(57)【要約】【課題】  ウエイトが不要であると共に従来の封止温度でも封止不良の発生を抑制可能なサージ防護素子およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  上面に一対の端辺２ａと端辺の両側に配された一対の側辺２ｂを有した平面視矩形状の絶縁性基板２と、絶縁性基板の上面に放電間隙Ｓ１を介して対向配置され一対の端辺まで拡がった一対の主放電電極３と、絶縁性基板の上面の外周部上に下面が接着用ペーストで接着されて絶縁性基板上に放電空間を形成する箱状の蓋体５と、一対の端辺にて露出した一対の主放電電極に導通した状態で絶縁性基板の両端部に形成された一対の端子電極７、トリガ用間隙Ｓ２を介して互いに対向配置され一対の主放電電極に接続される一対のトリガ電極４とを備え、主放電電極が、一対の側辺にまで拡がっており、放電間隙が、トリガ用間隙と同じ幅に設定されている。【選択図】図１
2020098706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に一対の端辺と一対の側辺との四辺を有した平面視矩形状の絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の上面に放電間隙を介して対向配置され一対の前記端辺まで拡がった一対の主放電電極と、
前記絶縁性基板の上面の外周部上に下面が接着用ペーストで接着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、
一対の前記端辺にて露出した一対の前記主放電電極に導通した状態で前記絶縁性基板の両端部に形成された一対の端子電極と、
トリガ用間隙を介して互いに対向配置され一対の前記主放電電極に接続される一対のトリガ電極とを備え、
前記主放電電極が、一対の前記側辺にまで拡がっており、
前記放電間隙が、前記トリガ用間隙と同じ幅に設定されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項２】
請求項１に記載のサージ防護素子において、
一対の前記主放電電極の間隔が、前記絶縁性基板の上面の外周部で前記放電空間内の前記放電間隙よりも広く形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたサージ防護素子を製造する方法であって、
前記絶縁性基板の上面に放電間隙を介して対向配置され一対の前記端辺まで拡がった一対の主放電電極を形成する主放電電極形成工程と、
前記絶縁性基板の上面にトリガ用間隙を介して互いに対向配置され一対の前記主放電電極に接続される一対のトリガ電極を形成するトリガ電極形成工程と、
前記絶縁性基板の上面の外周部上に前記蓋体を接着する封止工程と、
一対の前記端辺にて露出した一対の前記主放電電極に導通した状態で前記絶縁性基板の両端部に一対の端子電極を形成する端子電極形成工程とを有し、
前記封止工程で、前記蓋体の下面に接着用ペーストを塗布した状態で前記絶縁性基板上に前記蓋体を載置して加熱する加熱工程を有し、
前記主放電電極を、一対の前記側辺にまで拡げ、
前記放電間隙を、前記トリガ用間隙と同じ幅に設定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４】
請求項３に記載されたサージ防護素子の製造方法において、
前記封止工程で、前記蓋体の下面において直下に前記主放電電極が無く前記絶縁性基板が露出している部分だけ、前記接着用ペーストを他の部分よりも厚くすることを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導雷や誘導サージ、静電気サージに起因した電流やノイズを吸収して電気機器、電子機器またはこれらの回路を保護するサージ防護素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器用の電子機器が通信線との接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ駆動回路等、雷サージや静電気等の異常電圧（サージ電圧）による電撃を受けやすい部分には、異常電圧によって電子機器やこの機器を搭載するプリント基板の熱的損傷又は発火等による破壊を防止するために、サージ防護素子（サージアブソーバ）が接続されている。
【０００３】
