JPH11329662A

JPH11329662A - サージ吸収素子

Info

Publication number: JPH11329662A
Application number: JP15527898A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Kawarai; 貢川原井; Hideki Matsuzawa; 秀樹松沢
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】サージの印加からアーク放電までの時間を短
くして応答性を向上させ、さらに放電開始電圧を低くす
ることで、導電性被膜およびマイクロギャップがアーク
放電時に劣化しにくい、信頼性および耐久性の高いサー
ジ吸収素子を提供すること。【解決手段】絶縁体１の表面に形成された導電性被膜
２に、絶縁体１の表面に形成され、導電性被膜２が複数
の菱形形状をなすように、マイクロギャップ３を形成
し、あるいはさらに、これを、希ガスおよび不活性ガス
などともに、密閉空間に封入して形成したサージ吸収素
子とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子をはじ
めとする電子部品、あるいは電子回路等に印加される過
電圧を吸収するサージ吸収素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】サージ吸収素子は、電子機器の電子回路
を誘導雷等のサージから保護するために重要な素子であ
る。従来は、サージ吸収素子としては、電圧非直線特性
を有する高抵抗体素子からなるバリスタや、微小放電間
隙を気密容器内に収容したマイクロギャップ等が広く使
用されてきた。

【０００３】しかし、バリスタは、サージ吸収に優れた
応答性を有するが、単位面積当たりの電流耐量が比較的
小さいため、大きなサージ電流を効率良く吸収すること
が困難である。

【０００４】他方、気密容器内に収容したマイクロギャ
ップから構成されるサージ吸収素子は、その放電間隙に
アーク放電を生成することにより、電流耐量を大きくす
ることができる。しかし、マイクロギャップから構成さ
れるサージ吸収素子は、サージの印加からアーク放電ま
での時間が長く、応答性が低く、また、アーク放電によ
る導電性被膜およびマイクロギヤップの劣化等の問題が
生じていた。

【０００５】気密容器内に収容したマイクロギャップか
ら構成されるサージ吸収素子は、絶縁体の表面を被覆し
た炭素被膜や金属酸化物被膜などの導電性被膜に、レー
ザーカッターやダイヤモンドカッターなどで線状にマイ
クロギャップを形成して、導電性被膜を分離独立させ、
その両端に外部接続のための端子を取り付けて構成され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、サージの印
加からアーク放電までの時間を短くして応答性を向上さ
せ、さらに放電開始電圧を低くすることで、導電性被膜
およびマイクロギャップがアーク放電時に劣化しにく
い、信頼性および耐久性の高いサージ吸収素子を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロギャ
ップによって分割され、マイクロギャップを隔てて対向
する導電性被膜に印加されるサージを吸収するサージ吸
収素子において、導電性被膜は、絶縁体の表面に形成さ
れ、マイクロギャップは、導電性被膜が複数の菱形形状
をなすように、等間隔で平行をなす複数の直線からなる
２組が、交差して形成されているサージ吸収素子であ
る。

【０００８】本発明は、また、マイクロギャップは、菱
形形状をなす導電性被膜の長い対角線の方向と、サージ
が印加される方向が一致するように形成されているサー
ジ吸収素子である。

【０００９】本発明は、また、絶縁体は、円柱形状、ま
たは円筒形状であるサージ吸収素子である。

【００１０】さらに、本発明は、前記のサージ吸収素子
が、希ガスおよび不活性ガスのうち少なくとも１種類と
ともに、密閉空間に封入されて構成形成されているサー
ジ吸収素子である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施の形態によるサージ
吸収素子を示す図である。図２は、本発明によるサージ
吸収素子のマイクロギャップ幅と放電開始電圧の関係を
示す図である。図３は、本発明によるサージ吸収素子の
吸収波形を示す図である。

【００１３】サージ吸収素子に定格電圧以上のサージが
印加された場合、まず、マイクロギャップを隔てた導電
性被膜の間に電位差が生じ、これによりマイクロギャッ
プに電子が放出されて沿面放電が発生する。次いで、こ
の沿面放電に伴って生ずる電子のプライミング効果によ
って、グロー放電へと移行する。そして、このグロー放
電が、サージ電流の増加によって主放電間隙へと転移
し、主放電としてのアーク放電に移行してサージを吸収
する。サージ吸収素子は、マイクロギャップに生ずる、
元来、応答速度の速い沿面放電をトリガ放電として利用
している。

【００１４】図１に示すように、サージ吸収素子は、円
柱形状の絶縁体１を被覆する導電性被膜２にマイクロギ
ャップ３が形成されたうえ、不活性な窒素ガスとともに
ガラス管６によって密閉空間に封入された状態で構成さ
れている。サージは、二つのリード線５を通じてキャッ
プ電極４に印加され、さらに導電性被膜２に印加され
る。

【００１５】絶縁体１は、ムライト粉末を円柱形状に押
し出し成型し、焼成して得た。この絶縁体１の全表面に
導電性被膜２を蒸着させ、長さ５.５ｍｍ、径１.７ｍｍ
の円柱形状絶縁体素子とした。この円柱形状絶縁体素子
の導電性被膜２にレーザー光によって、右回りおよび左
回りのスパイラル状に導電性被膜のトリミングを行い、
マイクロギャップ３を形成した。トリミングで形成した
マイクロギャップ３は、円柱形状絶縁体素子の軸に対し
て、すなわち、サージ印加による電界方向に対して、そ
れぞれ３０度の角度とした。また、マイクロギャップ３
の幅は１００〜４００μｍの範囲内で変え、マイクロギ
ャップ３のピッチは、マイクロギャップ３の幅の２倍と
した。

