(57)【要約】【課題】ろう材で端子電極を封着しても主放電時にその金属成分の飛散を防止することができるサージアブソーバを提供すること。【解決手段】このサージアブソーバ１の一対の端子電極部材６、７は、周縁部１１と、筒型碍子（絶縁性管）８の内側かつ軸方向に突出すると共に径方向内側面１２ａで円柱碍子（絶縁性部材）５を支持する突出支持部１２とを備え、突出支持部１２に囲まれて円柱碍子５の端部に対向する位置には中央領域１２ｂが形成されており、突出支持部１２の主放電面１２Ａの表面が酸化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を、該絶縁性部材の両端に対向配置されて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、前記一対の端子電極部材の表面のうち少なくとも主放電が行われる面の表面自由エネルギーを小さく変質化する変質工程と、前記一対の端子電極部材と前記絶縁性管の端面とをろう材で接着する接着工程とを備えていることを特徴とするサージアブソーバの製造方法。
【請求項２】
前記変質工程が、前記端子電極部材の表面を酸化、窒化、炭化、或いは炭窒化の少なくとも一つの化学反応によって変質化することを特徴とする請求項１に記載のサージアブソーバの製造方法。
【請求項３】
前記ろう材が、２つの金属成分からなる２元共晶合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサージアブソーバの製造方法。
【請求項４】
前記接着工程が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる前記絶縁性管の端面にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）の少なくとも一つを含む金属層を形成する工程を備え、
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、又はニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）を備える合金からなる前記端子電極部材と、前記絶縁性管の端面とを接着する前記ろう材が、銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）とを備える２元共晶合金であ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サージアブソーバの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一つのサージアブソーバの製造方法によって製造されたことを特徴とするサージアブソーバ。
【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、事故を未然に防ぐのに使用するサージアブソーバ及びその製造方法に関する。
【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、導電性被膜で被包した円柱状の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】
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】
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、通信線や電源線などをはじめとする高サージ耐量を必要とする用途に対し、さらに十分に対応可能な特性が要望されており、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。この際、上記従来のサージアブソーバの封止電極は、高温加熱でガラス管の両端を溶融させて封着されるが、セラミックス管を用いる場合、セラミックス管と端子電極との封着をろう材で行う必要がある。
【０００６】
この際、端子電極の金属表面には加工傷が形成されていたり表面自由エネルギーが大きい状態であるため、ろう材とのぬれ性が大きい状態とされている。そのため、ろう材の溶融時にろう材の毛細管現象等によって接着部からろう材がセラミックス管内部にしみ出し、端子電極の主放電を行う面にまで達してしまうおそれがあった。この場合、主放電時にろう材中の銀（Ａｇ）等の金属成分が飛散し、マイクロギャップ等に付着してサージアブソーバの特性が劣化してしまう不都合が生じてしまう。
【特許文献１】特開２００２−１１０３１１号公報（第１図）
【特許文献２】特開２０００−２６８９３４号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、ろう材で端子電極を封着しても主放電面にろう材が延びることを防止することができ、主放電時にその金属成分の飛散を防止することができる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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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て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サージアブソーバの製造方法であって、前記一対の端子電極部材の表面のうち少なくとも主放電が行われる面の表面自由エネルギーを小さく変質化する変質工程と、前記一対の端子電極部材と前記絶縁性管の端面とをろう材で接着する接着工程とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
このサージアブソーバの製造方法は、上記の工程を備えているので、一対の端子電極部材の表面のうち少なくとも主放電が行われる面の表面を、基材金属の通常の表面よりも化学的に安定して表面活性の低い表面にすることができる。したがって、主放電面におけるろう材のぬれ性を小さくすることができ、一対の端子電極部材と絶縁性管の端面との接着時にろう材が溶融しても、ろう材が主放電面へ延びることを抑えることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記サージアブソーバの製造方法であって、前記変質工程が、前記端子電極部材の表面を酸化、窒化、炭化、或いは炭窒化の少なくとも一つの化学反応による変質であることが好ましい。
このサージアブソーバの製造方法は、上記の工程を備えているので、端子電極部材本体の材料に比べて、表面自由エネルギーを化学変化によって低下させることができる。
【００１１】
また、本発明は、前記サージアブソーバの製造方法であって、前記ろう材が、２つの金属成分からなる２元共晶合金であることが好ましい。
このサージアブソーバの製造方法は、ろう材が２元共晶合金なので、３元系以上の他の共晶合金に比べてぬれ性を小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記サージアブソーバの製造方法であって、前記接着工程が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる前記絶縁性管の端面にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）の少なくとも一つを含む金属層を形成する工程を備え、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、又はニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）を備える合金からなる前記端子電極部材と、前記絶縁性管の端面とを接着する前記ろう材が、銀と銅とを備える２元共晶合金であることが好ましい。
このサージアブソーバの製造方法は、ろう材が銀と銅とを備えているので、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、又はニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）からなる端子電極部材と絶縁性管の端面に形成された金属層との接着性を高めることができ、効果的なろう付が可能となる。
【００１３】
本発明のサージアブソーバは、上述の本発明に係るサージアブソーバの製造方法によって製造されたことを特徴とする。
