JP2007129832A - サージ保護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】雷撃電流その他の外来サージから電子機器の回路を護る。
【解決手段】
樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材１３を、ＬＡＮ回路要素の導体間もしくは導体と接地導体間に配置した。例えば、ＬＡＮ用配線基板１０上に配線パタン１２が形成されている。この配線パタン１２上に樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材１３を塗布する。その塗布膜の上には、接地用導電塗料１４を塗布する。導電塗料１４は、導体パッケージ壁面に接触させて接地する。
【選択図】図１

Description

本発明は、雷撃電流その他の外来サージから電子機器の回路を護るためのサージ保護構造に関する。

ネットワークに接続されたパーソナルコンピュータやネットワークプリンタなどの機器には落雷のときに発生するサージ電圧を抑制するために、避雷装置が取り付けられる。避雷装置は、保護対象となる電気接続端子間に、ダイオードやツェナー素子等の保護素子を接続したものである。電気接続端子間にサージ電圧が入力するとこれらの保護素子が電気接続端子間を短絡して電子機器内部へのサージ電流侵入を防止する（特許文献１、２参照）。
特許第３５２７１０７号公報 実用新案登録第３０６７５２８号公報

ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
オフィス機器の多くは、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）に接続されているから、ＬＡＮケーブルに対して上記のような避雷装置を組み込む必要がある。しかしながら、ＬＡＮケーブルの端子数に応じた数の保護素子が必要である。この保護素子のサイズは、ＬＡＮコネクタに組み込めるほど小さくなく、保護素子を搭載した基板を収容したアダプタを使用することになり、ＬＡＮコネクタの部分が大型化する。

また、保護素子を搭載した基板を収容したアダプタは部品点数が多くコスト高になるという問題があった。さらに、電子機器の電源の小型化に伴い、電子機器の耐電圧特性がますます低下する傾向にある。従って、例えば、ＵＳＢ接続メモリ等については、雷撃電流のみならず、静電気放電によるダメージに対する電気的な保護も重要である。本発明は、以上の点に着目してなされたもので、雷撃電流その他の外来サージから電子機器の回路を護るサージ保護構造を提供することを目的とする。

本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を、ＬＡＮ回路要素の導体間もしくは導体と接地導体間に配置したことを特徴とするサージ保護構造。

〈構成２〉
通信ネットワーク回線の配線基板上に形成された配線パタン上に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を塗布したことを特徴とするサージ保護構造。

〈構成３〉
上記配合材の塗布膜上には、接地用導電塗料を塗布し、この導電塗料は、上記通信ネットワーク回線の配線基板を収容する導体パッケージ壁面に接触させて接地されていることを特徴とする構成２記載のサージ保護構造。

〈構成４〉
配線パタンを形成した通信ネットワーク回線の配線基板が、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材により成型されていることを特徴とするサージ保護構造。

〈構成５〉
通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子奥部に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を成型したシートをはめ込んだことを特徴とするサージ保護構造。

〈構成６〉
通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子の通信ネットワーク回線の導体間あるいは雄端子の通信ネットワーク回線の導体間に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を充填したことを特徴とするサージ保護構造。

〈構成７〉
通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子と雄端子の間に挿入する変換コネクタを、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型したことを特徴とするサージ保護構造。

〈構成８〉
通信ネットワーク回線の配線コネクタを、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型したことを特徴とするサージ保護構造。

本発明では、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材をＬＡＮ回路要素の導体間もしくは導体と接地導体間に配置した。酸化亜鉛の微粉末を相互に接触させた焼結体は、通常は絶縁体であって、微粉末の界面に一定以上の電圧が加わったとき電気的に短絡する非線形特性を示し、避雷装置として適することが知られている。しかし、酸化亜鉛微粉末の界面を形成するために、焼結をしたり、少量の接着剤で固めたブロックとして使用することが要求されており、素子化したものが利用されている。

一方、本発明では、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を使用する。酸化亜鉛の微粉末相互間や微粉末と電気接続端子間には、樹脂が介在することを許容している。これらの樹脂は電気的に絶縁体として作用するから、避雷装置の特性を阻害するとされている。高電圧大電流の直流サージから電力機器を保護するには、瞬時に低抵抗で電極間を短絡する特性が要求されるからである。

ところが、ネットワークを通じて電子機器に流入する雷サージ電流の多くは誘導によるもので、尖頭値も低く電流も小さい。樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材は、非線形特性を有する酸化亜鉛とその間に介在する多数のコンデンサの直列回路と考えることができる。従って、端子間の雷サージ電圧は、コンデンサの直列回路を通じて酸化亜鉛の微粉末に加わり、避雷装置として動作させることができる。

樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材は、酸化亜鉛の微粉末相互間に介在する樹脂が潤滑剤となって、膜状に塗布したり、端子間に充填したり、シート状に加工したり、良好なインジェクションモールド加工をすることが可能になった。以下に本発明の具体的な実施例を図面を用いて説明する。

［膜状に塗布］
図１（ａ）は、実施例１のサージ保護構造を示す基板平面図である。また、（ｂ）は、そのＡ−Ａ横断面図である。
ＬＡＮ用配線基板１０上に、デバイス１１を接続する配線パタン１２が形成されている。この配線パタン１２上に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材１３を塗布する。その塗布膜の上には、接地用導電塗料１４を塗布する。接地用導電塗料１４には、銀ペイント等が適する。導電塗料１４は、図示しない導体パッケージ壁面に接地線１５等により接触させて接地する。配線パタン１２に接地線が含まれていれば、接地用導電塗料１４を塗布する必要が無い。

