(57)【要約】【課題】応答速度を向上させながら密封容器の強度が格段に向上したサージ吸収素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】離隔穿孔した２個の貫通孔２１と、該貫通孔間の一面側に配置した導電性のトリガー２２と、を有する絶縁性の放電基台２を形成し、貫通孔を挿通可能なリード３２の一端側に放電電極３１を形成して成る放電端子３を、該放電基台のトリガー形成面側から貫通孔に挿通して気密固定し、放電基台の面上の放電電極とトリガーとの全体を一定の空間をもって被う封止キャップ５を固着させてサージ吸収素子を構成する。なお、放電基台と封止キャップとの固着には溶着材から成る接着リング４を介在させて行う。また、放電基台、封止キャップ、接着リング、のいずれか、又は全部の接着面に凹凸を形成し、該凹凸を気体置換の向上と互いの位置決め手段として利用するようにしても良い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離隔して穿孔した２個の貫通孔（２１）と、該貫通孔間の一面側に配置した導電性のトリガー（２２）と、を有する絶縁性の放電基台（２）を形成し、
上記貫通孔（２１）を挿通可能なリード（３２）の一端側に該貫通孔径より拡径状の放電電極（３１）を形成して成る放電端子（３）を、該放電基台（２）のトリガー形成面側から貫通孔（２１）に挿通して気密固定し、
上記放電基台（２）の面上の放電電極（３１）とトリガー（２２）との全体を一定の空間をもって被う封止キャップ（５）を固着させて成る、
ことを特徴としたサージ吸収素子。
【請求項２】
放電基台（２）の貫通孔径の一面側又は両面側を漸次拡径したテーパー部（２１ａ）を形成したことを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
【請求項３】
放電基台（２）と封止キャップ（５）との固着において、封止キャップ（５）の固着面の対応させた環状の接着リング（４）を介在させたことを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
【請求項４】
接着リング（４）が溶着材であることを特徴とする請求項３記載のサージ吸収素子。
【請求項５】
放電基台（２）、封止キャップ（５）、接着リング（４）、のいずれか、又は全部の接着面に凹凸（２３、４１、４３、５１）を形成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のサージ吸収素子。
【請求項６】
放電基台（２）、封止キャップ（５）、接着リング（４）、のいずれか、又は全部の接着面に形成した凹凸（２３、４１、４３、５１）において、互いに適合して位置決めとなるように形成したことを特徴とする請求項５記載のサージ吸収素子。
【請求項７】
離隔して穿孔した２個の貫通孔（２１）と、該貫通孔間の一面側に配置した導電性のトリガー（２２）と、を有する絶縁性の放電基台（２）を形成し、
上記貫通孔（２１）を挿通可能なリード（３２）の一端側に該貫通孔径より拡径状の放電電極（３１）を形成して成る放電端子（３）を、該放電基台（２）のトリガー形成面側から貫通孔（２１）に挿通して気密固定した後、
放電ガス雰囲気下で放電基台（２）の面上の放電電極（３１）とトリガー（２２）との全体を一定の空間をもって被う封止キャップ（５）を固着させて形成したことを特徴とするサージ吸収素子の製造方法。
【請求項８】
封止キャップ（５）の固着において、接着面に環状の接着リング（４）を介在させたことを特徴とする請求項７記載のサージ吸収素子の製造方法。
【請求項９】
封止キャップ（５）の固着において、対応する接着面に互いに適合形成した凹凸（２３、４１、４３、５１）で位置決めをして固着させたことを特徴とする請求項７、又は８記載のサージ吸収素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、サージ吸収素子に関し、特に、放電電極間にトリガーを配置してなると共に面実装を主目的とした吸収素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電話機や通信機器等には、雷等の原因によりこれら機器類に進入する異常電圧等のサージから電子回路を保護し、機器破壊や動作障害を防止するために放電型のサージ吸収素子が取り付けられている。
【０００３】
一般的な例のサージ吸収素子ｄ１の構成は、図５（Ａ）に示すように、ガラス管等から成る気密容器ｇ（以下、「ガラス容器」と称する。）の内部に封止した放電ガスと共に一対の棒状の放電電極ｅを適宜な離隔距離で配設し、前記放電電極ｅからはリード線やリード部材ｌ（以下、「リード」と称する。）をガラス容器ｇの端部側の封着部を貫通させて外部に導出しているものである。
