JP4419599B2 - チップ型サージアブソーバ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、サージから種々の電子機器等を保護し、事故を未然に防ぐために使用され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ものである。

サージアブソーバは、電話機やモデム等の電子機器が通信線と接続する部分、或いはＣＲＴ駆動回路など、雷サージや静電気等の異常電圧による電撃を受け易い部分に接続され、外部から浸入する異常電圧によって電子機器が破壊されるのを防ぐために使用されている。

このようなサージアブソーバは様々なものが知られているが、その一つとしてガラス等からなる絶縁性の管体と、一対の封止電極とを備えたものが知られている。管体は円筒形状に形成され、その内周面には導電性皮膜が被着されている。この導電性皮膜には、管体の長手方向略中央部で導電性皮膜を軸方向に分割するようにマイクロギャップが形成されている。一対の封止電極は、管体の両端部に封着されて導電性皮膜に電気的に接続されている。また、管体内には、不活性ガスが封入されている。

このサージアブソーバにおいては、異常電圧（サージ電圧）が一対の封止電極に印加されると、マイクロギャップでグロー放電がトリガされる。この放電は、導電性皮膜に沿って管体の両端部に達し、最終的に対向する一対の封止電極間でアーク放電が発生する。これによりサージ電圧は、サージアブソーバに吸収され電子機器等が保護される。
ここで、管体と一対の封止電極との間には、接触をよくするためにはんだ等を介在させている場合が多く、この場合、サージ電流（放電電流）が流れるとフラックスやはんだが分解し、これらが管体内に飛散することがある。この飛散した一部がマイクロギャップ内に堆積すると、マイクロギャップの絶縁性が劣化し、サージアブソーバの寿命に悪影響を及ぼすので、マイクロギャップの深さや幅は任意に設定できることが好ましい。

ここで、前述のようなサージアブソーバの製造方法としては、管体全体に導電性皮膜を被着させた後、これをカーボンヒータ内に入れて全体を加熱させ、管体の両端部に封止電極をそれぞれ溶着させる。この際、同時に管体内に不活性ガスを導入して封入させる。その後、管体の外周面の導電性皮膜を除去し、管体の外側からレーザを照射させ、管体の内周面の導電性皮膜をカットしてマイクロギャップを形成することによりサージアブソーバを得ている（例えば特許文献１参照）。
特開平０７−０２２１５２号公報（段落番号０００８−００１５段落，第１図，第２図）

ところで、前記従来のサージアブソーバの製造方法においては、管体の外側からレーザを照射させ、管体の内周面の導電性皮膜をカットしてマイクロギャップを形成していた。従って、マイクロギャップの深さを、導電性皮膜の厚さより大きくすることができず、このマイクロギャップの深さを深く形成することが困難であるという問題があった。また、レーザによる照射によりマイクロギャップを形成することから、この幅を広くかつ高精度に形成することが困難であるという問題があり、さらに、同様の理由により、このマイクロギャップを挟んで対向する導電性皮膜の端面は、微視的に見ると鋸歯状となるので、この皮膜間の放電開始電圧が安定しないという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、マイクロギャップの深さ，幅を高精度かつ容易に設定することができるとともに、放電開始電圧が安定した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。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明のチップ型サージアブソーバは、第１の貫通孔を有する第１の絶縁素体と、中間貫通孔を有する中間絶縁板と、第２の貫通孔を有する第２の絶縁素体とがこの順に前記各貫通孔を連通状態にして接合され、連通状態の前記各貫通孔で構成された貫通孔の両端部が、封止電極で封止され、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の内周面のみに、前記封止電極に接続された導電性皮膜が被着されており、一方の前記封止電極の一部が、前記第１の貫通孔内に配置され、他方の前記封止電極の一部が、前記第２の貫通孔内に配置されていることを特徴とする。

このチップ型サージアブソーバでは、前記中間絶縁板に形成された中間貫通孔をいわゆるマイクロギャップとすることができるので、このマイクロギャップの深さの設定は前記中間貫通孔の径を設定し、幅の設定は前記中間絶縁板の厚さを設定することにより行うことができる。すなわち、マイクロギャップの深さ及び幅の設定を容易かつ高精度に行うことができるようになる。
また、前記第１，第２の貫通孔の内周面に被着された導電性皮膜の外表面のうち、前記マイクロギャップを挟んで対向する端面を容易に平滑面とすることができるので、放電開始電圧を確実に安定させることができる。

また、本発明のチップ型サージアブソーバは、請求項１記載のチップ型サージアブソーバにおいて、前記中間貫通孔、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔が、それぞれ同軸上に形成され、前記中間貫通孔が、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔よりも内径が大きいことを特徴とする。

