JP2020004581A - サージ防護素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トリガ膜のような機能性膜を電極間に有していると共に非常に狭いギャップを低コストで作製可能であるサージ防護素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】 絶縁性管２と、絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止する一対の封止電極３と、一対の封止電極の間で一部を放電空間Ｓとして空けた状態で一対の封止電極の対向面に挟まれて一対の封止電極の間隔を規定する間隔調整部４とを備え、間隔調整部が、一対の前記封止電極間を電気的に絶縁する絶縁性部６ａと、放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部６ｂとを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、落雷等で発生する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防護素子及びその製造方法に関する。

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、液晶テレビおよびプラズマテレビ等の画像表示駆動回路等、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、サージ防護素子が接続されている。

従来、例えば特許文献１には、ガラス管内で対向する金属部材の間に導電被覆した部材を挟んだマイクロギャップ式サージ防護素子が記載されている。このマイクロギャップ式サージ防護素子では、導電被覆した部材の中央に数μｍ〜数十μｍのスリット（ギャップ）を設け、規定の電圧以下では対向する金属部材間に電流が流れない構造となっている。そして、設定した電圧を超えると、スリット間にアーク放電が発生し、対向する金属部材間に電流が流れるようになっている。

このサージ防護素子は、ガラス管のガラス軟化による形状変化能と、金属との接合特性とを利用したデバイスであり、量産性にも優れていることから幅広い分野で活用されている。
また、特許文献２には、セラミックス又はガラス等で形成された円筒体と、電気絶縁性のリング状スペーサを介在させることにより所定距離の空間を隔てて対峙する一対の電極とを備えたサージ防護素子が記載されている。このようなサージ防護素子のように、対向電極をアルミナ等のセラミックス製円筒体で封止したサージ防護素子はアレスタと呼ばれている。

また、特許文献３には、絶縁性管と、絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止する一対の封止電極と、一対の封止電極の内側に設けられて内方に突出した一対の突出電極部材と、絶縁性管の内周面に導電性材料で形成されたトリガ膜とを備えているサージアブソーバが記載されている。
このサージアブソーバでは、絶縁性管の内周面にカーボン等の導電性材料で形成されたトリガ膜を形成し、このトリガ膜を介してトリガ放電を発生させることで、安定した放電特性を得ている。

特公昭６３−５７９１８号公報 特開昭６３−３１８０８５号公報 特開２０１７−５４５８６号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、ガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子は、ガラスと金属部材との接合性が良好であり、ガスの封止性や、大気や水分の遮断性等の優れた信頼性を有しているが、マイクロギャップを構成するスリット幅が狭いと共に、マイクロギャップ周辺を形成している導電性被覆の厚さが数十μｍと薄いため、サージ耐量は１５００Ａ程度が限界であった。また、導電性被覆の成膜工程やマイクロギャップを形成するためのレーザ加工工程が必要であり、工程が複雑になると共に作製に時間が掛かり、高コスト化してしまう不都合があった。
一方、アレスタ型サージ防護素子は、直径５ｍｍの製品における耐量が２０００Ａであり、直径８ｍｍの製品における耐量が５０００Ａであり、ガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子よりも高いサージ耐量特性を有している。このようなアレスタ型サージ防護素子は、高信頼性が要求される大型家電、太陽光発電及び上下水道といったインフラ設備向け等に採用されている。なお、アレスタ型サージ防護素子は、金属とセラミックスとの接合において、高価な接合剤（銀系ロウ材）や、ガラス製円筒部材より高価なアルミナ製円筒部材が必要となる。さらに、セラミックスと金属部との接合には非常に高い技術が必要であると共に、電極内部に電極補助材（グラファイト等）を設けたり、電極保護及び放電助長の目的で対向電極表面に誘電材料を付与したりする必要があり、製造工程が複雑となっている。そのため、製造費用がガラス被覆型マイクロギャップ式サージ防護素子と比べて大幅に上昇する傾向にあった。特に、静電気対策に用いる場合では上記マイクロギャップのような非常に狭い間隔で対向する電極を互いに離間させる必要があり、高精度にギャップを設定することが困難であった。
また、絶縁性管の内周面にトリガ膜を形成したサージ防護素子では、絶縁性管の内周面にトリガ膜を形成する工程が必要であると共に、絶縁性管の内周面の所定位置にトリガ膜を形成することが難しいという不都合があった。このように、トリガ膜のように導電性材料で形成された機能性膜を絶縁性管の内周面に設けることは、製造工程及び製造コストの増大を招いていた。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、トリガ膜のような機能性膜を電極間に有していると共に非常に狭いギャップを低コストで作製可能であるサージ防護素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

