(57)【要約】【課題】面実装した場合でも熱応力によるクラック発生を防ぐことができると共に円柱状セラミックス部材の正確な位置決めが可能なチップ型サージアブソーバを提供すること。【解決手段】このチップ型サージアブソーバ１の一対の端子電極部材６、７は、筒型セラミックス（絶縁性管）８の端面と瀬着されるフランジ部１１と、筒型セラミックス８の内側において軸方向に突出すると共に内周面（径方向内側面）１２ａで円柱状セラミックス部材（絶縁性部材）５を支持する環状支持部（突状支持部）１２とを備え、環状支持部１２の外周面（径方向外側面）１２ｂは、フランジ部１１側の基端で筒型セラミックス８の内周面に接するとともにこの基端から先端に向けて筒型セラミックス８の内周面から漸次離間するテーパ形状とされ、内周面１２ａは、断面円弧状に形成された曲面であるとともに、フランジ部１１側の基端を中心に向けた傾斜面とされている構成とした。【選択図】      図１
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【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、前記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不活性ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたチップ型サージアブソーバであって、
前記端子電極部材が、前記絶縁性管の端面と融着材料で接着されるフランジ部と、
該フランジ部を基端として前記絶縁性管の内側において軸方向に突出すると共に径方向内側面で前記絶縁性部材を支持する突出支持部とを備え、
前記突出支持部の径方向外側面が、基端側の少なくとも一部で前記絶縁性管の径方向内側面に接すると共に先端側で前記絶縁性管の径方向内側面から離間するよう形成されていることを特徴とするチップ型サージアブソーバ。
【請求項２】
前記突出支持部の径方向外側面が、基端から先端に向けて前記絶縁性管の径方向内側面から漸次離間するテーパ形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のチップ型サージアブソーバ。
【請求項３】
前記突出支持部の径方向内側面が、基端を中心に向けた傾斜面とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ型サージアブソーバ。
【請求項４】
前記突出支持部が、その径方向内側面に囲まれた凹部の底面と前記絶縁性部材との間に空隙を設けて絶縁性部材を支持することを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のチップ型サージアブソーバ。
【請求項５】
前記絶縁性部材の導電性被膜と前記端子電極部材とが、絶縁性部材よりも硬度の低い金属部材を介して接触していることを特徴とする請求項１から４の何れか一つに記載のチップ型サージアブソーバ。
【請求項６】
前記絶縁性管が、セラミックス材料で形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一つに記載のチップ型サージアブソーバ。
【請求項７】
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を、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絶縁性管とによって不活性ガスと共に内部に封止する封止工程を備えるチップ型サージアブソーバの製造方法であって、
前記封止工程が、前記端子電極部材と前記絶縁性管の端面とを融着材料で接着する工程を有し、
前記端子電極部材が、前記絶縁性管の端面と接着されるフランジ部と、
該フランジ部を基端として前記絶縁性管の内側において軸方向に突出すると共に径方向内側面で前記絶縁性部材を支持する突出支持部とを備え、
前記突出支持部の径方向外側面が、基端側の少なくとも一部で前記絶縁性管の径方向内側面に接すると共に先端側で前記絶縁性管の径方向内側面から離間するよう形成されていることを特徴とするチップ型サージアブソーバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サージから様々な機器を保護し、事故を未然に防ぐのに使用するチップ型サージアブソーバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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不活性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着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、２参照。）。
【０００４】
一方、円柱状セラミックス部材の熱膨張分を吸収してガラス管のクラック発生を防ぐために、緩衝部材を端子電極と円柱状セラミックス部材との間に挟む技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
近年、このような放電タイプの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用した例としては、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。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１０３１１号公報（第１図）
【特許文献２】
特公平７−２４２３４号公報（第３図Ａ）
【特許文献３】
