(57)【要約】【課題】  小型かつ安価であり、特性安定性、耐熱性および耐サージ特性に優れた放電素子を提供する。【解決手段】  電気絶縁材料からなり、かつ貫通孔３が設けられた、外囲部材２と、互いの間に放電ギャップとなる封止空間６を形成しながら互いに対向した状態で貫通孔３の各開口端をそれぞれ閉じるように設けられた、放電電極部材４，５とを備える。外囲部材２は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物からなる。放電電極部材４，５は、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物からなる。封止空間６には、酸素ガスが充填される。【選択図】  図６
2006294357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性材料からなり、かつ貫通孔が設けられた、外囲部材と、
互いの間に放電ギャップとなる封止空間を形成しながら互いに対向した状態で前記貫通孔の各開口端をそれぞれ閉じるように設けられた、第１および第２の放電電極部材と
を備え、
前記外囲部材は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物からなり、
前記第１および第２の放電電極部材は、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物からなり、
前記封止空間には、酸素ガスが充填されている、
放電素子。
【請求項２】
前記第１および第２の放電電極部材の各々の外部に露出する面上に形成された、導電性金属からなるめっき膜をさらに備える、請求項１に記載の放電素子。
【請求項３】
前記めっき膜は、互いに離隔した状態で形成された第１および第２のめっき膜を備える、請求項２に記載の放電素子。
【請求項４】
前記外囲部材に設けられた前記貫通孔は、略矩形の縦断面形状を有し、前記第１および第２の放電電極部材の各々は、前記貫通孔の各端部内に挿入される電極部と、前記外囲部材の外面上に配置される端子部とを備え、前記電極部は、前記貫通孔の内周面に密着するような略矩形の縦断面形状を有している、請求項１ないし３のいずれかに記載の放電素子。
【請求項５】
前記外囲部材は、同一軸線上に直列状態で配置された第１および第２の外囲部材を備え、前記第１の放電電極部材は、前記第１および第２の外囲部材に設けられた各前記貫通孔の各々の外側に位置する開口端をそれぞれ閉じるように設けられ、前記第２の放電電極部材は、前記第１および第２の外囲部材に設けられた各前記貫通孔の各々の内側に位置する開口端を共通に閉じるように設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の放電素子。
【請求項６】
ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物を含み、かつ厚み方向に貫通する貫通孔が設けられた、絶縁性グリーンシートを用意する工程と、
希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含む、低抵抗グリーンシートを用意する工程と、
希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含む、低抵抗ペーストを用意する工程と、
焼成によって消失する材料からなる充填剤を用意する工程と、
前記絶縁性グリーンシートの前記貫通孔に前記低抵抗ペーストを充填し、第１の絶縁性グリーンシートとする工程と、
前記絶縁性グリーンシートの前記貫通孔に前記充填剤を充填し、第２の絶縁性グリーンシートとする工程と、
前記第２の絶縁性グリーンシートを前記第１の絶縁性グリーンシートが挟み、さらにその外側を前記低抵抗グリーンシートが挟むように積層された、グリーン積層体を作製する工程と、
前記グリーン積層体を、大気より酸素濃度の高い雰囲気中で焼成する工程と
を備える、放電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電素子およびその製造方法に関するもので、特に、放電素子の小型化、高性能化およびコストダウンを図るための改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電話回線が情報端末機器と接続され、さらに、その他の家電機器とも接続される、ホーム情報家電システムが普及しつつある。しかしながら、ホーム情報家電システムにあっては、雷サージ等が電話回線から一般家電機器へと進入しやすくなり、また、その逆の過程も考えられ、雷サージ等による被害の拡大が予想される。
【０００３】
上述のような被害を防止するための素子として、アレスタが用いられている。アレスタは、放電によって雷サージ（誘導雷サージを含む。）を吸収する機能を持ち、一般的に、大きなサージに耐え得る能力を有している。また、アレスタは、静電容量が小さく、高周波の信号に悪影響を及ぼしにくいという特徴も有している。
