JP2003217789A - サージアブソーバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度かつ容易に放電ギャップを形成する。 【解決手段】 絶縁性物質のガラスからなるガラス管１
１内に、放電ギャップ１５を有する導電性のサージ吸収
素子１２を不活性ガスとともに封止する。一対のシリコ
ンチップ１３，１３をガラス１４で貼り合わせることに
よってサージ吸収素子１２を構成し、放電ギャップ１５
をガラス１４によって形成する。ガラス１４をシリコン
チップ１３の表面よりも外方に突出させる。ガラス１４
におけるシリコンチップ１３の表面からの突出量ｔを、
１〜１００μｍの範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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ア
ブソーバ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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接続する部分、あるいはＣ
ＲＴ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
的損傷または発火等による破壊を防止するために、サー
ジアブソーバが接続されている。

【０００３】このようなサージアブソーバの一例とし
て、図３に示すようなものが知られている。このサージ
アブソーバ１は、絶縁性物質のガラスからなるガラス管
２と、円柱状をなす絶縁体４の表面に放電ギャップ５を
有する導電性皮膜６が着膜されたサージ吸収素子３と、
サージ吸収素子３の両端部を保持する一対のキャップ電
極７，７と、キャップ電極７，７に接続されるとともに
キャップ電極７，７及びサージ吸収素子３を不活性ガス
とともにガラス管１内に封止する一対の対向電極８，８
とから構成されている。また、対向電極８，８の外面側
の中央部には、それぞれリード端子９，９が接続されて
いる。

【０００４】このようなサージアブソーバ１に、異常電
圧が印加されると、放電ギャップ５でグロー放電がトリ
ガされる。この放電は、導電性皮膜６に沿ってサージ吸
収素子３の両端側まで進展して、最終的に対向するキャ
ップ電極７，７間でアーク放電が発生する。これによ
り、異常電圧がサージアブソーバ１に吸収されのであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のサー
ジ吸収素子３における放電ギャップ５は、まず、絶縁体
４の表面に導電性皮膜６を着膜させた後、この絶縁体４
の中央部に対して周方向に沿ってレーザ光線を照射して
ゆき、導電性皮膜６を切断・分割することで形成され
る。しかしながら、このようなレーザ照射による微細加
工で放電ギャップ５を形成するためには、大規模の設備
や高度な技術を必要とするのであり、また、その形成精
度を高く保つことは非常に困難であるので、安定した放
電ギャップ５を得るためには多大な労力を要していた。

【０００６】なお、放電ギャップ５を形成するのに、レ
ーザによる微細加工を必要としないものとして、特開平
１０−２２０４３号公報や特開平１０−１４４４４４号
公報に開示されているようなサージアブソーバがある
が、前者は、放電ギャップを構成する絶縁層を形成する
ために、シリコンウエハの熱酸化、化学気相堆積、また
はスパッタリングなどの方法を採用したことで、その製
造工程に手間がかかるものであり、後者は、放電ギャッ
プを構成する絶縁部材を個別に形成する手間がかかるも
のであるので、いずれの場合も、高精度かつ容易に放電
ギャップを形成できるものではなかった。

【０００７】また、別の課題として、放電時におけるス
パッタリング現象によって導電性皮膜６が放電ギャップ
５に堆積することにより、絶縁抵抗が低下して特性劣化
が促進され、寿命が短くなってしまうという問題もあっ
た。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、高精度かつ容易に放電ギャップを形成
することができるサージアブソーバ及びその製造方法を
提供することである。また、本発明の別の目的は、寿命
の延長を図ることができるサージアブソーバ及びその製
造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決して、
このような目的を達成するために、本発明のサージアブ
ソーバは、絶縁性物質からなる管内に、放電ギャップを
有する導電性のサージ吸収素子が不活性ガスとともに封
止されたサージアブソーバであって、複数の導電性素体
（半導体素体を含む。）がガラスで貼り合わされること
により前記サージ吸収素子が構成され、前記放電ギャッ
プが前記ガラスによって形成されていることを特徴とす
る。また、本発明のサージアブソーバの製造方法は、前
記複数の導電性素体を前記ガラスによって貼り合わせて
前記サージ吸収素子を形成し、このサージ吸収素子を前
記管内に不活性ガスとともに封止することを特徴とす
る。このような本発明によれば、複数の導電性素体をガ
ラスによって貼り合わせるだけで放電ギャップを有する
サージ吸収素子を作成することができる、すなわち、ガ
ラスに対して導電性素体同士を互いに接合する機能をも
たせるとともに、このガラス自体の厚みによって放電ギ
ャップを構成するようにしたから、放電ギャップを有す
るサージ吸収素子を高精度かつ容易に形成することを可
能にしたのである。

