素子2と筐体3の外部との導通を図る一対の引出電極4、5とを備えている。
【0019】
サージ吸収素子2は、円柱状セラミックス(絶縁性部材)11と、円柱状セラミックス11の表面に放電間隙12を介して分割形成された一対の放電電極13、14とを備えている。
円柱状セラミックス11は、例えばムライト焼結体などのセラミックス材料で構成されている。
放電間隙12は、円柱状セラミックス11の周囲に沿って設けられており、例えばレーザカットやダイシング、エッチングなどの加工によって形成されている。また、放電間隙12は、0.01から1.5mmの幅で1から100本形成されるが、本実施形態では、110μmのものを1本形成している。
【0020】
放電電極13、14は、放電間隙12を介して対向配置された一対のトリガ電極15、16と、円柱状セラミックス11の両端に対向配置されてトリガ電極15、16にそれぞれ接触する一対のキャップ電極(主放電電極)17、18とを備えている。
トリガ電極15、16は、例えばTiN(窒化チタン)などの導電性材料で構成された薄膜であって、円柱状セラミックス11の表面に物理蒸着(PVD)法や化学蒸着(CVD)法などの薄膜形成技術によって形成されている。
キャップ電極17、18は、円柱状セラミックス11よりも硬度の低い、例えばステンレスなどの金属からなり、断面ほぼU字状の椀状に形成されている。そして、一対のキャップ電極17、18は、円柱状セラミックス11の両端に係合されている。
【0021】
筐体3は、例えばAlなどのセラミックス材料によって構成されており、直方体形状を有している。そして、筐体3は、箱状の収容部21と、収容部21の開口を覆う蓋体22とを有している。
収容部21には、下面に開口を有する収容凹部23が形成されている。この収容凹部23は、その外形が上記開口側から段階的に増大する断面3段の階段形状となっており、上記下面から最も離間している側から順に積層された、第1から第3凹部23a〜23cによって構成されている。
【0022】
第1凹部23aは、平面視で矩形状の開口を有しており、その外形がサージ吸収素子2を収容できない程度の大きさとなっている。
また、第2凹部23bは、平面視で矩形状の開口を有しており、第1凹部23aの下段に積層され、その外形が第1凹部23aの外形よりも大きく形成されている。そして、第2凹部23bのうちの少なくとも一辺がサージ吸収素子2の長軸とほぼ同等となっている。また、第2凹部23bの深さは、サージ吸収素子2のキャップ電極17、18の外径とほぼ同等となっている。このため、第2凹部23b内には、サージ吸収素子2が収容可能となっている。
【0023】
また、第3凹部23cは、平面視で矩形状の開口を有しており、第2凹部23bの下段に積層され、その外形が第2凹部23bの外形よりも大きく形成されている。そして、第3凹部23cのうち少なくとも一辺がサージ吸収素子2の長軸よりも大きくなっている。
したがって、サージ吸収素子2は、収容部21に対して、第1凹部23aと第2凹部23bとの段差部に配置されている。なお、収容凹部23は、サージ吸収素子2を収容してもサージ吸収素子2によって放電空間27が分断されることなく、第1凹部23aによって形成される空間と第2凹部23bによって形成される空間とが接続されている。
【0024】
蓋体22は、平面視矩形状の板状部材であって、その上面がガラス材料で構成された接着剤層24によって収容部21の上記下面における周縁部に接着固定されている。また、蓋体22には、一対の引出電極4、5の後述するリード線部33、34を挿通可能な貫通孔22a、22bが形成されている。
また、蓋体22のうち貫通孔22a、22bの内周壁を含む近傍には、貫通孔22a、22bに挿通されたリード線部33、34との間隙を充填するための充填材25、26が設けられている。この充填材25、26は、接着剤層24と同様に、ガラス材料で構成されている。
以上より、筐体3には、収容部21の下面の周縁部に蓋体22を接着固定して収容凹部23を封止することで、内部に放電空間27が形成されている。この放電空間27には、サージ吸収素子2における放電条件を一定にしてサージアブソーバ1の放電特性を安定させるために、例えばAr(アルゴン)などの不活性ガスが封止されている。
【0025】
一対の引出電極4、5は、キャップ電極17、18にそれぞれ接触する円板部31、32と、円板部31、32の下面に接続されたリード線部33、34とを有している。そして、引出電極4、5は、その引き出し方向が互いに平行であると共に、サージ吸収素子2の軸線に対して垂直となっている。
【0026】
