(57)【要約】  【課題】  ギャップ放電素子の長期信頼性を向上させる。  【解決手段】上面に第１凹部４を有し、第１凹部４の底面に第２凹部５を有する絶縁基部１と、第２凹部５が間に位置するように第１凹部４の底面に設けられた一対の放電電極部３と、絶縁基部１の上面に第１凹部４を覆うように設けられた絶縁蓋部２とを有するギャップ放電素子１００である。放電が繰り返し行われることによって放電電極部３の表面の金属粒子が周囲に飛び散ったとしても、金属粒子を第２凹部５の内部に付着させることができるので、一対の放電電極部３の間に金属粒子が存在することを抑制できる。これにより、飛び散った金属粒子によって予期せぬ放電が生じる可能性を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に第１凹部を有し、該第１凹部の底面に第２凹部を有する絶縁基部と、
前記第２凹部が間に位置するように前記第１凹部の前記底面に設けられた一対の放電電極部と、
前記絶縁基部の上面に前記第１凹部を覆うように設けられた絶縁蓋部とを有することを特徴とするギャップ放電素子。
【請求項２】
前記上面に垂直な方向で前記一対の放電電極部および前記第２凹部を通る断面において断面視したときに、前記第２凹部は、開口から底までの途中に前記開口よりも幅が大きい部分を有していることを特徴とする請求項１に記載のギャップ放電素子。
【請求項３】
前記第２凹部の側面に前記放電電極部に接続された放電補助電極部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のギャップ放電素子。
【請求項４】
前記第１凹部および前記第２凹部に不活性ガスまたは還元性ガスが充填されていることを特徴とする請求項１に記載のギャップ放電素子。
【請求項５】
前記一対の放電電極部を複数有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のギャップ放電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギャップ放電素子に関するものである。本発明のギャップ放電素子は、例えば携帯電話、携帯情報端末およびノート型パソコンのような電子機器の回路に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
ギャップ放電素子は、例えば回路の信号線路とグランド線路との間に設置される素子である。ギャップ放電素子は、一対の放電電極部を離間して対向させた構造であるので、通常の使用状態では高い抵抗を持っており、信号がグランド線路側に流れることはない。しかし、例えば静電気を帯びた状態で人体が回路に接触してしまう場合のように、高い電圧が回路に加わる場合は、ギャップ放電素子の放電電極部間で放電が起こり、静電気を後段の回路ではなくグランド線路に流すことができる。これにより、後段の回路を静電気から保護することができる。このようなギャップ放電素子としては、例えば、特許文献１に記載の静電気対策用部品が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の静電気対策用部品は、セラミック材料から成る素体の内部に空洞部が設けられており、空洞部の底面に一定間隔をあけて一対の放電用電極が平面的に対向するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の静電気対策用部品には、繰り返し放電が行われることによって放電用電極の表面の金属粒子が剥がれ、周囲に飛び散ることがあるという問題点があった。このとき、空洞部の底面のうち一対の放電用電極の間に位置する領域にこの金属粒子が付着すると、一対の放電用電極と同一平面上に金属粒子が位置することになる。これにより、飛び散った金属粒子が放電用電極間の沿面放電を誘発することから、放電に必要な電圧の大きさが低下してしまう場合があった。これにより、静電気対策用部品に予期せぬ放電が生じてしまう可能性があった。その結果、静電気対策用部品の長期信頼性を向上させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のギャップ放電素子は、上面に第１凹部を有し、第１凹部の底面に第２凹部を有する絶縁基部と、第２凹部が間に位置するように第１凹部の底面に設けられた一対の放電電極部と、絶縁基部の上面に第１凹部を覆うように設けられた絶縁蓋部とを有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のギャップ放電素子によれば、第２凹部が間に位置するように一対の放電電極部が設けられていることから、放電が繰り返し行われることによって放電電極部の表面の金属粒子が周囲に飛び散ったとしても、金属粒子を第２凹部の内部に付着させることができる。このため、一対の放電電極部と同一平面上に金属粒子が位置することを抑制できる。これにより、飛び散った金属粒子が放電用電極間の沿面放電を誘発することを抑制できる。その結果、ギャップ放電素子の長期信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態のギャップ放電素子を示す断面図である。
【図２】図１に示すギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【図３】一変形例に係るギャップ放電素子を示す断面図である。
【図４】図３に示すギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【図５】一変形例に係るギャップ放電素子を示す断面図である。
