JP7320198B2 - サージ防護素子およびその製造方法 - Google Patents
サージ防護素子およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7320198B2 JP7320198B2 JP2020014500A JP2020014500A JP7320198B2 JP 7320198 B2 JP7320198 B2 JP 7320198B2 JP 2020014500 A JP2020014500 A JP 2020014500A JP 2020014500 A JP2020014500 A JP 2020014500A JP 7320198 B2 JP7320198 B2 JP 7320198B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- conductive
- insulating substrate
- oxide
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
なお、図3は、図4に示すB-B線に対応した位置におけるサージ防護素子101の断面を示したものである。
すなわち、従来のサージ防護素子では、トリガ電極として例えばBa-Al合金,Tiおよびその窒化物が用いられるが、放電開始電圧の低電圧化のために、より低い仕事関数かつ抵抗率の材料が要望されている。また、主放電電極として銀ペーストを採用した場合、マイグレーション起因による不良によって歩留まりが悪化する場合があった。
さらに、Ba-Al合金のような低仕事関数の材料は、一般的に反応性が高く、空気中で安定でないため、大気に曝露させないプロセスを構築したり、大気中で酸化されにくい材料を使用せねばならず、コスト的な問題があった。
なお、ガラスを含む蓋体や端子電極を採用した場合、導電性還元層が酸化物であるため、ガラスとの濡れ性が向上し、高い密着性及び密封性が得られる。
すなわち、このサージ防護素子では、放電電極が、導電性還元層の上下の少なくとも一方に接してゲッター効果による還元作用を有する導電性材料層を有しているので、導電性還元層が成膜時に不十分な還元層であっても製造工程中の加熱時に導電性材料層による還元作用によって十分な還元層になる。また、金属等の導電性を有する導電性材料層が導電性還元層と共に放電電極としても機能する。
すなわち、このサージ防護素子では、導電性還元層が、12CaO・7Al2O3(いわゆるC12A7)の還元層であるので、安定で高い電気伝導を示すエレクトライド化したC12A7を得ることができる。
すなわち、このサージ防護素子では、酸化物層のうち少なくとも放電間隙から端部まで延在した帯状領域が、導電性還元層であるので、酸化物層のうち放電間隙に臨んだ導電性還元層の先端がトリガ電極として機能すると共に、導電性還元層全体が主放電電極として機能する。また、導電性還元層の基端が絶縁性基板の端部で端子電極と良好に接続することができる。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、酸化物層の少なくとも一部を還元させて導電性を有した導電性還元層を形成する導電性還元層形成工程とを有しているので、スパッタ等で成膜したアズデポ状態の酸化物層は高仕事関数かつ高抵抗率であるため、これを還元させることで低仕事関数かつ低抵抗率の導電性還元層を容易に得ることができる。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、導電性還元層形成工程で導電性材料層のゲッター効果による還元作用によりアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて導電性還元層を形成するので、導電性材料層に接した部分だけ還元させることができる。例えば、H2による還元プロセスでは酸化物層全体が還元されるが、導電性材料層のゲッター効果による還元作用を用いると、導電性材料層に接した所望の位置において導電性還元層を部分的に形成することができると共に、導電性材料層を電極としても兼用することができる。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、導電性還元層形成工程が、封止工程の加熱処理の熱により導電性材料層の還元作用でアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて導電性還元層を形成するので、封止工程時に同時に還元ができ、H2等の還元性雰囲気を用いた還元処理等を別途行う必要がない。
また、導電性還元層を封止工程時の加熱で形成することができるため、反応性が高いアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を大気に曝露させないで還元させることも可能になる。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、導電性材料層をTiで形成するので、蓋体の封止工程における高温下でTiのゲッター効果によりTiに接している酸化物層を還元して導電性還元層とすることができる。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、酸化物層形成工程において、酸化物層を導電性材料層上に形成するので、絶縁性酸化物で形成された絶縁性基板からの酸素によって酸化物層の還元が抑制されてしまうことを防止できる。例えば、アルミナの絶縁性基板上に酸化物層を直接形成し、その上にゲッター効果を有する導電性材料層を形成した場合、酸化物層を導電性材料層で還元しようとしても絶縁性基板のアルミナから酸素が供給されて還元が抑制されてしまう。これに対して、アルミナの絶縁性基板と酸化物層との間に導電性材料層を介在させると、アルミナの酸素が酸化物層に供給されることを、その間の導電性材料層で遮断することができる。