円板部31、32は、例えば、Fe(鉄)−Ni(ニッケル)合金の表面を酸化銅で被覆した金属で形成されている。そして、円板部31、32は、上面がそれぞれキャップ電極17、18と接触するように配置されている。ここで、円板部31、32の上面は、収容部21の内面のうち、第2凹部23bと第3凹部23cとの段差部に接触している。したがって、サージ吸収素子2は、収容部21の内面のうち第1凹部23aと第2凹部23bとの段差部と、円板部31、32とによって挟持されている。
ここで、円板部31、32は、サージ吸収素子2と接触させたときに、その縁部がキャップ電極17、18よりも放電間隙12から離間すると共に、円板部31、32の距離がキャップ電極17、18の距離よりも大きくなるように配置されている。
【0027】
リード線部33、34は、例えば銅覆鋼線(以下、CP線と称する)で形成されており、円板部31、32のそれぞれに溶接されている。そして、リード線部33、34は、蓋体22の一面からその軸線がその一面と垂直になるように延出している。
ここで、リード線部33、34は、円板部31、32と同様に、引出電極4、5をサージ吸収素子2と接触させたときに、その縁部がキャップ電極17、18よりも放電間隙12から離間すると共に、リード線部33、34の距離がキャップ電極17、18の距離よりも大きくなるような形状となっている。また、リード線部33、34の距離は、筐体3の幅よりも狭くなっている。
以上より、一対の引出電極4、5がサージ吸収素子2と接触することにより、筐体3内に配置されたサージ吸収素子2と筐体3外との導通が図られている。
【0028】
以上のように構成された本発明のサージアブソーバ1について、以下にその製造方法を説明する。ここで、図3は、サージアブソーバの製造工程を示す工程図である。
まず、円柱状セラミックス11の表面に例えばTiNなどの導電性材料で構成された薄膜をPVD法やCVD法などを用いて形成し、これにレーザ光を照射して上記薄膜を分割することにより放電間隙12及び一対のトリガ電極15、16を形成する。そして、一対のキャップ電極17、18を、トリガ電極15、16と接触するように円柱状セラミックス11の両端に係合させる。このようにして、サージ吸収素子2を形成する(図3(a))。
【0029】
また、蓋体22の所定位置に貫通孔22a、22bを形成する。そして、貫通孔22a、22bにガラス材料で構成された充填材25、26を充填する。その後、一対の引出電極4、5のリード線部33、34をそれぞれ貫通孔22a、22bに挿通し、充填材25、26によってリード線部33、34を蓋体22に接着固定する(図3(b))。ここで、蓋体22に固定された引出電極4、5の円板部31、32の距離は、サージ吸収素子2のキャップ電極17、18の距離よりも広く形成されている。
【0030】
そして、収容部21の上記一面の縁部に、接着剤層24となるガラス材料を印刷法などを用いて配置する。そして、収容凹部23に形成したサージ吸収素子2を配置する(図3(c))。
その後、収容部21と蓋体22とを、接着固定する。このとき、サージ吸収素子2は、収容部21の内面のうち、第1凹部23aと第2凹部23bとの段差部上に配置される。そして、例えばArのような不活性ガスの雰囲気中において、上述のように引出電極4、5が接着固定された蓋体22を収容部21とを接着剤層24により接着する。このとき、収容凹部23によって形成された放電空間27内には、上記不活性ガスが封止される。
ここで、蓋体22に接着固定された引出電極4、5の円板部31、32がサージ吸収素子2のキャップ電極17、18と接触すると共に、サージ吸収素子2が上記段差部及び円板部31、32によって挟み込まれる。また、円板部31、32及びリード線部33、34は、それぞれの縁部がキャップ電極17、18よりも放電間隙12から離間すると共に、それぞれの距離がキャップ電極17、18のよりよりも大きくなるように形成されている。
以上のようにして、サージアブソーバ1を製造する。なお、収容部21と蓋体22との接着後に引出電極4、5を充填材25、26で固定してもよい。
【0031】
以上のように構成されたサージアブソーバ1は、蓋体22の下面を実装基板(図示略)の実装面に対向させ、または接触させた状態でリード線部33、34をハンダなどで固定することにより、サージアブソーバ1を上記実装基板に実装する。ここで、リード線部33、34が蓋体22の下面に対して垂直な方向で互いに平行に延出しているので、自動実装によるサージアブソーバ1の実装が容易に行われる。
