JP4363180B2 - サージアブソーバ - Google Patents
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Description
この封止から冷却工程では、ガラス管が円柱状セラミックスとの熱膨張係数差により圧縮方向の残留応力を発生させるために、封止電極と円柱状セラミックスの導電性被膜とが十分なオーミックコンタクトを得ることができている。しかしながら、ガラス管の代わりにセラミックス管を用いた場合、セラミックス管と円柱状セラミックスとの熱膨張係数差が上述と比較して小さいために封止から冷却工程で発生する残留応力は小さく、封止電極と円柱状セラミックスの導電性被膜とのオーミックコンタクトが十分に得られないことがあり、放電開始電圧等の電気特性が安定しないという不都合が生じてしまう。
この発明にかかるサージアブソーバでは、外部から侵入したサージ等の異常電流及び異常電圧は、マイクロギャップでの放電をトリガとし、一対の金属部材の互いに対向する面である主放電面間で主放電を行うことによってサージを吸収する。ここで、主放電面に酸化膜が形成されることによって、高温領域で化学的安定性に優れた主放電面とすることができる。したがって、主放電時に主放電面の電極成分が飛散しマイクロギャップや絶縁性管内壁等に付着することを抑制し、サージアブソーバの長寿命化が図れる。
また、この酸化膜は主放電面との付着力の優れているために、酸化膜の特性を発揮することができる。
また、高温領域で化学的安定性に優れる高価な金属を金属部材として使用する必要がないため、本発明では金属部材に安価な金属材料を用いることができる。
この発明にかかるサージアブソーバでは、酸化膜の平均膜厚が0.01μm以上であることで、主放電による金属部材の電極成分の飛散を十分に抑制することができる。
この発明にかかるサージアブソーバでは、絶縁性部材が、保持部材で保持されることによって端子電極部材の中央付近またその周辺部に配置されるようになる。これにより、絶縁性部材が確実に固定されるため、直流放電開始電圧が安定し、絶縁性部材が端子電極部材の極端な端部側に配置されることによるサージアブソーバの長寿命化を図ることができる。
この発明にかかるサージアブソーバでは、封止ガスの圧力を負圧にすることで、封止から冷却工程において、封止ガスより圧力の高い雰囲気ガスによって端子電極部材に対して圧縮方向の力が発生する。この圧縮方向の力によって絶縁性部材と端子電極部材とを接触させることにより、より確実なオーミックコンタクトを得ることができる。
放電ギャップ2は、レーザカット、ダイシング、エッチング等の加工によって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、150μmのものを1本形成している。
この一対の端子電極部材5には、それぞれ筒型セラミックス7の端面7Aが当接される外縁部5Aを有しており、一面に銀を含むロウ材8が塗布されている。
保持部11は、端子電極部材5と円柱状セラミックス4とを接触させた際に、ロウ材8が円柱状セラミックス4の外周面を覆うように盛り上がることによって形成されている。
なお、この保持部11の盛り上がり高さhは、端子電極部材5の端面から盛り上がり最上部までの寸法であり、この最上部が主放電部となるために、所定の寿命特性によって規定されている。
先ず、端子電極部材5の一面に保持部11を形成するのに十分な量のロウ材8を塗布し、端子電極部材5の中央領域上に、円柱状セラミックス4を載置して端子電極部材5と円柱状セラミックス4とを接触させる。次に、外縁部5A上に筒型セラミックス7の端面を載置する。
更に、筒型セラミックス7のもう一方の端面にロウ材8を搭置し、その上にもう一方の端子電極部材5を載置することで仮組みの状態とする。
上述のように仮組した状態の素子をAr雰囲気中で加熱処理することで、ロウ材8が溶融し、端子電極部材5と筒型セラミックス7とが接着する。このとき、溶融によりロウ材8の充填部10が、円柱状セラミックス4と端子電極部材5との間に存在する間隙9を埋める。また、ロウ材8の表面張力により形成された保持部11が、円柱状セラミックス4の両端部を埋め込むようにして保持する。
ここで、封止ガス6の圧力は、冷却工程によって1Torr〜600Torrの範囲内であるように構成されている。これにより、冷却工程において端子電極部材5に対して圧縮方向の力が発生する。
その後、Ni、Snメッキを施すことでチップ型サージアブソーバ1が製造される。