【０００４】
一般に、アレスタの構造としては、アルミナボビンの内部に不活性ガスを封入しながら、アルミナボビンの両端部に、Ｃｕなどの金属からなる電極部材を互いに対向する状態で封着したもの（たとえば、特許文献１参照）や、誘電体をレーザ加工し、それによってギャップを作り、これをガラス管内に不活性ガスとともに封止したものがある。
【０００５】
他方、いくつかの家電機器にあっては、コンピュータの内蔵によって、その小型化や高性能化が進み、その結果として、ノイズ耐性が低下する傾向にある。そのため、アレスタに対しては、小型化が要求されるとともに、放電電圧の低電圧化が要求される。
【０００６】
しかしながら、現在市販されているアレスタの放電電圧は１００Ｖ以上であり、より低電圧の放電を起こすようにすることは困難である。これは、放電する隙間（ギャップ）の距離などの構造的な問題が原因であるとともに、放電を起こすトリガーとなる材質に問題があるためである。
【０００７】
また、前述したような構造を有する従来のアレスタにあっては、その小型化に限界がある。また、従来のアレスタにあっては、金属とセラミックとを複合するため、放電時の発熱による金属とセラミックとの熱膨張挙動の差などが原因となってガス漏れを引き起こすことがある。さらに、従来の構造のアレスタにあっては、それを構成する部品を予めそれぞれ別に作製し、その後、これら部品を組み立てるといった比較的煩雑な工程が必要であるため、コストの上昇を招いている。
【特許文献１】特開平８−１０２３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得る、アレスタのような放電素子およびその製造方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る放電素子は、電気絶縁性材料からなり、かつ貫通孔が設けられた、外囲部材と、互いの間に放電ギャップとなる封止空間を形成しながら互いに対向した状態で貫通孔の各開口端をそれぞれ閉じるように設けられた、第１および第２の放電電極部材とを備える構造を有していて、外囲部材は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物からなり、第１および第２の放電電極部材は、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物からなり、封止空間には、酸素ガスが充填されていることを特徴としている。
【００１０】
この発明に係る放電素子において、第１および第２の放電電極部材の各々の外部に露出する面上には、めっき膜が形成されることが好ましい。上述のめっき膜は、互いに離隔した状態で形成された第１のめっき膜と第２のめっき膜とに分割されていてもよい。なお、第１のめっき膜と第２のめっき膜とに分割されるのは、第１および第２の放電電極部材の双方についてであっても、いずれか一方についてであってもよい。
【００１１】
外囲部材に設けられた貫通孔は、略矩形の縦断面形状を有し、第１および第２の放電電極部材の各々は、貫通孔の各端部内に挿入される電極部と、外囲部材の外面上に配置される端子部とを備え、電極部は、貫通孔の内周面に密着するような略矩形の縦断面形状を有していることが好ましい。
【００１２】
外囲部材は、同一軸線上に直列状態で配置された第１および第２の外囲部材を備え、第１の放電電極部材は、第１および第２の外囲部材に設けられた各貫通孔の各々の外側に位置する開口端をそれぞれ閉じるように設けられ、第２の放電電極部材は、第１および第２の外囲部材に設けられた各貫通孔の各々の内側に位置する開口端を共通に閉じるように設けられていてもよい。このような構造によって、３極タイプの放電素子が構成される。
【００１３】
この発明は、また、放電素子の製造方法にも向けられる。
【００１４】
この発明に係る放電素子の製造方法は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物を含み、かつ厚み方向に貫通する貫通孔が設けられた、絶縁性グリーンシートを用意する工程と、希土類、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含む、低抵抗グリーンシートを用意する工程と、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含む、低抵抗ペーストを用意する工程と、焼成によって消失する材料からなる充填剤を用意する工程と、絶縁性グリーンシートの貫通孔に低抵抗ペーストを充填し、第１の絶縁性グリーンシートとする工程と、絶縁性グリーンシートの貫通孔に充填剤を充填し、第２の絶縁性グリーンシートとする工程と、第２の絶縁性グリーンシートを第１の絶縁性グリーンシートが挟み、さらにその外側を低抵抗グリーンシートが挟むように積層された、グリーン積層体を作製する工程と、グリーン積層体を、大気より酸素濃度の高い雰囲気中で焼成する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、上述のような製造方法によって放電素子を製造することができるので、放電素子の小型化およびコストダウンが可能であり、また、第１および第２の放電電極部材間のギャップ寸法を任意に設定することができるので、必要に応じて、より低電圧で放電を起こすようにすることができる。
