JPH0443584A - サージ吸収素子の気密構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は各種電子機器の保護、静電気対策および避雷
用として、サージに起因する種々の弊害を回避するため
のサージ吸収素子の気密構造に関するものである。

［従来の技術］ 第２Ａ図は、従来のサージ吸収素子の気密構造を示す断
面図、第２Ｂ図は第２Ａ図のＥ−Ｅ断面図である。図に
おいて１１は円柱状に成型した絶縁体、１２は絶縁体１
１の表面に密着させた導電性薄膜、この導電性薄膜１２
に微小幅のマイクロギャップ１３を切欠して２個に分割
し、その分割した導電性薄膜１２の各端部にキャップ状
の電極Ｉ４を固定し、この電極１４にリード線１８を溶
接して取り付け、これを混合ガス１７の雰囲気中におい
て磁器質被覆材１５で全体を被覆し、該混合ガス１７を
内部に封じ込んだ気密構成である。

この構成において、磁器質被覆材１５として加工性のよ
い鉛ガラスを用い、リード線１８として鉛ガラス封入線
として好適なジュメット線を用い、上記鉛ガラスの両側
端部において上記ジュメット線を封入した接合部１６が
形成されているる。

従来のサージ吸収素子の気密構造は上記のように構成さ
れ、まず、リード線１８．１８間にサージ電圧が印加さ
れた場合、マイクロギャップ１３に電界が集中し、その
電界に起因して発生する電子によって上記マイクロギャ
ップ１３に第一段の放電が起こる。次いで、この第一段
の放電により放出された電子が周囲の混合ガス１７と衝
突し混合ガスをイオン化する。同様にマイクロギャップ
１３の円周に沿った沿面放電で混合ガス１７をイオン化
する現象が急激に進行し、最終的に混合ガス１７の絶縁
性が破壊されてキャップ状電極１４゜１４間に第二段の
放電が発生する。この第二段の放電はリード線１８．１
８間に印加されるサージ電流が大きくなるに伴ってグロ
ー放電からアーク放電に移行する。このように二段階放
電機構が構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のサージ吸収素子の気密構造において
、このサージ吸収素子がインピーダンスの低い電源に接
続されている場合に、サージ放電が終了した後に電路の
商用電源から引込まれる続流や、落雷等に起因して過大
電流が発生する。この過大電流はリード線１８．１８間
の電流密度を増大させ、鉛ガラスに封入されたジュメッ
ト線の接合部１６を異常に加熱させる。そのためにジュ
メット線と鉛ガラスとの熱膨張係数の相異によって鉛ガ
ラスに亀裂が生じ、気密性が破壊されるという致命的な
欠点かあった。

また、このサージ吸収素子を基板等に配線する際にリー
ド線１８の曲率半径を誤って曲げ加工した場合や、過度
の衝撃を与えた場合に鉛ガラスを破損させるという機械
的強度の問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するために創案された
もので、従来のジュメット線を鉛ガラスで封止する気密
構造を根本的に変更し、磁器質被覆材の熱膨張係数と近
似する熱膨張係数を有する封着金属を用いて電極を形成
し、この電極間に磁器質被覆材の両縁部を嵌合して封着
する構成で、該電極間に封入した混合ガスの気密性と機
械的強度を強固ならしめたサージ吸収素子の気密構造を
提供することを目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段］ この発明に係るサージ吸収素子の気密構造は、表面にマ
イクロギャップを介して導電性薄膜を付着させた絶縁体
の両端に電極を固定し、該電極間の空間を磁器質被覆材
によって密閉し、該密閉空間内に混合ガスを封入してな
るサージ吸収素子において、上記磁器質被覆材の熱膨張
係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属で上記電極
を形成し、上記電極間に上記磁器質被覆材を嵌合し封着
したものである。

請求項２に記載したサージ吸収素子の気密構造は、前記
磁器質被覆材としてセラミックスまたは硬質ガラスを用
いた場合、前記封着金属はコバール（Ｆｅ　”Ｎ１−Ｇ
ｏ金合金で電極を形成し、該電極間に磁器質被覆材を嵌
合して封着したものである。

請求項３に記載したサージ吸収素子の気密構造は、前記
磁器質被覆材としてセラミックスまたは硬質ガラスを用
いた場合、前記封着金属として４２ＡＬＬＯＹ　（Ｆ　
ｅ−Ｎ　ｉ　４２％合金）で電極を形成し、該電極間に
磁器質被覆材を嵌合して封着したものである。

請求項４に記載したサージ吸収素子の気密構造は、前記
磁器質被覆材として軟質ガラスを用いた場合、前記封着
金属として４２６ＡＬＬＯＹ　（Ｆｅ−Ｎｉ４２％−〇
ｒ６％合金）で電極を形成し、該電極間に磁器質被覆材
を嵌合して封着したものである。

