WO1988009556A1 - Surge absorbing device - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

サ ジ吸収器

技術分野

本発明は電気系統の開閉に伴う過渡的異常電圧や、 雷サ ジ 電圧を始めとする異常高電圧から電子機器を保護するためのサ - ジ吸収器に関するものである。

背景技術

近年、 電子機器の多機能化に伴い、 家電機器 ，情報機器 ，通 信機器 ，産業機器分野などにおいて、 半導体を用いた電子化が 推進されつつある。 この電子化に用いられる半導体、 例えば I C , L S I ， サイ リ スタ どは優れた機能をもつ反面、 静電 気 ，雷サ ジ電圧るどの異常電圧に対して極めて敏感であ ]?、 そのため電子機器の誤動作を招いた ]9、 または破壌に至る場合 も少 く る 。 そのため、 電子機器の信頼性を確保、 向上させ る観点からも、 これら半導体素子のサ ジ電圧対策は極めて重 要 ある。

従来、 この種のサージ吸収器は第 6図（a) ， （b) ， （c)に示すよ う ¾構成であ った。 第 ⁶図において、 ¹ は板状を したるバ リ ス タ素子で、 一般に酸化亜鉛またはチ タ ン酸ス ト ロ ンチ ウ ム ¾ど を主原料とする半導体セ ラ ミ .ク スである。 ²はバ リ ス タ素子 ¹ の表裏の対向する位置に銀ペー ス トの焼付けなどによ つて形成 された電極である （裏面は図示せず ）。 3 aおよび³ bは銅や 黄銅などの電気的良導体から ¾る金属製の電極板で、 半田べ ス ト を用いて電極； 2に半田接続されている。 4 ZLは電極板 ³. a ゥ の一部から引 き出された外部端子で、 通常、 電極板 3 a と同様 材料で形成される。 また、 裏面の外部端子 4 b についても同 様である。 .これら外部端子 4 a. ， 4 bの先端は半田ゃネジ止め によ つて電気回路に接続される。 た、 実適用においては外部

5 端子 4 a , 4 bの先端を残して樹脂塗装や樹脂モ ールドが施さ れて用いられるが'、 第 6図にはこれらを示していない。

以上のよ うに構成された従来のサ ジ吸収器の動作について， 以下に説明する。

まず、 サ ジ吸収器の外部端子 4 a , 4 b は、 被保護機器が i o つながる電源線あるいは信号線の線間、 ァース間に接続され、 線路に侵入する静電気放電 ，雷サ一ジ電圧などの異常電圧を吸 収する。 このとき、 異常電圧に伴うサージ ¾流は、 外部端子

4 a→電極板 3 a →電極 2→バリ ス タ素子 1 →裏面から同様に 外部端子 4 bへと流れ、 そしてパ リ ス.タ素子 1 によ って抑制さ

1 5 れた安全 電圧が被保護璣器に印加されることになる。

しかしながら、 このよ う な従来の構成では、 製造上において 外部端子 4 a , 4 b を治具固定し、 そのバネアク シ ョ ンでバ リ ス タ素子 1 を支え、 電極 2 と電極板 3 a ， 3 b とを半田付けし よ う とする場合、 支点が外部端子 4 a , 4 bの外部先端とる ]? 0 バ リ スタ素子 1 の少しの厚みバ ラ ツキによ つても 、 電極板 3 a：

3 bが素子 1 の電極 2 (裏面も同様 ） に均一に接しな く 、 半田 付け状態が不均一とな ]9やすい。

またたとえ、 電極板 3 a ， 3 bが素子 1 の電極² (裏面も同 様 ）に均一に接したと しても 、 フ ラ ッ ク スゃ気泡が電極板 3 a 5 3 b と電極 2 との間に残 ] 9やすく 、 結果と して均一な半田接続 が期待 しがたいものである。

前記のいずれの状態も、 サ -ジ吸収器の重要な特性の一つで あるサ -ジ電流耐量面での性能を低下させるとい った信頼性面 での問題があ つた。

—方、 電極板³ a , 3 b と電極 ² との半田付けは、 通常、 ま ずペ - ス ト半田を ¾極 2の表面に印刷し乾燥の後、 電極板³ a , 3 b を圧接加熱して形成されるが、 この工法では組み立てコ ス 卜がかか ] すぎるという問題が併せてあ つた。