【００１６】
また、第１および第２の放電電極部材を構成する低抵抗酸化物は、高温で安定であり、大きな電流を流すことが可能であり、さらに、外囲部材を構成する電気絶縁性酸化物との間で熱膨張率の差がほとんどないため、大きなサージが流れたときの発熱による熱膨張挙動の差が原因となるクラック等を有利に防止することができる。
【００１７】
また、この発明に係る放電素子において用いられる電気絶縁性酸化物と低抵抗酸化物とは、ともに、高温での酸化・還元に強いため、酸化による劣化を懸念する必要がなく、封止空間での充填ガスとして酸素ガスを選択することができる。したがって、この発明に係る放電素子によれば、より低電圧での放電安定性を実現することができる。
【００１８】
また、第１および第２の放電電極部材を構成する低抵抗酸化物は、少なくとも希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含む組成を有しているが、この組成比率を変化させることにより、低抵抗酸化物の比抵抗を調整することができる。これに関連して、たとえばギャップ型アレスタでは、２次放電電圧が低いため、放電後も電流が長く流れ続ける、放電後続流が生じる場合がある。これを防ぐため、アレスタには適当な抵抗を直列に接続することが行なわれている。この発明に係る放電素子によれば、前述したように、第１および第２の放電電極部材を構成する低抵抗酸化物の比抵抗を調整することができるので、これら第１および第２の放電電極部材を、放電後続流を防ぐための抵抗としても機能させることができる。したがって、別に抵抗を付加する必要がないため、省スペース化やマウント工程の簡素化を図ることができる。
【００１９】
この発明に係る放電素子において、第１および第２の放電電極部材の各々の外部に露出する面上に、導電性金属からなるめっき膜が形成されていると、これら放電電極部材と他の電気的要素との間で安定した電気的接続状態を得ることができるとともに、放電電極部材によって与えられる抵抗値を安定したものとすることができる。
【００２０】
上述のめっき膜が、互いに離隔した状態で形成された第１のめっき膜と第２のめっき膜とに分割されていると、これら第１のめっき膜と第２のめっき膜との間で抵抗が与えられるので、放電素子に抵抗が並列に接続された状態を得ることができ、過電圧を抑制する効果を高めることができる。
【００２１】
この発明に係る放電素子において、貫通孔が略矩形の縦断面形状を有し、放電電極部材が、貫通孔の各端部に挿入される電極部と外囲部材の外面上に配置される端子部とを備え、電極部が、貫通孔の内周面に密着するような略矩形の縦断面形状を有していると、封止空間の気密性を高めることができるとともに、第１および第２の放電電極部材の各電極部を、各々の端面においてのみ対向した状態とすることができるので、放電安定性をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１ないし図６は、この発明の第１の実施形態を説明するためのものである。ここで、図６に放電素子１が示され、図１ないし図５には、放電素子１を製造するために実施されるいくつかの工程が示されている。
【００２３】
まず、図６を参照して、完成品としての放電素子１について説明する。図６において、（ａ）は放電素子１の縦断面図であり、（ｂ）は放電素子１の等価回路図である。なお、図６（ｂ）の等価回路図において、図６（ａ）に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、対応関係を容易に理解できるようにしている。
【００２４】
放電素子１は、電気絶縁性材料からなる外囲部材２を備えている。外囲部材２には、貫通孔３が設けられる。貫通孔３は、図６（ａ）によく示されているように、略矩形の縦断面形状を有している。ここで、貫通孔３の縦断面形状を「略矩形」としたのは、後述する製造方法上の問題によるもので、貫通孔３の形成のためにレーザ加工や金型パンチング等を適用した場合には、不可避的に貫通孔３にテーパが付いてしまい、厳密な意味での「矩形」から外れることがあるからである。
【００２５】
放電素子１は、また、第１および第２の放電電極部材４および５を備えている。第１および第２の放電電極部材４および５は、互いの間に放電ギャップとなる封止空間６を形成しながら互いに対向した状態で貫通孔３の各開口端をそれぞれ閉じるように設けられている。より詳細には、第１および第２の放電電極部材４および５は、それぞれ、貫通孔３の各端部内に挿入される電極部７および８と、外囲部材２の外面上に配置される端子部９および１０とを備えている。そして、電極部７および８は、貫通孔３の内周面に密着するような略矩形の縦断面形状を有している。