請求項５に記載したサージ吸収素子の気密構造は、前記
磁器質被覆材として軟質ガラスを用いた場合、前記封着
金属として５２’ＡＬＬＯＹ（ＦｅＮｉ　５０％合金）
で電極を形成し、該電極間に磁器質被覆材を嵌合して封
着したものである。

［作　用］ この発明のサージ吸収素子の気密構造において、電極間
に印加されるサージ電圧は、まず導電性薄膜のマイクロ
ギャップ沿面でグロー放電し、次いで電流の増大に伴い
電極間のアーク放電に移行してサージエネルギーが吸収
される止いう二段階放電機構が構成されている。しかし
て、電極間に落雷や続流等の過大電流が印加された場合
において、この発明の気密構造は磁器質被覆材の熱膨張
係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属で電極を形
成し、この電極間に磁器質被覆材の両縁部が嵌合してそ
の全周を封着した構成であるから過大電流に対してもそ
の電流密度は小さく、従って局部加熱による熱応力の影
響は回避されるので、サージ吸収作用が容易にかつ長期
にわたり奏功する。

次に、この発明を実施例によってさらに具体的に説明す
るが、この発明はその要旨を超えない限り以下の実施例
に限定されるものではない。

［実施例］ 第１Ａ図はこの発明の一実施例を示す断面図、第１Ｂ図
は第１Ａ図のＤ−Ｄ断面図である。１は磁器粉末を円柱
状に押出したものを焼成した絶縁体であって、絶縁体ｌ
はムライト磁器、フォルステライト磁器、アルミナ磁器
及びステアタイト磁器よりなる群の中から選ばれた一種
からなり、その比誘電率は６〜１ｏと極めて大きくなっ
ている。

この絶縁体Ｉの表面に導電性薄Ｈ２を蒸着させる。この
導電性薄膜２としては導電性金属酸化物および侵入型窒
化物よりなる群の中から選ばれた一種の化合物からなり
、高融点で耐酸化性、耐食性にすぐれた導電性セラミッ
クス薄膜であって、従来の導電性塗料や薄膜を用いて製
造された二段放電型のアレスター等と比較して、インパ
ルスサージの印加に対する放電開始電圧の安定度や寿命
特性に於いて遥かに優れたものとなっている。

次に、この導電性セラミックス薄膜２に幅２゜０μｍ以
下のマイクロギャップ３を１本〜複数本設けて２個〜複
数個の部分に分割する。このマイクロギャップ３はレー
ザー又は−ダイヤモンド工具を用いて円周方向に平行に
切欠する。

この分割した導電性セラミックス薄膜２の両端部に、電
気伝導度の高いステンレス・スチール又はコバールで成
型したキャップ状電極４を固定する。以上で二段階放電
素子本体が形成される。

以下、本発明に係るサージ吸収素子の気密構造を説明す
る。

４０は主電極であって、下記する磁器質被覆材５の熱膨
張係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属を用いて
図示した形状に成型し、その中央凹部にそれぞれ上記キ
ャップ状電極４の端部をそれぞれ固定し一体形状の電極
を形成する。また、主電極４０の外周には上記磁器質被
覆材５の肉厚に相当する深さの段差部６０が設けられて
いる。

６１は封着材であって、上記磁器質被覆材５がセラミッ
クスの場合はＢ　Ａ　ｇ　−８（ＪＩＳ−Ｚ−ａ２６１
）の銀ロウを用い、また該磁器質被覆材５が軟質ガラス
または硬質ガラスの場合はガラスパウダーを用いて該磁
器質被覆材５の両縁部と主電極、４０とを上記段差部６
０に挿入する。６は段差部６ｏと封着材６１からなる封
着部を示している。

なお、上記軟、硬質ガラスと主電極４ｏとの封着に際し
て、封着材６Ｉを使用せずにガラスを直接加熱して封着
することも可能である。

次に、アルゴンガス、ネオンガスおよび窒素ガス等の中
から、選ばれた混合ガス７と、そのガス圧力とから放電
開始電圧を決定した加熱炉雰囲気中において、上記封着
部６が形成された全体を規定温度に（上記銀ロウの場合
は７８０〜９００’Ｃ）に加熱して封着する二辺上で上
記混合ガス７を主電極４０．４０間に封入したサージ吸
収素子の気密構造が完成する。

本実施例において、上記磁器質被覆材５としてセラミッ
クスを用いた場合、主電極４０と嵌合するセラミックス
の封着部分に前辺てＭｏ、Ｍｎでメタライジング処理し
たものを用いてロウ接を容易ならしめた。

請求項２の気密構造は、磁器質被覆材５としてセラミッ
クスまたは硬質ガラスを用いた場合、その磁器質被覆材
５の熱膨張係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属
としてコバール（Ｆｅ−Ｎｉ４２％−Ｃｏ１７％合金）
を用いて主電極４０を形成し、主電極４０．４０間に上
記磁器質被覆材５を嵌合し封着したものである。