そして、例えば静電気などのサージが引出電極4、5から侵入すると、放電間隙12を介して対向配置されたトリガ電極15、16の間で電界電子放出を行う。その後、トリガ電極15、16の間で発生する電界電子放出からキャップ電極17、18で発生するアーク放電に移行する。このとき、円板部31、32の距離がキャップ電極17、18の距離よりも大きくなるように円板部31、32を配置しているので、アーク放電が円板部31、32の間で行われずにキャップ電極17、18の間で行われる。ここで、放電によって発生した電流はトリガ電極15、16、キャップ電極17、18及び引出電極4、5を流れる。これにより、サージアブソーバ1によってサージが吸収される。
【0032】
このような構成のサージアブソーバ1は、引出電極4、5をその引き出し方向が互いに平行となると共にサージ吸収素子2の軸線と垂直になるように配置することで、引出電極4、5をモールドすることなく、引出電極4、5間の距離を短縮することができる。これにより、引出電極4、5間の距離を短縮させて実装を簡便化させたサージアブソーバ1を容易に製造できる。
また、円板部31、32の距離がキャップ電極17、18の距離よりも大きくなるように円板部31、32を配置しているので、アーク放電がキャップ電極17、18の間で行われ、円板部31、32の表面でアーク放電が行われることによる円板部31、32の劣化を抑制できる。
【0033】
なお、本実施形態において、例えば図4に示すように、収容凹部41の形状を下面に形成された開口側から段階的に増大する断面2段の階段形状とし、サージ吸収素子2を収容凹部41の底面に接触させる構成としてもよい。ここで、収容凹部41は、第1凹部41aと第2凹部41bとを有しており、第1凹部41aの深さがサージ吸収素子2のキャップ電極17、18の外径とほぼ同等となっている。また、引出電極4、5の円板部31、32の上面が第1凹部41aと第2凹部41bとの段差部にそれぞれ接触している。したがって、サージ吸収素子2は、第1凹部41aの底面と、円板部31、32とによって挟持されている。
【0034】
そして、図5に示すように、収容凹部42の形状を下面に開口された開口側から段階的に増大することなく断面矩形状とし、サージ吸収素子2を収容凹部42の底面に接触させる構成としてもよい。ここで、サージ吸収素子2は、収容凹部42の底面と、円板部31、32との間で挟持されている。
【0035】
さらに、図6に示すように、蓋体22の上面に収容凹部42に向けて突出する円柱状の凸部22c、22dを設け、サージ吸収素子2をこの凸部22c、22dの上面に接触させる構成としてもよい。ここで、サージ吸収素子2は、凸部22c、22dの上面と、円板部31、32の下面との間で挟持されている。
【0036】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第2の実施形態について、図7を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第2の実施形態におけるサージアブソーバ50では、引出電極51、52がリード線部33、34と弾性部53、54とを備えている点である。
【0037】
すなわち、引出電極51は、弾性部53と、弾性部53に溶接されたリード線部33とを備えている。同様に、引出電極52は、弾性部54と、弾性部54に溶接されたリード線部34とを備えている。
弾性部53、54には、リード線部33、34に接続される基端部から先端部に向かうにしたがって互いに近接するように屈曲して形成されている。したがって、サージ吸収素子2は、弾性部53、54によって、その軸方向で弾性的に挟持されている。
【0038】
以上のような構成のサージアブソーバ50において放電が行われると、上述したように、放電によって発生した電流がトリガ電極15、16やキャップ電極17、18を流れるため、サージアブソーバ50の各部材が加熱される。ここで、サージ吸収素子2と引出電極51、52とにおいて、それぞれの熱膨張係数の違いによって寸法の変化量が異なる。このとき、サージ吸収素子2が弾性部53、54によってその軸方向に沿って弾性的に挟持されていることから、このような寸法の変化量にずれが生じた場合であっても、引出電極51、52とサージ吸収素子2との接続状態が良好に保持される。
【0039】
このように構成されたサージアブソーバ50によれば、上述と同様の作用、効果を奏するが、サージ吸収素子2が弾性部53、54によって弾性的に挟持されているので、サージ吸収素子2と引出電極51、52との接触状態が良好になる。また、放電時に発生する熱によってサージアブソーバ50が加熱されて熱膨張した場合において、サージ吸収素子2と引出電極51、52との熱膨張が異なる場合であっても、サージ吸収素子2と引出電極51、52との電気的な導通を良好に確保できる。
なお、本実施形態において、リード線部33、34と弾性部53、54とを溶接した構成となっているが、引出電極が弾性を有する形状となっていてもよい。
