JP3153936U - サージプロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型の電子回路基板に適用でき、かつ製造が容易で部品点数が少なく、コストを低減でき、かつ汎用電子部品として各種タイプの電気製品に使用することができるサージプロテクタを提供する。【解決手段】一枚の導電性板材を段違いに曲げることにより、互いに平行な平面状の端子基部１ａと放電端部１ｂとが途中の起立部１ｃを介して形成された端子板１と、端子板１の一対を、放電端部１ｂの先端同士が所定のエアギャップを隔てて対向するように、かつ一対の端子板１の端子基部１ａが共に同一平面上に位置するとともに端子基部１ａの外側面が外部に露出するように保持する絶縁性の第１ケース２及び第２ケース３とからなるサージプロテクタ。【選択図】 図３

Description

本考案は、テレビ、携帯電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器あるいはその他の電子機器に実装され、雷サージや静電気から電子機器を保護するためのサージプロテクタに関する。

かかる電子機器に実装されるサージプロテクタとしては、バリスタやサージアブソーバという部品を電子機器の回路基板に実装するのが一般的であるが、これらの部品はサイズが大きくて高価であるため、電子機器の小型化、薄型化、省コスト化を図る上で、ネックとなっている。

近年では、２つのギャップ形成用金属端子を所定のエアギャップを持たせて回路基板上に植え込んだ構成のサージ保護装置が提案されている。この場合、ギャップ形成用金属端子は回路基板に設けた部品挿入用孔に基部を差し込んで実装されるが、部品挿入用孔には孔開け加工上の不可避の寸法誤差がある。そのため、部品挿入用孔にギャップ形成用金属端子を挿入し、ハンダなどで回路基板に固定した場合、エアギャップが一定しないという問題がある。エアギャップが一定しないと言うことは、サージ電圧にばらつきが生じることを意味するので、一定した耐サージ電圧特性が得られないことになる。これでは、製品の歩留まりが悪くなり、品質管理上、大きな問題となる。

そこで、２つのギャップ形成用金属端子間のエアギャップが一定になるように２つの電極をケースで保持したサージプロテクタが提案されている。

特許文献１には、内部に中空空間を形成し、かつ中空空間の沿面に中空空間から外部に至る通路を形成した本体と、所定の距離をおいて本体に設けられる２本の端子であって、端子の一端が中空空間内で対向し、かつ他端が本体の外部に延伸する２本の端子とを備えたサージプロテクタが開示されている。

特許文献２には、絶縁性のある第１チップ体と絶縁性のある第２チップ体とが一体的に接合された接合チップ体と、接合チップ体の接合界面にマイクロギャップを有するように形成された一対の対向電極と、第１チップ体又は第２チップ体のマイクロギャップに臨む位置に形成され内部に不活性ガスが封入された凹部とを備えたチップ型サージアブソーバにおいて、第１チップ体又は第２チップ体に凹部を挟むように形成された一対の貫通孔と、一対の対向電極に接続するように一対の貫通孔に充填された導電性材料と、一対の貫通孔を含む孔周辺部を被覆するように接合チップ体の外面両端部に設けられ導電性材料を介して一対の対向電極にそれぞれ接続された一対の電極層と、一対の電極層上に形成されたＳｎ又はＳｎ／Ｐｂからなるはんだバンプとを備えたチップ型サージアブソーバが開示されている。

特開２００８−３０５６１６号公報 特開２００１−２９１５７３号公報

前掲の特許文献１に開示されたサージプロテクタは、２本の端子が回路基板の板面から垂直に立設されるため、端子を含むサージプロテクタ全体の高さが高くなり、薄型の電子回路基板には使用しがたいという問題がある。

また、特許文献２に開示されたチップ型サージアブソーバは、薄型化が可能な平面実装タイプのものではあるが、構造が複雑であり、部品点数も多く、コストが嵩むという問題がある。