この実施例で用いたセラミックスはアルミナセラミック
スであって、そのＡＩｔｏｓの成分比率は９３％のもの
であるが、ＡＩ、Ｏ８の成分比率が８６〜９３％程度の
メタライズ性良好なものであればＡＩｔｏｓの成分比率
を限定するものではない。

請求項３の気密構造は、磁器質被覆材５として上記同様
Ａ１＊Ｏｓの成分比率が８６〜９３％程度のメタライズ
性良好なアルミナセラミックスまたは硬質ガラスを用い
た場合、その磁器質被覆材５の熱膨張係数と近似する熱
膨張係数を有する封着金属として４２ＡＬＬＯＹ　（Ｆ
ｅ−Ｎｉ　４２％合金）を用いて主電極４０を形成し、
主電極４０゜４０間に上記磁器質被覆材５を嵌合し封着
したものである。

尚、磁器質被覆材５としては上記請求項２．３の実施例
に記載したアルミナセラミックスＡ　ｌ　ｔＯＳでなく
てもよい。例えば窒化アルミニウム磁器ＡＩＮ、ステア
タイト磁器ＭｇＯ・５ｉｆｔ、又はフォルステライト磁
器２　Ｍ　ｇ　Ｏ−Ｓ　ｉ　Ｏｔを用いた場合、その熱
膨張係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属を選定
して電極４０を形成すれば上記同様な効果が得られるこ
とは勿論である。

請求項４の気密構造は、磁器質被覆材５として軟質ガラ
スを用いた場合、その磁器質被覆材５の熱膨張係数と近
似する熱膨張係数を有する封着金属として４２６ＡＬＬ
ＯＹ　（Ｆｅ−Ｎｉ４２％−Ｃｒ６％合金）を用いて主
電極４０を形成し、主電極４０．４０間に磁器質被覆材
５を嵌合し封着したものである。

請求項５の気密構造は、磁器質被覆材５として軟質ガラ
スを用いた場合、その磁器質被覆材５の熱膨張係数と近
似する熱膨張係数を有する封着金属として５２ＡＬＬＯ
Ｙ　（Ｆｅ−Ｎｉ５０％合金）を用いて主電極４０を形
成し、その主電極４０゜４０間に上記磁器質被覆材５を
嵌合して封着したものである。

［発明の効果］ 体は従来の二段放電型サージ吸収素子の特性であるサー
ジ吸収特性、特に寿命特性および放電開始電圧の安定性
をそのまま保有する機構を構成し、さらに磁器質被覆材
の熱膨張係数と近似する熱膨張係数を有する封着金属で
電極を形成し、この電極間に磁器質被覆材を嵌合して全
周を封着した気密構造であるから、落雷や続流等の過大
電流が印加された場合においてもその電流密度は小さく
、局部加熱等による熱応力の影響は回避されるので従来
の二段放電型アレスター等に比較してサージ吸収特性や
放電開始電圧特性がはるかに安定し、特に寿命特性に優
れた気密構造の工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の一実施例を示す断面図、第１Ｂ図は
第１Ａ図のＤ−Ｄ断面図、第２Ａ図は従来のサージ吸収
素子の気密構造を示す断面図、第２Ｂ図は第２Ａｖ！：
ＪのＥ−Ｅ断面図である。 図において、 ｌ：絶縁体　　　　　　２：導電性薄膜３：マイクロギ
ャップ　４・キャップ状電極５：磁器質被覆材　　　６
：封着部 ７：混合ガス　　　　　８ニリード線 ４０：主電極　　　　　６０：段差部 ６１：封着材である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　アイペックス株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面にマイクロギャップを介して導電性薄膜を付着
   させた絶縁体の両端に電極を固定し、該電極間の空間を
   磁器質被覆材によって密閉し、該密閉空間内に混合ガス
   を封入してなるサージ吸収素子において、 上記磁器質被覆材の熱膨張係数と近似する熱膨張係数を
   有する封着金属で上記電極を形成し、上記電極間に上記
   磁器質被覆材を嵌合し封着したことを特徴とするサージ
   吸収素子の気密構造。 ２、前記磁器質被覆材はセラミックスまたは硬質ガラス
   であって、前記封着金属はコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
   合金）である請求項１記載のサージ吸収素子の気密構造
   。 ３、前記磁器質被覆材はセラミックスまたは硬質ガラス
   であって、前記封着金属は４２ＡＬＬＯＹ（Ｆｅ−Ｎｉ
   ４２％合金）である請求項１記載のサージ吸収素子の気
   密構造。 ４、前記磁器質被覆材は軟質ガラスであって、前記封着
   金属は４２６ＡＬＬＯＹ（Ｆｅ−Ｎｉ４２％−Ｃｒ６％
   合金）である請求項１記載のサージ吸収素子の気密構造
   。 ５、前記磁器質被覆材は軟質ガラスであって、前記封着
   金属は５２ＡＬＬＯＹ（Ｆｅ−Ｎｉ５０％合金）である
   請求項１記載のサージ吸収素子の気密構造。