(57)【要約】【課題】  安定した電気特性が得られるサージアブソーバを提供すること。【解決手段】  周面に中央の放電ギャップ２を介して導電性被膜３が分割形成された円柱状セラミックス４と、円柱状セラミックス４の両端に対向配置され導電性被膜３に接触する一対の端子電極部材５と、一対の端子電極部材５を両端に配して円柱状セラミックス４を内部に封止ガス６と共に封止する筒型セラミックス７とを備え、端子電極部材５と円柱状セラミックス４との間隙９を埋める充填部１０を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2005190841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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間隙を埋め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。
【請求項２】
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間隙を埋め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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐために使用されるサージアブソーバに関する。
【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流（サージ電流）や異常電圧（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、サージアブソーバが接続されている。
【０００３】
従来、例えばマイクロギャップを有するサージ吸収素子を用いたサージアブソーバが提案されている。このサージアブソーバは、導電性被膜で被覆した円柱状セラミックス部材の周面に、いわゆるマイクロギャップが形成され、セラミックス部材の両端に一対のキャップ電極を有するサージ吸収素子が封止ガスと共にガラス管内に収容され、円筒状のガラス管の両端にリード線を有する封止電極が高温加熱で封止された放電型サージアブソーバである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
近年、機器の小型化に伴いこのような放電型サージアブソーバにおいても、表面実装化が進んでいる。上記サージアブソーバに適応した例としては、面実装型（メルフ型）として、封止電極にリード線がなく、実装するときは封止電極と基板側とを半田付けで接続して固定するものがある。
【特許文献１】特開２００２−１１０３１１号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のサージアブソーバには、以下の課題が残されている。すなわち、通信線や電源線等をはじめとする高サージ耐量を必要とする用途に対し、更に十分に対応可能な特性が要望されており、また、面実装型は実装時にガラス管が破損する可能性があるために、上記サージアブソーバで用いられていたガラス管をセラミックス管にすることが考えられている。
【０００６】
従来のガラス管を用いたサージアブソーバでは、ガラス管内に円柱状セラミックスを入れてガラス管の両端に封止電極を配した状態で高温炉でガラス管を溶融させて封止電極に密着固定する封止工程を有している。
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。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、安定した電気特性が得られるサージアブソーバ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】
【０００８】
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、本発明のサージアブソーバは、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間隙を埋める導電性の充填材を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明にかかるサージアブソーバでは、寸法精度、傷、加工時の変形などによって端子電極部材と絶縁性部材との接触面に生じる間隙が、導電性の充填材によって埋められている。これにより、端子電極部材と導電性被膜との十分なオーミックコンタクトを得ることができ、サージアブソーバの放電開始電圧などの電気特性が安定する。
【００１０】
また、本発明にかかるサージアブソーバは、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間隙を埋める導電性の充填材を有することを特徴とする。
【００１１】
この発明にかかるサージアブソーバでは、寸法精度、傷、加工時の変形などによって端子電極部材と金属部材との接触面に生じる間隙が、導電性の充填材によって埋められている。これにより、端子電極部材と金属部材との十分なオーミックコンタクトを得ることができ、サージアブソーバの放電開始電圧などの電気特性が安定する。
【００１２】
また、本発明にかかるサージアブソーバは、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が好ましい。
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。
【００１３】
また、本発明にかかるサージアブソーバは、前記酸化膜の平均膜厚が、０．０１μｍ以上であることが好ましい。
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。
【００１４】
また、本発明にかかるサージアブソーバは、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が好ましい。
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。
【００１５】
また、本発明にかかるサージアブソーバは、前記封止ガスの圧力が、負圧であることが好ましい。
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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のサージアブソーバによれば、端子電極部材と絶縁性部材との接触面に寸法精度、傷、加工時の変形などによって生じる間隙が充填材によって埋められている。これにより、端子電極部材と導電性被膜との十分なオーミックコンタクトを得ることができ、サージアブソーバの放電開始電圧などの電気特性が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本実施形態によるサージアブソーバ１は、図１に示されるように、いわゆるマイクロギャップを使用した放電型サージアブソーバであって、周面に中央の放電ギャップ２を介して導電性被膜３が分割形成された円柱状セラミックス（絶縁性部材）４と、この円柱状セラミックス４の両端に対向配置されて導電性被膜３に接触する一対の端子電極部材５と、これら一対の端子電極部材５を両端に配して、円柱状セラミックス４を内部に所望の電気特性を得るために組成等を調整された、例えば、Ａｒ（アルゴン）等の封止ガス６と共に封止する筒型セラミックス（絶縁性管）７とを備えている。