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、第１の発明に係るサージ防護素子は、絶縁性管と、前記絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止する一対の封止電極と、一対の前記封止電極の間で一部を放電空間として空けた状態で一対の前記封止電極の対向面に挟まれて一対の前記封止電極の間隔を規定する間隔調整部とを備え、前記間隔調整部が、一対の前記封止電極間を電気的に絶縁する絶縁性部と、前記放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部とを備えていることを特徴とする。

このサージ防護素子では、間隔調整部が、一対の封止電極間を電気的に絶縁する絶縁性部と、放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部とを備えているので、狭いギャップであっても絶縁性管の内周面に形成するよりも容易に機能性部を封止電極間に設けることができる。
また、機能性部の領域（厚さや面積）を変更することで、放電空間に対する機能性部の露出量を容易に設定可能であり、導電性を有する機能性部によって放電特性を調整することが可能になる。
さらに、アレスタ型の対向電極を採用していることで、小型でありながら高耐量・高信頼性を得ることができる。

第２の発明に係るサージ防護素子は、第１の発明において、前記絶縁性管が、円筒状であり、前記間隔調整部が、前記絶縁性管の内周面に外周縁が接触した円環状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、間隔調整部が、絶縁性管の内周面に外周縁が接触した円環状に形成されているので、間隔調整部の内側に機能性部が露出すると共に放電空間を確保することができる。

第３の発明に係るサージ防護素子は、第１の発明において、前記絶縁性管が、円筒状であり、前記間隔調整部が、前記対向面の中央部分に配され、円形状に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、間隔調整部が、前記対向面の中央部分に配され、円形状に形成されているので、間隔調整部の外側に機能性部が露出すると共に放電空間を確保することができる。また、対向面中央部分に配された間隔調整部が障壁となり、アーク放電で生じた金属成分が絶縁性管の半径方向反対側の放電空間にまで飛散することを抑制可能である。

第４の発明に係るサージ防護素子は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記機能性部が、イオン源材料を含有していることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、機能性部が、イオン源材料を含有しているので、アーク放電のトリガとしての放電補助機能を有した機能性部とすることができる。

第５の発明に係るサージ防護素子は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記機能性部が、前記絶縁性部に挟まれて積層され、前記機能性部が、金属で形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、機能性部が、金属で形成されているので、飛散した金属成分が金属の機能性部に付着し易くなり、絶縁性部に付着することを抑制可能である。

第６の発明に係るサージ防護素子は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記機能性部が、導電性材料で形成された機能性シートであることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、機能性部が、導電性材料を含有した機能性シートであるので、成膜が困難な材料であっても別途シート化して機能性シートとして設置することができる。

第７の発明に係るサージ防護素子は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記絶縁性部が、絶縁性材料中に導電性粒子を含有している前記機能性部でもあることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、絶縁性部が、絶縁性材料中に導電性粒子を含有している機能性部でもあるので、絶縁性部中のイオン源材料等の導電性粒子により、絶縁性部自体がアーク放電のトリガとしての放電補助機能等を有する機能性部となる。

第８の発明に係るサージ防護素子は、第１から第７の発明のいずれかにおいて、前記絶縁性管が、ガラス管であることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、絶縁性管が、ガラス管であるので、アルミナ等のセラミックスに比べて安価に作製できると共に、高いガス封止性及び水分等の遮断性により優れた信頼性が得られる。