また、一対の引出電極51、52や収容凹部23の内周壁によってサージ吸収素子2が安定して固定されれば、第1の実施形態と同様に、収容凹部23や引出電極51、52の形状を適宜変更してもよい。
【0040】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第3の実施形態について、図8を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第3の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第3の実施形態におけるサージアブソーバ60では、引出電極61、62とサージ吸収素子2との間にそれぞれ弾性部材63、64が配置されている点である。
【0041】
すなわち、弾性部材63、64は、屈曲部を有する断面ほぼU字状の板バネである。そして、弾性部材63は、上記屈曲部を基準として一端側がサージ吸収素子2のキャップ電極17と接触し、他端側が引出電極61と接触している。また、弾性部材64は、一端側がキャップ電極18と接触し、他端側が引出電極62と接触している。
また、弾性部材63、64は、第2凹部23bに形成された突出部21a、21bによって位置決めされている。
引出電極61、62は、上述と同様に、CP線で構成されたリード線である。
【0042】
このように構成されたサージアブソーバ60においても、上述と同様の作用、効果を奏する。
なお、本実施形態において、弾性部材63、64は断面ほぼU字状の板バネであるが、図9に示すように、断面ほぼZ字状の板バネで構成された弾性部材67、68を用いてもよい。
また、一対の引出電極61、62や収容凹部23の内周壁によってサージ吸収素子2が安定して固定されれば、第1の実施形態と同様に、収容凹部23や引出電極61、62の形状を適宜変更してもよい。
【0043】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第4の実施形態について、図10を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第4の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第4の実施形態におけるサージアブソーバ70では、引出電極71、72がサージ吸収素子2と収容凹部23の内周壁との間に嵌入されている点である。
【0044】
すなわち、引出電極71、72は、上述と同様に、CP線で構成されたリード線である。そして、引出電極71は、第2凹部23bの内周壁とキャップ電極17との間隙に嵌入されている。また、第2凹部23bには、引出電極71、72を位置決めさせる位置決凹部21c、21dが形成されており、引出電極71、72の先端がこの位置決凹部21c、21dに係合されている。
【0045】
このように構成されたサージアブソーバ70においても、上述と同様の作用、効果を奏する。
なお、本実施形態において、引出電極71、72は、サージ吸収素子2と第2凹部23bの内周壁との間に嵌挿されているが、キャップ電極17、18にそれぞれ溶接されてもよい。このようにすることで、サージ吸収素子2と引出電極71、72とがより確実に接続され、サージ吸収素子2と引出電極71、72との電気的な導通を良好に確保できる。ここで、引出電極71、72とサージ吸収素子2とを、ロウ付けによって固着してもよい。これにより、より確実にサージ吸収素子2と引出電極71、72との電気的な導通をより確実に確保できる。
また、一対の引出電極71、72や収容凹部23の内周壁によってサージ吸収素子2が安定して固定されれば、第1の実施形態と同様に、収容凹部23や引出電極71、72の形状を適宜変更してもよい。
【0046】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第5の実施形態について、図11を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第5の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第5の実施形態におけるサージアブソーバ80では、貫通孔22a、22bとリード線部33、34との間隙に2層に積層された充填材81、82が充填されている点である。
【0047】
すなわち、充填材81は、蓋体22の貫通孔22aの内周壁を含む近傍に形成された第1充填層81aと、第1充填層81a上に形成された第2充填層81bとを備えている。同様に、充填材82は、蓋体22の貫通孔22bの内周壁を含む近傍に形成された第1充填層82aと、第1充填層82a上に形成された第2充填層82bとを備えている。
