(57)【要約】【課題】放電開始電圧を低くしつつ、放電開始から主放電へ円滑に移行させることができる過電圧保護部品の実現を目的とする。【解決手段】本発明の過電圧保護部品は、第１の素体１と、第１の素体１の内部に形成された第２の素体２と、第２の素体２に囲まれた空間または第１の素体１と第２の素体２とに囲まれた空間である放電空洞部３と、少なくとも一部が放電空洞部３にて第２の素体２に接触して形成された第１の放電電極４と、少なくとも一部が放電空洞部３内にて第２の素体２に接触し、第１の放電電極４と互いに面方向で対向するように形成された第２の放電電極５と、第１の素体１の外部に形成され第１の放電電極４と電気的に接続する第１の端子電極６と、第１の素体１の外部に形成され第２の放電電極５と電気的に接続する第２の端子電極７とを備え、第２の素体２はセラミックと導体粉との混合物で過電圧印加時には導通し、それ以外では絶縁体として機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の素体と、
前記第１の素体の内部に形成された第２の素体と、
前記第２の素体に囲まれた空間または前記第１の素体と前記第２の素体とに囲まれた空間である放電空洞部と、
少なくとも一部が前記放電空洞部にて前記第２の素体に接触して形成された第１の放電電極と、
少なくとも一部が前記放電空洞部内にて前記第２の素体に接触し、前記第１の放電電極と互いに面方向で対向するように形成された第２の放電電極と、
前記第１の素体の外部に形成され前記第１の放電電極と電気的に接続する第１の端子電極と、
前記第１の素体の外部に形成され前記第２の放電電極と電気的に接続する第２の端子電極とを備え、
前記第２の素体は、前記セラミックと導体粉との混合物であり過電圧印加時には導通し、それ以外では絶縁体として機能する過電圧保護部品。
【請求項２】
前記第２の素体は、セラミックと、前記セラミックの焼成温度より融点が高い金属粉で構成されたものである請求項１記載の過電圧保護部品。
【請求項３】
前記第２の素体は、低温同時焼成セラミックと導体粉の混合物である請求項２に記載の過電圧保護部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器を静電気やサージ等から保護する過電圧保護部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化が急速に進み、それに伴い電子機器に用いられる電子部品の小型化も急速に進んでいる。しかしながら、その反面、この小型化に伴って電子機器や電子部品の静電気やサージ等の過電圧に対する耐性は低下しており、その対策として過電圧保護部品が使用されている。過電圧保護部品は、過電圧から保護したい電子部品と電気的に並列に接続させ、通常時は電気を通さないが、過電圧印加時には電気を通すことで過電圧による電流が電子部品に流れることを防止するものである。
【０００３】
このような過電圧保護部品の一例としては、２個の電極を面方向に対向させて配置し、通常の動作時には２個の電極間は絶縁されているが、過電圧印加時には過電圧が２個の電極間を放電する機能を備えたものがある（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、蓋を導体と絶縁体の混合物で形成し、放電開始は蓋を構成する導電体を伝わって行われ、主放電は放電電極間で行われるという過電圧保護部品も知られている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１−１０２８８４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器や電子部品の小型化により、過電圧に対する耐性は更に低下し、その電子部品にとって許容される電圧値が低下してきている。電子部品が許容する電圧値の低下に対応すべく、過電圧保護部品が電気を流す電圧、即ち、放電開始電圧（トリガー電圧）の低下が求められる。放電開始電圧を低下させるための一つの手段としては、２つの電極間の距離を短くすればよい。
【０００６】
しかし、製造上の精度との兼ね合いもあり、電極間の距離を短くする方法で放電開始電圧を低下させることにも限界があった。
【０００７】
また、放電開始電圧を低下させるための他の手段として、上記特許文献２のような構造を採用し、一対の放電電極間で放電を開始させるのではなく、一対の放電電極を含む空間の蓋を絶縁体と導電体の混合物で形成し、この蓋の導体間に放電を生じさせることによる方法も考えられる。