特開２０００−１３８０８９号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に見られるような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、従来のサージアブソーバを面実装した場合、リード線で取り付けられる場合と異なりサージアブソーバが実装基板に密着するため、温度変化試験または温度変化の繰り返し試験による実装基板とサージアブソーバとの熱膨張差が原因となり、サージアブソーバ内部の円柱状セラミックス部材に応力によるクラックが入るおそれがあった。このため、放電開始電圧が上昇し、アブソーバとしての性能を十分に発揮させることができなかった。
また、上記従来の緩衝部材を利用したサージアブソーバの場合、応力緩和が可能でも円柱状セラミックス部材が中心軸から位置ずれするおそれがあった。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、面実装した場合でも熱応力によるクラック発生を防ぐことができると共に柱状絶縁性部材の正確な位置決めが可能なチップ型サージアブソーバ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明のチップ型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、前記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不活性ガスと共に封止する絶縁性管とを備えたチップ型サージアブソーバであって、前記端子電極部材が、前記絶縁性管の端面と融着材料で接着されるフランジ部と、該フランジ部を基端として前記絶縁性管の内側において軸方向に突出すると共に径方向内側面で前記絶縁性部材を支持する突出支持部とを備え、前記突出支持部の径方向外側面が、基端側の少なくとも一部で前記絶縁性管の径方向内側面に接すると共に先端側で前記絶縁性管の径方向内側面から離間するよう形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、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を、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絶縁性管とによって不活性ガスと共に内部に封止する封止工程を備えるチップ型サージアブソーバの製造方法であって、前記封止工程が、前記端子電極部材と前記絶縁性管の端面とを融着材料で接着する工程を有し、前記端子電極部材が、前記絶縁性管の端面と接着されるフランジ部と、該フランジ部を基端として前記絶縁性管の内側において軸方向に突出すると共に径方向内側面で前記絶縁性部材を支持する突出支持部とを備え、前記突出支持部の径方向外側面が、基端側の少なくとも一部で前記絶縁性管の径方向内側面に接すると共に先端側で前記絶縁性管の径方向内側面から離間するよう形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このチップ型サージアブソーバは、上記構成を有するとともに上記の製造方法によって製造され、突出支持部の径方向外側面が、基端側の少なくとも一部で絶縁性管の径方向内側面に接するので、突出支持部の径方向外側面の基端側で端子電極部材が正確に位置決めされる。また、先端側で絶縁性管の径方向内側面から離間するよう形成されているので、面実装時の温度変化試験または温度変化の繰り返し試験により熱応力や衝撃が発生しても、突出支持部と絶縁性管との隙間でこれらを逃がして緩和させることができる。
なお、上記突出支持部の径方向は、より詳しくは突出支持部の軸方向を中心とした場合の径方向を指すものである。
【００１０】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記チップ型サージアブソーバであって、前記突出支持部の径方向外側面が、基端から先端に向けて前記絶縁性管の径方向内側面から漸次離間するテーパ形状とされていることが好ましい。
このチップ型サージアブソーバは、上記の構成を有するので、応力緩和効果だけでなく、突出支持部に絶縁性管を装着する際、テーパ形状の上記径方向外側面に沿って装着することによってスムーズに組立できるとともに正確に位置決めすることができる。また、フランジ部と絶縁性管とをろう材で接着する際に、溶融したろう材が突状支持部の径方向外側面と絶縁性管の内周面との隙間を毛細管現象で延びようとしても、突出支持部の先端側ほど隙間が広がるためこれを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記チップ型サージアブソーバであって、前記突出支持部の径方向内側面が、基端を中心に向けた傾斜面とされていることが好ましい。
このチップ型サージアブソーバは、上記の構成を有するので、絶縁性部材の周面ではなく隅部と突状支持部の径方向内側面とが線状で接触する。したがって、接触していない部分に形成される隙間によって端子電極部材と絶縁性部材との間で伝達される応力等を緩和することができる。また、傾斜面に沿って絶縁性部材を装着することができ、絶縁性部材の位置決めを容易に行うことができる。
【００１２】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記チップ型サージアブソーバであって、前記突出支持部が、その径方向内側面に囲まれた凹部の底面と前記絶縁性部材との間に空隙を設けて絶縁性部材を支持することが好ましい。
このチップ型サージアブソーバは、上記の構成を有するので、軸方向の応力を空隙によってより効果的に緩和することができる。
【００１３】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記チップ型サージアブソーバであって、前記絶縁性部材の導電性被膜と前記端子電極部材とが、絶縁性部材よりも硬度の低い金属部材を介して接触していることが好ましい。
このチップ型サージアブソーバは、上記の構成を有するので、絶縁性部材と端子電極部材との間で伝達される応力を金属部材で吸収して緩和することができる。
【００１４】