【図６】一変形例に係るギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【図７】一変形例に係るギャップ放電素子を示す断面図である。
【図８】一変形例に係るギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【図９】一変形例に係るギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【図１０】一変形例に係るギャップ放電素子から絶縁蓋部を除いた平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係るギャップ放電素子１００について図面を参照して説明する。
【００１０】
＜ギャップ放電素子１００の構成＞
図１，２に示すように、本発明の一実施形態のギャップ放電素子１００は、上面に第１凹部４を有し、第１凹部４の底面に第２凹部５を有する絶縁基部１と、第２凹部５が間に位置するように第１凹部４の底面に設けられた一対の放電電極部３と、絶縁基部１の上面に第１凹部４を覆うように設けられた絶縁蓋部２と、一対の放電電極部３のそれぞれに電気的に接続された負極端子６および正極端子７とによって構成される。
【００１１】
絶縁基部１は、放電電極部３が形成される部材であって、基体１０および枠体１１によって構成されている。絶縁基部１は、密閉空間９を絶縁蓋部２と共に構成するために設けられている。
【００１２】
基体１０は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が長方形状である。基体１０は、上面の中央付近に第２凹部５を有する。第２凹部５は、平面視したときの形状が帯形状であって、基体１０の短辺方向に沿って形成されている。第２凹部５は、基体１０の短辺方向に垂直な断面で断面視したときに、側面および底面を有している。
【００１３】
基体１０としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体または窒化珪素質焼結体等のセラミック材料を用いることができる。
【００１４】
基体１０の寸法としては、例えば短辺を１〜６ｍｍ、長辺を２〜１５ｍｍ、厚みを０．５〜１．５ｍｍに設定することができる。第２凹部５の寸法としては、例えば幅を５〜４０００μｍ、長さを０．５〜５ｍｍ、深さを０．１〜０．６ｍｍに設定することができる。
【００１５】
放電電極部３は、放電を生じさせるための電極であって、基体１０の上面に設けられている。放電電極部３は、負極部３１と正極部３２とが対になって構成されている。
【００１６】
負極部３１は、放電を生じさせる際に正極部３２に電子を放出するための部材であって、基体１０の上面に設けられている。負極部３１は、平面視したときの形状が帯形状であって、基体１０の長辺方向に沿って第２凹部５の長辺と基体１０の短辺との間に形成されている。負極部３１は、基体１０の短辺側の端部が負極端子６に接続されている。負極部３１は、この負極端子６を介して外部の負極回路と電気的に接続される。
【００１７】
負極部３１としては、例えば、タングステン等の金属材料を用いることができる。負極部３１の寸法としては、例えば幅を０．４〜８ｍｍ、長さを２．５〜７．５ｍｍ、厚みを３０〜１００μｍに設定することができる。
【００１８】
図２において、負極部３１は、平面視したときの第２凹部５側の端部の形状が第２凹部５の側面と重なりあっているが、これに限られるものではない。具体的には、例えば図６に示すように、負極部３１の第２凹部５側の端部に複数の突起部３３を形成しても良い。このように、突起部３３が形成されることによって、電荷を突起部３３の先端に集中させやすくすることができるので、放電を起こりやすくさせることができる。突起部３３の寸法としては、例えば突起部３３の高さを５０〜５００μｍに設定することができる。
【００１９】
正極部３２は、放電を生じさせる際に負極部３１から放出された電子を受けるための部材であって、基体１０の上面に設けられている。正極部３２は、負極部３１との間に第２凹部５が位置するように設けられている。正極部３２は、平面視したときの形状が帯形状であって、基体１０の長辺方向に沿って第２凹部５の長辺と基体１０の短辺との間に形成されている。正極部３２は、基体１０の短辺側の端部が正極端子７に電気的に接続されている。この正極端子７を介して外部の正極線路と電気的に接続される。
【００２０】
正極部３２としては、例えば、タングステン等の金属材料を用いることができる。負極部３１の寸法としては、例えば幅を１〜３ｍｍ、長さを２．５〜７．５ｍｍ、厚みを３０〜１００μｍに設定することができる。
【００２１】
そして、負極部３１と正極部３２との間のギャップは、例えば５〜４０００μｍに設定することができる。
【００２２】
なお、図６に示すように負極部３１に突起部３３を形成する場合であっても、正極部３２は第２凹部５側の端面が第２凹部５の側面と重なり合うように形成されていることが望ましい。これは、負極部３１においては電荷を集中させることが好ましいが、正極部３２においては放電によって生じる表面の金属粒子の剥がれを低減することを目的として、電荷を分散させることが好ましいからである。
【００２３】