従来のサージ防護素子として、例えば特許文献１に記載されているように、アルミナ等の絶縁性基板の上面に放電間隙を介して一対の放電電極を対向配置させたチップ型サージアブソーバが知られている。このサージ防護素子では、図６及び図７に示すように、絶縁性基板２の上面に放電間隙の周囲を囲って絶縁性基板２との間に放電空間を形成する箱状の蓋体５が設けられている。なお、このサージ防護素子では、図７に示すように、トリガ電極１０４も設けている。上記蓋体５による放電空間の封止工程では、蓋体５の下面にガラスペースト等の接着用ペースト５ａを塗布した状態で、絶縁性基板２の上面に蓋体５を載置し加熱することで、絶縁性基板２上に接着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７９１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のサージ防護素子では、蓋体５を絶縁性基板２上に接着する際、図７の（ａ）に示すように、主放電電極１０３の側縁部に１０〜２０μｍ程度の段差（図中の符号Ｅの部分）が生じるため、絶縁性基板２の側辺２ｂで蓋体５と絶縁性基板２との間に隙間が生じ易く、ガラスペーストが密着し難いために封止不良となる場合があった。このため、従来は、封止工程の加熱時に蓋体５上に金属製ウエイトを載せ、蓋体５を絶縁性基板２に向けて押さえることで蓋体５に圧力を掛け、ガラスペーストを上記隙間まで拡げて封止を行っている。しかしながら、この方法では、封止工程でウエイトが必要であり、設備が複雑になってしまう不都合があった。また、ウエイトを載せない場合、確実に封止するために封止温度を高くする等の方法もあるが、封止温度を高くすると軟化によって部材が変形してしまう等の問題がある。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ウエイトが不要であると共に従来の封止温度でも封止不良の発生を抑制可能なサージ防護素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るサージ防護素子は、上面に一対の端辺と一対の側辺との四辺を有した平面視矩形状の絶縁性基板と、前記絶縁性基板の上面に放電間隙を介して対向配置され一対の前記端辺まで拡がった一対の主放電電極と、前記絶縁性基板の上面の外周部上に下面が接着用ペーストで接着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、一対の前記端辺にて露出した一対の前記主放電電極に導通した状態で前記絶縁性基板の両端部に形成された一対の端子電極と、トリガ用間隙を介して互いに対向配置され一対の前記主放電電極に接続される一対のトリガ電極とを備え、前記主放電電極が、一対の前記側辺にまで拡がっており、前記放電間隙が、前記トリガ用間隙と同じ幅に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
このサージ防護素子では、主放電電極が、絶縁性基板の一対の側辺にまで拡がっているので、主放電電極の側縁部に段差が無くなり、蓋体の下面の直下にある段差による隙間が全体として減少することで、ウエイトを用いなくても、また封止温度を上げなくても封止不良を低減することができる。また、主放電電極が一対の側辺まで拡がって主放電電極の面積が増大することで、一対の主放電電極の対向領域が長くなると共に放熱性も上がるため、サージ耐久性が向上する。
また、放電間隙が、トリガ用間隙と同じ幅に設定されているので、主放電電極とトリガ電極とが同電位に置かれることで、放電確率が向上する。
【０００９】
第２の発明に係るサージ防護素子は、第１の発明において、一対の前記主放電電極の間隔が、前記絶縁性基板の上面の外周部で前記放電空間内の前記放電間隙よりも広く形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、一対の主放電電極の間隔が、絶縁性基板の上面の外周部で放電空間内の放電間隙よりも広く形成されているので、側辺近傍において一対の主放電電極の間隔が拡がることで、マイグレーションやメッキ工程での意図しないショートの発生を抑制することできる。
【００１０】
第３の発明に係るサージ防護素子の製造方法は、第１又は第２の発明のサージ防護素子を作製する方法であって、前記絶縁性基板の上面に放電間隙を介して対向配置され一対の前記端辺まで拡がった一対の主放電電極を形成する主放電電極形成工程と、前記絶縁性基板の上面にトリガ用間隙を介して互いに対向配置され一対の前記主放電電極に接続される一対のトリガ電極を形成するトリガ電極形成工程と、前記絶縁性基板の上面の外周部上に前記蓋体を接着する封止工程と、一対の前記端辺にて露出した一対の前記主放電電極に導通した状態で前記絶縁性基板の両端部に一対の端子電極を形成する端子電極形成工程とを有し、前記封止工程で、前記蓋体の下面に接着用ペーストを塗布した状態で前記絶縁性基板上に前記蓋体を載置して加熱する加熱工程を有し、前記主放電電極を、一対の前記側辺にまで拡げ、前記放電間隙を、前記トリガ用間隙と同じ幅に設定することを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、主放電電極を、絶縁性基板の一対の側辺にまで拡げ、放電間隙を、前記トリガ用間隙と同じ幅に設定するので、主放電電極の側縁部に段差が無くなり、蓋体の下面の直下にある段差による隙間が全体として減少することで、接着用ペーストが全体的に濡れ易くなり、封止不良を低減することができる。