第９の発明に係るサージ防護素子の製造方法は、第１から第８の発明のいずれかに記載のサージ防護素子を製造する方法であって、一対の封止電極の少なくとも一方の対向面に一対の前記封止電極の間隔を規定するための間隔調整部を部分的に形成する間隔調整部形成工程と、一対の前記封止電極で絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に、一対の前記封止電極の間で一部を放電空間として空けた状態で一対の前記封止電極の対向面により前記間隔調整部を挟む封止工程とを有し、前記間隔調整部形成工程が、一対の前記封止電極の少なくとも一方の対向面に単層又は複数層の薄膜層を形成する薄膜層形成工程を有し、前記薄膜層形成工程が、前記薄膜層のうち少なくとも１層として、絶縁性材料で絶縁性部を形成する絶縁性部形成工程と、前記薄膜層のうち少なくとも１層として、前記放電空間に一部が露出した状態とされ導電性材料を含有した機能性部を形成する機能性部形成工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、間隔調整部形成工程が、一対の封止電極の少なくとも一方の対向面に単層又は複数層の薄膜層を形成する薄膜層形成工程を有し、薄膜層形成工程が、薄膜層のうち少なくとも１層として、絶縁性材料で絶縁性部を形成する絶縁性部形成工程と、薄膜層のうち少なくとも１層として、放電空間に一部が露出した状態とされ導電性材料を含有した機能性部を形成する機能性部形成工程とを有しているので、パターニングにより容易に薄く多様な形状で薄膜層や機能性部を形成でき、狭いギャップを設けることができる。

第１０の発明に係るサージ防護素子の製造方法は、第９の発明において、前記薄膜層形成工程で、前記対向面に前記薄膜層となる材料を含有するペーストを部分的に塗布して前記薄膜層を成膜することを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、薄膜層形成工程で、前記対向面に薄膜層となる材料を含有するペーストを部分的に塗布して薄膜層を成膜するので、ペースト塗布によるパターニングで簡易かつ容易に薄膜層を成膜することができる。

第１１の発明に係るサージ防護素子の製造方法は、第９又は第１０の発明において、前記絶縁性部形成工程が、導電性粒子を含有した絶縁性材料で前記機能性部でもある前記絶縁性部を形成することを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子の製造方法では、絶縁性部形成工程が、導電性粒子を含有した絶縁性材料で機能性部でもある絶縁性部を形成するので、機能性部形成工程を別途行う必要がなく、一つの工程で機能性部として機能する絶縁性部を形成することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法によれば、間隔調整部が、一対の封止電極間を電気的に絶縁する絶縁性部と、放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部とを備えるので、狭いギャップであっても絶縁性管の内周面に形成するよりも容易に機能性部を封止電極間に設けることができる。
また、低コストで作製でき、小型でありながら高耐量・高信頼性を得ることができる。
したがって、本発明に係るサージ防護素子は、小型かつ安価で高信頼性の製品が要求される電気機器の電源回路部や通信回路部用などに好適である。特に、本発明のサージ防護素子は、基板実装用として静電気対策を含む幅広い用途に好適である。

本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第１実施形態において、サージ防護素子を示す軸線方向の断面図である。 第１実施形態において、サージ防護素子を示す分解斜視図である。 本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第２実施形態において、サージ防護素子を示す軸線方向の断面図である。 第２実施形態において、サージ防護素子を示す分解斜視図である。 本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第３実施形態において、サージ防護素子を示す軸線方向の断面図である。

以下、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態のサージ防護素子１は、図１及び図２に示すように、絶縁性管２と、絶縁性管２の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止する一対の封止電極３と、一対の封止電極３の間で一部を放電空間Ｓとして空けた状態で一対の封止電極３の対向面に挟まれて一対の封止電極３の間隔を規定する間隔調整部４とを備えている。
上記間隔調整部４は、一対の封止電極３間を電気的に絶縁する絶縁性部６ａと、放電空間Ｓに一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部６ｂとを備えている。