【００２６】
なお、図６（ａ）では図示されないが、貫通孔３ならびに電極部７および８の各々の横断面形状については、通常、円形であるが、これに限らず、矩形等であってもよい。
【００２７】
第１および第２の放電電極部材４および５の各々の外部に露出する面上、より具体的には、端子部９および１０の外部に露出する面上には、導電性金属からなるめっき膜１１および１２が形成されている。めっき膜１１および１２は、たとえば、Ｎｉ膜およびその上に形成されるＺｎまたはＳｎ膜から構成される。
【００２８】
このような放電素子１において、外囲部材２は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物からなる。また、第１および第２の放電電極部材４および５は、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物からなる。また、封止空間６には、酸素ガスが充填されている。好ましくは、封止空間６は、１００％酸素ガスで充填される。
【００２９】
上記比抵抗について、１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲に限定したのは、１０-4Ω・ｃｍが当該材料の比抵抗の最小値であり、他方、１Ω・ｃｍを超えると、放電が抑制されてしまい、好ましくないからである。
【００３０】
次に、図１ないし図５を参照して、放電素子１の好ましい製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図１に示すように、絶縁性グリーンシート２１が用意される。絶縁性グリーンシート２１は、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物を含んでいる。このような絶縁性グリーンシート２１は、たとえば、ＺｎＯ粉末とＴｉＯ2 粉末とを混合した状態で仮焼して得られた仮焼粉末に、バインダ、溶剤、分散剤および可塑剤を加えてスラリーとし、これをシート状に成形することによって得ることができる。
【００３２】
他方、図２に示すように、低抵抗グリーンシート２２が用意される。低抵抗グリーンシート２２は、希土類、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含んでいる。このような低抵抗グリーンシート２２は、たとえば、Ｌａ2 Ｏ3 のような希土類元素酸化物粉末とＳｒＣＯ3 のようなアルカリ土類金属炭酸物粉末とＭｎ3 Ｏ4 粉末とを混合した状態で仮焼して得られた仮焼粉末に、バインダ、溶剤、分散剤および可塑剤を加えてスラリーとし、これをシート状に成形することによって得ることができる。
【００３３】
次に、図１に示した絶縁性グリーンシート２１に、図３に示すように、その厚み方向に貫通する貫通孔２３が設けられる。貫通孔２３は、たとえば、レーザや金型パンチング等によって形成される。そして、図３（ａ）に示すように、貫通孔２３に低抵抗ペースト２４が充填されたものが第１の絶縁性グリーンシート２１ａとされ、他方、図３（ｂ）に示すように、貫通孔２３に充填剤２５が充填されたものが第２の絶縁性グリーンシート２１ｂとされる。
【００３４】
ここで、低抵抗ペースト２４としては、前述した低抵抗グリーンシート２２を作製するために用意されるスラリーと同じ組成のものが用いられる。したがって、低抵抗ペースト２４は、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含み、かつ比抵抗が１０-4〜１Ω・ｃｍの範囲にある、低抵抗酸化物を含んでいる。
【００３５】
また、充填剤２５は、後述する焼成工程の結果、消失する材料からなるもので、たとえば、酢酸ビニルのような樹脂材料から構成されたり、カーボン粉末から構成されたりすることができる。
【００３６】
次に、図４に示すように、第２の絶縁性グリーンシート２１ｂを第１の絶縁性グリーンシート２１ａが挟み、さらにその外側を低抵抗グリーンシート２２が挟むような積層順序で積層工程が実施され、これらが圧着されることにより、図５に示すようなグリーン積層体２６が作製される。
【００３７】
図５に示したグリーン積層体２６は、複数個の放電素子１を取り出すことができるマザー状態のものである。したがって、次に、グリーン積層体２６はカットライン２７に沿ってカットされた後、焼成される。この焼成工程では、大気より酸素濃度の高い雰囲気、たとえば酸素１００％の雰囲気が適用される。
【００３８】
次に、電気めっきが適用され、めっき膜１１および１２が形成される。
【００３９】
以上の工程を終えたとき、図６に示すような放電素子１が完成される。図６に示した放電素子１において、外囲部材２は、第１および第２の絶縁性グリーンシート２１ａおよび２１ｂに由来する。貫通孔３は、貫通孔２３に由来し、特に封止空間６は、焼成によって充填剤２５が消失した結果として残された貫通孔２３によって与えられる。また、第１および第２の放電電極部材４および５について、その電極部７および８は、第１の絶縁性グリーンシート２１の貫通孔２３に充填された低抵抗ペースト２４に由来し、同じく端子部９および１０は、低抵抗グリーンシート２２に由来する。