第1充填層81a、82aは、その熱膨張係数が蓋体22を構成するAlの熱膨張係数とリード線部33、34を構成するCP線の熱膨張係数との間の値を示すガラス材料で構成されている。また、第2充填層81b、82bは、その熱膨張係数が第1充填層81a、82aを構成するガラス材料の熱膨張係数とリード線部33、34を構成するCP線の熱膨張係数との間の値を示すガラス材料で構成されている。
したがって、蓋体22とリード線部33、34との間における熱膨張係数は、貫通孔22a、22bの内周壁側からリード線部33、34に向けて、段階的に蓋体22を構成するAlの熱膨張係数からリード線部33、34を構成するCP線の熱膨張係数に向けて段階的に変化している。
【0048】
以上のような構成のサージアブソーバ80において放電が行われると、上述したようにサージアブソーバ80の各部材が加熱される。そのため、蓋体22の貫通孔22a、22bの内周壁と貫通孔22a、22bに挿通されたリード線部33、34との間隙は、その熱膨張係数の差によって変化する。ここで、貫通孔22a、22bに第1充填層81a、82a及び第2充填層81b、82bを有する充填材81、82を設けているので、貫通孔22a、22bの内周壁からリード線部33、34に向けて熱膨張係数が段階的に変化している。このため、蓋体22とリード線部33、34との熱膨張係数の差による充填材81、82への付加を吸収し、充填材81、82による貫通孔22a、22bの封止状態が維持される。
【0049】
このように構成されたサージアブソーバ80によれば、上述と同様の作用、効果を奏するが、貫通孔22a、22bを第1充填層81a、82a及び第2充填層81b、82bで構成された充填材81、82で充填することで、サージアブソーバ1が加熱されても貫通孔22a、22bとリード線部33、34との間における封止性をより良好に保持できる。
なお、本実施形態において、充填材81、82が第1及び第2充填層81a、81b、82a、82bの2層を積層した構成となっているが、充填材81、82の熱膨張係数が蓋体22の熱膨張係数とリード線部33、34の熱膨張係数との間の値となっていればよく、2層に限らず1層でも、3層以上であってもよい。ここで、第1充填層81a、82aをAg/Pd(パラジウム)による焼付け電極でメタライズ層を構成し、第2充填層81b、82bをCP線と近い熱膨張係数を有するガラス材料で構成してもよい。さらに、第1充填層81a、82aをMo(モリブデン)−Mn(マンガン)/Niなどのメタライズ層で構成し、第2充填層81b、82bをAg/Cuなどのロウ材によって構成してもよい。
また、サージアブソーバ80の構成を第1の実施形態におけるサージアブソーバ1と同様の構成としているが、これに限らず、他の実施形態におけるサージアブソーバと同様の構成としてもよい。
また、一対の引出電極4、5や収容凹部23の内周壁によってサージ吸収素子2が安定して固定されれば、第1の実施形態と同様に、収容凹部23や引出電極4、5の形状を適宜変更してもよい。
【0050】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第6の実施形態について、図13を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第6の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第6の実施形態におけるサージアブソーバ90では、蓋体22の表面に一対の平面電極91、92が形成されている点である。
【0051】
すなわち、蓋体22の下面には、貫通孔22a、22bを覆うように平面電極91、92が形成されている。そして、引出電極93、94は、それぞれ円板部31、32とリード線部95、96を有している。このリード線部95、96は、それぞれ平面電極91、92に接続されている。
【0052】
このような構成のサージアブソーバ90によっても、上述と同様の作用、効果を奏するが、蓋体22の裏面に平面電極91、92を設けることで、サージアブソーバ90の上記実装基板への表面実装が容易に行える。
なお、本実施形態において、サージアブソーバ90の構成を第1の実施形態におけるサージアブソーバ1と同様の構成としているが、これに限らず、他の実施形態におけるサージアブソーバと同様の構成としてもよい。
また、一対の引出電極93、94や収容凹部23の内周壁によってサージ吸収素子2が安定して固定されれば、第1の実施形態と同様に、収容凹部23や引出電極93、94の形状を適宜変更してもよい。
【0053】