枠体１１は、枠形状の部材であって、平面視したときの形状が、内周および外周共に長方形状である。枠体１１は、基体１０の上面に設けられており、負極部３１および正極部３２のうち基体１０の外周側の領域を覆っている。枠体１１は、外周面が基体１０の外周面と面一になるように形成されている。絶縁基部１は、枠体１１の内周面と基体１０の上面とによって第１凹部４を形成している。第１凹部４は、負極部３１および正極部３２のそれぞれの第２凹部５側の端部ならびに第２凹部５を囲むように形成されている。
【００２４】
枠体１１としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体または窒化珪素質焼結体等のセラミック材料を用いることができる。
【００２５】
枠体１１の寸法としては、例えば外周の短辺を２〜６ｍｍ、外周の長辺を５〜１５ｍｍ、高さ方向の厚みを０．３〜０．９ｍｍに設定することができる。また、内周の短辺（第１凹部４の短辺）を１．７〜５．１ｍｍ、内周の長辺（第１凹部４の長辺）を２〜６ｍｍに設定することができる。
【００２６】
絶縁蓋部２は、密閉空間９を絶縁基部１と共に構成するために設けられている。絶縁蓋部２は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が長方形状である。絶縁蓋部２は、外周面が枠体１１の外周面と面一になるように形成されている。
【００２７】
絶縁蓋部２としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体または窒化珪素質焼結体等のセラミック材料を用いることができる。
【００２８】
絶縁蓋部２の寸法としては、例えば短辺を２〜６ｍｍ、長辺を５〜１５ｍｍ、厚みを０．３〜０．９ｍｍに設定することができる。
【００２９】
負極端子６は、外部の回路と負極部３１とを電気的に接続するために設けられている。負極端子６は、基体１０、枠体１１および絶縁蓋部２の側面（外周面）のうち負極部３１が引き出されている側の側面（外周面）の全面に形成されている。
【００３０】
負極端子６としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、導電性の良好な材料として、タングステン、モリブデン、銅または銀を用いることができる。また、負極端子６の表面にめっき層として、例えば、ニッケル、金、錫を設けることができる。
【００３１】
正極端子７は、グランド線路と正極部３２とを電気的に接続するために設けられている。正極端子７は、基体１０、枠体１１および絶縁蓋部２の側面（外周面）のうち正極部３２が引き出されている側の側面（外周面）の全面に形成されている。
【００３２】
正極端子７としては、導電性の良好な材料を用いることが望ましい。具体的には、例えば、導電性の良好な材料として、タングステン、モリブデン、銅または銀を用いることができる。また、正極端子７の表面にめっき層として、例えば、ニッケル、金または錫を設けることができる。
【００３３】
絶縁基部１と絶縁蓋部２との間に形成される密閉空間９には、不活性ガスまたは還元性ガスが充填されていることが好ましい。このように、不活性ガスまたは還元性ガスが充填されていることによって、放電に伴って放電電極部３が酸化してしまう可能性を低減することができる。その結果、ギャップ放電素子１００の長期信頼性を向上させることができる。さらに、不活性ガスが充填されている場合には、放電に伴って密閉空間９中の雰囲気が変化することを抑制できるので、ギャップ放電素子１００の長期信頼性をさらに向上させることができる。
【００３４】
不活性ガスとしては、例えば、窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴンを用いることができる。還元性ガスとしては、例えば水素を用いることができる。
【００３５】
以上のように、本発明の一実施形態のギャップ放電素子１００は、第２凹部５が間に位置するように一対の放電電極部３が設けられている。つまり、第２凹部５が間に位置するように、正極部３２および負極部３１が設けられている。これにより、放電が繰り返し行われることによって正極部３２の表面の金属粒子が周囲に飛び散ったとしても、このような金属粒子を第２凹部５の内部の放電電極部３と離れた位置に付着させることができる。これにより、一対の放電電極部３の間の同一平面上に金属粒子が存在する可能性を低くできるため、飛び散った金属粒子によって一対の放電電極部３の間での沿面放電を誘発して放電に必要な電圧の大きさが低下する現象を抑制することができる。この結果、ギャップ放電素子１００に予期せぬ放電が生じる可能性を低減することができ、ギャップ放電素子１００の長期信頼性を向上させることができる。
【００３６】
さらに、図２においては、平面視したときに、正極部３２および負極部３１の幅よりも第２凹部５の長さが大きく形成されており、正極部３２と負極部３１との間の領域は全て
第２凹部５の上方に位置している。これにより、一対の放電電極部３の間の同一平面上に金属粒子が存在する可能性をさらに低くできるため、飛び散った金属粒子によって一対の放電電極部３の間での沿面放電を誘発して放電に必要な電圧の大きさが低下する現象をさらに抑制することができる。その結果、ギャップ放電素子１００の長期信頼性をさらに向上させることができる。
【００３７】
なお、図８に示すように、平面視したときに、正極部３２および負極部３１の幅よりも第２凹部５の長さが小さく形成されていてもよい。この場合も、飛び散った金属粒子によって放電に必要な電圧の大きさが変化することを抑制することができる。このとき、第２凹部５の長さは少なくとも負極部３１の幅の１／２以上の長さであることが好ましい。また、金属粒子が様々な方向に均等な割合で飛び散ると仮定すると、正極部３２と負極部３１との間の領域のうち、基体１０の短辺方向における中心付近に金属粒子が多く付着する可能性が高いことが分かる。したがって、基体１０の短辺方向における中心付近に第２凹部５を形成することが好ましい。