【００４０】
また、前述したように、大気より酸素濃度の高い雰囲気中で焼成されることにより、焼成後においては、封止空間６は酸素ガスが充填された状態となる。
【００４１】
前述した製造方法において用いられる絶縁性グリーンシート２１ａおよび２１ｂならびに低抵抗グリーンシート２２の各々の厚みや積層する枚数、さらには貫通孔２３の断面寸法は、必要に応じて、任意に変更することができる。特に、第２の絶縁性グリーンシート２１ｂの厚みや枚数を変えることにより、得られた放電素子１において、第１および第２の放電電極部材４および５間のギャップ寸法を容易に調整することができる。
【００４２】
外囲部材２は、前述したように、ＺｎおよびＴｉを含む電気絶縁性酸化物から構成される。この電気絶縁性酸化物は、基本的には、Ｚｎ2 ＴｉＯ4 のスピネル構造を有しているが、これだけではなく、たとえばＺｎＴｉＯ3 やＺｎＯなども含まれることもある。
【００４３】
ここで、Ｚｎが必須であるのは、上記のようなＺｎ酸化物が持つ二次電子放出効果を利用しようとするためである。ターゲット材料に外部から荷電粒子（一次電子やイオンなど）が衝突した際に、そのエネルギーによりターゲット材料から電子が放出される。これを二次電子放出効果と言う。Ｚｎ酸化物に、電圧印加による初期放電で電離した酸素イオンが衝突することによって、二次電子が放出される。放電のしやすさや安定性を向上させるためには、ガス中で電荷を運ぶキャリアの数が多いことが必要であり、二次電子の放出はこのキャリアを増加させることになる。Ｚｎ酸化物は二次電子を放出するが、それ自体の電気絶縁性は低下しない。放出された二次電子は、あくまでもガス中のキャリアとして働くのであり、Ｚｎ酸化物中でのキャリアとはならないため、壁面でのリークを抑え、かつ放電を容易に発生させることができる。
【００４４】
また、Ｔｉが必須であるのは、放電電極部材４および５を構成する低抵抗酸化物中のアルカリ土類金属と反応し、アルカリ土類金属がたとえばＳｒであればＳｒＴｉＯ3 系の反応層を、外囲部材２と放電電極部材４および５の各々との界面に形成することによって、両者の密着性を高めようとするためである。
【００４５】
また、外囲部材２を構成する電気絶縁性酸化物と放電電極部材４および５を構成する低抵抗酸化物とは、焼結領域における収縮曲線が非常に近く、また、上記のように、ＳｒＴｉＯ3 系の反応層を形成することから、両者を密に接合することができる。また、ＳｒＴｉＯ3 と上記の低抵抗酸化物とは、同じペロブスカイト型の結晶構造を持ち、格子定数の違いも１％未満とすることができるため、格子定数のミスマッチによる応力の発生を抑制することもできる。
【００４６】
なお、以上のような効果を阻害しない程度で、電気絶縁性酸化物は、ＺｎおよびＴｉ以外の添加物が含まれていてもよい。一例として、焼結性を阻害しないように微粒化されたＡｌ2 Ｏ3 を５０モル％添加した電気絶縁性酸化物を問題なく用いることができることが確認されている。
【００４７】
放電電極部材４および５は、前述したように、希土類元素、アルカリ土類金属元素およびＭｎを含む低抵抗酸化物から構成される。この低抵抗酸化物は、基本的には、たとえば（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3 のようなペロブスカイト型化合物であるが、異相を含むことを妨げるものではない。
【００４８】
前述したように、電気絶縁性酸化物に含まれるＴｉとこの低抵抗酸化物に含まれるアルカリ土類金属（場合によっては、および希土類元素）とが反応層を形成する結果、電気絶縁性酸化物にはＺｎが、低抵抗酸化物にはＭｎが残るが、このＺｎは、Ｍｎと反応してＭｎ2 ＺｎＯ4 からなる反応層を形成し、これも外囲部材２と放電電極部材４および５との間の接合に寄与する。また、上記の反応は、数１０μｍの厚み範囲内で起こるため、放電電極部材４および５の実質的部分の導電性を低下させることはない。
【００４９】
以上のように、放電素子１によれば、外囲部材２を構成する電気絶縁性酸化物と、放電電極部材４および５を構成する低抵抗酸化物とは、ともにセラミックであり、熱膨張係数が非常に近く、両者の間で熱応力が発生することがほとんどなく、また、両者の格子定数も近似している。これらのことから、外囲部材２と放電電極部材４および５との間で緻密な接合状態を実現でき、そのため、封止空間６に充填される酸素ガスの漏れを効果的に防止することができる。
【００５０】
上述のように、封止空間６に酸素ガスが充填されるのは、外囲部材２を構成する電気絶縁性酸化物ならびに放電電極部材４および５を構成する低抵抗酸化物が酸素ガス中で焼結しやすく、ガスの封入と焼結とを同時に行なうことができるという利点をもたらすとともに、酸素ガスは電離しやすく、放電のキャリアとなることができ、電極部７および８間で放電を容易に発生させることができるからである。