【００１６】一様な導電性被膜に、右回りおよび左回り
のスパイラル状にマイクロギャップ３を形成して、多数
の菱形形状の導電性被膜２に分割する。マイクロギャッ
プの、サージ印加による電界方向の幅Ｍgapは、Ｍgap＝
Ｗ／sinθで表される。ここで、Ｗはマイクロギャップ
３の幅、θは電界方向とマイクロギャップ３のなす角度
である。さきに述べたように、本実施例で、マイクロギ
ャップ３の幅は１００〜４００μｍであるため、Ｍgap
は５０〜２００μｍとなる。

【００１７】次に、円柱形状絶縁体素子の両端を、キャ
ップ電極４にそれぞれ機械的に圧入し、各キャップ電極
４の端面には、ジュメット線よりなるリード線５を溶接
して接続した。さらに、円柱形状絶縁体素子を窒素ガス
と共にガラス管６内に封入し、リード線５の他端を外部
へ導出するようにして、サージ吸収素子を作製した。

【００１８】図２に、本発明におけるサージ吸収素子
の、マイクロギャップ幅と放電開始電圧の関係を示す。
比較例として、図２には、本実施の形態に示す絶縁体素
子と同形で、円周方向のみに幅５０〜２００μｍでマイ
クロギャップをトリミングして形成したサージ吸収素子
を作製し、評価した結果を併せて示した。図２から、本
発明によるサージ吸収素子は、放電開始電圧が低くなっ
ていることがわかり、さらにばらつきも小さくなってい
る。

【００１９】また、図３には、本発明におけるサージ吸
収素子と、前記比較例のサージ吸収素子の吸収波形をそ
れぞれ示す。図３から、これら二つのサージ吸収素子に
同一のサージの原波形を印加した場合、本発明によるサ
ージ吸収素子は、応答性は格段に向上していることがわ
かる。

【００２０】本発明によるサージ吸収素子は、導電性被
膜を分離独立させて形成するマイクロギャップを、円柱
形状絶縁体素子の軸方向、つまり、サージ印加による電
界方向に対して角度をつけて形成し、長手方向が電界方
向と一致するように、多数の菱形形状の導電性被膜２を
放電電極とするところに特徴がある。マイクロギャップ
の数が多いほど、トリガ放電となる沿面放電の発生部が
実質的に増える。このため、サージの印加から主放電間
隙に生ずる主放電たるアーク放電までの時間、つまり応
答性が向上する。さらに、放電開始電圧が低くなるた
め、導電性被膜およびマイクロギャップのアーク放電時
の劣化が低減されることとなる。

【００２１】絶縁体１の形状は、円筒形状でもよい。絶
縁体１が円柱形状、あるいは円筒形状の場合には、中心
軸のまわりに回転させつつ、レーザー光によるトリミン
グによってマイクロギャップを形成することが容易にで
きる。マイクロギャップは、レーザー光のトリミングに
よるほか、ダイヤモンドブレードなどの回転砥石によっ
て形成することも可能である。なお、絶縁体１の形状
は、角柱形状や平板状であってもよい。

【００２２】絶縁体１は、ムライトのほかに、アルミ
ナ、ステアタイトなどがあげられるが、これらに限定さ
れるものではない。また、封入ガスには、Ｎｅ，Ａｒ，
Ｈｅ等の希ガスや窒素ガス、六フッ化硫黄等の不活性ガ
スであれば、いずれを使用してもよい。

【００２３】このような構成とすることによって、応答
性が良く、かつ信頼性および耐久性の高いサージ吸収素
子が得られる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるサー
ジ吸収素子を用いることにより、サージの印加からアー
ク放電までの時間が短くなり、応答性が向上し、さらに
放電開始電圧が低くなって、導電性被膜およびマイクロ
ギャップがアーク放電時に劣化しにくくなり、信頼性お
よび耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるサージ吸収素子を示
す図。

【図２】マイクロギャップ幅と放電開始電圧の関係を示
す図。

【図３】サージ吸収素子の吸収波形示す図。

【符号の説明】

１絶縁体２導電性被膜３マイクロギャツプ４キャップ電極５リード線６ガラス管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロギャップによって分割され、該
マイクロギャップを隔てて対向する導電性被膜に印加さ
れるサージを吸収するサージ吸収素子において、前記導
電性被膜は絶縁体の表面に形成され、前記マイクロギャ
ップは、前記導電性被膜が複数の菱形形状をなすよう
に、等間隔で平行をなす複数の直線からなる２組が、交
差して形成されていることを特徴とするサージ吸収素
子。
【請求項２】前記マイクロギャップは、前記導電性被
膜がなす菱形形状の長い対角線の方向と、前記サージが
印加される方向が一致するように形成されていることを
特徴とする請求項１記載のサージ吸収素子。
【請求項３】前記絶縁体は、円柱形状、または円筒形
状であることを特徴とする請求項１記載のサージ吸収素
子。
【請求項４】請求項１ないし請求項３記載のサージ吸
収素子が、希ガスおよび不活性ガスのうち少なくとも１
種類とともに、密閉空間に封入されて構成されているこ
とを特徴とするサージ吸収素子。