このチップ型サージアブソーバでは、前記第１，第２の貫通孔がそれぞれ同軸上に形成され、前記中間貫通孔が前記第１，第２の貫通孔よりも内径が大きいので、深さの深いマイクロギャップを容易に得ることができる。従って、このチップ型サージアブソーバにサージ電流が流れ、封止電極と前記第１，第２の絶縁素体との間に介在してあるフラックス等が分解しこれらが飛散して、この飛散した一部がマイクロギャップ内に堆積した場合においても、このマイクロギャップの絶縁性劣化や、このサージアブソーバの短命化を確実に抑制することができる。

また、本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、導電性皮膜が内周面に形成された複数の第１の貫通孔を有する第１の絶縁基板と、複数の中間貫通孔を有する中間絶縁基板と、導電性皮膜が内周面に形成された複数の第２の貫通孔を有する第２の絶縁基板とをこの順に前記各貫通孔を連通状態にして接合させ積層板とする接合工程と、前記積層板を格子状に切断してチップ体とする切断工程と、前記連通状態の前記各貫通孔で形成された貫通孔の両端部を封止電極で封止してこれら封止電極と前記導電性皮膜とを接続させ、一方の前記封止電極の一部が前記第１の貫通孔内に配置されると共に他方の前記封止電極の一部が前記第２の貫通孔内に配置される封止工程とを備えていることを特徴とする。

また、本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、請求項３記載のチップ型サージアブソーバの製造方法において、前記第１の絶縁基板及び前記第２の絶縁基板は、表面にそれぞれ格子状の第１のスクライブライン及び第２のスクライブラインが形成され、前記切断工程は、前記第１，第２のスクライブラインに沿って切断することを特徴とする。

また、本発明のチップ型サージアブソーバの製造方法は、請求項４記載のチップ型サージアブソーバの製造方法において、前記第１の絶縁基板及び前記第２の絶縁基板は、格子状の前記第１，第２のスクライブラインがそれぞれ形成されたセラミックス用の第１，第２のグリーンシートに、前記第１，第２の貫通孔をそれぞれ形成するグリーンシート形成工程と、これら第１，第２のグリーンシートを焼成する焼成工程と、焼成後に前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の内周面に導電性皮膜を形成する皮膜形成工程とを経て製造されることを特徴とする。

これらのチップ型サージアブソーバの製造方法では、深さ及び幅が高精度とされたマイクロギャップを容易に形成することができ、マイクロギャップの絶縁性劣化や、このサージアブソーバの短命化を抑制できるチップ型サージアブソーバを容易にかつ低コストで形成することができる。
また、前記第１，第２の貫通孔の内周面に被着された導電性皮膜の表面のうち、前記マイクロギャップを挟んで対向する端面を容易に平滑面とすることができるので、この導電性皮膜間の放電開始電圧が安定したチップ型サージアブソーバを確実にかつ低コストで形成することができる。
さらに、前記第１の絶縁基板及び前記第２の絶縁基板は、表面にそれぞれ格子状の第１のスクライブライン及び第２のスクライブラインが形成され、前記切断工程は、前記第１，第２のスクライブラインに沿って切断するので、この切断を容易かつ高精度に行うことができるようになる。

本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法によれば、深さ及び幅が高精度とされたマイクロギャップを容易に形成することができ、マイクロギャップの絶縁性劣化や、このサージアブソーバの短命化を抑制できるチップ型サージアブソーバを提供することができる。
また、前記第１，第２の貫通孔の内周面に被着された導電性皮膜の外表面のうち、前記マイクロギャップを挟んで対向する端面を容易に平滑面とすることができるので、放電開始電圧を確実に安定させることができる。

以下、本発明に係るチップ型サージアブソーバ及びその製造方法の一実施形態を、図１，図２を参照しながら説明する。
図１に示すチップ型サージアブソーバ１は、第１の貫通孔２ａを有する第１の絶縁素体２と、中間貫通孔３ａを有する中間絶縁板３と、第２の貫通孔４ａを有する第２の絶縁素体４とがこの順に、前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａを連通状態にして接合されている。本実施形態においては、前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａがそれぞれ同軸上に形成され、中間貫通孔３ａは、第１の貫通孔２ａ及び第２の貫通孔４ａよりも内径が大きく形成されている。

そして、この連通状態の前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａで構成された貫通孔の両端部が、Ａｇ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ｉｎ系等からなるろう材１５を介して、封止電極５で封止され、第１の貫通孔２ａ及び第２の貫通孔４ａの内周面のみに、封止電極５に接続された導電性皮膜６が被着されている。ここで、第１，第２の絶縁素体２，４及び中間絶縁板３は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３等からなるセラミックス材料により形成されている。また、第１，第２の絶縁素体２，４は、厚さ（前記連通方向の大きさ）が例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下で形成され、中間絶縁板３は、厚さが例えば３０μｍ以上５０μｍ以下で形成されている。