本実施形態の間隔調整部４は、前記対向面に設けられた複数層の薄膜層を備え、薄膜層のうち少なくとも１層が、絶縁性材料で形成された絶縁性部６ａとされ、薄膜層のうち少なくとも１層が、放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部６ｂとされている。

上記絶縁性管２は、円筒状であり、鉛ガラス等のガラス管で形成されている。なお、絶縁性管２は、安価で封止性等に優れたガラス管で形成することが好ましいが、アルミナなどの結晶性セラミックス材で形成しても構わない。
上記絶縁性管２内に封入される放電制御ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ_６，ＣＯ_２，Ｃ_３Ｆ_８，Ｃ_２Ｆ_６，ＣＦ_４，Ｈ_２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。

上記封止電極３は、例えばジュメット線，４２アロイ（Ｆｅ：５８ｗｔ％、Ｎｉ：４２ｗｔ％），Ｃｕ等で円柱状に形成されている。
なお、本実施形態では、一対の封止電極３が絶縁性管２の内側に入り込んで両端開口部を閉塞している。
各封止電極３には、外側に突出したリード線５の基端部が埋め込まれている。

本実施形態の間隔調整部４は、封止電極３の対向面に直接成膜された絶縁性部６ａと、一対の絶縁性部６ａに挟まれて積層された機能性部６ｂとの３層で構成されている。
上記間隔調整部４は、絶縁性管２の内周面に外周縁が接触した円環状に形成されている。
したがって、間隔調整部４の内側に、略円盤状の放電空間Ｓが形成されている。

なお、本実施形態では、絶縁性部６ａ及び機能性部６ｂが同一の形状（同一外径、同一内径の円環状の薄膜層）とされているが、一対の封止電極３間の絶縁性と放電空間Ｓとを確保でき、機能性部６ｂの一部が放電空間Ｓに露出していれば、互いに異なる形状としても構わない。

また、間隔調整部４は、厚さが例えば２００〜８００μｍとなるように、積層する絶縁性部６ａ及び機能性部６ｂの厚さと積層数とが設定される。すなわち、間隔調整部４の厚さが封止電極間距離となる。
また、封止電極３の対向面の面積に対して、間隔調整部４の対向面に対する設置面積は５０％以内に設定することが好ましい。すなわち、間隔調整部４の設置面積を５０％以内としたのは、５０％を超えると十分な放電空間Ｓが確保できないためである。

上記機能性部６ｂは、導電性材料で形成された機能性シートである。
特に、本実施形態では、機能性部６ｂが、イオン源材料で形成されている。
例えば、機能性部６ｂは、イオン源材料であって電子放出能が封止電極３よりも高い材料、炭素材等で形成された放電補助部である。機能性部６ｂは、例えば円環状のグラファイトシートである。

本実施形態のサージ防護素子１の製造方法は、一対の封止電極３の少なくとも一方の対向面に一対の封止電極３の間隔を規定するための間隔調整部４を部分的に形成する間隔調整部形成工程と、一対の封止電極３で絶縁性管２の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に、一対の封止電極３の間で一部を放電空間Ｓとして空けた状態で一対の封止電極３の対向面により間隔調整部４を挟む封止工程とを有している。

上記間隔調整部形成工程は、一対の封止電極３の少なくとも一方の対向面に複数層の薄膜層を形成する薄膜層形成工程を有している。
上記薄膜層形成工程は、薄膜層のうち少なくとも１層として、絶縁性材料で絶縁性部６ａを形成する絶縁性部形成工程と、薄膜層のうち少なくとも１層として、放電空間Ｓに一部が露出した状態とされ導電性材料を含有した機能性部６ｂを形成する機能性部形成工程とを有している。

なお、本実施形態の機能性部積層工程では、導電性材料で形成された機能性部６ｂを一対の封止電極３の対向面に成膜された絶縁性部６ａで挟んでいる。
上記薄膜層形成工程では、前記対向面に絶縁性部６ａとなる絶縁性材料を含有するペーストを部分的に塗布して絶縁性部６ａを形成する。
上記ペーストとしては、例えばペースト主剤としてセラミックス，ガラス，樹脂粉末等を含有したものが採用される。