発明の開示

本発明は前記問題点を解決するために、 両面に電極を有した 板状のバ リ ス タ素子の前記電極の表面に半田接続される電極板 の構造に特徵をもたせたものである。 すなわち、 外部端子に関 しては、 電極板のほぼ半径方向に切 j 込みを入れることによ つ て、 電極板のほほ '中央部よ ]9外部端子.を引き出し、 また電極板 がバ リ ス タ素子の ¾極に半田忖けされる電極板形状は、 一点も しくは一線から伸びる複敎の線状' 1：†返形状と した点である。

本発明は前記した構成によ 、 バ リ スタ素子の厚みが少々異 な った場合でも、 '1：極板の中央部につ がる外部端子の引出 し 部分が支点と ¾ i?、 また切 ]?込みを入れることによ 外部端子 の引出 し部分に柔軟性をもたせているため、 電極と電極板が均 一に接し、 均一に半田付けが行われる。 また、 均一に接してい ることによ ])、 半田付け時において電極板によるバリ ス タ素子 の保持力も向上するこ と とるる。

さ らに、 電極板が線状をな しているため、 フ ラ ッ ク スや気泡 が電極と電極板との間に残留するこ とが く 、 均一に半田付け ― が行われ、 また同様に電極板が線状をなして るため、 半田付 け作業が半田べー ス 卜を用いずとも半田ディ ッ プ法によ つて処 理できるた.め、 コス トを大幅に削威することができること と る O

5 図面の簡単な.説明

第 1 図乃至苐 5 ¾は、 本発明に係るサ ジ吸収器の各実施例 を示し、 各図 )は側面図、 各図 (b)は正面図 ¾らびに各図 (c)は斜 視図である。

苐 6図 (a) , (b) , (c)は、 従釆のサ ジ吸収器の側面図 ， 正面図 l O ならびに斜視 である。

発明を実施するための最良の形態 '

第 1 図は本発明のサ ジ吸収器の一実施例を示したもので、 同図 (a)は側面図、 同図 (b)は正面図、 同図 (c)は斜視図である。 第

1 図において、 5は冽えば菝化亜鉛を主原料と したバリ スタ素

1 5 子、 ⁶はバリ スタ素子'⁵の表面 よび裏面に形成された電極

( ここで、 裏面は図示せず ） 、 8 a ， 8 bは问一方冋に引き出 され、 その先端がバ リ スタ素子 5の厚み方向内側に互いに折 ]) 曲げられた外部端子で、 先端部に外部配線のための孔ゃ切れ込 みを設けること もある。 これらはそれぞれ従来のバ リ スタ素子 0 1 ， ¾極 2 ，外部端子 4 a ， Λ bに対応するものである。 7 a , ァ bはほぼ半径方冋に切 込み 9を有した電極板で、 半田ぺー ス ト法を用いて電極 6に半田付けされて る。 この電極板⁷ a T には電気的良導体.である銅 ，銅合金 ，鉄などが用いられ、 その表面にはスズメ ッキゃ半田メ ツキ ¾どが施されている。 ま 5 た、 外部端子⁸ a , 8 b と電極板 7 a , T bはそれぞれ ¹ 枚の プ レス加工金属板よ j ]) 、 その接続部は十分なる柔軟性が得 られるよ うに幅が調整されてお 、 かつ電極板 7 a ， ァ b のほ ぼ中央部よ ] 外部端子 8 a ， 8 bは引 き出されている。

また、 本発明品は外部端子 8 a , 8 b の先端を残して絶椽樹 脂でコ一 ト も しくはモ ール ドされて用いられる場合が多いが、 第 1 図にはこれらを示していない。 ¾ 、 バ リ ス タ素子 ⁵の側 面円周にガ ラ ス ，樹脂等によ つ て予め絶縁層を形成している場 合な、 前記のコ ー ト も しく はモ ール ドを必ずしも必要と し 。 一方、 本発明品の外部端子 8 a ， ⁸ bは ¾気端子と して、 また サー ジ吸収器本体を支える構造材と して、 両機能を有する もの である。

次に、 以上のよ うに構成されたサ ジ吸収器の動作を説明す る。 まず、 従来例と同様にサ ジ電圧が印加された場合、 それ に伴うサ〜ジ電流がバ リ ス タ素子 ₅に流れ、 基本的な動作には ィ可ら差はない。 しかしながら、 ¾返 ⁶への接続がそのほぼ中央 部から外部端子⁸ a ， 8 bが引 き出された電極板 7 a , τ bに よ つて行われているため、 半田付け時において電極 ⁶ と電極板 ァ , ァ bが均一に接し、 電極 6 と！;極板 7 a ， T b との均一 接続が可能と ])、 従ってサージ電流耐量 どの性能面の低下 を防止するこ とができ る。 また、 サージ電流がバ リ ス タ素子 ⁵ の中央部を起点に流れるため、 バ リ ス タ素子 ⁵内の電流密度も 均一にな ]5、 サージ電流耐童特性の向上にも寄与するものであ る 0