【００１０】また、前記ガラスが、前記導電性素体の表
面よりも外方に突出している構成とすると、放電時にお
いて、スパッタリング現象が生じたとしても、このガラ
スの露出部表面への導電性物質のスパッタ付着量を著し
く低減させ、寿命の延長を図ることができる。このと
き、前記ガラスにおける前記導電性素体の表面からの突
出量が小さすぎると、スパッタリング現象に起因するガ
ラスの露出部表面へのスパッタ付着量を低減することが
できなくなるおそれがあり、逆に、突出量が大きすぎて
も、放電が起き難くなるおそれが生じてしまうので、こ
の突出量は、１〜１００μｍの範囲に設定されているこ
とが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付し
た図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に
よるサージアブソーバを示す中央断面図、図２は、本実
施形態によるサージアブソーバの製造工程を示す説明図
である。

【００１２】本実施形態のサージアブソーバ１０は、図
１に示すように、絶縁性物質のガラスからなる円筒型の
ガラス管１１内に、放電ギャップ１５を有する略円柱型
をなす導電性のサージ吸収素子１２が、その両端面を狭
持面として一対の対向電極１６，１６により狭持され
て、ガラス管１１内に不活性ガスとともに封止されたも
のである。また、対向電極１６，１６の外面側の中央部
には、それぞれリード端子１７，１７が接続されてい
る。

【００１３】このサージ吸収素子１２は、円柱状をなす
一対のシリコンチップ１３，１３（導電性素体（半導体
素体を含む。））の端面同士が同軸状に接合されて略円
柱型をなしているものである。また、一対のシリコンチ
ップ１３，１３同士の接合には絶縁性を有するガラス１
４が用いられている、すなわち、一対のシリコンチップ
１３，１３同士の間に絶縁性を有するガラス１４が介在
することになり、このガラス１４自体の厚みによって所
定幅ｄの放電ギャップ１５が構成される。なお、この放
電ギャップｄの幅は、例えば、１〜５０μｍの範囲に設
定されている。

【００１４】また、放電ギャップ１５を構成している所
定厚みのガラス１４は、略円柱状のサージ吸収素子１２
の周方向のすべてに亘って、シリコンチップ１３の周面
（表面）よりも外方側に突出しており、略円柱状のサー
ジ吸収素子１２の中央部には、一段径が大きくなる箇所
が存在するようになっている。このとき、ガラス１４に
おけるシリコンチップ１３の周面からの径方向外方側へ
の突出量ｔは、１〜１００μｍの範囲に設定されてい
る。

【００１５】このような構成とされたサージアブソーバ
１０は、例えば、以下のようにして製造される。まず、
シリコンウエハを円柱状に切り出すことにより、一対の
シリコンチップ１３，１３を得る。そして、これらシリ
コンチップ１３，１３の端面同士を、この端面に塗布さ
れたガラス１４を介して貼り合わせ、熱処理を施すこと
により、一対のシリコンチップ１３，１３同士が互いに
接合されて、放電ギャップ１５を有するサージ吸収素子
１２が形成される。

【００１６】また、対向電極１６，１６は、ガラス管１
１の熱収縮によるひび割れを防止するため、ガラス管１
１と熱膨張係数のほぼ等しい金属（ジュメット：ＦｅＮ
ｉ合金）で構成されるものであり、例えば、ジュメット
線を輪切りにして形成される。さらに、対向電極１６，
１６の端面に、それぞれリード端子１７，１７がスポッ
ト溶接される。

【００１７】そして、本実施形態によるサージアブソー
バ１０は、以下のようにして組み立てられる。図２に示
すように、カーボンヒータ２０の穴２１内に、ガラス管
１１と、一方の対向電極１６と、サージ吸収素子１２
と、他方の対向電極１６とをこの順番で収納する。その
後、穴３１の雰囲気を真空排気した後、不活性ガスを導
入して、この雰囲気内でガラス管１１を加熱することに
より、ガラス管１１が対向電極１６，１６に接着し、サ
ージアブソーバ１０が完成される。

【００１８】上記のようなサージアブソーバ１０に対し
て、異常電圧が印加されると、まず、放電ギャップ１５
でグロー放電がトリガされる。この放電は、シリコンチ
ップ１３の表面に沿ってサージ吸収素子１２の両端側ま
で伸展して、最終的に対向する対向電極１６，１６間で
アーク放電が発生する。これにより、異常電圧がサージ
アブソーバ１０に吸収されるのである。