しかし、この場合には、放電開始時においては放電電極の蓋と接触する部分で放電が行われ、主放電においては、放電電極の先端部で放電が行われ、両者の生じる場所が異なるため、放電開始から主放電へと円滑に放電が移行するとは限らなかった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、放電開始電圧を低くしつつ、放電開始から主放電へ円滑に移行させることができる過電圧保護部品の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、第１の素体と、前記第１の素体の内部に形成された第２の素体と、前記第２の素体に囲まれた空間または前記第１の素体と前記第２の素体とに囲まれた空間である放電空洞部と、少なくとも一部が前記放電空洞部にて前記第２の素体に接触して形成された第１の放電電極と、少なくとも一部が前記放電空洞部内にて前記第２の素体に接触し、前記第１の放電電極と互いに面方向で対向するように形成された第２の放電電極と、前記第１の素体の外部に形成され前記第１の放電電極と電気的に接続する第１の端子電極と、前記第１の素体の外部に形成され前記第２の放電電極と電気的に接続する第２の端子電極とを備え、前記第２の素体は、前記セラミックと導体粉との混合物であり過電圧印加時には導通し、それ以外では絶縁体として機能するものである。
【００１１】
この構成によれば、請求項１に記載の発明は、前記第２の素体が、前記セラミックと導体粉との混合物であり過電圧印加時には導通し、それ以外では絶縁体として機能するので、放電開始電圧を低下させることができるという作用効果を有する。さらに、放電開始時には、第２の素体中の導体粉を放電することにより、第１の放電電極の周辺部と第２の放電電極の周辺部との間で放電が行われ、主放電は、放電空洞部の空間を放電することで、第１の放電電極の周辺部と第２の放電電極の周辺部との間で放電が行われることになり、いずれの放電も第１の放電電極の周辺部と第２の放電電極の周辺部とで行われるので、放電開始から主放電へ円滑に放電が移行されるという作用効果をも有する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、特に、前記第２の素体は、セラミックと、前記セラミックの焼成温度より融点が高い金属粉で構成されたもので、この構成によれば、セラミックを焼成する際に導体粉が溶融することがないので、導体粉が粉体状で存在するので、第２の素体中で導体粉が適度に分散して存在するので、放電の特性が安定するという作用効果を有するものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、特に、前記第２の素体は、低温同時焼成セラミックと導体粉の混合物であるもので、この構成によれば、第２の素体中の導体粉を比較的低融点の銀や銅などを用いても溶融することがなく、粉体のまま第２の素体中に適度に分散して存在するので、放電の特性が安定するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の過電圧保護部品は、放電開始電圧を低下させ、さらに放電開始状態から主放電への移行を円滑に行うことができるという効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の請求項１および２に記載の発明について説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の正面断面図である。
【００１７】
第１の素体１は絶縁体からなり、その外形は略直方体の形状であり、内部に空洞を有する構成である。第１の素体１は内部で放電が生じても損傷がないことが求められ、耐熱、対熱衝撃に優れたセラミックなどを材料とすることが好ましい。
【００１８】
第２の素体２は第１の素体１の内部に形成されており、セラミックと導体粉との混合物からなるものである。第２の素体２も内部で放電が生じても損傷がないことが求められる。特に、セラミックに低温同時焼成セラミックを用いると、第２の素体２を焼成する際に、導体粉が溶融せずに粉体のまま存在するので、適度に分散された状態で第２の素体２内に導体粉が存在するため、放電特性が安定する点で好ましい。
【００１９】
放電空洞部３は第２の素体２の内部に形成された略直方体の空洞で、過電圧印加時には
この空洞内に放電が生じることになる。
【００２０】
第１の放電電極４は、第１の素体１および第２の素体２の内部に設けられ、その一部が放電空洞部３に露出している。また、第２の放電電極５も、第１の素体１および第２の素体２の内部に設けられ、その一部が放電空洞部３に露出している。第１の放電電極４と第２の放電電極５は、放電空洞部３の内壁の内、一方が底面に、他方がこれに対向する天井面に形成され、互いに面方向で対向している。第１の放電電極４および第２の放電電極５は、導電性に優れ、耐熱性に優れる材質を用いることが求められ、金属を用いるのが好ましい。金属の中でも、導電性を重視するならば、銅、金、パラジウム、あるいはこれらの合金を用いれば良く、耐熱性を重視するならばタングステンまたはモリブデンを用いれば良い。
【００２１】
第１の端子電極６は第１の素体１の外部に形成され、第１の放電電極４と電気的に接続しており、第２の端子電極７は第１の素体１の外部に形成され、第２の放電電極５と電気的に接続している。
【００２２】
過電圧保護部品８は、以上の構成を有するものである。
【００２３】