【００１１】
第４の発明に係るサージ防護素子の製造方法は、第３の発明において、前記封止工程で、前記蓋体の下面において直下に前記主放電電極が無く前記絶縁性基板が露出している部分だけ、前記接着用ペーストを他の部分よりも厚くすることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、封止工程で、蓋体の下面において直下に主放電電極が無く絶縁性基板が露出している部分だけ、接着用ペーストを他の部分よりも厚くするので、厚くした接着用ペーストで段差による隙間を埋めることができ、より封止不良を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
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、主放電電極が、絶縁性基板の一対の側辺にまで拡がっており、放電間隙が、トリガ用間隙と同じ幅に設定されているので、ウエイトを用いなくても、また封止温度を上げなくても封止不良を低減することができると共に、サージ耐久性が向上し、放電確率も向上する。
したがって、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法では、製造歩留まりが向上すると共に高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第１実施形態において、主放電電極及びトリガ電極を形成した絶縁性基板を示す平面図（ａ）及びサージ防護素子を示す断面図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態において、蓋部を示す断面図（ａ）及び下面図（ｂ）である。
【図３】本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第２実施形態において、主放電電極及びトリガ電極を形成した絶縁性基板を示す平面図である。
【図４】本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第３実施形態において、主放電電極及びトリガ電極を形成した絶縁性基板を示す平面図である。
【図５】本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第４実施形態において、主放電電極及びトリガ電極を形成した絶縁性基板を示す平面図である。
【図６】本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の従来例において、蓋体を示す断面図（ａ）及び下面図（ｂ）である。
【図７】本発明の従来例において、主放電電極及びトリガ電極を形成した絶縁性基板を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
本実施形態のサージ防護素子１は、図１及び図２に示すように、上面に一対の端辺２ａと一対の側辺２ｂとの四辺を有した平面視矩形状の絶縁性基板２と、絶縁性基板２の上面に放電間隙Ｓ１を介して対向配置され一対の端辺２ａまで拡がった一対の主放電電極３と、絶縁性基板２の上面の外周部上に下面が接着用ペースト５ａで接着されて絶縁性基板２上に放電空間を形成する箱状の蓋体５と、一対の端辺２ａにて露出した一対の主放電電極３に導通した状態で絶縁性基板２の両端部に形成された一対の端子電極７とを備えている。
【００１６】
上記主放電電極３は、一対の側辺２ｂにまで拡がっている。すなわち、主放電電極３は、放電間隙Ｓ１に沿った横幅が絶縁性基板２の幅と同じに設定された矩形状に形成されている。
本実施形態のサージ防護素子１では、トリガ用間隙Ｓ２を介して互いに対向配置され一対の主放電電極３に接続される一対のトリガ電極４を備えている。
一対の上記トリガ電極４は、主放電電極３上で対向方向に延在した帯状又は長方形状にパターン形成されている。
上記放電間隙Ｓ１は、トリガ用間隙Ｓ２と同じ幅に設定されている。
【００１７】
上記絶縁性基板２および蓋体５の原料となる絶縁性材料としては、例えば、アルミナ、コランダム、ムライト、コランダムムライト、またはこれらの混合物等が用いられる。
上記トリガ電極４は、例えばＡｌ、Ｔｉ、ＳｎＯ２、Ｗ、Ｎｉ、Ｎｂ、ＴｉＮ、Ｂａ、Ｃｕ、もしくはＦｅ、またはこれらの材料のうち２つ以上を含有する合金材料によって形成される。