次に、本発明にかかるサージアブソーバの第7の実施形態について、図14を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
第7の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第6の実施形態におけるサージアブソーバ100では、サージ吸収素子101の外形が板状になっている点である。
【0054】
すなわち、サージ吸収素子101は、板状セラミックス(絶縁性部材)102と、板状セラミックス102に形成された一対の放電電極103、104とを備えている。
板状セラミックス102は、上述と同様に、例えばムライト焼結体などのセラミックス材料で構成されている。
放電電極103、104は、板状セラミックス102の上下両面及び側面に形成された接続電極105、106と、板状セラミックス102の下面及び接続電極105、106の一部の上に形成されたトリガ電極107、108とを備えている。
接続電極105、106は、導電性材料で構成されており、板状セラミックス102を挟み込むように断面コ字状に形成されている。この接続電極105、106によって、板状セラミックス102の上下両面の導通がそれぞれ確保されている。
また、トリガ電極107、108は、例えばTiなどの導電性材料で構成された薄膜であって、PVD法やCVD法などによって形成されている。そして、トリガ電極107、108の間には、放電間隙109が形成されている。
【0055】
筐体111は、上述と同様にAlなどのセラミックス材料で構成されており、収容部112と、蓋体113とを有している。
収容部112には、その外形が段階的に増大する断面2段の階段形状である収容凹部114が形成されている。そして、収容凹部114は、第1及び第2凹部114a、114bを積層した構成となっている。
したがって、サージ吸収素子101は、収容部21に対して、第1凹部114aと第2凹部114bとの段差部に配置されている。
【0056】
引出電極4、5は、円板部31、32のそれぞれの上面をサージ吸収素子101の接続電極105、106に接続させている。したがって、サージ吸収素子101は、第1凹部114aと第2凹部114bとの段差部と、円板部31、32とによって挟持されている。
【0057】
このように構成されたサージアブソーバ100においてサージが引出電極4、5から侵入すると、上述と同様に、放電間隙109を介して対向配置されたトリガ電極107、108の間で電界電子放出を行う。その後、トリガ電極107、108の間で発生する電界電子放出から円板部31、32の間で発生するアーク放電に移行する。ここで、放電によって発生した電流はトリガ電極107、108、接続電極105、106及び引出電極4、5を流れる。これにより、サージアブソーバ100によってサージが吸収される。
【0058】
このような構成のサージアブソーバ100によっても、上述と同様の作用、効果を奏する。
なお、本実施形態におけるサージ吸収素子101の構造を、上述した他の実施形態におけるサージアブソーバに適用してもよい。
【0059】
また、例えば図15に示すように、トリガ電極107、108を板状セラミックス102の上面に形成してもよい。このようにすることで、電界電子放出が行われる空間とアーク放電が行われる空間とが、板状セラミックス102によって区画される。すなわち、トリガ電極107、108による電界電子放出が第1凹部114aによって形成される空間において行われ、円板部31、32によるアーク放電が第2凹部114bによって形成される空間において行われる。これにより、放電時に接続電極105、106や円板部31、32の表面を構成する導電性材料が放電間隙109に付着しにくくなり、サージアブソーバ100の長寿命化が図れる。
【0060】
そして、図16に示すように、トリガ電極107、108を板状セラミックス102の上面に形成すると共に、サージ吸収素子101を円板部31、32の下面と蓋体22との間で挟持する構成としてもよい。ここで、蓋体22の上面には、サージ吸収素子101と蓋体22との間に空隙を形成するスペーサ121、122が配置されている。したがって、サージ吸収素子101は、円板部31、32の下面とスペーサ121、122の上面との間で挟持されている。
【0061】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、蓋体と収容部とをガラスで構成された接着剤によって接着しているが、両者をロウ付けすることによって両者を固定してもよい。このとき、蓋体及び収容部の表面のうち固定領域にメタライズ層を形成しておくことで、蓋体と収容部との接着強度が向上する。
また、筐体が外観視で直方体形状を有しているが、直方体に限らず、円柱状など、他の形状であってもよい。