本実施形態では、一対の封止電極３における対向面の両方に上記ペーストを円環状に塗布してパターニングし、対向面上に絶縁性部６ａを直接成膜する。
絶縁性部６ａを成膜した一対の封止電極３を、図２に示すように、対向状態で絶縁性管２に挿入する際、一対の封止電極３の間に機能性シートである機能性部６ｂを配し、これを一対の絶縁性部６ａで挟んだ状態で対向させる。この状態で、熱処理により絶縁性管２と封止電極３とを接合することで、間隔調整部４を有したサージ防護素子１が作製される。

このサージ防護素子１では、過電圧又は過電流が侵入すると、まず放電補助部となる機能性部６ｂと封止電極３との間で初期放電が行われ、この初期放電をきっかけに、さらに放電が進展すると、一方の封止電極３から他方の封止電極３へアーク放電が行われる。

このように本実施形態のサージ防護素子１では、間隔調整部４が、一対の封止電極３間を電気的に絶縁する絶縁性部６ａと、放電空間Ｓに一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部６ｂとを備えているので、狭いギャップであっても絶縁性管２の内周面に形成するよりも容易に機能性部６ｂを封止電極３間に設けることができる。

また、機能性部６ｂの厚さや面積を変更することで、放電空間Ｓに対する機能性部６ｂの露出量を容易に設定可能であり、導電性を有する機能性部６ｂによって放電特性を調整することが可能になる。
また、機能性部６ｂが、イオン源材料で形成されているので、アーク放電のトリガとしての放電補助機能を有した機能性部６ｂとすることができる。
特に、機能性部６ｂが、導電性材料で形成された機能性シートであるので、成膜が困難な材料であっても別途シート化して機能性シートとして設置することができる。

さらに、アレスタ型の対向電極を採用していることで、小型でありながら高耐量・高信頼性を得ることができる。
特に、絶縁性管２が、ガラス管であるので、アルミナ等のセラミックスに比べて安価に作製できると共に、高いガス封止性及び水分等の遮断性により優れた信頼性が得られる。
また、間隔調整部４が、絶縁性管２の内周面に外周縁が接触した円環状に形成されているので、間隔調整部４の内側に機能性部６ｂが露出すると共に放電空間Ｓを確保することができる。

また、本実施形態のサージ防護素子１の製造方法では、間隔調整部形成工程が、一対の封止電極３の少なくとも一方の対向面に複数層の薄膜層を形成する薄膜層形成工程を有している。
上記薄膜層形成工程は、薄膜層のうち少なくとも１層として、絶縁性材料で絶縁性部６ａを形成する絶縁性部形成工程と、薄膜層のうち少なくとも１層として、放電空間Ｓに一部が露出した状態とされ導電性材料を含有した機能性部６ｂを形成する機能性部形成工程とを有しているので、パターニングにより容易に薄く多様な形状で絶縁性部６ａを形成できると共に、絶縁性部６ａで機能性部６ｂを挟んで積層した状態で狭いギャップを設けることができる。
特に、絶縁性部形成工程で、前記対向面に絶縁性部６ａとなる絶縁性材料を含有するペーストを部分的に塗布して絶縁性部６ａを形成するので、ペースト塗布によるパターニングで簡易かつ容易に絶縁性部６ａを成膜することができる。

次に、本発明に係るサージ防護素子の第２及び第３実施形態について、図３から図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、円環状の絶縁性部６ａ及び機能性部６ｂを重ねて間隔調整部４を構成しているのに対し、第２実施形態のサージ防護素子２１は、図３及び図４に示すように、円形状の絶縁性部２６ａ及び機能性部２６ｂを重ねて間隔調整部２４を構成している点である。
すなわち、第２実施形態では、間隔調整部２４が、封止電極３の対向面の中央部分に配され、絶縁性部２６ａ及び機能性部２６ｂが、互いに軸線が共通した円形状に形成されている。