次に、製造方法について図２〜図４を用いて説明をする。図２〜図４は本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の製造方法を示す図であり、図２（ａ）〜図２（ｄ）、図３（ａ）〜図３（ｄ）、図４（ａ）〜図４（ｄ）はそれぞれその正面断面図、図２（ｅ）〜図２（ｈ）、図３（ｅ）〜図３（ｈ）、図４（ｅ）〜図４（ｈ）はそれぞれの平面図である。
【００２４】
図２（ａ）、（ｅ）に示すように、先ず、未焼成のセラミックグリーンシートからなる第１の絶縁シート１１を準備する。
【００２５】
次に、図２（ｂ）、（ｆ）に示すように、第１の絶縁シート１１上に略中央部に長方形の開口部を有する未焼成のセラミックグリーンシートからなる第２の絶縁シート１２を積層する。なお、第２の絶縁シート１２はセラミックペーストの印刷により形成してもよい。
【００２６】
次に、図２（ｃ）、（ｇ）に示すように、第２の絶縁シート１２の開口部に第１の放電体１３を形成する。この第１の放電体１３は未焼成のセラミックと導体粉の混合物をペースト状にしたものを塗布して形成することができる。
【００２７】
次に、図２（ｄ）、（ｈ）に示すように、第２の絶縁シート１２および第１の放電体１３上の所定の場所に第１の導体層１４を形成する。この第１の導体層１４は、最終的に第２の放電電極５になるものであり、その形成方法は印刷工法を用いることができる。
【００２８】
次に、図３（ａ）、（ｅ）に示すように、第２の絶縁シート１２、第１の導体層１４上に略中央部に長方形の開口部を有する第３の絶縁シート１５を積層する。第３の絶縁シート１５の開口部からは、第１の放電体１３が露出するようにし、また、第１の導体層１４の一部も露出するように積層する。この第３の絶縁シート１５も未焼成のセラミックグリーンシートからなるものを用いることができる。なお、第３の絶縁シート１５はセラミックペーストの印刷により形成してもよい。
【００２９】
次に、図３（ｂ）、（ｆ）に示すように、第３の絶縁シート１５の開口部に第２の放電体１６を形成する。この第２の放電体１６は、略中央部に長方形の開口部を有するもので、未焼成のセラミックと導体粉の混合物をペースト状にしたものを塗布して形成することができる。
【００３０】
次に、図３（ｃ）、（ｇ）に示すように、第２の放電体１６の開口部に樹脂ペースト体１７を形成する。この樹脂ペースト体１７としては、後の焼成工程により蒸発、分解等をして消失するものを用い、例えば、フィラとしてアクリルビーズを用いることができる。
【００３１】
次に、図３（ｄ）、（ｈ）に示すように、第３の絶縁シート１５、第２の放電体１６および樹脂ペースト体１７上の所定の場所に第２の導体層１８を形成する。第２の導体層１８は最終的に第１の放電電極４になるものであり、第１の導体層１４と同様の材料を用いることができる。
【００３２】
次に、図４（ａ）、（ｅ）に示すように、第３の絶縁シート１５上に略中央部に長方形の開口部を有する未焼成のセラミックグリーンシートからなる第４の絶縁シート１９を積層する。第４の絶縁シート１９は、第２の絶縁シート１２と同じ形状のものを用いることができ、この開口部からは、第２の放電体１６と樹脂ペースト体１７、そして第２の導体層１８の一部が露出するように積層する。さらに、第４の絶縁シート１９の開口部に、第３の放電体２０を形成する。第３の放電体２０は、未焼成のセラミックと導体粉の混合物をペースト状にしたものを塗布して形成することができる。
【００３３】
次に、図４（ｂ）、（ｆ）に示すように、第４の絶縁シート１９、第３の放電体２０上に未焼成のセラミックグリーンシートからなる第５の絶縁シート２１を積層する。
【００３４】
次に、焼成工程を行い、第１の絶縁シート１１、第２の絶縁シート１２、第１の放電体１３、第１の導体層１４、第３の絶縁シート１５、第２の放電体１６、樹脂ペースト体１７、第２の導体層１８、第４の絶縁シート１９、第３の放電体２０および第５の絶縁シート２１を焼成する。これにより、図４（ｃ）、（ｇ）に示すように、第１の絶縁シート１１、第２の絶縁シート１２、第３の絶縁シート１５、第４の絶縁シート１９および第５の絶縁シート２１は、一体となって第１の素体１になる。また、第１の放電体１３、第２の放電体１６および第３の放電体２０は一体となって第２の素体２になる。さらに、第１の導体層１４は第２の放電電極５に、第２の導体層１８は第１の放電電極４にそれぞれなる。樹脂ペースト体１７はその成分である樹脂や溶媒等が分解、蒸発等を行い消失し、樹脂ペースト体１７が存在していた空間が空洞となって放電空洞部３となる。
【００３５】
次に、図４（ｄ）、（ｈ）に示すように、第１の素体１の端面に第１の端子電極６および第２の端子電極７をそれぞれ形成することで過電圧保護部品８が得られる。具体的には、第１の端子電極６および第２の端子電極７は、印刷により銅の電極を形成した後に、その表面に電解めっきによりニッケルめっき層と、そのさらに表面にすずめっき層を形成する方法を採ることができる。
【００３６】