【００５１】
また、放電素子１において、放電電極部材４および５を構成する低抵抗酸化物の組成比率を変えることによって、放電電極部材４および５が与える抵抗値を比較的自由に制御することができる。その結果、放電電極部材４および５自体に適当な抵抗性を持たせることにより、図６（ｂ）の等価回路に示すように、直列接続された抵抗Ｒ１およびＲ２を放電素子１内に組み込むことができる。これら抵抗Ｒ１およびＲ２は、放電後続流を抑制するのに効果的に作用する。
【００５２】
図７は、この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、（ａ）は、放電素子１ａの縦断面図であり、（ｂ）は、放電素子１ａの等価回路図である。図７において、図６に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
第２の実施形態による放電素子１ａは、第１の放電電極部材４の端子部９の外部に露出する面上に、第１および第２のめっき膜１１ａおよび１１ｂが互いに離隔した状態で形成されていることを特徴としている。その結果、図７（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ１１およびＲ１２を並列に接続した状態を得ることができ、これによって、過電圧の抑制効果を与えることができる。
【００５４】
図８は、この発明の第３の実施形態を説明するためのもので、（ａ）は、放電素子１ｂの縦断面図であり、（ｂ）は、放電素子１ｂの等価回路図である。図８において、図６または図７に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
第３の実施形態による放電素子１ｂは、第２の実施形態による放電素子１ａと比較して、第２の放電電極部材５の端子部１０の外部に露出する面上においても、互いに離隔した状態で第１および第２のめっき膜１２ａおよび１２ｂが形成されることを特徴としている。その結果、図８（ｂ）に示すように、第２の放電電極部材５側においても、抵抗Ｒ２１およびＲ２２を並列に接続した状態が得られ、過電圧の抑制効果をより高めることができる。
【００５６】
図９は、この発明の第４の実施形態を説明するためのもので、（ａ）は、放電素子１ｃの縦断面図であり、（ｂ）は、放電素子１ｃの等価回路図である。図９において、図６に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
第４の実施形態による放電素子１ｃは、簡単に言えば、３極タイプであることを特徴としている。より詳細には、放電素子１ｃは、同一軸線上に直列状態で配置された２個の外囲部材２を備えている。第１の放電電極部材４は、２個の外囲部材２の各々に設けられた貫通孔３の各々の外側に位置する開口端を閉じるように設けられ、第２の放電電極部材５は、２個の外囲部材２の各々に設けられた貫通孔３の各々の内側に位置する開口端を共通に閉じるように設けられている。
【００５８】
この第４の実施形態による放電素子１ｃを第１の実施形態による放電素子１と比較したとき、第２の放電電極部材５の形状が異なっている。すなわち、放電素子１ｃにおいては、第２の放電電極部材５は、フランジ状の端子部１０の両主面から突出するように電極部８を形成した形状を有している。また、第２の放電電極部材５の外部に露出する面上に形成されるめっき膜１２は、この放電素子１ｃの外周を周回するように、端子部１０の外周面上に形成される。
【００５９】
第４の実施形態による放電素子１ｃは、第１の実施形態による放電素子１について図１ないし図５を参照して説明した製造方法と実質的に同様の製造方法によって製造することができる。すなわち、放電素子１ｃを製造する場合には、図４に示した積層工程において、最も上に位置する低抵抗グリーンシート２２の上に、第１の絶縁性グリーンシート２１ａ、第２の絶縁性グリーンシート２１ｂ、第１の絶縁性グリーンシート２１ａおよび低抵抗グリーンシート２２を、この順でさらに積層すればよい。
【実施例】
【００６０】
以下に、この発明を実施例に基づいて説明する。
【００６１】
１．低抵抗グリーンシートおよび低抵抗ペーストの作製
Ｌａ2 Ｏ3 等の希土類元素の酸化物、ＳｒＣＯ3 等のアルカリ土類金属元素の炭酸物およびＭｎとしてＭｎ3 Ｏ4 を、表１に示される組成比となるように秤量し、次いで、粉末総重量１に対し１の割合で純水を加えるとともに、直径２ｍｍのＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ビーズを加え、ボールミルで５０時間粉砕処理することによって、混合粉末が分散したスラリーを得た。
【００６２】
次に、このスラリーの水分を１５０℃の温度で蒸発させ、混合粉末を取り出した後、この混合粉末を９００〜１１００℃の温度で２時間仮焼し、次いで、パルペライザーで粗粉砕した後、粉末重量１に対し１の割合で純水を加え、再び直径２ｍｍのＰＳＺビーズで０．５μｍの平均粉末径となるまで粉砕処理した。次いで、この仮焼粉末が分散したスラリーを脱水・乾燥して、仮焼粉末を取り出した。