上記主放電電極３は、例えばＡｇ等の導電性材料や導電性酸化物などで形成されている。
【００１８】
また、上記端子電極７は、Ａｇペースト等の導電性ペーストやＮｉメッキやはんだメッキ等により形成される。
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。
【００１９】
このサージ防護素子１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まずグロー放電がトリガ用間隙Ｓ２を介して生じて一対のトリガ電極４間でトリガされ、さらに放電が沿面放電の形態で進展して一対の主放電電極３の間でアーク放電が生じることにより、サージ電圧が吸収される。
【００２０】
次に、本実施形態のサージ防護素子１の製造方法について説明する。
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の上面に放電間隙Ｓ１を介して対向配置され一対の端辺２ａまで拡がった一対の主放電電極３を形成する主放電電極形成工程と、絶縁性基板２の上面にトリガ用間隙Ｓ２を介して互いに対向配置され一対の主放電電極３に接続される一対のトリガ電極４を形成するトリガ電極形成工程と、絶縁性基板２の上面の外周部上に蓋体５を接着する封止工程と、一対の端辺２ａにて露出した一対の主放電電極３に導通した状態で絶縁性基板２の両端部に一対の端子電極７を形成する端子電極形成工程とを有している。
【００２１】
上記封止工程では、蓋体５の下面に接着用ペースト５ａを塗布した状態で絶縁性基板２上に蓋体５を載置して加熱する加熱工程を有し、主放電電極３を、一対の側辺２ｂにまで拡げ、放電間隙Ｓ１を、トリガ用間隙Ｓ２と同じ幅に設定する。
また、この封止工程では、蓋体５の下面において直下に主放電電極３が無く絶縁性基板２が露出している部分３ａに対向した部分５ｂだけ、接着用ペースト５ａを他の部分よりも厚くする。
【００２２】
上記主放電電極形成工程では、例えば、Ａｇペースト等をスクリーン印刷によって絶縁性基板２上にパターン形成して焼結させることで、Ａｇ等で形成された主放電電極３を作製する。
上記トリガ電極形成工程では、例えば、トリガ電極４を、上述した材料を含むペーストを絶縁性基板２の上面にスクリーン印刷によってパターン形成したのちに焼結することで形成するほか、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、焼き付け法等の一般的な薄膜形成方法が採用可能である。
【００２３】
上記封止工程では、例えば、蓋体５の下面又は絶縁性基板２の外周部上にガラスペースト等の接着剤をスクリーン印刷等によりパターン形成し、上述した放電制御ガス雰囲気中において接着剤上に蓋体５を載せた状態で加熱することで、蓋体５と絶縁性基板２とを接合すると共に内部に放電空間を気密状態で形成する。
【００２４】
なお、上記露出している部分に対向した５ｂは、接着用ペースト５ａを複数回塗布することで、他の部分よりも接着用ペースト５ａを厚くする。
ここで、接着剤としては、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ３Ｏ５のうち、一種または二種以上を混合してなるガラスペースト等を用いることができる。
【００２５】
上記端子電極形成工程では、例えば、ディッピング等によりＡｇペースト等の導電性ペーストを絶縁性基板２及び蓋体５の両端部に設けて、これを焼結し、さらにＮｉメッキ及びＳｎメッキを施すことにより端子電極７を形成する。
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。
【００２６】
このように本実施形態のサージ防護素子１では、主放電電極３が、絶縁性基板２の一対の側辺２ｂにまで拡がっているので、主放電電極３の側縁部に段差が無くなり、蓋体５の下面の直下にある段差による隙間が全体として減少することで、ウエイトを用いなくても、また封止温度を上げなくても封止不良を低減することができる。また、主放電電極３が一対の側辺２ｂまで拡がって主放電電極３の面積が増大することで、一対の主放電電極３の対向領域が長くなると共に放熱性も上がるため、サージ耐久性が向上する。
また、放電間隙Ｓ１が、トリガ用間隙Ｓ２と同じ幅に設定されているので、主放電電極３とトリガ電極４とが同電位に置かれることで、放電確率が向上する。
【００２７】
また、本実施形態のサージ防護素子１の製造方法では、主放電電極３を、絶縁性基板２の一対の側辺２ｂにまで拡げ、放電間隙Ｓ１を、トリガ用間隙Ｓ２と同じ幅に設定するので、主放電電極３の側縁部に段差が無くなり、蓋体５の下面の直下にある段差による隙間が全体として減少することで、接着用ペースト５ａが全体的に濡れ易くなり、封止不良を低減することができる。