このように間隔調整部２４が対向面の中央部分に配されることで、間隔調整部２４の外側に、略円環状の放電空間Ｓが形成される。
本実施形態の間隔調整部２４は、封止電極３の対向面に直接成膜された絶縁性部２６ａと機能性部２６ｂとが軸線方向に重ねられた３層で構成されている。

また、第１実施形態では、機能性部６ｂがイオン源材料で形成されているのに対し、第２実施形態では、機能性部２６ｂが、金属で形成されている点でも異なっている。
第２実施形態の機能性部２６ｂは、例えば封止電極３と同じ４２アロイやＣｕ等の金属でシート状に形成されている。

第２実施形態では、一対の封止電極３における対向面の両方に上記ペーストを円形状に塗布してパターニングし、対向面上に絶縁性部２６ａを直接成膜する。
絶縁性部２６ａを成膜した一対の封止電極３を、図４に示すように、対向状態で絶縁性管２に挿入する際、一対の封止電極３の間に機能性シートである機能性部２６ｂを配し、これを絶縁性部２６ａで挟んだ状態で対向させる。この状態で、熱処理により絶縁性管２と封止電極３とを接合することで、間隔調整部２４を有したサージ防護素子２１が作製される。

このように第２実施形態のサージ防護素子２１では、機能性部２６ｂが、金属で形成されているので、飛散した金属成分が金属の機能性部２６ｂに付着し易くなり、絶縁性部２６ａに付着することを抑制可能である。
また、間隔調整部２４が、前記対向面の中央部分に配され、絶縁性部２６ａ及び機能性部２６ｂが、互いに軸線が共通した円形状に形成されているので、間隔調整部２４の外側に機能性部２６ｂが露出すると共に放電空間Ｓを確保することができる。また、対向面中央部分に配された間隔調整部２４が障壁となり、アーク放電で生じた金属成分が絶縁性管２の半径方向反対側の放電空間Ｓにまで飛散することを抑制可能である。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第２実施形態では、間隔調整部２４が、封止電極３の対向面に直接成膜された絶縁性部２６ａと機能性部２６ｂとが軸線方向に重ねられた３層で構成されているのに対し、第３実施形態のサージ防護素子３１では、図５に示すように、間隔調整部３４が、封止電極３の対向面に設けられた単層の薄膜層である絶縁性部３６ａで構成されている点である。

また、第３実施形態の絶縁性部３６ａは、絶縁性材料中に導電性粒子Ｃを含有している機能性部でもある点で第１実施形態と異なっている。
すなわち、上記絶縁性部３６ａは、全体として絶縁性を維持している状態でイオン源材料等の導電性粒子Ｃを分散状態で含んでいる。
例えば、絶縁性部３６ａは、絶縁性材料中にイオン源材料である炭素粒子を導電性粒子Ｃとして含有させており、一部の導電性粒子Ｃが周縁部の表面に露出している。

第３実施形態の薄膜層形成工程（絶縁性部形成工程）では、一対の封止電極３の一方の対向面に絶縁性部３６ａとなる導電性粒子Ｃ入り絶縁性材料を含有するペーストを部分的に塗布して絶縁性部３６ａを形成する。
上記ペーストとしては、例えばペースト主剤としてセラミックス，ガラス，樹脂粉末等を含有したものが採用され、導電性粒子Ｃとして炭素粒子が含有される。