【００６３】
次に、この仮焼粉末に、エタノールおよびトルエンを混合した溶剤ならびに分散剤を加え、十分に分散処理した後、バインダおよび可塑剤を加えてスラリーとし、これにドクターブレード法を適用して、厚み５０μｍの低抵抗グリーンシートを作製した。
【００６４】
他方、前述したように、０．５μｍの平均粉末径となるまで粉砕処理された仮焼粉末に、同様の溶剤およびバインダ等を加えてペースト状とし、低抵抗ペーストを作製した。
【００６５】
【表１】
2006294357.tif 000003
【００６６】
表１において、「比抵抗」は、完成品としての放電素子を得た後において測定したものである。
【００６７】
２．絶縁性グリーンシートの作製
平均粒径が約０．５μｍのＺｎＯ粉末と平均粒径が約０．４μｍのＴｉＯ2 （ルチル）粉末とを、表２の「絶縁性酸化物組成比率」の欄に示すように、ＺｎおよびＴｉの元素比にして、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、および３：１の各割合となるように調合し、次いで、粉末総重量１に対し１の割合で純水を加えるとともに、直径２ｍｍのＰＳＺビーズを加え、ボールミルで５０時間粉砕処理することによって、混合粉末が分散したスラリーを得た。
【００６８】
次に、このスラリーの水分を１５０℃の温度で蒸発させ、混合粉末を取り出した後、この混合粉末を９００〜１１００℃の温度で２時間仮焼し、次いで、パルペライザーで粗粉砕した後、粉末重量１に対し１の割合で純水を加え、再び直径２ｍｍのＰＳＺビーズで０．５μｍの平均粉末径となるまで粉砕処理した。次いで、この仮焼粉末が分散したスラリーを脱水・乾燥して、仮焼粉末を取り出した。
【００６９】
次に、この仮焼粉末に、エタノールおよびトルエンを混合した溶剤ならびに分散剤を加え、十分に分散処理した後、バインダおよび可塑剤を加えてスラリーとし、このスラリーにドクターブレード法を適用して、厚み２μｍおよび厚み１０μｍの２種類の絶縁性グリーンシートを作製した。なお、このように、厚みが異なる２種類の絶縁性グリーンシートを用意したのは、放電ギャップ寸法を微調整できるようにするためである。
【００７０】
次いで、上記絶縁性グリーンシートに、レーザを適用して、直径１５０μｍの貫通孔を設けた。
【００７１】
３．絶縁性グリーンシートの貫通孔への低抵抗ペーストの充填
上記２の工程で作製した絶縁性グリーンシートのうち、所望の枚数分の絶縁性グリーンシートの貫通孔に、１の工程で作製した低抵抗ペーストを、スクリーン印刷法を適用して充填し、乾燥させた。
【００７２】
なお、上記低抵抗ペーストについては、表１に示した１５種類の組成の低抵抗酸化物のうち、表２の「低抵抗酸化物組成記号」の欄に示された組成記号に対応するものを用いた。
【００７３】
４．絶縁性グリーンシートの貫通孔への充填剤の充填
接着剤として市販されている酢酸ビニル系樹脂を用意した。そして、２の工程で作製した絶縁性グリーンシートのうち、所望の枚数分の絶縁性グリーンシートの貫通孔に、酢酸ビニル系樹脂をスクリーン印刷法によって充填剤として充填し、乾燥させた。
【００７４】
５．積層およびカット
１の工程で作製した低抵抗グリーンシート、３の工程で作製した、低抵抗ペーストが充填された絶縁性グリーンシート、および４の工程で作製した、充填剤が充填された絶縁性グリーンシートを、図４に示すような順序で積層し、次いで、２０ｔ／ｃｍ2 の圧力をかけて積層方向にプレスした後、得られたグリーン積層体を、図５に示すように、積層方向にダイサーでカットし、チップ状のグリーン積層体チップを得た。
【００７５】
なお、上記積層工程において、４の工程で作製した酢酸ビニル系樹脂が充填された絶縁性グリーンシートについては、後の焼成工程の結果、４２μｍの厚み（すなわち、４２μｍのギャップ寸法）となるように、厚み２μｍの絶縁性グリーンシートと厚み１０μｍの絶縁性グリーンシートとを適宜枚数組み合わせた。
【００７６】
また、積層の際に用いた低抵抗グリーンシートについては、表１に示した１５種類の組成の低抵抗酸化物のうち、表２の「低抵抗酸化物組成記号」に示された組成記号に対応するものを用いた。
【００７７】
６．焼成
上記５の工程で作製したグリーン積層体チップを、６００℃の温度で脱脂処理した後、酸化性雰囲気中で９００〜１１００℃の温度にまで昇温し、さらに、表２の「焼成雰囲気」の欄に示すように、試料１〜２０、２２および２３では、酸素１００％の雰囲気において、試料２１では、空気中において、ともに１１００〜１３００℃の温度で５時間焼成した。この焼成工程において、２３０Ｔｏｒｒ（約３．１×１０-2ＭＰａ）のガス圧を適用した。
【００７８】
７．めっき膜形成
上記６の工程で得られた各試料に対して、電気めっき法を適用して、放電電極部材の各々の外部に露出する面上に、Ｎｉめっき膜およびその上にＳｎめっき膜を形成した。