また、トリガ電極に用いる導電性材料は、TiNやTiに限らず、例えばAg(銀)、Ag/Pd(パラジウム)合金、SnO(酸化スズ)、Al(アルミニウム)、Ni(ニッケル)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、SiC(炭化シリコン)、Ba(バリウム)あるいはBa化合物、C(炭素)、Ag/Pt(白金)合金、TiC(炭化チタン)、TiCN(炭窒化チタン)などの導電性材料、もしくはこれらにCu、Tiを加えた中から選択した混合物で構成してもよい。
また、円柱状セラミックスや板状セラミックス、筐体に用いる材料は、Alに限らず、コランダムや、ムライト、コランダムムライト、アクリル、ベークライトなど、他の絶縁性材料であってもよい。
また、封止する際の雰囲気、すなわち内部の不活性ガスは、放電特性に応じて決定され、例えば、N(窒素)、He(ヘリウム)、Xe(キセノン)、H(水素)、SF、CF(四フッ化炭素)、C(六フッ化二炭素)、C(八フッ化三炭素)、CO(二酸化炭素)及びこれらにArを加えた中から選択した混合ガスでもよい。
【0062】
また、第1から第6の実施形態において、サージ吸収素子が円柱状セラミックスの両端に係合された一対のキャップ電極を有しているが、サージ吸収素子と引出電極との接触状態が良好に確保できれば、キャップ電極を設けずに、トリガ電極と引出電極とを直接接触させる構成としてもよい。
また、キャップ電極は、円柱状セラミックスよりも硬度が低ければよく、ステンレスに限られない。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図2】図1のサージアブソーバを示す外観図である。
【図3】図1のサージアブソーバの製造工程を示す断面図である。
【図4】本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【図5】同じく、本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【図6】同じく、本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図8】本発明の第3の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図9】本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【図10】本発明の第4の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図11】本発明の第5の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図12】図11の充填材を示す部分拡大図である。
【図13】本発明の第6の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図14】本発明の第7の実施形態におけるサージアブソーバを示す断面図である。
【図15】本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【図16】同じく、本実施形態における他のサージアブソーバを示す断面図である。
【符号の説明】
【0064】
1,50,60,70,80,90,100 サージアブソーバ
2,101 サージ吸収素子
3,111 筐体
4,5,51,52,61,62,71,72,93,94 引出電極
11 円柱状セラミックス(絶縁性部材)
12,109 放電間隙
13,14,103,104 放電電極
15,16,107,108 トリガ電極
17,18 キャップ電極(主放電電極)
21,112 収容部
22,113 蓋体
22a,22b 貫通孔
25,81,82 充填材
27 放電空間
53,54 弾性部
63,64,67 弾性部材
81a,82a 第1充填層
81b,82b 第2充填層
91,92 平面電極
102 板状セラミックス(絶縁性部材)
【出願人】 【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
【出願日】 平成18年6月27日(2006.6.27)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦

【識別番号】100106057
【弁理士】
【氏名又は名称】柳井 則子


【公開番号】 特開2008−10168(P2008−10168A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−176260(P2006−176260)