そこで本考案は、薄型の電子回路基板に適用でき、かつ製造が容易で部品点数が少なく、コストを低減でき、かつ汎用電子部品として各種タイプの電気製品に使用することができるサージプロテクタを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本考案のサージプロテクタは、一枚の導電性板材を段違いに曲げることにより、互いに平行な平面状の端子基部と放電端部とが途中の起立部を介して形成された端子板と、前記端子板の少なくとも一対を、前記放電端部の先端同士が所定のエアギャップを隔てて対向するように、かつ前記少なくとも一対の端子板の前記端子基部が共に同一平面上に位置するとともに前記端子基部の外側面が外部に露出するように保持する絶縁性のケースとからなることを特徴とする。
本考案においては、少なくとも一対の端子板を所定のエアギャップを隔てた状態でケース内に組み込むという簡単な工程によりサージプロテクタを製造できる。また、少なくとも一対の端子板の端子基部が同一平面上に露出しているために平面実装型の部品として回路基板に実装でき、薄型の電気製品に好適に適用することができる。

前記ケースは、前記少なくとも一対の端子板を所定のエアギャップを隔てて配置するための第１ケースと、前記第１ケースに配置された前記少なくとも一対の端子板を固定すると共に前記第１ケースに形成された前記エアギャップ形成用空間を覆う第２ケースとからなる構成とすることができる。これにより、第１ケースに端子板を組み込んだ後に第２ケースを組み立てるという簡単な工程でサージプロテクタを製造することができる。

前記端子板の放電端部の先端は尖っている構成とすることにより、両端子板の放電端部の先端の間でサージ電圧の放電が行われやすくなる。これにより、放電端部の先端間のエアギャップを管理することで、設計どおりのサージ保護電圧を実現することができる。

前記第１ケースは、前記エアギャップ形成用空間の高さのほぼ半分の高さ位置に前記端子板の放電端部を支持する構造を有している構成とすることにより、エアギャップ形成用空間における放電端部間の沿面距離をできるだけ長く取ることができる。

２対以上の端子板を前記ケース内に収納する場合には、各対の端子板間を隔離する隔壁を設けることにより、異なる対の端子板間で雷サージの放電が行われることを防止することができる。

本考案のサージプロテクタでは、一枚の導電性板材を段違いに曲げることにより、互いに平行な平面状の端子基部と放電端部とが途中の起立部を介して形成された端子板と、前記端子板の少なくとも一対を、前記放電端部の先端同士が所定のエアギャップを隔てて対向するように、かつ前記少なくとも一対の端子板の前記端子基部が共に同一平面上に位置するとともに前記端子基部の外側面が外部に露出するように保持する絶縁性のケースとからなる構成としたことにより、薄型の電子回路基板に適用でき、かつ製造が容易で部品点数が少なく、コストを低減でき、かつ汎用電子部品として各種タイプの電気製品に使用することができるサージプロテクタを実現することができる。

本考案の実施の形態に係るサージプロテクタを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本考案の実施の形態に係るサージプロテクタの部品を示すもので、（ａ）は端子板の斜視図、（ｂ）は第１ケースの斜視図、（ｃ）は第２ケースの斜視図である。 本考案の実施の形態に係るサージプロテクタの組み立て状態を示すもので、（ａ）は第１ケースに端子板を組み込んだ状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）の組立品に第２ケースを組み込んだ状態の裏側の斜視図、（ｃ）は完成品の表側の斜視図である。 本考案の実施の形態に係るサージプロテクタを回路基板に表面実装した状態の説明図である。 本考案の実施の形態に係るサージプロテクタの端子を曲げてスルーホール回路基板に実装した状態の説明図である。 サージプロテクタを２個使用した例を示す回路図である。 図６の回路に使用するサージプロテクタの実施の形態を示すものであり、（ａ）はケースを開けたときの底面図、（ｂ）は全体斜視図である。

以下、本考案の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施の形態におけるサージプロテクタの部品は、図２に示すように、端子板１、第１ケース２、第２ケース３からなっている。端子板１は、図２（ａ）に示すように、一枚の導電性板材を段違いに曲げることにより、互いに平行な平面状の端子基部１ａと、放電端部１ｂと、途中の起立部１ｃとが形成されている。放電端部１ｂの先端１ｄは鋭角状にとがっている。また、放電端部１ｂの中央部には位置決めピン装着用の位置決め穴１ｅが設けられている。この端子板１の材質は、耐アーク性を有する導電性金属材料、例えば銅で造られている。