また、 外部端子 ⁸ a ， 8 b は、 その先端部がバ リ ス タ素子 ⁵ の厚み方向内側に互いに折 i 曲げられているため、 電気端子接 続のためのスぺ スが少なくてすみ、 また自立特性をも有する ものである。 さちに、 外部端子 8 a ， 8 b の先端部以外を樹脂 コ ー トまたはモ ール ドすることによ つて耐候性 ， $g緣性の優れ たサージ吸収器となる。

5 次に、 本発明の第²の実施例について、 苐 2図 (a) , (b) ， （C)と 共に説明する。

同図 )は側面図、 同図 (b)は正面図、 同図 (c)は斜視図である。 苐 2囪において、 は例えば酸化亜鉛を主原料と したバリ スタ 素子、 6はバリ ス タ素子 5の表囬に形成された竃極、 8 a , 8 b i o は外部端子で、 これらはそれぞれ従釆のバ リ ス タ素子 ¹ ，電極

2 , 外部端子 4 a ， b に対応するものである。 1 0 a ， 1 0 b は一点から放射状に伸びた複数の 状電極で、 半田ディ ッ プ法 を用いて電極 6に半田付けされて る。 この線状電極 1 O a , 1 O b には亀気的良導体である銅 ，銅合金 ，鉄 どが用いられ、 5 その表面にはスズメ ッキゃ半田メ ツキなどが施されて る。 ま ft 襪状 S tfe 1 O a. , 1 O の幅は 0.5 mmから 2.5 廳程度で、 外部端子 8 a, ， 8 bは巌状電極 ¹ O a , ¹ o bの中心部に接続 されている。 お、 同図では外装絶瘃澍脂塗装を省略して る。

次に、 以上のよ うに搆成されたサージ吸収器の動作を説明す0 る。 第 1 の実施例と同様にサ -ジ電圧が印加された場合、 それ に伴ぅサージ電流がパ リ スタ素子 5に流れ、 基本的な »作には 何ら差はない。 しかしながら、 電極 6への接続が線状電極 1 0 a , 1 O b によ つて行われているので、 半田付け時のフ ラ ッ ク スや 気泡が容易に電極 6 と線状電極；！ O a , 1 O bの間から抜け出5 し、 電極間に残留することがなく、 均一に電極 6 と線状電極 1 o a ， 1 O b との接続が可能と ！） 、 従 ってサ—ジ電流耐量 な どの性能面の低下を防止することができる。 ま た 、 線状電極

1 O a , ¹ O b を用いて るため、 組み立てコ ス ト の安い半田 ディ ップ法を用いる ことができる。 す わち、 バリ ス タ素子 ⁵ を線状電極 ¹ O a , ¹ O b でも つて挾み込み、 外部端子⁸ a ， 8 b を保持し が'ら半田糟にディ ッ プすることによ つて半田付 けが完了し、 従来のよ うる半田印刷 ， 乾燥 ，加熱などを必要と し い。

次いで、 本発明の第 3の実施例について第 3図 (21) ， (b) ， （C)と 共に説明する。 同図 ） ， （b) ，（C)はそれぞれ本発明の第 3の実施 冽の側面図 ， 正面図 ， 斜視図である。 前記第 2の実施例との違 いは、 線状電極の形状が異なる点である。 1 1 a , ¹ 1 bは線 状 ¾極であるが.、 第 2の実施例の線状電極 1 O a ， 1 O bがー 点から放射状に伸びていたのに対して、 線状電極 ^{1 1} a ， ^{1 1} b は一線から両側へ伸びた形状をるすものである。 このよ うに構 されたサ -ジ吸収器の作用は苐 2図と同様である。

さ らに、 本発明の第 4の実施例について第 4図（a)，（b) ，（c)と 共に説明する。 同図 , (b) ，（c)はそれぞれ本発明の第 ⁴の実施 例の側面図 ，正面図 ，斜視図である。 前記第 2の実施例との違 いは、 線状 ¾極の先端が同様る線状の電極で一部も しくは全部 がつながっている点である。 1 ² a ， 1 2 bは第 ²図と同様 ¾ 線状電極で、 1 3は線状電極 ¹ 2 a ， ¹ 2 bの先端をつる ぐ線 状の電極で、 同図では線状電極 ^{1 2} a ， 1 2 bの先端をすベて つないだ形状と しているが、 これは一部をつ いだ形と しても よいものである。 このよ う に構成されたサージ吸収器の作用は 第 ²図と同様であるが、 線状の電極 ^{1 3}を設けることによ つて、 線状電極 1 2 a , 1 2 bの先端同志の互 のからみあいがなく な 、 作業.性が向上すると同時に、 バリ ス タ素子の保持力が増 すという効果をもつものである。 .

