JP3777885B2 - チップ型サージアブソーバ（２） - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、雷などのサージやノイズより電子回路や通信機器などを保護するチップ型サージアブソーバに関し、詳しくは、別個独立した複数の放電電極と放電ギャップを有するサージ応答性に優れたチップ型サージアブソーバである。
【０００２】
【従来の技術】
回路の内外から回路に作用するサージやノイズから電子回路や通信機を保護する目的で、従来から種々のサージアブソーバが開発され、かつ有効に利用されている。その中でも図３のマイクロギャップ型のサージアブソーバは、サージ応答性が良好で、かつ、寿命特性に優れるために広く使用されている。
【０００３】
マイクロギャップ型サージアブソーバは、図３ように円柱型碍子（４１）の表面に、マイクロギャップ（４２Ａ）を形成した導電性皮膜（４２）を設けたアブソーバ素子の両端に、スラグリード（４５）を付したキャップ電極（４３）被せて、ガラス管（４６）で封止したものである。
【０００４】
マイクロギャップ型サージアブソーバは、保護すべき回路若しくは機器に並列に設けられサージ発生時にサージを流して回路や機器を保護するかあるいは接地回路に設けられ同様にサージを流して回路などを保護する。
【０００５】
このサージアブソーバの作動原理を説明すると、回路が平常な状態で作動しているときには、放電ギャップ（４２Ａ）が存在するので、サージアブソーバに電流が流れることはない。しかし、回路に誘導雷などのサージが侵入すると、そのサージに対応した電圧がマイクロギャップの両端にかかる。このサージ電圧が当該サージアブソーバの放電開始電圧以上であると、マイクロギャップ間の絶縁が破壊され、マイクロギャップにグロー放電が発生する。さらに、サージが継続すると、放電ガスが高温となってイオン化し、グロー放電からアーク放電に移行するとともにキャップ電極間の放電となり、さらに大量のサージを流すことができる。
この結果、保護すべき回路や機器にサージが作用することはなく、これらの回路や機器は損傷から免れる。
【０００６】
しかしながら、マイクロギャップ型サージアブソーバは、その構造から必然的にリード線を介して外部回路と接続する必要があるので表面実装ができず、また、ガラス管の内部に円柱型の碍子を封入する必要があるために小型化が困難である。
したがって、電子回路の小型化、高密度化という産業上の要請に応えることができなかった。
【０００７】
そこで、マイクロギャップ型サージアブソーバの性能を維持したまま上記の問題点を解決したサージアブソーバとして、図２に示すチップ型のサージアブソーバが提案された（特開平８−６４３３６）。
【０００８】
図２に示されるチップ型サージアブソーバは、直方体状の絶縁性基体（２１）の表面に、放電ギャップ（２３）を形成した放電電極（２２）が設けられている。また、絶縁性基体（２１）の両端には、放電電極（２２）と導通する１組の端子電極（２４）が配置されている。さらに、放電ガスが充填される気密室（２５）を形成するために、放電電極の一部とマイクロギャップとを覆った気密キャップ（２６）が接着されている。
【０００９】
チップ型サージアブソーバは、端子電極と外部回路との間をハンダで電気的に接続することにより表面実装が可能であり、かつ、封入用のガラス管やキャップ電極を必要としないので、小型化が可能である。また、基本的な作動原理は、マイクロギャップ型サージアブソーバと異なるところがないので、サージアブソーバとしての性能は、マイクロギャップ型サージアブソーバと遜色ないものであった。
【００１０】
【発明が解決する課題】
しかし、図２のチップ型サージアブソーバは、表面実装は可能であるが、放電室が小さいので、サージ耐量が小さいとの問題点があった。
図２のサージアブソーバでは、放電電極と端子電極との間を導通するのに、放電電極を、放電面の両端に延伸し、この電極の上に直接端子電極を重ねる方法をとっている。したがって、端子電極の幅だけ気密キャップの端部を中央部にずらさざるを得ないので、放電室の容積が小さくなる。サージアブソーバでは、サージ耐量は、放電室の容積と比例するので、図２のサージアブソーバは、相対的にサージ耐量が小さくなる。この場合絶縁性基体の表面積を大きくすることも可能であるが、実装面積が拡大することになるので望ましくない。
図２の従来のサージアブソーバが、このような構造をとらざるを得ないのは、絶縁性基板の端部に端子電極を形成しても、放電電極の厚さが寿命特性を向上させるために１μｍ程度と薄いので、端子電極と放電電極との間の導通を確実に確保することができないからである。
【００１１】