なお、量産性を考え、焼成工程の前までは、大きな第１の絶縁シート１１等を用い、一度に複数の過電圧保護部品をつくるように製造し、焼成工程の直前に、個片の過電圧保護部品に分割して、以降の製造工程を行うようにしてもよい。
【００３７】
以上のように構成され、製造された過電圧保護部品８の動作について、以下、説明をする。
【００３８】
過電圧から保護したい電子部品に電圧を印加する側に第１の端子電極６を、そして、グランド側に第２の端子電極７を接続しておく。なお、接続は逆でも構わない。この状態において、通常の電圧が印加されているときには、放電空洞部３により隔てられている第１の放電電極４と第２の放電電極５間に放電は生じず、電気は電子部品に流れる。
【００３９】
しかし、過電圧が印加された場合には、第１の放電電極４と第２の放電電極５間に放電が生じ、このときには過電圧保護部品８を過電圧による電気が流れ、電子部品には過電圧による電流が流れないので、電子部品を過電圧から保護することができる。
【００４０】
ここで、一般に、放電は、電圧が高いと生じ易く、電圧が低いと生じ難いものであるが、放電が生じる最小の電圧値である放電開始電圧は、放電が生じる２つの電極間の距離に関係しており、電極間距離が短いと放電し易く、長いと放電し難いものである。
【００４１】
本発明の過電圧保護部品８は、第２の素体２がセラミックと導体粉との混合物からなるものであり、この導体粉の存在により放電が生じ易くなるため、第１の放電電極４と第２の放電電極５間の放電空洞部３内の距離による放電開始電圧よりも低い放電開始電圧を実現することができる。
【００４２】
また、一般的に放電は電極の尖っている部分で生じやすいことは良く知られており、本発明の過電圧保護部品８は、放電開始の際には、第２の素体２中の導体粉間を放電する経路を経由することにより第１の放電電極４の周辺部と第２の放電電極５の周辺部との間で放電が行われ、主放電の際には、放電空洞部３の空間を放電する経路を経由することで第１の放電電極４の周辺部と第２の放電電極５の周辺部との間で放電が行われることになり、いずれの放電も第１の放電電極４の周辺部と第２の放電電極５の周辺部とで行われるので、放電開始の状態から主放電へ円滑に放電が移行される。
【００４３】
なお、過電圧保護部品８において、第２の素体２は、第１の放電電極４、第２の放電電極５が形成される面と、この２つの面を接続する面に存在していれば、第１の素体１の内壁の全面に形成されている必要はない。
【００４４】
また、第２の素体２を形成する際の導体粉の平均粒径としては、０．１〜１０μｍ程度が好ましい。また、セラミックと導体粉との成分比は、第２の素体２内の導体粉間の距離に影響するものであり、放電開始電圧に関わってくるものであるが、想定する放電開始電圧に応じて、適宜決定すればよい。
【００４５】
さらに、第１の素体１の構成要素であるセラミックと、第２の素体２の構成要素の一つであるセラミックを同じ材料にしてもよい。このようにすると、第１の素体１を製造するための焼成温度と第２の素体２を製造するための焼成温度がほぼ同じになるので、製造工程が簡略される。
【００４６】
また、第２の素体２を構成するセラミックが焼成する温度が、第２の素体２を構成する金属粉の融点より低くなるような材料を用いると、第２の素体２中で金属粉が適度に分散し、放電特性が安定するので、好ましい。そして、そのようなセラミックの好適例としては低温同時焼成セラミックが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる過電圧保護部品およびその製造方法は、放電開始電圧を低下させることができるので、より過電圧に弱い電子部品等の保護を行うことができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態における過電圧保護部品の正面断面図
【図２】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【図３】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【図４】同過電圧保護部品の製造方法を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１  第１の素体
２  第２の素体
３  放電空洞部
４  第１の放電電極
５  第２の放電電極
６  第１の端子電極
７  第２の端子電極
８  過電圧保護部品
１１  第１の絶縁シート
１２  第２の絶縁シート
１３  第１の放電体
１４  第１の導体層
１５  第３の絶縁シート
１６  第２の放電体
１７  樹脂ペースト体
１８  第２の導体層
１９  第４の絶縁シート
２０  第３の放電体
２１  第５の絶縁シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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