以上の構成において、このチップ型サージアブソーバ１は、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａの内周面に被着された導電性皮膜６が、前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａの連通方向略中央部でこの皮膜６が分割されるように、マイクロギャップ８を有する構成となっている。すなわち、マイクロギャップ８は、その深さが、中間貫通孔３ａの内周面と導電性皮膜６の表面との距離により設定され、その幅が、中間絶縁板３の厚さにより設定されるようになっている。

封止電極５は、Ｆｅ−Ｎｉ４２％合金により、二段円柱状に形成され、大径部５ａと小径部５ｂとを備えている。大径部５ａは、その外径が第１，第２の絶縁素体２，４の外径と略同一の大きさに形成され、小径部５ｂは、その外径が、内周面に導電性皮膜６を備えた第１，第２の貫通孔２ａ，４ａの内径と略同等若しくは若干小径に形成され、小径部５ｂの外周面と導電性皮膜６の表面とは接続した状態となっている。ここで、小径部５ｂと導電性皮膜６と中間貫通孔３ａとで密閉された内部空間９には、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス等の混合ガスが封入されている。
そして、このチップ型サージアブソーバ１は、封止電極５を介して例えば、電話機、ファクシミリ、モデム等の通信機器の通信回路に接続される。

このように構成されたサージアブソーバ１において、雷や静電気等により異常電圧（サージ電圧）が発生した場合には、サージ電圧は封止電極５に印加される。印加された電圧は、導電性皮膜６を通じてマイクロギャップ８に達し、強い電界集中を生じさせて沿面放電（グロー放電）を起こさせる。この放電は、導電性皮膜６に沿って第１，第２の絶縁素体２，４の封止電極５が形成されている側の端部に達し、最終的に対向する一対の封止電極５間でアーク放電を発生させる。これによりチップ型サージアブソーバ１は、サージ電圧を吸収することができ、回路を保護することができる。

次に、以上のように構成されたチップ型サージアブソーバ１の製造方法について図２，図３に従い説明する。
まず、格子状の第１，第２のスクライブラインＬ１，Ｌ２がそれぞれ形成されたセラミックス用の第１，第２のグリーンシートにおける、第１，第２のスクライブラインＬ１，Ｌ２により画成された各格子内の略中央部に、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａをそれぞれ形成する。そして、これら第１，第２のグリーンシートを焼成した後、第１の貫通孔２ａ及び第２の貫通孔４ａの内周面に化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、無電解メッキ法等の成膜方法によりＭｏ−Ｍｎ層、Ｍｏ−Ｗ層等の導電性皮膜６を形成し、第１，第２の絶縁基板２０，２１を形成する。
また、セラミックス材料からなる中間絶縁基板２２の表面に、所定の間隙を介して複数の中間貫通孔３ａを形成する。この際、中間貫通孔３ａは、前述したように、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａの内径より大径に形成し、かつ、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａの配設ピッチと同一のピッチで形成する。

そして、図２，図３に示すように、第１の絶縁基板２０と、中間絶縁基板２２と、第２の絶縁基板２１とがこの順に、前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａを連通状態に、具体的には、互いが同軸上に配設されるように、図示しないろう材を介して接合し、積層板２３を形成する。

次に、積層板２３を第１，第２のスクライブラインＬ１，Ｌ２に沿って格子状に切断してチップ体２４を形成した後、このチップ体２４の表裏面に、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａを回避し、かつ、導電性皮膜６の端面のうち少なくとも一部と接するように、ろう材１５を載置する。そして、これらのろう材１５の表面に、図１に示すように封止電極５を載置し、前記連通状態の前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａで形成された貫通孔の両端部を封止電極５で封止してこれら封止電極５と導電性皮膜６とを接続させる。この状態で、これらを図示しないカーボンヒータ内に入れて全体を加熱させ、チップ体２４の表裏面に封止電極５を各々溶着させる。この際、同時に封止電極５と導電性皮膜６と中間貫通孔３ａとにより画成された内部空間９内にアルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス等の混合ガスを導入してこれらを封入させ、チップ型サージアブソーバ１が形成される。

以上説明したように、本実施形態によるチップ型サージアブソーバ及びその製造方法によれば、第１，第２の絶縁素体２，４に各々、第１，第２の貫通孔２ａ，４ａが形成されるとともに、この内周面に導電性皮膜６が形成され、かつ、中間絶縁板３に中間貫通孔３ａが形成され、前記各貫通孔２ａ，３ａ，４ａが連通状態となるように、第１の絶縁素体２と中間絶縁板３と第２の絶縁素体４とがこの順に積層接合されているので、中間貫通孔３ａをマイクロギャップ８とすることができる。従って、マイクロギャップ８は、その深さの設定を中間貫通孔３ａの内径を設定することにより行い、幅の設定を中間絶縁板３の厚さを設定することにより行うことができる。これにより、マイクロギャップ８の深さ及び幅の設定を容易かつ高精度に行うことができる。
また、マイクロギャップ８を形成するに際し、導電性皮膜６をレーザにより切断加工することを要さないので、このマイクロギャップ８を挟んで対向する導電性皮膜６の端面を容易に平滑面とすることができる。従って、この導電性皮膜６間の放電開始電圧を確実に安定させることができる。

さらに、中間貫通孔３ａが第１，第２の貫通孔２ａ，４ａより大径に形成され、かつ、これらは互いが同軸上に配設されているので、深さの深いマイクロギャップ８を容易に形成することができる。従って、このチップ型サージアブソーバ１にサージ電流が流れ、封止電極５と第１，第２の絶縁素体２，４との間に介在してあるフラックス等が分解してこれらが飛散し、この飛散した一部がマイクロギャップ８内に堆積しても、このマイクロギャップ８の絶縁性劣化や、このサージアブソーバ１の短命化を確実に抑制することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前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。

深さ及び幅が高精度とされたマイクロギャップを容易に形成することができ、マイクロギャップの絶縁性劣化や、このサージアブソーバの短命化を抑制できるチップ型サージアブソーバを提供することができる。
また、前記第１，第２の貫通孔の内周面に被着された導電性皮膜の外表面のうち、前記マイクロギャップを挟んで対向する端面を容易に平滑面とすることができるので、放電開始電圧を確実に安定させることができる。

本発明に係る一実施形態において、チップ型サージアブソーバを示す側面断面図である。 本発明に係る一実施形態において、積層体を示す平面図である。 図２に示す積層体のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

符号の説明

１ チップ型サージアブソーバ
２ 第１の絶縁素体
２ａ 第１の貫通孔
３ 中間絶縁板
３ａ 中間貫通孔
４ 第２の絶縁素体
４ａ 第２の貫通孔
５ 封止電極
６ 導電性皮膜
８ マイクロギャップ
２０ 第１の絶縁基板
２１ 第２の絶縁基板
２２ 中間絶縁基板
２３ 積層体
２４ チップ体
Ｌ１ 第１のスクライブライン
Ｌ２ 第２のスクライブライン

Claims (5)

1. 第１の貫通孔を有する第１の絶縁素体と、中間貫通孔を有する中間絶縁板と、第２の貫通孔を有する第２の絶縁素体とがこの順に前記各貫通孔を連通状態にして接合され、
   連通状態の前記各貫通孔で構成された貫通孔の両端部が、封止電極で封止され、
   前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の内周面のみに、前記封止電極に接続された導電性皮膜が被着されており、
   一方の前記封止電極の一部が、前記第１の貫通孔内に配置され、
   他方の前記封止電極の一部が、前記第２の貫通孔内に配置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。
2. 請求項１記載のチップ型サージアブソーバにおいて、
   前記中間貫通孔、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔が、それぞれ同軸上に形成され、
   前記中間貫通孔が、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔よりも内径が大きいことを特徴とするチップ型サージアブソーバ。
3. 導電性皮膜が内周面に形成された複数の第１の貫通孔を有する第１の絶縁基板と、複数の中間貫通孔を有する中間絶縁基板と、導電性皮膜が内周面に形成された複数の第２の貫通孔を有する第２の絶縁基板とをこの順に前記各貫通孔を連通状態にして接合させ積層板とする接合工程と、
   前記積層板を格子状に切断してチップ体とする切断工程と、
   前記連通状態の前記各貫通孔で形成された貫通孔の両端部を封止電極で封止してこれら封止電極と前記導電性皮膜とを接続させ、一方の前記封止電極の一部が前記第１の貫通孔内に配置されると共に他方の前記封止電極の一部が前記第２の貫通孔内に配置される封止工程とを備え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。
4. 請求項３記載のチップ型サージアブソーバの製造方法において、
   前記第１の絶縁基板及び前記第２の絶縁基板は、表面にそれぞれ格子状の第１のスクライブライン及び第２のスクライブラインが形成され、
   前記切断工程は、前記第１，第２のスクライブラインに沿って切断す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。
5. 請求項４記載のチップ型サージアブソーバの製造方法において、
   前記第１の絶縁基板及び前記第２の絶縁基板は、
   格子状の前記第１，第２のスクライブラインがそれぞれ形成されたセラミックス用の第１，第２のグリーンシートに、前記第１，第２の貫通孔をそれぞれ形成するグリーンシート形成工程と、
   これら第１，第２のグリーンシートを焼成する焼成工程と、
   焼成後に前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔の内周面に導電性皮膜を形成する皮膜形成工程とを経て製造され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。

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