酸化亜鉛微粉末の粒径は１μｍ〜１００μｍの範囲のものが適当で、樹脂はエポキシ樹脂を使用した。樹脂中には、酸化亜鉛微粉末を約３０体積％混入した。エポキシ樹脂の代わりにシリコン樹脂でも構わない。いずれも、２０体積％〜４０体積％の範囲でほぼ良好な結果を得た。また、成形性では、２５体積％〜３５体積％の範囲が適切であった。後で説明する実施例で、インジェクションモールド成形をするには、樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂等が適する。これにより、１００Ｖ〜１０００Ｖ程度のサージ電圧に対して、十分な保護特性を示した。

［基板に成型］
図２は、実施例２のサージ保護構造を示す基板平面図である。
ＬＡＮ用配線基板上に配線パタンが形成されている。
このＬＡＮ用配線基板が、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材により成型されている。
ＬＡＮ用配線基板は、導体パッケージ壁面に接触させて接地するとより確実である。

［シート状に加工］
図３（ａ）は、実施例３のサージ保護構造を示すＬＡＮ用配線コネクタの雌端子斜視図で、（ｂ）はその縦断面図である。
ＬＡＮ用配線コネクタの雌端子３０には、挿入孔３１が設けられている。挿入孔３１は、雄端子を挿入する孔である。この挿入孔３１の奥部に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を成型したシート３５をはめ込む。図の（ｂ）に示すように、このシートは、雌端子３０の奥部の全てのＬＡＮ用導体３３に接触している。ＬＡＮ用導体３３に接地線が含まれていれば、新たに接地線を接続する必要は無い。

［端子間に充填］
図４（ａ）は、実施例４のサージ保護構造を示すＬＡＮ用配線コネクタの雄端子斜視図で、（ｂ）はその主要部斜視図である。
ＬＡＮ用配線コネクタの雄端子４０のＬＡＮ用導体４３間に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材４５を充填する。なお、図３に示した雌端子３０のＬＡＮ用導体３３間でも同様にするとよい。ＬＡＮ用導体４３や３３に接地線が含まれていれば、新たに接地線を接続する必要は無い。

［変換コネクタ］
図５は、実施例５のサージ保護構造を示すＬＡＮ用配線変換コネクタの斜視図である。
図５には、既存のＬＡＮ用配線コネクタの雌端子と雄端子の間に挿入する変換コネクタ５０を示している。これは、雄端子部５１と雌端子部５２とを備えており、雄端子部は、既存のＬＡＮ用配線コネクタの雌端子に挿入する。また、雌端子部５２には、既存のＬＡＮ用配線コネクタの雄端子を挿入する。この変換コネクタ５０を、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型する。この内部に支持された全てのＬＡＮ用導体は、この配合材に接触している。

［ＬＡＮ用配線コネクタ］
図６（ａ）は、実施例６のサージ保護構造を示すＬＡＮ用配線コネクタの雌端子斜視図で、（ｂ）は、ＬＡＮ用配線コネクタの雄端子斜視図である。
ＬＡＮ用配線コネクタの雌端子６１や雄端子６２を、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型する。この内部に支持された全てのＬＡＮ用導体は、この配合材に接触している。なお、上記の実施例はいずれも、ＬＡＮ回路要素やＬＡＮ用配線基板を対象として説明をした。しかしながら、本発明は、例えば、固定電話に使用されたモジュラージャック等にも同様に適用できる。即ち、広く、通信ネットワーク回線の回路要素や、通信ネットワーク回線用配線基板に適用が可能である。

実施例１のサージ保護構造を示す図で、（ａ）は基板平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ横断面図である。 実施例２のサージ保護構造を示す基板平面図である。 実施例３のサージ保護構造を示す図で、（ａ）はＬＡＮ用配線コネクタの雌端子斜視図、（ｂ）はその縦断面図である。 実施例４のサージ保護構造を示す図で、（ａ）はＬＡＮ用配線コネクタの雄端子斜視図、（ｂ）はその主要部斜視図である。 実施例５のサージ保護構造を示すＬＡＮ用配線変換コネクタの斜視図である。 実施例６のサージ保護構造を示す図で、（ａ）はＬＡＮ用配線コネクタの雌端子斜視図、（ｂ）はＬＡＮ用配線コネクタの雄端子斜視図である。

符号の説明

１０ ＬＡＮ用配線基板
１１ デバイス
１２ 配線パタン
１３ 配合材
１４ 接地用導電塗料
１５ 接地線

Claims (8)

1. 樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を、通信ネットワーク回線の回路要素の、導体間もしくは導体と接地導体間に配置したことを特徴とするサージ保護構造。
2. 通信ネットワーク回線の配線基板上に形成された配線パタン上に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を塗布したことを特徴とするサージ保護構造。
3. 前記配合材の塗布膜上には、接地用導電塗料を塗布し、この導電塗料は、前記通信ネットワーク回線の配線基板を収容する、導体パッケージ壁面に接触させて接地されていることを特徴とする請求項２記載のサージ保護構造。
4. 配線パタンを形成した通信ネットワーク回線の配線基板が、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材により成型されていることを特徴とするサージ保護構造。
5. 通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子奥部に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を成型したシートをはめ込んだことを特徴とするサージ保護構造。
6. 通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子の通信ネットワーク回線の導体間あるいは雄端子の通信ネットワーク回線の導体間に、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材を充填したことを特徴とするサージ保護構造。
7. 通信ネットワーク回線の配線コネクタの雌端子と雄端子の間に挿入する変換コネクタを、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型したことを特徴とするサージ保護構造。
8. 通信ネットワーク回線の配線コネクタを、樹脂中に酸化亜鉛の微粉末を分散させた配合材で成型したことを特徴とするサージ保護構造。

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