第１ケース２は、図２（ｂ）に示すように、内部にエアギャップ形成用空間を形成するための空間Ａが、周囲の壁に囲まれた状態で形成されており、端子板１の端子基部１ａを装着するための凹部２ａと、端子板１の放電端部１ｂを載せる放電端部１ｂと同様な形状の放電端部受け２ｂと、放電端受け部２ｂの中央部に突設されて端子板の位置決め穴１ｅが嵌合する位置決めピン２ｃが設けられている。また、空間Ａの両壁には、第２ケース３の穴に嵌合する結合ピン２ｄが設けられている。

第２ケース３は、図２（ｃ）に示すように、第１ケース２に組み込まれた端子板１の端子基部１ａを避ける切り込み部３ａと、第１ケース２内にセットされた端子板１の放電端部１ｂを厚み方向に押さえる突縁部３ｂと、第１ケース２の結合ピン２ｂに嵌合する結合穴３ｃが設けられている。突縁部３ｂは、第１ケース２の位置決めピン２ｃの頭部を避けるように中央部が凹んでいる。

第１ケース２及び第２ケース３の材質は、耐アーク性を有するプラスチックである。第１ケース２の放電端部受け２ｂの高さと、第２ケース３の突縁部３ｂの高さをほぼ同じ寸法にすることにより、端子板１の放電端部１ｂの位置が、エアギャップ形成用空間Ａの高さのほぼ半分の高さ位置になり、これによって、エアギャップ形成用空間Ａにおける放電端部間の沿面距離をできるだけ長く取ることができる。

以上の構成の端子板１を一対、図３（ａ）に示すように端子基部１ａが外側になるように、放電端部１ｂの位置決め穴１ｅが第１ケース２の位置決めピン２ｃに嵌合するように組み込み、第２ケース３の突縁部３ｂが内側になるように第１ケース２に装着すると、図３（ｂ）に示すように第１ケース２の結合ピン２ｄが第２ケース３の結合穴３ｃに嵌り込んだ状態で装着される。端子板１の位置決め穴１ｅを第１ケース２の位置決めピン２ｃに嵌合させることにより、一対の端子板１の放電端部１ｂ間のエアギャップを精度よく規制することができる。この状態で加熱接着または接着剤により第１ケース２と第２ケース３を一体化することでサージプロテクタが組み立てられる。この組み立てた状態の外観を図３（ｃ）及び図１の各図に示している。

上述した実施の形態では、第１ケース２に位置決めピン２ｃを設けて端子板１の位置決め穴１を嵌合し、第２ケース３の突縁部３ｂで端子板１の位置決め穴１ｅの周囲を押さえ付けるようにしたが、逆に、第２ケース３に位置決めピンを設け、第１ケースに突縁部を設けて端子板１を位置決め、保持するようにしてもよい。

なお、空間Ａは、第１ケース２と第２ケース３とを組み立てることによって密閉されると、サージ電圧による放電時に圧力上昇で爆発して危険であるので、外気に通じる孔か隙間を形成するようにする。

このサージプロテクタを回路基板に実装した状態の例を図４に示す。この例では、表面実装用の回路基板３０の導電パターン３１にクリームハンダ印刷機でハンダ印刷を行い、導電パターン３１の所定位置にチップマウンタを用いてサージプロテクタを搭載し、リフロー工程によって導電パターン３１上のハンダを溶かして導電パターン３１と端子板１の端子基部１ａの底面とを接続、固定する。本実施の形態のサージプロテクタは高さが低いので、表面実装による薄型の電子回路基板に好適に適用することができる。

なお、表面実装タイプではなく、裏面に導電パターンを印刷し、部品のリード挿通用のスルーホールを設けたタイプの回路基板にも本考案のサージプロテクタを実装することができる。この場合は、図５に示すように、端子基部１ａの先端を折り曲げて回路基板３２のスルーホールを通して回路基板３２の裏側に挿通し、ハンダ付けまたはハンダ浴により端子基部１ａの先端と導電パターン３３とを接続することにより実装する。