このように第３実施形態のサージ防護素子３１では、絶縁性部３６ａが、絶縁性材料中に導電性粒子Ｃを含有しているので、絶縁性部３６ａ中のイオン源材料等の導電性粒子Ｃにより、絶縁性部３６ａ自体がアーク放電のトリガとしての放電補助機能等を有することができる。
また、絶縁性部形成工程が、導電性粒子Ｃを含有した絶縁性材料で機能性部でもある絶縁性部３６ａを形成するので、機能性部形成工程を別途行う必要がなく、一つの工程で機能性部として機能する絶縁性部３６ａを形成することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記各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、上記各実施形態のように絶縁性部をペースト塗布法によって成膜することが好ましいが、スパッタリング等の他の成膜方法を採用しても構わない。
また、上記第１及び第２実施形態では、機能性シートの機能性部を採用したが、ペースト塗布法等によって薄膜層の機能性部を成膜しても構わない。
また、上記第１及び第２実施形態では、２つの絶縁性部と１つの機能性部との３層で間隔調整部が構成されているが、絶縁性部で挟んだ機能性部を２以上設けて４層以上で間隔調整部を構成しても構わない。
さらに、上記第３実施形態では、ペースト塗布法で単層の機能性部を形成しているが、導電性粒子を含有した絶縁性シートを対向面間に設置しても構わない。

１，２１，３１…サージ防護素子、２…絶縁性管、３…封止電極、４，２４，３４…間隔調整部、６ａ，２６ａ，３６ａ…絶縁性部、６ｂ，２６ｂ…機能性部、Ｓ…放電空間

Claims (11)

1. 絶縁性管と、
   前記絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止する一対の封止電極と、
   一対の前記封止電極の間で一部を放電空間として空けた状態で一対の前記封止電極の対向面に挟まれて一対の前記封止電極の間隔を規定する間隔調整部とを備え、
   前記間隔調整部が、一対の前記封止電極間を電気的に絶縁する絶縁性部と、
   前記放電空間に一部が露出した状態で導電性材料を含有した機能性部とを備えていることを特徴とするサージ防護素子。
2. 請求項１に記載のサージ防護素子において、
   前記絶縁性管が、円筒状であり、
   前記間隔調整部が、前記絶縁性管の内周面に外周縁が接触した円環状に形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
3. 請求項１に記載のサージ防護素子において、
   前記絶縁性管が、円筒状であり、
   前記間隔調整部が、前記対向面の中央部分に配され、円形状に形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
   前記機能性部が、イオン源材料を含有していることを特徴とするサージ防護素子。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
   前記機能性部が、前記絶縁性部に挟まれて積層され、金属で形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
6. 請求項１から３のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
   前記機能性部が、導電性材料を含有した機能性シートであることを特徴とするサージ防護素子。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
   前記絶縁性部が、絶縁性材料中に導電性粒子を含有している前記機能性部でもあることを特徴とするサージ防護素子。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
   前記絶縁性管が、ガラス管であることを特徴とするサージ防護素子。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のサージ防護素子を製造する方法であって、
   一対の封止電極の少なくとも一方の対向面に一対の前記封止電極の間隔を規定するための間隔調整部を部分的に形成する間隔調整部形成工程と、
   一対の前記封止電極で絶縁性管の両端開口部を閉塞して内部に放電制御ガスを封止すると共に、一対の前記封止電極の間で一部を放電空間として空けた状態で一対の前記封止電極の対向面により前記間隔調整部を挟む封止工程とを有し、
   前記間隔調整部形成工程が、一対の前記封止電極の少なくとも一方の対向面に単層又は複数層の薄膜層を形成する薄膜層形成工程を有し、
   前記薄膜層形成工程が、前記薄膜層のうち少なくとも１層として、絶縁性材料で絶縁性部を形成する絶縁性部形成工程と、
   前記薄膜層のうち少なくとも１層として、前記放電空間に一部が露出した状態とされ導電性材料を含有した機能性部を形成する機能性部形成工程とを有していることを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
10. 請求項９に記載のサージ防護素子の製造方法において、
    前記薄膜層形成工程で、前記対向面に前記薄膜層となる材料を含有するペーストを部分的に塗布して前記薄膜層を成膜することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
11. 請求項９又は１０に記載のサージ防護素子の製造方法において、
    前記絶縁性部形成工程が、導電性粒子を含有した絶縁性材料で前記機能性部でもある前記絶縁性部を形成することを特徴とするサージ防護素子の製造方法。

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