【００３８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、基体１０、枠体１１および絶縁蓋部２がそれぞれ別々に形成されているが、これらが一体的に形成されていてもよい。また、負極端子６および正極端子７は基体１０、枠体１１および絶縁蓋部２の側面（外周面）のうち負極部３１または正極部３２が引き出されている側の側面（外周面）の全面に形成されているが、部分的に形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第２凹部５が基体１０の短辺方向に垂直な断面で断面視したときの形状が側面と底面とを有する四角形状であるが、これに限られない。例えば、図７に示すように、底に向かうに従って幅が小さくなる形状であってもよい。また、本実施形態においては、負極部３１と正極部３２とがそれぞれ、回路とグランド線路とに接続されて用いられると説明したが、これに限られない。具体的には、温度ヒューズ、抵抗温度ヒューズまたは電流ヒューズと一体化されて安全装置として用いることもできる。
【００３９】
＜変形例１＞
ギャップ放電素子１００の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、前述のギャップ放電素子１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
上述した実施形態に係るギャップ放電素子１００は、第２凹部５が基体１０の短辺方向に垂直な断面で断面視したときの形状が側面と底面とを有する四角形状であったが、これに限られない。例えば、図３、４に示すように絶縁基部１の上面に垂直な方向で一対の放電電極部３および第２凹部５を通る断面において断面視したときに、第２凹部５は、開口から底までの途中に開口よりも幅が大きい部分を有していてもよい。
【００４１】
本変形例では、第２凹部５は、開口の幅よりも底面の幅が大きく形成されている。これにより、正極部３２と負極部３１との間隔を広げることなく、第２凹部５の表面を伝わって沿面放電が生じる可能性を低減することができる。これにより、ギャップ放電素子１００に放電が生じる電圧を低下させることなく、ギャップ放電素子１００に予期せぬ放電が生じてしまう可能性を低減することができる。その結果、ギャップ放電素子１００の長期信頼性を向上させることができる。
【００４２】
なお、本変形例では、第２凹部５のうち底面が広く形成されているが、これに限られるものではない。具体的には、底面と開口との間に開口よりも幅が大きく形成された部分があってもよい。
【００４３】
＜変形例２＞
ギャップ放電素子１００の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、前述のギャップ放電素子１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
本変形例２では、図５に示すように、第２凹部５の底面に正極部３２および負極部３１のそれぞれに別々に接続された一対の放電補助電極部８が設けられている。これにより、放電電極部３間だけではなく放電補助電極部８間においても放電を生じさせることができる。その結果、放電を起こりやすくすることができる。
【００４５】
放電補助電極部８としては、例えば、タングステン等の金属材料を用いることができる。放電補助電極部８の寸法としては、例えば上下方向の幅を０．１〜０．３ｍｍに設定することができる。なお、放電補助電極部８は、放電電極部３と一体的に形成されてもよく、また別体で形成されてもよい。
【００４６】
なお、本変形例では、変形例１の構成にさらに放電補助電極部８を追加しているが、これに限られるものではない。具体的には、図１に示す構成のギャップ放電素子１００にさらに放電補助電極部８を追加してもよい。
【００４７】
＜変形例３＞
ギャップ放電素子１００の変形例３について説明する。なお、本例の各構成において、前述のギャップ放電素子１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
本変形例３では、図９に示すように、一対の放電電極部３が複数設けられている。これにより、本変形例３のギャップ放電素子１００を１つ用意するだけで、外部の回路の複数の部位に接続することができる。さらに、図９に示すように、それぞれの一対の放電電極部３間の間隔を変化させることによって、放電が生じる電圧を別々に設定することができる。
【００４９】
なお、図９においては正極部３２が別々に形成されているが、これに限られない。具体的には、図１０に示すように、正極部３２が一体的に形成されていてもよい。これにより、ギャップ放電素子１００を簡易な構成にすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：絶縁基部
１０：基体
１１：枠体
２：絶縁蓋部
３：放電電極部
３１：負極部
３２：正極部
３３：突起部
４：第１凹部
５：第２凹部
６：負極端子
７：正極端子
８：放電補助電極部
９：密閉空間
１００：ギャップ放電素子
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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