【００１８】
円柱状セラミックス４は、ムライト焼結体等のセラミックス材料からなり、表面に導電性被膜３として物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法等の薄膜形成技術によるＴｉＮ（窒化チタン）等の薄膜が形成されている。
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。
【００１９】
一対の端子電極部材５は、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｏ（コバルト）の合金であるコバール（登録商標）等の金属で形成されている。
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。
【００２０】
ロウ材８は、一対の端子電極部材５と円柱状セラミックス４との接触面に形成される間隙９を埋める充填部（充填材）１０と、円柱状セラミックス４の両端で円柱状セラミックス４の外周面を保持する保持部（保持部材）１１とを備えている。この間隙９は、一対の端子電極部材５と円柱状セラミックス４とに寸法精度、傷、加工時の変形などによって発生した凹凸によって形成されたものである。
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。
【００２１】
筒型セラミックス７は、断面長方形を有し、両端面外形が端子電極部材５の外周寸法と一致している。この筒型セラミックス７は、例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁性セラミックスからなり、両端面には、例えばＭｏ（モリブデン）−Ｗ（タングステン）のメタライズ処理を施した後、Ｎｉ（ニッケル）メッキによってメタライズ層が形成されている。
【００２２】
次に、以上の構成からなる本実施形態のチップ型サージアブソーバ１の製造方法について説明する。
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。
【００２３】
続いて、一対の端子電極部材５と、筒型セラミックス７とによって円柱状セラミックス４をＡｒガスと共に内部に封止する封止工程について説明する。
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。
【００２４】
このようにして製造したサージアブソーバ１を、例えば、図２に示すように、プリント基板等の基板Ｂ上に筒型セラミックス７の一側面である実装面７Ｂを基板Ｂ上に載置し、基板Ｂと一対の端子電極部材５の外面とを半田Ｓによって接着固定して使用する。
【００２５】
上記の構成によれば、寸法精度、傷、加工時の変形などによって端子電極部材５と円柱状セラミックス４との接触面に形成された間隙９を導電性の充填材であるロウ材８で埋めることにより、端子電極部材５と円柱状セラミックス４との接触面積が増大する。これにより、端子電極部材５と導電性被膜３との十分なオーミックコンタクトを得ることができ、サージアブソーバ１の放電開始電圧などの電気特性が安定する。
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。
【００２６】
次に、第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。
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。
【００２７】
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態におけるサージアブソーバ１では、円柱状セラミックス４が直接端子電極部材５と接触する構成であるのに対して、第２の実施形態におけるサージアブソーバ２０では、円柱状セラミックス４が、円柱状セラミックス４が椀状に形成された一対のキャップ電極（金属部材）２１を介して端子電極部材５と接触する構成とした点である。
【００２８】
一対のキャップ電極２１は、円柱状セラミックス４よりも硬度が低く、塑性変形できる、例えばステンレス等の金属からなり、外周部が断面略Ｕ字状に形成されている。
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。
【００２９】
ロウ材８は、一対の端子電極部材５とキャップ電極２１との接触面に形成された間隙９を埋める充填部１０と、キャップ電極２１の両端でキャップ電極２１の外周面を保持する保持部１１とを備えている。
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。
【００３０】
次に、以上の構成からなる本実施形態のサージアブソーバ２０の製造方法について説明する。
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。
【００３１】
このサージアブソーバ２０は、上述した第１の実施形態に係るサージアブソーバ１と同様の作用、効果を有するが、キャップ電極２１を酸化処理により平均膜厚０．０１μｍ以上の酸化膜２２が形成されることによって、主放電面２１Ａが高温領域で化学的（熱力学的）に安定した特性とすることができる。また、この酸化膜２２は、キャップ電極２１との付着力が優れているため、酸化膜２２の特性を発揮することができる。このため、主放電時にキャップ電極２１が高温になっても、キャップ電極２１の金属成分がマイクロギャップ２や筒型セラミックス７の内壁などへの飛散を十分に抑制することができる。これにより、サージアブソーバが長寿命となる。
【００３２】
なお、本発明は上記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、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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる第１の実施形態におけるサージアブソーバを示すもので、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は端子電極部材と円柱状セラミックスとの接触部分の拡大図である。
【図２】本発明にかかる第１の実施形態におけるサージアブソーバを基板上に実装したときの断面図である。
【図３】本発明にかかる第２の実施形態におけるサージアブソーバを示すもので、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は端子電極部材と円柱状セラミックスとの接触部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、２０  サージアブソーバ
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
【図１】
2005190841.tif 000003
【図２】
2005190841.tif 000004
【図３】
2005190841.tif 000005