また、本発明のチップ型サージアブソーバは、前記チップ型サージアブソーバであって、前記絶縁性管が、セラミックス材料で形成されていることが好ましい。
このチップ型サージアブソーバは、上記構成を有するので、ガラス材料に比べて大きなサージ耐量を付加させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態に係るチップ型サージアブソーバ１は、図１に示すように、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る。このチップ型サージアブソーバ１は、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部材（絶縁性部材）５と、この円柱状セラミックス部材５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６、７と、一対の端子電極部材６、７を両端に配して円柱状セラミックス部材５を内部にＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスと共に封止する筒型セラミックス（絶縁性管）８とを備えている。
【００１６】
円柱状セラミックス部材５は、ムライト焼結体等のセラミックス材料からなり隅部が曲面とされている。また、表面に導電性被膜３としてスパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング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、レーザーカット、ダイシング、エッチング等の加工によって０．０１〜１．５ｍｍの幅で１〜１００本形成されるが、本実施形態では、７０μｍ幅のものを１本形成している。
【００１７】
一対の端子電極部材６、７は、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）合金であるコバール（ＫＯＶＡＲ：登録商標）等の金属で構成されている。この一対の端子電極部材６、７は、図２及び図３に示すように、それぞれ筒型セラミックス８の端面８ａと銀を含むろう材（融着材料）１０で接着される縦横比が１以下とされた長方形状のフランジ部１１と、このフランジ部１１を基端として筒型セラミックス８の内側において軸方向に突出すると共に内周面（径方向内側面）１２ａで円柱状セラミックス部材５を支持する環状支持部（突出支持部）１２とを備えている。
一対の端子電極部材６、７は、プレス加工によって成形されている。
【００１８】
環状支持部１２の外周面（径方向外側面）１２ｂは、フランジ部１１側の基端で筒型セラミックス８の内周面に接するとともにこの基端から先端に向けて筒型セラミックス８の内周面から漸次離間するテーパ形状とされている。内周面１２ａは、円柱状セラミックス部材５の曲面状の隅部と接触して係合されるように断面円弧状に形成された曲面であるとともに、フランジ部１１側の基端を中心に向けた傾斜面とされている。
環状支持部１２の内周面１２ａに囲まれて形成される凹部の底面１２ｃと円柱状セラミックス部材５との間に空隙１５が形成されている。
【００１９】
筒型セラミックス８は、図１に示すように、断面長方形状を有し両端面外形がフランジ部１１の外周寸法と一致している。この筒型セラミックス８は、例えば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、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。
この筒型セラミックス８と一対の端子電極部材６、７とによって円柱状セラミックス部材５等がＡｒ等の不活性ガスとともに封止されている。
【００２０】
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１の製造方法について説明する。
まず、端子電極部材６の底面１２ｃ上に、円柱状セラミックス部材５を載置して内周面１２ａと接触させる。そして、フランジ部１１の上にろう材１０を載置しその上に筒型セラミックス８を載置する。さらに、筒型セラミックス８の上部にろう材１０を載置し、端子電極部材７と円柱状セラミックス部材５とを環状支持部１２の外周面１２ｂに接触させて仮組する。
上述のように仮組した状態で真空引き後Ａｒ雰囲気下とし、加熱処理によってろう材１０を溶融させて封止する。その後、外周面にＮｉ、Ｓｎ（スズ）メッキを施しチップ型サージアブソーバ１を製造する。なお、外周面のメッキは、Ｎｉ、Ｓｎに限らず、Ｎｉの代わりにＣｕ（銅）、Ｓｎの代わりにＳｎ／Ｐｂ（鉛）等の表面実装に適するメッキで構わない。
こうして製造したチップ型サージアブソーバ１を、例えば、図４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８の一側面である実装面８Ａを基板Ｂ上に載置し、基板Ｂと一対の端子電極部材６、７の外面とを半田Ｓによって接着固定して使用する。
【００２１】
このチップ型サージアブソーバ１によれば、環状支持部１２の外周面１２ｂが、基端から先端に向けて筒型セラミックス８の内周面から漸次離間するテーパ形状とされているので、環状支持部１２に筒型セラミックス８を装着する際、テーパ形状の外周面１２ｂに沿って装着することによってスムーズに組立できるとともに、外周面１２ｂの基端側で一対の端子電極部材６、７それぞれを正確に位置決めすることができる。この際、先端側で筒型セラミックス８の内周面１２ａから離間されているので、面実装時のフロー実装による熱衝撃や温度サイクル試験等による熱応力により衝撃が発生しても、環状支持部１２と筒型セラミックス８との隙間でこれらを逃がして緩和させることができる。
【００２２】
また、応力緩和効果だけでなく、フランジ部１１と筒型セラミックス８とをろう材１０で接着する際に、溶融したろう材１０が環状支持部１２の外周面１２ｂと筒型セラミックス８の内周面との隙間を毛細管現象で延びようとしても、環状支持部１２の先端側ほど隙間が広がるためこれを抑制することができる。