すなわち、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法によれば、放電電極が、アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料が還元されて導電性を有した導電性還元層を有しているので、従来のBa-Al合金やTiよりも仕事関数及び抵抗を低くできる導電性還元層により、放電開始電圧の低電圧化を図ることができると共に歩留まりを向上させることができる。
なお、図1は、図2に示すA-A線に対応した位置におけるサージ防護素子1の断面を示したものである。
上記アルミナ含有セメント材料は、カルシウム原子及びアルミニウム原子を含む非晶質酸化物である。
上記アルカリ金属酸化物材料としては、例えばNa2O,K2O,Cs2O,Rb2O等が採用可能である。
すなわち、放電電極4は、導電性還元層4aと、導電性材料層4bとで構成され、一対の放電電極4の基端が対応する端子電極5に接続され、一対の放電電極4の先端間が放電間隙Gとなっている。
また、本実施形態のサージ防護素子1は、絶縁性基板2上に放電間隙Gを介して対向配置され一対の前記端部まで延在した前記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料で形成された一対の酸化物層6を備えている。
すなわち、一対の酸化物層6は、絶縁性基板2上の放電間隙G以外の領域を覆って対向状態に形成され、そのうち中央に帯状の一対の導電性還元層4aが対向状態に形成されている。
上記導電性材料層4bは、上記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料に対して還元作用があり、アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元して、より低い仕事関数の材料に還元可能な材料で形成されている。
上記導電性材料層4bは、例えばTi,Mn,Al,Si,Cr,Mg,V,Zr等で形成されている。本実施形態では、Tiの導電性材料層4bを採用している。
なお、上記絶縁性基板2と蓋体5との間に形成された放電空間には、放電に好適な所定の放電制御ガスが満たされている。
上記放電制御ガスは、例えばHe、Ar、Ne、Xe、SF6、CO2、C3F8、C2F6、CF4、H2及びこれらの混合ガス等の不活性ガスである。
また、上記導電性還元層4aは、上記酸化物層6を還元したものであり、12CaO・7Al2O3の還元層、すなわち、エレクトライド化した層が採用されている。
なお、エレクトライドは、電子が陰イオンとなって形成されるイオン結晶であり、本実施形態の導電性還元層4aは、非晶質酸化物の12CaO・7Al2O3におけるフリー酸素イオンを活性マイナスイオンである電子に置き換えたものであり、高い電気伝導度を示す。
本実施形態のサージ防護素子1の製造方法は、絶縁性基板2上にアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を成膜し放電間隙Gを介して対向配置された一対の酸化物層6を形成する酸化物層形成工程と、酸化物層6の少なくとも一部を還元させて導電性還元層4aを形成する導電性還元層形成工程とを有している。
本実施形態では、酸化物層形成工程の前に導電性材料層4bを絶縁性基板2上に成膜している。
上記導電性還元層形成工程では、導電性材料層4bのゲッター効果による還元作用により前記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて導電性還元層4aとする。
例えば、まずアルミナの絶縁性基板2上にTiをスパッタリングにより成膜し、エッチング等によって中央に1本の帯状の導電性材料層4bをパターン形成する。
次に、絶縁性基板2上全体に導電性材料層4bを覆ってC12A7の非晶質酸化物をスパッタリングにより成膜し酸化物層6を形成する。
次に、放電間隙Gを形成するためにレーザカット工程により酸化物層6及び導電性材料層4bをその中央部でレーザにより所定の幅(例えば20~30μm)でカットして分断させることで、放電間隙Gを挟んだ一対の酸化物層6と一対の導電性材料層4bとを形成する。
さらに、上記導電性還元層形成工程は、封止工程の加熱処理の熱により導電性材料層4bの還元作用で上記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて導電性還元層4aとする。
すなわち、レーザカット工程後、絶縁性基板2上に蓋体3を接合させて封止工程を行うが、この際に例えば700~750℃で加熱処理することで蓋体3を接合させる。
この封止工程の加熱時に、Tiの導電性材料層4bに接した部分の酸化物層6が、Tiの導電性材料層4bのゲッター効果による還元され、一対の帯状の導電性還元層4aが形成される。
このようにして、本実施形態のサージ防護素子1が作製される。
なお、ガラスを含む蓋体3や端子電極5を採用した場合、導電性還元層4aが酸化物であるため、ガラスとの濡れ性が向上し、高い密着性及び密封性が得られる。
さらに、酸化物層6のうち少なくとも放電間隙Gから端部まで延在した帯状領域が、アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料が還元された導電性還元層4aであるので、酸化物層のうち放電間隙Gに臨んだ導電性還元層4aの先端がトリガ電極として機能すると共に、導電性還元層4a全体が主放電電極として機能する。また、導電性還元層4aの基端が絶縁性基板2の端部で端子電極5と良好に接続することができる。
また、導電性還元層4aを封止工程時の加熱で形成することができるため、反応性が高いアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を大気に曝露させないで還元させることも可能になる。