また、図２のサージアブソーバは、上下対象でなく、実装するときに上下を整列させる必要があり、自動的に実装をするときには、この点で工程が複雑となる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、絶縁体シート（７）から分割溝（８，９）に沿って分割される直方体状の絶縁性基体（１１）と、前記絶縁性基体とともに放電ガスが充填された箱状の気密室（１８）をつくり、絶縁性基体の端部とその端部を合わせて同一の位置とした底面開口の絶縁性の気密キャップ（１３）と、前記気密室の両端部に設けられた端子電極（１４）と、端子電極と導通し、気密室内に放電ギャップ（１７）を形成して設けられた１対の放電電極（１２）と、放電電極と端子電極との接続部に、接続面積を拡大するために絶縁性基体 ( １１ ) 上に設けられた接続面（１６）とで構成し、該接続面（１６）は、絶縁性基体（１１）を絶縁体シート（７）から分割する分割溝（９）によって形成されることを特徴とするチップ型サージアブソーバである。
【００１３】
本発明はこのような構成をとるので、放電電極の厚さが１μｍと薄くても、接続面で、端子電極と広い面積で重なり、両電極間の導通は確実となる。したがって、気密キャップの端部を絶縁性基体の端部と合わせて、気密室を最大限に大きくすることができるので、サージ耐量を大きくできた。また、外形上上下対照となったので、実装時製品の上下の判断を必要としない。
【００１４】
【発明の実施の態様】
以下に、図１をもとに本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法を説明する。
【００１５】
本発明では、絶縁体シート（７）を複数に分割して、絶縁性基体（１１）を得る。絶縁体シートは、市販のものを用いることができるが、所定の組成のグリーンシートを焼成して作製することも可能である。
本発明で用いる絶縁性の基体としては、耐熱性及び強度の面からセラミックス若しくはガラスを用いることができる。特に、ムライト、アルミナの基板は融点、強度、価格などの面から好適に用いることができる。
絶縁体シートの放電電極（１２）を形成する面に分割溝（８，９）を形成する。一方向の分割溝（８）は、分割を容易にするための任意の形状を採ることができる。しかし、分割溝の他の一方向（９）は、接続面（１６）を形成することとなるので、放電電極が形成し易いようにＶ字状若しくはこれに近い形状にする。分割溝は、グリーンシートに所定の型を押圧することによってできる。
分割溝の深さは、サージアブソーバ自体の大きさにもよるが、０．６ｍｍ以下であることが望ましく、幅は１．２ｍｍ以下であることが望ましい。この幅が大きくなると放電室の容量が小さくなるからである。なお、実施例では、Ｖ字状の溝の深さを０．２ｍｍ、溝の幅を０．４ｍｍとした。したがって、接続面に形成される放電電極の長さは０．３ｍｍ弱となり、端子電極とは、広い面積で重なることとなり、両電極間の導通は十分に確保される。
なお、接続面は絶縁性基体のみでなく、気密キャップにも設けることができる。
【００１６】
ついで、放電電極（１２）となる厚さ１μｍの導電性膜を形成する。放電電極は、１対の幅広線状で接続面にも形成する。
放電電極は、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｔａ，Ｗ，ＳｉＣ，ＳｎＯ２，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｖ，Ａｌ，Ｎｂなどの１種又は２種以上を用いて、印刷法、蒸着法、スパッタリング法などによって形成する。
【００１７】
ついで、導電性膜をレーザで切断し、放電ギャップ（１７）を形成する。放電ギャップの幅は、１μｍから５００μｍの間とする。
【００１８】
次に、気密キャップ（１３）を、絶縁性基体上に被せる。気密キャップは、箱状の気密室を形成するように被せ、放電面と気密キャップの接着には、ガラスペーストを用いる。なお、気密キャップは、絶縁性基体と同様の材料を用いて作製することができる。また、気密キャップと絶縁性基体との接着は、気密室に放電ガスを充填するために、放電ガスの雰囲気中で行われる。
放電ガスとしては、高温でイオン化するものであれば空気を含めて用いることができるが、高温での安定性などを考慮するとＨｅ，Ｎ２，Ａｒ，Ｎｅ，ＳＦ６，
ＣＯ２，Ｈ２，Ｃ２Ｆ６などの１種又は２種以上の混合物を好適に用いることができる。
【００１９】
気密キャップ接着後、絶縁体シートを上記分割溝（８、９）に沿って分割する。
【００２０】
絶縁シートの分割後、端子電極（１４）を形成する。端子電極は、金属ペーストをドブ付法などによって、少なくとも絶縁性基板の端面、気密キャップの端面に付着させ、さらに、接続面にも充填する。このように端子電極を形成することによって、放電電極及び外部回路との導電が確保される。端子電極は、絶縁性基体及び気密キャップと強固に固着するために、端面のみだけではなく図１（ｂ）のように端部にまで回り込んで形成されているのが望ましい。
端子電極には、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｓｎ，Ｎｉなどの１種又は２種以上の合金を好適に用いることができる。
【００２１】
端子電極を焼成して固着させ、チップ型サージアブソーバの作製を終了する。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例をもって、さらに詳細に本発明を説明する。
【００２３】
【実施例１】
図１の方法で、絶縁体シートに１２８ｍｍ×６４ｍｍ×０．５ｍｍのムライトのシートを用いて本発明のサージアブソーバを作製し、実施例１とした。
絶縁性基体には、上記シートを分割した３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．５ｍｍの基体を用いた。
なお、放電電極はＴｉＮ膜で厚さは１μｍで、幅３００μｍ、放電ギャップの幅は、３０μｍとした。
気密キャップはムライト製で、外部寸法３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．１ｍｍ、内部寸法２．４ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍとした。また、端子電極にはＡｇ／Ｐｄ合金、放電ガスにはＡｒを用いた。
【００２４】
【比較例１】
図２のサージアブソーバを作製し、比較例１とした。
気密キャップのサイズを、外部寸法２．０ｍｍ×１．４ｍｍ×１．１ｍｍ、内部寸法１．２ｍｍ×０．６ｍｍ×０．８ｍｍとし、放電電極を３００μｍ幅の１対とし、分割溝を放電電極が形成された面の反対面に設けた以外は実施例１と同様の条件とした。
【００２５】
［実験例１］
実施例１及び比較例１のサージアブソーバ各１００個を用いて、サージ耐量の測定を行った。
その結果、サージ耐量は、平均で実施例１は３００Ａ、比較例１は５０Ａであり、本発明のサージアブソーバのサージ耐量が大きいのがわかる。
【発明の効果】
本発明では、放電電極が接続部にまで延伸し、接続部で端子電極と重なり導通するので、十分な導通を確保することができる。したがって、気密キャップの端部を絶縁性基板の端部と同一の位置とすることができるので、放電室がその分大きくなり、サージ耐量が増加する。また、上下が対象なのでに実装時に上下を区別する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明のサージアブソーバ及びその製造手順を示したものである。
［図１（ａ）］ 絶縁体シートと分割溝、放電電極、放電ギャップとの間の関係を示した斜視図である。
［図１（ｂ）］ 製品の完成状態を示した透視的斜視図である。
【図２】 従来のチップ型サーミスタを図示したものである。
【図３】 マイクロギャップ型サージアブソーバを図示したものである。
【符号の説明】
７ 絶縁体シート
８ 分割溝
９ 分割溝
１０ 本発明のサージアブソーバ
１１ 絶縁性基体
１２ 放電電極
１３ 気密キャップ
１４ 端子電極
１６ 接続面
１７ 放電ギャップ
１８ 気密室
２１ 絶縁性基体
２２ 放電電極
２３ 放電ギャップ
２４ 端子電極
２５ 気密室
２６ 気密キャップ
４１ 円柱型碍子
４２ 導電性皮膜
４２Ａ マイクロギャップ
４３ キャップ電極
４５ スラグリード
４６ ガラス管

Claims (1)

1. 絶縁体シート（７）から分割溝（８，９）に沿って分割される直方体状の絶縁性基体（１１）と、前記絶縁性基体とともに放電ガスが充填された箱状の気密室（１８）をつくり、絶縁性基体の端部とその端部を合わせて同一の位置とした底面開口の絶縁性の気密キャップ（１３）と、前記気密室の両端部に設けられた端子電極（１４）と、端子電極と導通し、気密室内に放電ギャップ（１７）を形成して設けられた１対の放電電極（１２）と、放電電極と端子電極との接続部に、接続面積を拡大するために絶縁性基体 ( １１ ) 上に設けられた接続面（１６）とで構成し、該接続面（１６）は、絶縁性基体（１１）を絶縁体シート（７）から分割する分割溝（９）によって形成されることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。

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