また、円柱状セラミックス4が保持部11によって端子電極部材5の中央付近またその周辺部に固定されることで、直流放電開始電圧が安定し、サージアブソーバ1の長寿命化を図ることができる。
また、一対の端子電極部材5と筒型セラミックス7との間に封入される封止ガス6の圧力が、1Torr〜600Torrであることによって、端子電極部材5に対して圧縮方向の力が発生し、端子電極部材5と導電性被膜3とのより確実なオーミックコンタクトが得られると共に、冷却工程終了後、端子電極部材5と絶縁性管4との間から大気が流入するスローリークを回避できる。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図3においては、図1と同一構成要素に同一符号をし、この説明を省略する。
そして、一対のキャップ電極21の表面には、酸化処理を行うことにより平均膜厚0.01μm以上の酸化膜22が形成されている。
保持部11の高さhは、キャップ電極21の高さよりも低く形成されている。これにより、キャップ電極21の互いに対向する面が、主放電面21Aとなる。
まず、一対のキャップ電極21の表面に、例えば、大気中で500℃、30分間酸化処理を行うことにより平均膜厚0.01μm以上の酸化膜21Aを形成する。
その後、一対のキャップ電極21を円柱状セラミックス4の両端に係合させ、第1の実施形態と同様の方法でサージアブソーバ20を製造する。
例えば、導電性被膜は、Ag、Ag/Pd合金、SnO2、Al、Ni、Cu、Ti、Ta、W、SiC、BaAl、C、Ag/Pt合金、TiO、TiC、TiCN等でもよい。
また、端子電極部材は、CuやNi系の合金でもよい。
筒型セラミックス両端面のメタライズ層は、Ag、Cu、Auでもよい。
また、封止ガスは、所望の電気特性を得るために組成等を調整され、例えば、大気(空気)でもよく、Ar、N2、Ne、He、Xe、H2、SF6、CF4、C2F6、C3F8、CO2等、及びこれらの混合ガスでもよい。
2 マイクロギャップ
3 導電性被膜
4 円柱状セラミックス(絶縁性部材)
5 端子電極部材
5A 周縁部
6 封止ガス
7 筒型セラミックス(絶縁性管)
8 ロウ材
9 間隙
10 充填部(充填材)
11 保持部(保持部材)
21 キャップ電極(金属部材)
22 酸化膜
Claims (6)
- 周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端に対向配置され前記導電性被膜に接触する一対の端子電極部材と、該一対の端子電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に封止ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたサージアブソーバであって、
前記端子電極部材と前記絶縁性部材との組立、加工時に発生した間隙を埋めて前記端子電極部材及び前記絶縁性部材のオーミックコンタクトを向上させる導電性の充填材を有することを特徴とするサージアブソーバ。 - 周面に中央の放電ギャップを介して導電性被膜が分割形成された柱状の絶縁性部材と、該絶縁性部材の両端に対向配置され前記導電性被膜に接触する一対の端子電極部材と、該一対の端子電極部材を両端に配して前記絶縁性部材を内部に封止ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたサージアブソーバであって、
前記導電性被膜と前記端子電極部材との間に、金属部材が配設され、
前記端子電極部材と前記金属部材との組立、加工時に発生した間隙を埋めて前記端子電極部材及び前記絶縁性部材のオーミックコンタクトを向上させる導電性の充填材を有することを特徴とするサージアブソーバ。 - 前記一対の金属部材の互いに対向する面である主放電面に、酸化処理による酸化膜が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のサージアブソーバ。
- 前記酸化膜の平均膜厚が、0.01μm以上であることを特徴とする請求項3に記載のサージアブソーバ。
- 前記端子電極部材から前記絶縁性管の内側かつ軸方向に突出して形成され、前記絶縁性部材を保持する保持部材を備え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。
- 前記封止ガスの圧力が、負圧であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のサージアブソーバ。
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