本実施形態では、アルミナの絶縁性基板2と酸化物層6との間に導電性材料層4bを介在させているので、アルミナの酸素が酸化物層6に供給されることを、その間の導電性材料層4bで遮断することができる。
なお、従来のサージ防護素子101は、トリガ電極105を本実施形態のサージ防護素子1の導電性材料層4bと同じTiで形成し、同じガス封入圧力に設定した。
この結果、従来のサージ防護素子101に比べて本実施形態のサージ防護素子1は、100V以上大幅に低下した放電開始電圧(Vs)が得られた。
例えば、上述したように、導電性材料層が導電性還元層の下に形成されることが好ましいが、導電性材料層を導電性還元層の上に形成しても構わない。この場合、絶縁性基板は、酸化物でないことが好ましい。
Claims (9)
- 一対の端部を有する絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に放電間隙を介して対向配置され一対の前記端部まで延在した一対の放電電極と、
前記絶縁性基板上に接合されて前記絶縁性基板上に放電空間を形成する箱状の蓋体と、
一対の前記放電電極に導通した状態で前記絶縁性基板の一対の前記端部に形成された一対の端子電極とを備え、
前記放電電極が、アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料が還元されて導電性を有した導電性還元層を有していることを特徴とするサージ防護素子。 - 請求項1に記載のサージ防護素子において、
前記放電電極が、前記導電性還元層の上下の少なくとも一方に接してゲッター効果による還元作用を有する導電性材料層を有していることを特徴とするサージ防護素子。 - 請求項1又は2に記載のサージ防護素子において、
前記導電性還元層が、12CaO・7Al2O3の還元層であることを特徴とするサージ防護素子。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
前記絶縁性基板上に前記放電間隙を介して対向配置され一対の前記端部まで延在した前記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料で形成された一対の酸化物層を備え、
前記酸化物層のうち少なくとも前記放電間隙から前記端部まで延在した帯状領域が、前記導電性還元層であることを特徴とするサージ防護素子。 - 請求項1から4のいずれかに一項に記載のサージ防護素子を製造する方法であって、
絶縁性基板上にアルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を成膜し放電間隙を介して対向配置された一対の酸化物層を形成する酸化物層形成工程と、
前記酸化物層の少なくとも一部を還元させて導電性を有した導電性還元層を形成する導電性還元層形成工程とを有していることを特徴とするサージ防護素子の製造方法。 - 請求項5に記載のサージ防護素子の製造方法において、
前記酸化物層形成工程の前又後に前記絶縁性基板上に前記酸化物層に接してゲッター効果による還元作用を有する導電性材料層を成膜する導電性材料層成膜工程を有し、
前記導電性還元層形成工程で前記導電性材料層のゲッター効果による還元作用により前記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて前記導電性還元層を形成することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。 - 請求項6に記載のサージ防護素子の製造方法において、
加熱処理により前記絶縁性基板上に前記蓋体を接合して前記放電空間を形成する封止工程を有し、
前記導電性還元層形成工程が、前記加熱処理の熱により前記導電性材料層の還元作用で前記アルミナ含有セメント材料又はアルカリ金属酸化物材料を還元させて前記導電性還元層を形成することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。 - 請求項6又は7に記載のサージ防護素子の製造方法において、
前記導電性材料層を、Tiで形成することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。 - 請求項6から8のいずれか一項に記載のサージ防護素子の製造方法において、
前記絶縁性基板が、絶縁性酸化物で形成され、
前記導電性材料層成膜工程において、前記導電性材料層を前記絶縁性基板上に形成し、
前記酸化物層形成工程において、前記酸化物層を前記導電性材料層上に形成することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020014500A JP7320198B2 (ja) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | サージ防護素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020014500A JP7320198B2 (ja) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | サージ防護素子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021120943A JP2021120943A (ja) | 2021-08-19 |
JP7320198B2 true JP7320198B2 (ja) | 2023-08-03 |
Family
