專利名稱：片型浪涌吸收器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護(hù)電子電路和通信設(shè)備免受雷電等浪涌和噪聲影響的片型浪涌吸收器及其制造方法。
本說明書基于對日本的專利申請(特愿平11-155464號、特愿平11-210499號、特愿平11-210500號、特愿平11-341476號、特愿2000-199651號、特愿2000-232208號)，這些日本申請記載的內(nèi)容引入作為本說明書的一部分。
為了保護(hù)電子電路和通信設(shè)備免受來自電路內(nèi)外、作用于電路的浪涌和噪聲的影響，過去開發(fā)并有效使用了各種浪涌吸收器。浪涌吸收器與電話、調(diào)制解調(diào)器等電子設(shè)備連接通信線的部分或CRT驅(qū)動電路等、易受雷電沖擊和靜電等異常電壓產(chǎn)生的電沖擊的電路或設(shè)備并聯(lián)設(shè)置，在浪涌發(fā)生時流過浪涌，保護(hù)電路和設(shè)備，或者設(shè)于接地電路中，同樣流過液涌以保護(hù)電路等。
其中，
圖13所示的這種浪涌吸收器140因浪涌響應(yīng)性良好且壽命特性優(yōu)而被廣泛使用。
該浪涌吸收器在圓柱形絕緣子141的表面設(shè)置中間部形成放電間隙142A的導(dǎo)電面膜142，在構(gòu)成吸收器元件的兩端覆蓋裝有金屬導(dǎo)引145的間斷電極143，用放電氣體和玻璃管146封裝該浪涌吸收器。
說明該浪涌吸收器140的工作原理時，在電路正常狀態(tài)下工作時，由于導(dǎo)電面膜142的中間部存在放電間隙142A，所以浪涌吸收器140不流過電流。但是，一旦感應(yīng)雷電等的浪涌侵入電路，對應(yīng)于該浪涌的電壓加在放電間隙142A的兩端。該浪涌電壓大于此浪涌吸收器140的放電起始電壓時，放電間隙142A之間的絕緣被破壞，在放電間隙142A上發(fā)生輝光放電。而且，如果浪涌持續(xù)，放電氣體變成高溫并離子化，從輝光放電轉(zhuǎn)移到弧光放電同時間斷電極143之間放電，并且能流過較大浪涌。
結(jié)果，浪涌未作用到應(yīng)保護(hù)的電路和設(shè)備，這些電路和設(shè)備免受損害。而且，一次放電不破壞浪涌吸收器140，根據(jù)條件可重復(fù)使用1000次左右。由于這一點，與使用一次就被破壞、需要再次設(shè)置的熔絲大不相同。
但是，由于其構(gòu)造必然需要經(jīng)引線與外部電路連接，所以不能對形成電路的基板進(jìn)行表面安裝，而且，由于需要將圓柱形絕緣子141封裝到玻璃管146的內(nèi)部所以小型化困難。
因此，不能滿足電子電路小型化、高密度化的產(chǎn)業(yè)上的要求。
于是，作為在維持浪涌吸收器性能的條件下解決上述問題的浪涌吸收器，在對日本的專利申請公開公報特開平8-64336號中提出了圖14所示的片型浪涌吸收器150。該片型浪涌吸收器150在長方體形的絕緣基體151表面上設(shè)置形成放電間隙153(放電間隙)的放電電極152。另外，在絕緣基體151的兩端配置與放電電極152導(dǎo)通的一組端子電極154。而且，為了形成填充放電氣體的密封室155，粘接覆蓋放電電極152的一部分和放電間隙153的密封蓋156。
片型浪涌吸收器150用支持器電連接端子電極和外部電路之間，由此，可向形成電路的基板進(jìn)行表面安裝，而且，由于不需要封裝用的玻璃管和間斷電極，所以可小型化。而且，由于基本構(gòu)造原理與上述浪涌吸收器140沒有差別，所以，作為浪涌吸收器的性能不比上述浪涌吸收器140遜色。
但是，該片型浪涌吸收器150雖然可向基板進(jìn)行表面安裝，可由于進(jìn)行放電的密封室155的體積小，所以存在浪涌耐受量小的缺點。