【００７９】
ここで、表２の「構造参照図面」の欄に示されているように、試料１〜２１については、図６に示すようなめっき膜の形成態様を採用し、試料２２については、図７に示すようなめっき膜の形成態様を採用し、試料２３については、図８に示すようなめっき膜の形成態様を採用した。
【００８０】
以上のようにして、各試料に係る放電素子を得た。これら放電素子において、その外径寸法は、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍであり、放電ギャップは４２μｍであり、この放電ギャップを規定する封止空間の直径は１１０μｍであった。
【００８１】
８．評価
上記７の工程で得られた各試料に係る放電素子について、表２に示すように、「直流放電開始電圧」、「インパルス放電開始電圧」、「サージ耐量」および「放電抵抗」を評価した。
【００８２】
「直流放電開始電圧」については、各試料に係る放電素子の第１および第２の放電電極部材に電圧を徐々に昇圧しながら印加し、ピークボルトメーターで直流放電開始電圧を測定したものである。
【００８３】
「インパルス放電開始電圧」については、端子開放状態で１．２×５０μ秒の三角電圧波形を持つ電圧サージを印加し、インパルス放電開始電圧をストレージスコープにて観測したものである。
【００８４】
「サージ耐量」については、８×２０μ秒の三角電流波形を持つサージ電流を１００Ａ刻みに各１０回印加し、放電素子の放電電圧が１０％以上変化したピーク電流を測定することによって、サージ耐量を求めたものである。
【００８５】
「放電抵抗」については、直流抵抗分を調べるため、０．５Ａかつ２ｍ秒の長さで矩形電流を流し、放電抵抗を測定したものである。
【００８６】
【表２】
2006294357.tif 000004
【００８７】
表２において、試料１〜１５、１７〜２０、２２および２３によれば、良好な特性を有する放電素子が得られている。
【００８８】
これに対して、試料１６では、低抵抗酸化物として表１に示した組成記号ｋのものが用いられ、この低抵抗酸化物にはアルカリ土類金属元素が含まれていないため、サージ耐量が比較的低かった。
【００８９】
また、試料２１では、焼成雰囲気として空気が用いられたため、サージ耐量が低かった。これは、空気に含まれるＣＯ2 が電離し、カーボンが放電ギャップ間に付着したためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、図６に示した放電素子１を製造するために用意される絶縁性グリーンシート２１を示す断面図である。
【図２】図６に示した放電素子１を製造するために用意される低抵抗グリーンシート２２を示す断面図である。
【図３】図６に示した放電素子１を製造するために作製される第１および第２の絶縁性グリーンシート２１ａおよび２１ｂを示す断面図である。
【図４】図６に示した放電素子１を製造するために実施される積層工程での積層順序に従って絶縁性グリーンシート２１ａおよび２１ｂならびに低抵抗グリーンシート２２を示す断面図である。
【図５】図４に示した積層順序に従って積層工程を実施して得られたグリーン積層体２６を示す断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態による放電素子１を示すもので、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図７】この発明の第２の実施形態による放電素子１ａを示すもので、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図８】この発明の第３の実施形態による放電素子１ｂを示すもので、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【図９】この発明の第４の実施形態による放電素子１ｃを示すもので、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は等価回路図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  放電素子
２  外囲部材
３，２３  貫通孔
４，５  放電電極部材
６  封止空間
７，８  電極部
９，１０  端子部
１１，１１ａ，１１ｂ，１２，１２ａ，１２ｂ  めっき膜
２１  絶縁性グリーンシート
２１ａ  第１の絶縁性グリーンシート
２１ｂ  第２の絶縁性グリーンシート
２２  低抵抗グリーンシート
２４  低抵抗ペースト
２５  充填剤
２６  グリーン積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006294357.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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