また、封止工程で、蓋体５の下面において直下に主放電電極３が無く絶縁性基板２が露出している部分だけ、接着用ペースト５ａを他の部分よりも厚くするので、厚くした接着用ペースト５ａで段差による隙間を埋めることができ、より封止不良を低減することができる。
【００２８】
次に、本発明に係るサージ防護素子およびその製造方法の第２から第４実施形態について、図３および図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、主放電電極３が絶縁性基板２の一対の側辺２ｂまで拡がった矩形状であるのに対し、第２実施形態のサージ防護素子２１は、図３に示すように、主放電電極２３が、側辺２ｂにおいて内側に矩形状に凹んだ複数の凹部２３ａが並んで形成されている点である。
すなわち、第２実施形態では、主放電電極２３の両側部が櫛歯状に形成されている。
【００３０】
なお、凹部２３ａは、蓋体５の下面の接着幅よりも狭く設定し、蓋体５の内側の放電空間内に露出しないようにすることが好ましい。
また、第２実施形態では、封止工程の際、蓋体５の下面において凹部２３ａの直上に対応する部分に厚く接着用ペースト５ａを形成しておく。これにより、複数の凹部２３ａは、厚めの接着用ペースト５ａによって埋められる。
このように第２実施形態のサージ防護素子２１でも、主放電電極２３が絶縁性基板２の側辺２ｂまで拡がっているため、封止不良を低減することができる。
また、複数の凹部２３ａが接着面に並んでいることで、接着面積が増大し、シール強度が向上する。さらに、凹部２３ａにおける毛細管現象によって接着用ペースト５ａの濡れが促進される。
【００３１】
次に、第３実施形態と第１実施形態の異なる点は、第１実施形態では、放電間隙Ｓ１が直線状に延在しているのに対し、第３実施形態のサージ防護素子４１では、図４に示すように、放電間隙Ｓ１がジグザグ状に延在している点である。
すなわち、第３実施形態では、一対の主放電電極４３の対向部分が階段状に形成されている。
【００３２】
また、絶縁性基板２の外周部で主放電電極４３が形成されておらず絶縁性基板２が露出している部分４３ａは、一対の側辺２ｂで互いに異なる位置に配されている。
また、主放電電極４３は、対向方向に突出した部分４３ｂを有している。
この第３実施形態のサージ防護素子４１でも、第１実施形態と同様に、主放電電極４３が絶縁性基板２の側辺２ｂまで拡がっているため、封止不良を低減することができる。
また、ジグザグ状の放電間隙Ｓ１によって、対向している電極面積が増大することで、繰り返しの放電や大きなサージが進入してきた場合に主放電電極４３の一部が劣化しても、同じ電磁気的環境にある他の電極部分が同様に動作可能であり、耐久性が向上する。
【００３３】
次に、第４実施形態と第１実施形態の異なる点は、第１実施形態では、一対の主放電電極３の間隔が同じ幅で延在しているのに対し、第４実施形態のサージ防護素子５１では、図５に示すように、一対の主放電電極３の間隔が、絶縁性基板２の上面の外周部で放電空間内の放電間隙Ｓ１よりも広く形成されている点である。
すなわち、第４実施形態では、一対の主放電電極３の間隔が、絶縁性基板２の上面の外周部で近接する側辺２ｂに向けて漸次広くテーパ状とされた部分５３ａが設けられている。したがって、このテーパ状とされた部分５３ａは、放電空間内に配された放電間隙Ｓ１より広く形成されている。
【００３４】
このように第４実施形態のサージ防護素子５１では、一対の主放電電極３の間隔が、絶縁性基板２の上面の外周部で放電空間内の放電間隙Ｓ１よりも広く形成されているので、側辺２ｂ近傍において一対の主放電電極３の間隔が拡がることで、マイグレーションやメッキ工程での意図しないショートの発生を抑制することできる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、主放電電極とトリガ電極とを別々に設けたが、これらが一体となった電極を採用しても構わない。
【符号の説明】
【００３６】
１，２１，４１，５１…サージ防護素子、２…絶縁性基板、２ａ…絶縁性基板の端辺、２ｂ…絶縁性基板の側辺、３，２３，４３，５３…主放電電極、４…トリガ電極、５…蓋体、５ａ…接着用ペースト、７…端子電極、Ｓ１…放電間隙、Ｓ２…トリガ用間隙
【図１】
2020098706.tif 000003
【図２】
2020098706.tif 000004
【図３】
2020098706.tif 000005
【図４】
2020098706.tif 000006
【図５】
2020098706.tif 000007
【図６】
2020098706.tif 000008
【図７】
2020098706.tif 000009