5 次いで、 本発明の第 5の実施例について、 第 5図 (a)， (b)，（c) と共に説明する。 f¾図 ( ，（b) , (c)はそれぞれ本発明の第⁵の実 施例の側面図 ，正面図 ，斜視図である。 前記第 4の実施例との 違いは、 線状電極 1 2 a , 1 2 のほぼ中央部から外部端子

8 a , 8 b を引き出 した点である。 1 4は第 1 の実施例と同様 l O の切 J?込みである。

このよ うに構成されたサージ吸収器の作用は第 4図と同様で あるが、 第 5の実施例では第 ¹ の実施例で述べたところのサ一 ジ電流の電流密度の均一化という効果を併せもつものである。 産業上の利用可能性

1 5 以上のよ うに本発明によれば、 両面に電極を有した板状のバ リ スタ素子の電極の表面に、 ほぼ半径方向に切 込みをも ち、 かつそのほ '中央部よ 外部端子が引き出された電極板を半田 付することによ 、 また電極板形状を一点も しくは一線から伸 びる複数の線状電極とし、 その一部よ ]9外部端子を引き出すこ 0 とによ ]) 、 バリ スタ素子の電極と電極板との半田付けにおいて 電極板が均一に電極に接し、 またフ ラ ッ ク スゃ気泡が電極と電 極板との間に残留することがな く 、 均一に半田付けが行われ、 サージ電流耐量特性を向上させ、 高い信頼性を有したサージ吸 収器を提供することができるものである。

5 特に、 電極板のほほ'中央部よ 外部端子を引き出したものは ― 7 サ ジ電流がバ リ スタ素子の中央から流れ込み、 電流密度が均 一化されるため、 サ - ジ電流耐量向上の効果は大き く 、 半田付 け時のバリ スタ素子の保持力が増し、 大型素子への適用も可能 に ¾るという効果をも もつものである。

また、 電極板が線状をな したものは、 半田付け作業が半田べ ー ス トを用いずと 半田ディ ッブ法によ つて処理できるため、 コス 卜を大幅に削減することができ るという効果をも もつもの である。 さ らに、 線状電極の先端をつな ぐ線状の電極を設ける こ とによ つて、 線状電極の先端同志の互いのからみあいが ¾ く な 、 作業性が向上すると同時に、 バ リ スタ素子の保持力が増 すという効果をもつものである。

さ らに、 外部端子の先端部をバ リ ス タ素子の厚み方向内側に 互いに折 曲げられた形状と した場合には、 電気端子接続のた めのスぺ スが少な くてすむ効果をも有するものである。 そして、 外部端子を残して絶縁樹脂でコ - ト も しくはモ ル ドしたものは、 耐候性能ならびに絶縁性能に優れる ものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 両面に電極を有した板状のバリ ス タ素子の前記電極の表面 に、 ほほ'.半径方向に切 J9込みを ち、 かつそのほぼ中央部よ Ϊ)外部端子が引き出された電極板を半田付けしたことを特徵

5 としたサ ジ吸収器。

2 . 請求の範囲 ¹ にお て、 外部端子が同一方向に引き出され- その先端がバ リ スタ素子の厚み方向内側に互いに折]?曲げら れたことを特徵としたサージ吸収器。

3 . 請求の範囲 1 に いて、 外部端子の先端部を残して、 絶縁 l O 裙脂でコ一ト も しくはモ ールドしたことを特徴と したサ一ジ 吸収器。

4 . 両面に電極を有した板状のバリ ス タ素子の前記電極の表面 に、 電極板形状として一点も しくは一線から伸びる複数の線 状電極を有し、 この線状電铤の一部.から外部端子が引き出さ

1 5 れた構成を特徵としたサ ジ吸収器。

5 · 請求の範囲 4において、 線状電極の先端が同様にして線状 の電極によ つて一部も しくは全部にわたつて接続されたこと を特镄と したサ ジ阪収器。

6 . 請求の範囲 4において、 外部端子が同一方向に引き出され 0 その先端がバリ スタ素子の厚み方向内側に互 に折])曲げら れたことを特徵と したサ ジ吸叹器。

了 . 請求の範囲 4において、 外部端子の先端部を残して、 絶瘃 澍脂でコ ト も しくはモール ド したことを特徵としたサージ 吸収器。 - 5