以上は、回路基板に１個のサージプロテクタを実装する例について説明したが、サージプロテクタは、図６に示すように、商用電源のコンセントに差し込むプラグ４１と回路４２の間にトランス４３が設けられている回路構成の場合では、トランス４３の電源側のサージプロテクタ４４と、回路４２側のサージプロテクタ４５の２個を使用し、商用電源側から侵入する雷サージと、回路４２側から商用電源側に回り込む雷サージの両方を保護することが多い。この場合は、図１から図３に示すサージプロテクタを２個使用すると、回路基板に占めるサージプロテクタのスペースが大きくなる。そこで、図７に示すように、２対の端子板２１，２２を同じケース内に収納し、電子回路に実装できるようにすることで、部品点数を少なくでき、電子回路の小型化につながる。図７において、サージプロテクタの部品は、端子板２１，２２、第１ケース２３、第２ケース２４からなっている。端子板２１，２２は、図７（ａ）に示すように、平面状の端子基部２１ａ，２２ａと、放電端部２１ｂ，２２ｂと、途中の起立部２１ｃ，２２ｃとが形成されている。

第１ケース２３は、内部にエアギャップ形成用空間を形成するための２つの空間Ａが、中央の隔壁２３ａおよび周囲の壁に囲まれた状態で形成されており、端子板２１，２２の位置決め穴が嵌合する位置決めピン２３ｂが設けられている。また、空間Ａの両壁には、第２ケース２４の穴に嵌合する結合ピン２３ｃが設けられている。隔壁２３ａは、異なる対の端子板間で雷サージの放電が行われることを防止するために設けている。その他の構成は図１〜図３に示す実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

なお、以上の実施の形態のサージプロテクタにおいては、１対の端子板および２対の端子板をケース内に収納した例を示したが、雷サージ保護の回路構成によっては、３対以上の端子板を同一ケース内に収納することもできる。

本考案は、薄型の電子回路基板に適用でき、かつ製造が容易で部品点数が少なく、コストを低減でき、かつ汎用電子部品として各種タイプの電気製品に使用することができるサージプロテクタとして、雷サージや静電気により破壊されるおそれのある通信機器や携帯機器のサージ保護に好適に利用することができる。

Ａ 空間
１ 端子板
１ａ 端子基部
１ｂ 放電端部
１ｃ 起立部
１ｄ 先端
１ｅ 位置決め穴
２ 第１ケース
２ａ 凹部
２ｂ 放電端部受け
２ｃ 位置決めピン
２ｄ 結合ピン
３ 第２ケース
３ａ 切り込み部
３ｂ 突縁部
３ｃ 結合穴
２１，２２ 端子板
２１ａ，２２ａ 端子基部
２１ｂ，２２ｂ 放電端部
２１ｃ，２２ｃ 起立部
２３ 第１ケース
２３ａ 隔壁
２３ｂ ピン
２３ｃ 結合ピン
２４ 第２ケース
３０，３２ 回路基板
３１，３３ 導電パターン
４１ プラグ
４２ 回路
４３ トランス
４４，４５ サージプロテクタ

Claims (5)

1. 一枚の導電性板材を段違いに曲げることにより、互いに平行な平面状の端子基部と放電端部とが途中の起立部を介して形成された端子板と、
   前記端子板の少なくとも一対を、前記放電端部の先端同士が所定のエアギャップを隔てて対向するように、かつ前記少なくとも一対の端子板の前記端子基部が共に同一平面上に位置するとともに前記端子基部の外側面が外部に露出するように保持する絶縁性のケースと
   からなるサージプロテクタ。
2. 前記ケースは、前記少なくとも一対の端子板を所定のエアギャップを隔てて配置するための第１ケースと、前記第１ケースに配置された前記少なくとも一対の端子板を固定すると共に前記第１ケースに形成された前記エアギャップ形成用空間を覆う第２ケースとからなる請求項１記載のサージプロテクタ。
3. 前記端子板の放電端部の先端は尖っている請求項１または２に記載のサージプロテクタ。
4. 前記第１ケースは、前記エアギャップ形成用空間の高さのほぼ半分の高さ位置に前記端子板の放電端部を支持する構造を有している請求項２または３に記載のサージプロテクタ。
5. ２対以上の端子板を前記ケース内に収納する場合には、各対の端子板間を隔離する隔壁を設けた請求項１〜４のいずれかの項に記載のサージプロテクタ。

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