さらに、円柱状セラミックス部材５と内周面１２ａとの接触が円柱状セラミックス部材５の周面全体でなく隅部と線状で接触されているので、接触していない部分に形成される隙間によって一対の端子電極部材６、７と円柱状セラミックス部材５との間で伝達される応力等を緩和することができる。また、内周面１２ａに沿って円柱状セラミックス部材５を装着することができ、円柱状セラミックス部材５の位置決めを容易に行うことができる。
【００２３】
また、環状支持部１２が、内周面１２ａに囲まれた凹部の底面１２ｃと円柱状セラミックス部材５との間に空隙１５を設けて円柱状セラミックス部材５を支持しているので、円柱状セラミックス部材５と一対の端子電極部材６、７との間で伝達される軸方向の応力を空隙１５によってより効果的に緩和することができる。
さらに、筒型セラミックス８がセラミックス材料で形成されているので、ガラス材料に比べて大きなサージ耐量を付加させることができる。
【００２４】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる点は、円柱状セラミックス部材５の両端に円柱状セラミックス部材５よりも硬度の低いステンレス等のキャップ電極（金属部材）１６が配設され、このキャップ電極１６と一対の端子電極部材６、７とが接触しているとした点である。
【００２５】
このチップ型サージアブソーバ１７のキャップ電極１６は椀状に形成され、外周部１８がフランジ部１１の環状支持部１２の先端よりも軸方向内方に延びて断面略Ｕ字状に形成され主放電部とされている。
円柱状セラミックス部材５の導電性被膜３は、キャップ電極１６の内周面で接触し、キャップ電極１６は、環状支持部１２の内周面１２ａに接触して支持されている。
【００２６】
このチップ型サージアブソーバ１７は、第１の実施形態に係るチップ型サージアブソーバ１と同様の作用・効果を有するが、上述のキャップ電極１６を備えているので、円柱状セラミックス部材５と一対の端子電極部材６、７との間で伝達される応力をキャップ電極１６で吸収して緩和することができる。
【００２７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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、上記空隙１５は、円柱状セラミックス部材５の両端側でも何れか一方の端部側のみであっても同様の効果を奏する。
また、キャップ電極１６は複数金属層からなるものでもよく、さらにこの際、各金属層の硬度を内側から外側に向けて傾斜的に徐々に変化させてもよい。
【００２８】
さらに、円柱状セラミックス部材５の導電性被膜は、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、ＳｎＯ２、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、ＳｉＣ、ＢａＡｌ、Ｃ、Ａｇ／Ｐｔ合金、ＩＴＯ、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。
また、絶縁性管両端面のメタライズ層は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ処理後のＮｉメッキでも良く、また、メタライズ層を用いず活性金属ろう材だけで封止しても構わない。
また、封止する際の雰囲気、すなわち内部の不活性ガスは、放電特性に応じて決定され、例えば、大気（空気）でもよく、Ｎ２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｈ２、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＯ２、及びこれらの混合ガスでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した本発明においては以下の効果を奏する。
本発明のチップ型サージアブソーバによれば、基板に面実装した場合でも熱応力による柱状絶縁性部材のクラック発生を防ぐことができると共に、絶縁性管や端子電極部材に対して柱状絶縁性部材の正確な位置決めが可能となる。したがって、安定した放電特性を長期にわたって有するチップ型サージアブソーバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るチップ型サージアブソーバを示す軸方向断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るチップ型サージアブソーバの端子電極部材を示す正面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘにおける断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るチップ型サージアブソーバを基板上に実装したときを示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るチップ型サージアブソーバを示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１、１７  チップ型サージアブソーバ
２  放電ギャップ
３  導電性被膜
５  円柱状セラミックス部材（絶縁性部材）
６、７  端子電極部材
８  筒型セラミックス（絶縁性管）
１１  フランジ部
１２  環状支持部（突出支持部）
１２ａ  内周面（径方向内側面）
１２ｂ  外周面（径方向外側面）
１２ｃ  底面
１５  空隙
１６  キャップ電極（金属部材）
【図１】
2005038648.tif 000003
【図２】
2005038648.tif 000004
【図３】
2005038648.tif 000005
【図４】
2005038648.tif 000006
【図５】
2005038648.tif 000007