【０００４】
また、上記の通信機器等の保護を確実なものとするため、その応答速度の向上が図られたサージ吸収素子ｄ２が開発されている。その素子ｄ２の構成は、例えば図５（Ｂ）に示すように、ガラス容器ｇの内部に絶縁材から構成した基台ｂを下部封着部付近に配設し、この基台ｂに外部に導出したリードｌと接続する放電電極ｅを適宜な離隔距離を持って嵌挿固定し、基台ｂの電極間に導電性薄膜から成るトリガーｔを形成すると共に、トリガーｔの両端と各放電電極間に微少間隙を持って溝ｓを形成したものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特許公報第２７４５３９３号（第２−４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図５（Ａ）のサージ吸収素子ｄ１は電流耐量が大きい反面、放電遅れが生じやすく応答速度に問題があった。また、密封容器をガラス材から形成しているため、密封容器の下部の封着部は、ここから外部に導出した放電電極のリード端子の影響で外部応力が集中することから破損し易いと言う問題があった。
【０００７】
図５（Ｂ）のサージ吸収素子ｄ２においては応答速度の向上が図られているが、密封容器をガラス材から形成していることから結局は密封容器との封着部が破損し易いと言う問題は解決されていなかった。
【０００８】
また、素子の縮小化、基板の集積化、動作の確実性、放電開始電圧の信頼性、等に加えてコストの低減化、等の二律背反的な要求が不断無く提示される昨今、従来例から筒状のほかに、面実装を予定した平盤化のものが存在しているが、動作電圧の信頼性やコスト低減には更なる改良の余地があった。
【０００９】
【目的】
そこで、本願発明は上記問題に鑑み為されたものであり、応答速度を向上させながら密封容器の強度が格段に向上したサージ吸収素子及びその製造方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明に係るサージ吸収素は、以下のように構成している。
【００１１】
すなわち、離隔して穿孔した２個の貫通孔（２１）と、該貫通孔間の一面側に配置した導電性のトリガー（２２）と、を有する絶縁性の放電基台（２）を形成し、上記貫通孔（２１）を挿通可能なリード（３２）の一端側に該貫通孔径より拡径状の放電電極（３１）を形成して成る放電端子（３）を、該放電基台（２）のトリガー形成面側から貫通孔（２１）に挿通して気密固定し、上記放電基台（２）の面上の放電電極（３１）とトリガー（２２）との全体を一定の空間をもって被う封止キャップ（５）を固着させて成る、ことを特徴としている。
【００１２】
また、放電基台（２）の貫通孔径の一面側又は両面側を漸次拡径したテーパー部（２１ａ）を形成したことを特徴としている。
【００１３】
さらに、放電基台（２）と封止キャップ（５）との固着において、封止キャップ（５）の固着面の対応させた環状の接着リング（４）を介在させたことや、接着リング（４）が溶着材であることを特徴としている。
【００１４】
加えて、放電基台（２）、封止キャップ（５）、接着リング（４）、のいずれか、又は全部の接着面に凹凸（２３、４１、４３、５１）を形成し、この凹凸（２３、４１、４３、５１）を互いに適合して位置決めとなるように形成したことを特徴としている。
【００１５】
次に、上記目的を達成するため、サージ吸収素子の製造方法は以下のように行っている。
【００１６】
すなわち、離隔して穿孔した２個の貫通孔（２１）と、該貫通孔間の一面側に配置した導電性のトリガー（２２）と、を有する絶縁性の放電基台（２）を形成し、上記貫通孔（２１）を挿通可能なリード（３２）の一端側に該貫通孔径より拡径状の放電電極（３１）を形成して成る放電端子（３）を、該放電基台（２）のトリガー形成面側から貫通孔（２１）に挿通して気密固定した後、放電ガス雰囲気下で放電基台（２）の面上の放電電極（３１）とトリガー（２２）との全体を一定の空間をもって被う封止キャップ（５）を固着させて形成したことを特徴としている。
【００１７】
また、封止キャップ（５）の固着において、接着面に環状の接着リング（４）を介在させ、対応する接着面に互いに適合形成した凹凸（２３、４１、４３、５１）で位置決めをして固着させたことを特徴としている。
【００１８】
なお、上記の特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本願発明に係るサージ吸収素子及びその製造方法の実施例について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施例のサージ吸収素子を示す一部切欠き斜視図であり、図２は本実施例のサージ吸収素子を示す一部切欠き分解斜視図であり、図３は本実施例のサージ吸収素子の接着リングにおける固着工程を示す斜視図である。
【００２０】
本実施例のサージ吸収素子１は、主に、放電基台２と、放電基台２に装着する放電端子３、放電基台２に固着する封止キャップ５と、放電基台２と封止キャップ５を接着する接着リング４から構成している。
【００２１】
放電基台２は、絶縁性材であるセラミック素材、具体的にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、ステアライト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）などから適宜選択した、例えば円盤状を成し、その盤面上には所定間隔（素子仕様に則ったスパークギャップ）で表裏面（図面の上側を表面）に貫通させた２個の貫通孔２１、２１を穿孔している。この貫通孔２１の裏面側には漸次拡径したテーパー部２１ａを形成している。なお、このテーパー部２１ａは、貫通孔２１に対して表面側のみ又は表裏面側に施しても良いが、放電特性及び固定性を考慮すると、本実施例の様に裏面側のみに形成することが好ましい。
【００２２】
また、この貫通孔２１の間には導電性の薄膜材から成る帯状、線状、又は点状のトリガー２２を形成位置している。このトリガー２２は、後述する放電電極３１間の放電開始の誘因となるものであるため、その機能にかなう限り、その形状、その数、及びその形成法を特に特定するものではない。さらに、このトリガー２２は、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、黒鉛からなる導電性材を蒸着、印刷、貼付、エッチング、スパッタリング、フォトリソグラフィー、メッキ、又は手書き等の種々の手段により適宜の形状で形成しているものである。
【００２３】
上記した放電基台２の２つの貫通孔２１、２１には、高導電性材、具体的には、ジュメット線、コバール等から成る放電端子３を貫通装着し、裏面側のテーパー部２１ａにガラス素材や樹脂等からなる固定剤３２ａを充填して固着している。この放電端子３は、放電基台２の表面側に位置する上端に、貫通孔２１の口径より拡径した円盤状の放電電極３１を配し、この放電電極３１の裏面側に適宜寸法（放電基台２を貫通し得るに十分な長さ）の線状又は棒状のリード３２を一体的に形成して成るものである。
【００２４】
次に、封止キャップ５は、放電基台２における放電電極３１やトリガー２２を配設した側を、一定空間で覆う下方開放の有底筒状体（又は椀状）であり、放電基台２と同様な絶縁性材で形成している。この封止キャップ５の外径は、放電基台２の外径と同径に形成しており、その径と一致させた接着リング４を介在させて互いに当接させ、接着リング４の熱溶融により放電基台２と一体化させている。
【００２５】
この接着リング４は、上述したように放電基台２及び封止キャップ５間に介在させて熱処理により溶融させて固着させるもので、その材質はガラス素材及び熱可塑性樹脂材、などから適宜選択されるものである。本実施例では電気的特性を考慮してガラス素材を用いている。さらに、本実施例では接着リング４の表面側と裏面側には、凹凸として８個の山状の突起４１を配置している。なお、凹凸としてのこの突起４１は、接着リング４１の放電基台２や封止キャップ５への当接面に凹部及び（又は）凸部を形成するものであれば良く、本実施例の形状や個数に限定するものではない。例えば、突状、峰状、溝状、窪み状、又は波形状のものを散点的に、又は疎密に形成するようにしても良い。
【００２６】
なお、本実施例では封止キャップ５の固着手段としては、熱可塑性の接着リング４を用いているが、これに限らず、接着剤、加圧可塑材、熱硬化性材や、超音波溶着、振動溶着、等の既存の固着手段を用いても良い。
【００２７】
以上が本実施例のサージ吸収素子１の構成であり、放電基台２、放電端子３の放電電極３１、封止キャップ５はすべて円形状に設定しているが、この形状に限定されるものではなく、適宜にこれらのすべて又は一部を楕円状や矩形状に変形するようにしても良い。
【００２８】
次に、本実施例のサージ吸収素子１の製造方法について説明する。
先ず、図２に示すように、放電基台２に放電可能な距離に離隔して２個の貫通孔２１を穿孔する共に、その間の所定位置にトリガー２２を配置する。次いで、放電端子３のリード３２側を放電基台２の表面側から挿入し、放電電極３１が放電基台２の表面に当接するように装着した後、放電電極３１の裏面側からリード３２と貫通孔２１の間隙を塞ぐようにして固定剤３２ａ（例えば、ガラス素材、半田、熱可塑性材等）で気密状に固着する。本実施例では、この固定剤３２ａに粒子状のガラス素材を使用するようにしている。
【００２９】
上記の放電端子３の固着が完了した後、封止キャップ５の当接縁側を、接着リング４を介在させて放電基台２に当接させる。この当接状態においては、封止キャップ５の内側には放電電極３１及びトリガー２２を覆う放電空間が形成されることになる。なお、この放電空間の容積の如何は、サージ吸収素子の仕様や機能へ密接に関係してくる。また、図３に示すように、接着リング４に突起４１が存在するため、放電基台２及び封止キャップ５と接着リング４の間には隙間４２が生じることになる。
【００３０】
上記のように当接させた状態のサージ吸収素子１の複数個を、位置関係がずれないように専用の治具等（図示省略）が配設されたカーボンヒータのチャンバー内にセッティングし、真空ベーキングにより排気すると共にチャンバー内を放電ガス（例えば、希ガス、Ａｒ、Ｎ２、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、ＣＯ２、これらの混合ガス、等の不活性ガスが主成分。）を充填した雰囲気下において加熱封印する。
【００３１】
この放電ガス雰囲気下で加熱処理を行うことにより、接着リング４が溶融し放電基台２と封止キャップ５との接合一体化が成ると共に、接着リング４の突起４１が成す間隙４２を介して封止キャップ５の内空に放電ガスが充填されて封止されることになる。
【００３２】
かかる構成及び製造方法による本実施例のサージ吸収素子１の応答速度は、１．２／５０ｕｓ・５ｋＶの過電圧を印可した場合において、従来品の応答速度である８００ｎｓ程度に対して４００〜４４０ｎｓ程度となり格段に向上した。また、本実施例でのサージ吸収素子１の容積は約８０ｍｍ３であるが、最大衝撃放電耐量は８／２０ｕｓピーク値において３０００Ａ以上であり、同容積程度のガラス管等から成る気密容器のサージ吸収素子が２０００Ａで破損することと比べるとこれも強度が格段に向上していることになる。
【００３３】
【他の実施形態例】
上記実施例のサージ吸収素子１は、接着リング４に突起４１を形成して放電基台２と封止キャップ５に間隙４２を形成しているが、この突起４１を規定した位置に配置することにより放電基台２と封止キャップ５との位置決めに使用するようにしても良い。
【００３４】
すなわち、図４（Ａ）に示すように、接着リング４の規定位置（例えば、平面視、十字位置）に突起４１、４１、・・を形成し、これと対応させた放電基台２及び（又は）封止キャップ５の当接面の位置に、各突起４１と略適合させた凹凸としての位置決め溝２３、５１を形成する。この形態においては、図４（Ｂ）に示すように、これらの溝２３、５１は、突起４１と気密に適合させずに、突起４１の高さより若干浅い溝として、間隙４２を形成するようにすることが好ましい。また、この実施例に示すように、間隙４２のほかに、接着リング４の適宜な位置に内外側に連通させた切欠き４３を形成して、封止キャップ５内の気体置換を効果的にするようにしても良い。
【００３５】
【効果】
本願発明のサージ吸収素子は、上記のように構成し製造しているため、応答速度が向上しているだけでなく、密封容器がガラスからセラミックに変更されていることからも、その物理的及び電気的強度が格段に向上している。
【００３６】
また、他の実施例で示した位置決め手段を放電基台、封止キャップ、接着リングに配設した場合には、カーボンヒータのチャンバー等にセッティングする際などに扱いやすくなると共に、治具の構成も簡略化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のサージ吸収素子を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】本実施例のサージ吸収素子を示す一部切欠き分解斜視図である。
【図３】本実施例のサージ吸収素子の接着リングにおける固着工程を示す斜視図である。
【図４】他の実施例のサージ吸収素子を示す分解斜視図（Ａ）及び固着工程を示す一部拡大斜視図（Ｂ）である。
【図５】従来のサージ吸収素子を示す断面図（Ａ）、（Ｂ）である。
【符号の説明】
１  サージ吸収素子
２  放電基台
２１  貫通孔
２１ａ  テーパー部
２２  トリガー
２３  位置決め溝
３  放電端子
３１  放電電極
３２  リード
３２ａ  固定剤（ガラス素材の）
４  接着リング
４１  突起
４２  間隙
４３  切欠き
５  封止キャップ
５１  位置決め溝
ｄ１  サージ吸収素子（従来例１）
ｄ２  サージ吸収素子（従来例２）
ｂ  基台
ｅ  電極
ｇ  ガラス容器
ｌ  リード
ｔ  トリガー
ｓ  溝
【図１】
2005018996.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005018996.tif 000006
【図５】
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