このサージアブソーバは、本発明に係るサージアブソーバの製造方法によって製造されるので、端子電極部材の主放電面におけるろう材のぬれ性を基材金属の通常の表面よりも小さくすることができ、一対の端子電極部材と絶縁性管の端面との接着時にろう材が溶融しても、ろう材が主放電面へ延びることを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のサージアブソーバ及びその製造方法によれば、一対の端子電極部材の支持部を含む表面が変質されているので、ろう材が支持部まで延びることを抑えることができ、放電中にろう材が飛散することによって放電ギャップの絶縁抵抗が低下する状態を抑えたサージアブソーバを製造することができる。
したがって、安定した放電特性を長期にわたって有するサージアブソーバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係るサージアブソーバ１は、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。このサージアブソーバ１は、図１に示すように、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の円柱碍子（絶縁性部材）５と、この円柱碍子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碍子５を内部にアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスと共に封止する筒型碍子（絶縁性管）８とを備えている。
【００１６】
円柱碍子５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窒化チタン（ＴｉＮ）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、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）を備える合金であるコバール（登録商標）、又は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）を備える４２合金等で構成されている。
一対の端子電極部材６、７は、図２及び図３に示すように、それぞれ筒型碍子８の端面と銀を含むろう材１０で接着される縦横比が１以下とされた長方形状の周縁部１１と、筒型碍子８の内側かつ軸方向に突出すると共に径方向内側面１２ａで円柱碍子５を支持する突出支持部１２とを備えている。突出支持部１２に囲まれて円柱碍子５の端部に対向する位置には中央領域１２ｂが形成されている。
突出支持部１２は、径方向内側面１２ａが、円柱碍子５の端部と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、基端を中心に向けた傾斜面とされている。
この突出支持部１２の先端の互いに対向する面が主放電面１２Ａとされている。
【００１８】
筒型碍子８は、断面長方形状を有し両端面外形が周縁部１１の外周寸法と一致している。
この筒型碍子８と一対の端子電極部材６、７とによって円柱碍子５等がＡｒ等の不活性ガスとともに封止されている。
ろう材１０は、Ａｇと銅（Ｃｕ）からなる２元共晶合金で構成されている。
【００１９】
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図４を参照して説明する。
まず、封止工程（Ｓ）のうち、変質工程（Ｓ１）を行う。この変質工程（Ｓ１）は、一対の端子電極部材６、７の表面のうち少なくとも主放電面１２Ａの表面自由エネルギーを基材金属であるコバール（登録商標）や４２合金等の通常の表面よりも小さく変質化する工程である。その方法としては、鋳造加工によって一体成形したのち焼鈍した一対の端子電極部材６、７の表面を酸化、炭化、窒化、あるいは炭窒化のいずれかによって変質化する方法を採用することができる。例えば、酸化による場合は、端子電極部材６、７を加熱炉内に挿入して酸素のある状態で８００℃程度の温度で加熱することにより変質化され、炭化による場合は、水素中１０ｖｏｌ％のメタンガス下において１０２０℃程度の温度で端子電極部材６、７を加熱することにより変質化される。また窒化による場合は、水素中窒素５０ｖｏｌ％下において１０２０℃程度の温度で端子電極部材６，７を加熱することにより変質化され、さらに炭窒化による場合は、水素中メタン８ｖｏｌ％、窒素２５ｖｏｌ％下において９８０℃程度の温度で端子電極部材６、７を加熱することにより変質化される。
【００２０】
続いて、接着工程（Ｓ２）を行う。この接着工程（Ｓ２）は、一対の端子電極部材６、７と筒型碍子８の端面とをろう材１０で接着する工程である。
まず、筒型碍子８の両端面に、例えば、Ｍｏ−Ｗ層とＮｉ層とを形成する工程を行う。
この工程にて、Ｍｏ−Ｗ層とＮｉ層とを各１層ずつ備える金属層８ａを端面に形成する。
そして、酸化させた端子電極部材６の中央領域１２ｂ上に、円柱碍子５を載置して径方向内側面１２ａと円柱碍子５の端面とを接触させる。また、周縁部１１と筒型碍子８の端面との間にろう材１０を挟んだ状態で、筒型碍子８を端子電極部材６の周縁部１１上に載置する。
さらに円柱碍子５の上方が中央領域１２ｂと対向するように端子電極部材７を載置して径方向内側面１２ａと円柱碍子５の端面とを接触させる。そして、周縁部１１と筒型碍子８の端面との間にろう材１０を挟んだ状態とする。
【００２１】
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、さらにろう材１０を溶融することによって封止し、サージアブソーバ１が製造される。
こうして製造したサージアブソーバ１を、例えば、図５に示すように、プリント基板等の基板Ｂ上に筒型碍子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。
【００２２】
このサージアブソーバ１の製造方法によれば、一対の端子電極部材６、７の表面のうち少なくとも主放電面１２Ａを酸化して変質させるので、基材金属の通常の表面よりも化学的に安定して表面活性の低い表面にすることができる。したがって、主放電面におけるろう材のぬれ性を小さくすることができ、一対の端子電極部材６、７と筒型碍子８の端面との接着時にろう材１０が溶融しても、主放電面１２Ａにろう材１０が延びることを抑えることができる。
【００２３】
また、ろう材１０がＡｇ、Ｃｕからなる２元共晶合金なので、３元系以上の他の共晶合金に比べてぬれ性を小さくするとともに、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、又は、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）を備える合金からなる一対の端子電極部材６、７と筒型碍子８の端面に形成された金属層８ａとの接着性を高めることができ、効果的なろう付が可能となる。
【００２４】
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、円柱碍子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、ＴｉＯ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ等でもよい。
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るサージアブソーバを示す軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る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】本発明の一実施形態に係るサージアブソーバの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る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。
【符号の説明】
【００２６】
１  サージアブソーバ２  放電ギャップ３  導電性被膜５  円柱碍子（絶縁性部材）６、７  端子電極部材８  筒型碍子（絶縁性管）１０  ろう材１１  周縁部１２  突出支持部（支持部）  
【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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