【００１９】このような本実施形態では、一対のシリコ
ンチップ１３，１３をガラス１４によって貼り合わせる
という作業だけで、従来のようなレーザ照射による微細
加工を行わずとも、放電ギャップ１５を有するサージ吸
収素子１２を形成できるのである。換言すれば、ガラス
１４に対して導電性素体同士を互いに接合する機能をも
たせるとともに、このガラス１４自体の厚みによって所
定幅の放電ギャップ１５を構成しているので、高精度か
つ極めて容易に、安定した放電ギャップを有するサージ
吸収素子１２を形成することができる。

【００２０】また、放電ギャップ１５を構成するガラス
１４が、１〜１００μｍの範囲に設定された突出量ｔ
で、シリコンチップ１３の周面から突出していることに
より、放電時において、スパッタリング現象が生じたと
しても、このガラス１４の露出部表面への導電性物質
（シリコンチップ１３に由来する）のスパッタ付着量を
著しく低減させることができ、絶縁抵抗が低下してしま
うことなく、寿命の延長を図ることが可能になる。ここ
で、この突出量ｔが、１μｍより小さくなってしまう
と、ガラス１４の露出部に対するスパッタ付着量を低減
する効果が薄れてしまうおそれがあり、逆に、突出量
が、１００μｍより大きくなっても、放電現象が起き難
くなるおそれが生じてしまう。なお、上述した効果をよ
り確実なものとするためには、突出量ｔを、１〜５０μ
ｍの範囲に設定することが好ましい。

【００２１】また、本実施形態によるサージアブソーバ
１０は、従来のサージアブソーバのようなキャップ電極
を用いな構成とされているので、サージ吸収素子１２の
両端部にキャップ電極を取り付ける労力を省き、製造コ
ストを抑えることが可能となっている。

【００２２】また、本実施形態においては、シリコンチ
ップ１３（導電性素体）を２つ用いてサージ吸収素子１
２を構成しているが、これに限定されることなく、３つ
以上のシリコンチップ１３を一方向に配列して、互いに
ガラス１４で貼り合わせる構成としてもよい。このよう
に、シリコンチップ１３の数を増やし、ガラス１４の介
在箇所を増やした場合には、サージ吸収素子１２がより
高電圧作動のものとなる。また、シリコンチップ３は、
上記のような円柱型に限定されることなく、両端面が平
面であれば、直方体、三角柱、その他の角柱のものを使
用することもできる。

【００２３】さらに、本実施形態においては、リード端
子型のサージアブソーバ１０について説明しているが、
これに限定されることなく、面実装型（メルフ型）のサ
ージアブソーバ、すなわち、対向電極１６，１６にリー
ド端子１７，１７が接続されないで、実装するときは対
向電極１６，１６と基板とを半田付けで接続して固定す
るものであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の導電性素体をガ
ラスによって貼り合わせるだけで放電ギャップを有する
サージ吸収素子を作成することができる、すなわち、ガ
ラスに対して導電性素体同士を互いに接合する機能をも
たせるとともに、このガラス自体の厚みによって放電ギ
ャップを構成するようにしたから、従来のようなレーザ
照射による微細加工を必要とせずに、安定した放電ギャ
ップを有するサージ吸収素子を高精度かつ容易に形成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態によるサージアブソーバ
を示す中央断面図である。

【図２】 本発明の実施形態によるサージアブソーバ
の製造工程を示す説明図である。

【図３】 従来のサージアブソーバを示す中央断面図
である。

【符号の説明】

１０ サージアブソーバ １１ ガラス管 １２ サージ吸収素子 １３ シリコンチップ（導電性素体） １４ ガラス １５ 放電ギャップ １６ 対向電極 １７ リード端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 宏幸 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社セラミックス工場電 子デバイス開発センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性物質からなる管内に、放電ギャッ
   プを有する導電性のサージ吸収素子が不活性ガスととも
   に封止されたサージアブソーバであって、 複数の導電性素体がガラスで貼り合わされることにより
   前記サージ吸収素子が構成され、前記放電ギャップが前
   記ガラスによって形成されていることを特徴とするサー
   ジアブソーバ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のサージアブソーバにお
   いて、 前記ガラスが、前記導電性素体の表面よりも外方に突出
   していることを特徴とするサージアブソーバ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のサージアブソーバにお
   いて、 前記ガラスにおける前記導電性素体の表面からの突出量
   が、１〜１００μｍの範囲に設定されていることを特徴
   とするサージアブソーバ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   のサージアブソーバを製造するための製造方法であっ
   て、 前記複数の導電性素体を前記ガラスによって貼り合わせ
   て前記サージ吸収素子を形成し、 このサージ吸収素子を前記管内に不活性ガスとともに封
   止することを特徴とするサージアブソーバの製造方法。