ID=77269957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020014500A Active JP7320198B2 (ja) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | サージ防護素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7320198B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004179111A (ja) | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Mitsubishi Materials Corp | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 |
JP2009301819A (ja) | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | 静電気対策部品およびその製造方法 |
JP7183076B2 (ja) | 2019-02-28 | 2022-12-05 | 日本発條株式会社 | ディスク装置用サスペンション |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07183076A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Mitsubishi Materials Corp | 放電型サージアブソーバ |
-
2020
- 2020-01-31 JP JP2020014500A patent/JP7320198B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004179111A (ja) | 2002-11-29 | 2004-06-24 | Mitsubishi Materials Corp | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 |
JP2009301819A (ja) | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | 静電気対策部品およびその製造方法 |
JP7183076B2 (ja) | 2019-02-28 | 2022-12-05 | 日本発條株式会社 | ディスク装置用サスペンション |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021120943A (ja) | 2021-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7570473B2 (en) | Surge absorber | |
JP2005276666A (ja) | サージアブソーバ | |
JP7320198B2 (ja) | サージ防護素子およびその製造方法 | |
TWI469307B (zh) | Manufacturing method of electrostatic protection element | |
JP2007242404A (ja) | サージアブソーバ | |
JP2000216001A (ja) | 角形チップ抵抗器 | |
JP2007048759A (ja) | サージアブソーバ | |
JP3817995B2 (ja) | サージ吸収素子及びその製造方法 | |
JP7227462B2 (ja) | サージ防護素子およびその製造方法 | |
JP4802772B2 (ja) | サージアブソーバ | |
JP4479470B2 (ja) | サージアブソーバ | |
JP2005251458A (ja) | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 | |
JP3969098B2 (ja) | サージアブソーバ | |
JP2004014437A (ja) | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 | |
JP4292935B2 (ja) | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 | |
JP2002015831A (ja) | チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 | |
JPH0992430A (ja) | サージ吸収素子 | |
JP4239422B2 (ja) | サージアブソーバ | |
JP3310010B2 (ja) | 正特性サーミスタ装置 | |
JPH0992429A (ja) | サージ吸収素子 | |
JPH0246680A (ja) | サージ吸収素子 | |
JP7161144B2 (ja) | サージ防護素子 | |
JP3700510B2 (ja) | サージ吸収素子及びその製造方法 | |
JP4360313B2 (ja) | サージアブソーバ | |
JP4122510B2 (ja) | 小寸化にもすぐれた耐久性を長期に亘って発揮するチップ型サージアブソーバ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220930 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230623 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230706 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7320198 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |