JPH0219593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電圧非直線特性を有する高抵抗体素
子と放電間隙との複合構造を有するサージ吸収素
子の気密封止方法に関し、特に真空排気用に兼用
される貫通孔を利用して導電材料の被着によるエ
ージング用電極を形成するとともに、気密容器の
表面に、気密封止による突起物が生じることのな
いサージ吸収素子の気密封止方法に関する。

［従来の技術］ 従来、電子回路に加わる過渡的な異常電圧や誘
導雷等のサージから電子回路を保護するため、電
圧非直線特性を有する高抵抗体素子より成るバリ
スタや、放電間隙を気密容器に収納したアレスタ
等のサージ吸収素子が広く使用されている。とこ
ろで、上記両サージ吸収素子にはそれぞれ一長一
短が有り、本出願人は、その欠点を解消すべく、
バリスタとアレスタとの複合構造を有するサージ
吸収素子を提案（特願昭58−30357）している。

上記サージ吸収素子は、電圧直線特性或いは電
圧非直線特性を具備する高抵抗体素子を基本と
し、その両端に、放電間隙を隔てて相対向させた
電極を接続して高抵抗体素子と放電間隙とを並列
接続し、これを気密容器中に収容した構造を有す
るものであり、過渡的にサージが印加された状態
で、高抵抗体素子の抵抗値とサージ電流値との積
による電圧降下によつて、電極間に励起放電を生
成させ、その付勢によつて瞬時に大電流を通ずる
主放電に転移させて、高速度でサージ電流を吸収
するものである。上記サージ吸収素子は、バリス
タやアレスタに比べ、サージに対する応答速度が
速く、しかも電流耐量が大きいという優れた特性
を有するものである。

ところで一般に、電子部品は、その動作特性の
安定性及び信頼性をより確実なものとするため、
製造工程中に於いて電気的なエージング（枯化）
処理の実施が必要となる場合がある。特に放電現
象を利用した電子部品にあつては、電極の表面状
態によつて特性が大きく変化する傾向があるた
め、上記電極にあつてはエージングは必要欠くべ
からざるものと言つても過言ではない。

そこで、サージ吸収素子の気密容器側壁を貫通
させて、上記電極とは電気的に独立したエージン
グ用電極を形成し、上記エージング用電極を陽
極、上記サージ吸収に供する電極を陰極として電
圧を印加し、両電極間に放電を生成させてエージ
ングを実施する方法がある。

また、上記サージ吸収素子の基体として、電圧
非直線特性を有する高抵抗体素子を選定した場合
には、高温に加熱すると高抵抗体素子の非直線性
が劣化してサージ吸収特性が不安定となるため、
アレスタ等の気密封止に使用される銀鑞の如き高
融点（800〜900℃）を有する封止部材を使用する
ことが不可能となる。従つて、上記複合型のサー
ジ吸収素子の気密封止に際しては、低い温度
（400〜500℃）で溶融可能な低融点ガラス等のガ
ラス系の封止部材を使用する必要があるが、ガラ
ス系の封止部材は、溶融状態に於いて多量の不純
ガスを発生するため、アレスタの製造に於いて使
用される如き封止方法を適用することが困難であ
る。

即ち、上記アレスタは、その気密封止に際し、
まず電極と一体に形成された一対の封止キヤツプ
をセラミツク等の絶縁物より成る筒状体の両端
に、銀鑞を介して配置し、これを真空系内に収納
して真空排気を行い、次に上記真空系内に希ガス
を主体とした放電ガスを流入させた後、加熱して
銀鑞を溶融させ、放電ガスを充満させた状態で、
筒状体と封止キヤツプとを封着して気密容器を構
成するものである。

従つて、上記アレスタと同様な気密封止方法を
低融点ガラス等のガラス系封止部材を用いた複合
型のサージ吸収素子に適用したとすれば、ガラス
系封止部材は、低い温度で溶融するため、温度の
影響による高抵抗体素子の電圧非直線性は劣化し
ないものの、ガラス系封止部材から発生する不純
ガスで放電ガスの純度が低下し、これがサージ吸
収特性を劣化させる新たな原因となる。

そこで、この対策として従来は、サージ吸収素
子の気密容器内にゲツタ材を封入して不純ガスを
吸着させる方法や第４図Ａに示す如く、封止キヤ
ツプ４，４′と筒状体８とを予めガラス系の封止
部材７，７′で封着して気密容器９を構成すると
共に、この容器９側壁に貫通孔を穿設し、更に上
記貫通孔にエキゾーストパイプ１３を接続して、
このパイプ１３を通して真空排気及び放電ガスの
充填を行つた後、エキゾーストパイプ１３を熱的
に封じ切る方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、気密容器９側壁に対し、エージ
ング用電極を貫通させて形成する他に、エキゾー
ストパイプ１３をも貫通させて設けることは、サ
ージ吸収素子の製造が複雑となるばかりでなく、
その外観的品位も劣るものとなる。

また、サージ吸収素子の気密封止に際し、上記
ゲツタ材を使用する方法にあつては、不純ガスを
完全に吸収し得るだけの多量のゲツタ材を気密容
器内に封入することは現実的ではない。一方、エ
キゾーストパイプを用いる方法にあつては、第４
図Ｂに示す如く、エキゾーストパイプ１３の根元
部分が気密容器９の表面に突起物として残存し、
この突起物が、その後の電子回路等への組込みに
際し支障となつて、取扱い上の制約を生じ、また
外観的品位も低いものとなる。

本発明は、上述の点に鑑み案出されたもので、
複合型のサージ吸収素子に於いて、エージング用
電極とエキゾーストパイプとを別々に設ける必要
がないとともに、製造途中での高温度加熱が必要
なく、そして、不純ガス混入の虞れがなくて安定
したサージ吸収特性が得られ、しかも気密容器表
面に、気密封止による突起物が生じることがなく
て、取扱いが容易で、且つ高品位な外観が得られ
るサージ吸収素子の気密封止方法を提供すること
を目的とする。

［問題を解決するための手段及び作用］ 上述の目的は、気密封止に際して気密容器より
突出するエキゾーストパイプを用いることなく、
従来例に於いてはエキゾーストパイプを接続する
ために気密容器に形成された貫通孔の内壁及び開
口周囲に導電材料を被着させ放電に供する電極と
電気的に独立したエージング用電極とするととも
に、上記貫通孔を直接封止部材によつて封止する
ことによつて達成されるものであり、従つて本発
明のサージ吸収素子の気密封止方法は、電圧非直
線特性を有する高抵抗体素子の両端に、放電間隙
を隔てて相対向させた電極を接続し、これを気密
容器中に収容したサージ吸収素子の気密封止方法
に於いて、気密容器に貫通孔を形成し少なくとも
該貫通孔の内壁及び開口周囲に導電材料を被着さ
せ上記電極と電気的に独立したエージング用電極
とするとともに、上記貫通孔に封止部材を載置
し、上記気密容器内を真空排気した後、上記封止
部材を加熱溶融させて上記貫通孔を密閉すること
を特徴とするものである。上記気密封止方法によ
れば、上記貫通孔は、その内壁及び開口周囲にエ
ージング用電極が形成されるとともに、真空排気
及びガス充填用に用いることができ、更に、封止
部材は気密容器に形成された貫通孔内に留まり、
容器表面に突出することはない。

そして、上記封止部材中に、気密容器に形成し
た貫通孔の最小径より大きな径を有し、且つ封止
部材より高い融点を有する物質を混入したことに
より、貫通孔内への封止部材の流入量が適度に制
限され、封止部材を貫通孔内に留めると共に、こ
の物質が核となつて貫通孔を確実に気密封止す
る。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明
する。

第１図Ａ及びＢは、それぞれ本発明の一実施例
に係る気密封止方法によるサージ吸収素子の製造
途中を示す概略断面図及び要部断面図、第２図は
同じくサージ吸収素子の概略斜視図である。図に
於いて、サージ吸収素子１は、例えばZnO、
Fe₂O₃、SnO₂等の電圧非直線特性を有する高抵
抗体素子２の両端に、リード線３，３′を導出し
た封止キヤツプ４，４′が溶接された一対の電極
５，５′を、放電間隙６を隔てて相対向させて接
続すると共に、封止キヤツプ４，４′を400〜500
℃程度の融点を有する低融点ガラスより成る封着
部材７，７′を用いて、セラミツク（フオルステ
ライト等）等の絶縁物より成る筒状体８の両端に
接続することによつて、気密容器９を形成すると
共に、気密容器９内に電圧非直線特性を有する高
抵抗体素子２及び電極５，５′を収納した構造と
成されている。尚、気密容器９内には希ガス等の
不活性ガスを主体とした放電ガスが封入されてい
る。

上記気密容器９には、筒状体８の側壁略中央
に、上部にテーパ部１０ａを有する貫通孔１０が
穿設されており、その内部に低融点ガラスより成
る封止部材１１と、この封止部材１１中に混入さ
れた、貫通孔１０ａの最小径よりも若干大きな径
を有し、封止部材１１より高い融点を有するビー
ズ状のガラスやガラスの構成成分である金属酸化
物等にフイラー１１ａとが充填されて貫通孔１０
を密封封止している。

そして、上記気密容器９には、筒状体８の側壁
に穿設された貫通孔１０の内壁及び周囲に銀ペー
スト等の導電材料が被着されてエージング用電極
１２の導出部１２ａが形成されている。更に、筒
状体８の内壁には、炭素等より成る導電材料が導
出部１２ａと電気的に接続され且つ放電間隙６を
取り囲む如くに被着されて、エージング用電極１
２の電極部１２ｂが形成されている。この電極部
１２ｂを構成する導電材料中には、気密容器９の
封止や電極５，５′間の放電によつて発生する不
純ガスを除去するため、アルカリ土類系ゲツタ
（BaAl₄、BaAl₂O₄等）やチタン族系ゲツタ（Ti、
Zr等）等のゲツタ材を混入することも可能であ
る。

然して、本発明によるサージ吸収素子の製造に
際しては、まず封止キヤツプ４，４′を溶接した
電極５，５′を電圧非直線特性を有する高抵抗体
素子２の両端に導電性接着剤を用いて接続すると
共に、筒状体８の両端に、封着部材７，７′を介
して封止キヤツプ４，４′を嵌着し、更にこれを
加熱して封着部材７，７′を溶融させ、筒状体８
と封止キヤツプ４，４′とを封着して気密容器９
を形成する。次いで上記筒状体８の貫通孔１０の
テーパ部１０ａ内に、フイラー１１ａを混入し、
低融点ガラスより成り、十分な脱ガス処理が施さ
れた塊状の封止部材１１を載置し、これを加熱手
段を具備した真空系内に収容して真空排気し、上
記封止部材１１が溶けない程度の温度で真空加熱
を行う。そして十分に真空加熱を行つた後に、真
空系内に放電ガスを流入させて気密容器９内に放
電ガスを充填する。然る後に、フイラー１１ａが
溶融せずに、封止部材１１が溶融する400〜500℃
程度まで温度を上昇させた後加熱を停止すれば、
第１図Ｂに示す如く、貫通孔１０はフイラー１１
ａと封止部材１１とによつて密閉され、第２図に
示す如きサージ吸収素子１が得られる。

この場合、封止部材１１の材質は、筒状体８と
封止キヤツプ４，４′とを接続している封着部材
７，７′よりも低い融点を有するものが選定され
る。尚、結晶化ガラスを用いた場合には、一度溶
融して結晶化したものは、溶融前のものよりも高
融点となるので、封着部材７，７′と封止部材１
１とは同一の材質のものを使用することができ
る。

尚、電圧非直線特性を有する高抵抗体素子２の
放電空間に露出した表面には、製造工程中或いは
電極５，５′間の放電による高抵抗体素子２の電
圧非直線係数の変動を防止するため、ビスマスガ
ラス等の脱鉛ガラスを主体とした保護被膜２ａが
形成されている。

更に、電極５，５′は、ニツケルや鉄等の放電
特性の良好な金属材料より成り、その表面には、
耐スパツタ物質より成る保護被膜５ａ，５′ａが
形成されている。保護被膜５ａ，５′ａを構成す
る材料としては、希土類元素の４ホウ化物
（YB₄、GdB₄等）、希土類元素の６ホウ化物
（YB₆、LaB₆、CeB₆、GdB₆等）、希土類元素の
酸化物（Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Gd₂O₃、TbO₂
等）、アルカリ土類金属元素の酸化物（MgO、
SrO等）、アルカリ土類金属元素の酸化物とモリ
ブデン酸塩、タングステン酸塩又はアルミン酸塩
との複合化合物（aMgO・bAl₂O₃、aBaO・
bSrO・cAl₂O₃等）、モリブテン（Mo）、タング
ステン（Ｗ）、或いは表面にアルミナ（Al₂O₃）
を形成したアルミニウム（Al）等が適しており、
これらの材料は、希ガスを主体とした放電ガスを
用いるプラズマ溶射法、有機金属を有機溶媒に溶
かし込んで塗布し、これを加熱分解する塗膜熱分
解法或いは電極を発泡金属で形成し、これに上記
材料を含浸させる含浸法等により容易に被着され
得るものである。また、電極５，５′と接続され
た封止キヤツプ４，４′は、筒状体８及び封止部
材７，７′と熱膨張率が整合する材質、即ち本実
施例の場合には筒状体８がフオルステライト、封
止部材７，７′がガラス系の材料より成るため、
42−６合金、Fe−Ni合金或いはFe−Ne−Cr−
Ti合金等によつて形成されている。

［発明の効果］ 以上詳述の如く、本発明のサージ吸収素子の気
密封止方法は、気密容器側壁に貫通孔を形成しそ
の内壁及び開口周囲に導電材料を被着させてエー
ジング用電極とするとともに、この貫通孔を真空
排気及び放電ガス充填用とすることができ、ま
た、気密容器に形成した貫通孔に封止部材を載置
し、この封止部材を加熱溶融させて貫通孔を密閉
するので、高温加熱や不純ガスによるサージ吸収
特性劣化の虞れがなくて、複合型のサージ吸収素
子が本来有するサージに対する応答速度が速く、
その上電流耐量が大きいという優れた特徴を十分
発揮させ得、しかも封止部材が貫通孔内に留まつ
て気密容器表面には突出しないため、電子回路等
への組込みに際し、その取扱いに何ら制約を受け
ることがなく、しかも、外観的にも高品位なサー
ジ吸収素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の一実施例による
サージ吸収素子に示すもので、第１図Ａは製造途
中の概略断面図、第１図Ｂは、製造途中の要部断
面図、第２図は概略斜視図、第３図は他の実施例
の製造途中を示す要部断面図であり、第４図Ａ及
び第４図Ｂは従来例の製造途中を示す概略斜視図
である。 １……サージ吸収素子、２……高抵抗体素子、
５，５′……電極、６……放電間隙、９……気密
容器、１０……貫通孔、１１……封止部材、１１
ａ……フイラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電圧非直線特性を有する高抵抗体素子の両端
   に、放電間隙を隔てて相対向させた電極を接続
   し、これを気密容器中に収容したサージ吸収素子
   の気密封止方法に於いて、気密容器に貫通孔を形
   成し少なくとも該貫通孔の内壁及び開口周囲に導
   電材料を被着させ上記電極と電気的に独立したエ
   ージング用電極とするとともに、上記貫通孔に封
   止部材を載置し、上記気密容器内を真空排気した
   後、上記封止部材を加熱溶融させて上記貫通孔を
   密閉することを特徴とするサージ吸収素子の気密
   封止方法。 ２ 封止部材中に、気密容器に形成した貫通孔の
   最小径より大きな径を有し、且つ上記封止部材よ
   り高い融点を有する物質を混入したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のサージ吸収素
   子の気密封止方法。