片型浪涌吸收器150中，雖然放電電極152和端子電極154之間導(dǎo)通，但放電電極152延伸到絕緣基體151的兩端，直接將端子電極154重疊到該電極上。于是，在端子電極154延伸在絕緣基體151上的寬度上不能不將密封蓋156的端部錯開在絕緣基體151的中央部，所以，密封室155的容積變小。在片型浪涌吸收器150中，浪涌耐受量與密封室155的容積成比例，所以，圖14的片型浪涌吸收器150浪涌耐受量相對變小。此時雖然可擴(kuò)大絕緣基體151的表面積，但因擴(kuò)大實際安裝面積所以不希望如此。
片型浪涌吸收器150必須做成這種構(gòu)造，即使在絕緣基體151的端部形成端子電極154，由于放電電極152的厚度薄至1μm左右以提高壽命特性，所以，不能確實保證端子電極154與放電電極152之間的導(dǎo)通。特別是，如果放電電極152做成多對，則確保導(dǎo)通所有對非常困難。
另外，為了對浪涌吸收器施加、起動浪涌，需要在放電間隙間施加高電壓、成為開始放電的電子放出，但是，圖14所示的片型浪涌吸收器150放電電極152為一對、放電間隙153近為一個，因此，電場強(qiáng)的點少，放電慢。
而且，圖14的片型浪涌吸收器150不是上下對稱形狀，實際安裝時需要上下排隊，對基板進(jìn)行自動安裝時，此處工藝復(fù)雜。
這里，圖15、圖16顯示片型浪涌吸收器的其它實施例。
圖15顯示的片型浪涌吸收器160由下列部分構(gòu)成具有貫通空腔的絕緣基體161；配置在絕緣基體161兩端閉合上述空腔的一對端子電極162；由絕緣基體161和端子電極162閉合的空腔即封入放電氣體的密封室163；在密封室163內(nèi)的絕緣基體161上設(shè)有放電間隙164而配置的一對放電電極165，端子電極162和放電電極165導(dǎo)通。
圖16顯示的片型浪涌吸收器170在氧化鋁等構(gòu)成的絕緣基體171的板面上相對形成放電電極172,173的同時，在該放電電極172和放電電極173之間設(shè)有放電間隙174。而且，為了在這些放電電極172,173的上方形成密封室175，成為箱狀的玻璃制(絕緣物制)的密封蓋176的周邊部粘接在絕緣基體171上，其內(nèi)部所形成的密封室175內(nèi)為適于放電類的氣體氛圍。而且，所形成的端子電極177,178連接各放電電極172,173以覆蓋密封蓋176與絕緣基體171的兩端部。
然后，一旦放電電極172,173之間經(jīng)放電間隙174出現(xiàn)浪涌電壓，如圖16中符號B所示，經(jīng)該放電間隙174在放電電極172,173間開始輝光放電，此放電如箭頭C所示，在上述密封室175內(nèi)通過沿面放電的形式逐步延伸直至兩放電電極172,173的末端側(cè)，而且，通過符號D所示的、在兩放電電極172,173末端側(cè)之間的弧光放電，可吸收浪涌電壓。
但是，由于可靠性和耐久性進(jìn)一步提高，片型浪涌吸收器要求耐受較大浪涌電壓。
上述各片型浪涌吸收器150、160、170，在浪涌進(jìn)入、長時間持續(xù)時，從輝光放電轉(zhuǎn)至端子電極間的弧光放電。但是，一旦轉(zhuǎn)移到弧光放電，由于片型浪涌吸收器結(jié)構(gòu)上散熱少，所以內(nèi)部溫度上升到數(shù)千度(℃)。由于放電電極是熔點高的陶瓷或金屬，所以一次或二次放電不會損壞。但在浪涌易長時間持續(xù)的電路或浪涌頻繁發(fā)生的電路中，因反復(fù)放電的熱量使形成放電電極的導(dǎo)電膜受到損傷，放電間隙的間距擴(kuò)大。由于放電開始電壓取決于放電間隙的間距，所以如果放電間隙擴(kuò)大則放電開始電壓變高，電子電路和通信設(shè)備中出現(xiàn)出乎意料的高電壓，產(chǎn)生破壞事件。
而且，片型浪涌吸收器在弧光放電時，由于放電電極末端部以點狀態(tài)流過弧電流，所以該部分變成局部電流密度高的狀態(tài)。因此，局部成為高溫，例如象圖16所示的片型浪涌吸收器170那樣、在作成絕緣基體171和密封蓋176粘接的構(gòu)造的情況下，該熱量熔化粘接絕緣基體171和密封蓋176的粘接劑，密封蓋176打開，結(jié)果，存在浪涌電流為例如30A左右、受到破壞的問題。
另外，例如日本專利申請公開公報特開2000-12186號所公開的內(nèi)容作為其它該現(xiàn)有技術(shù)在放電電極下形成金剛石構(gòu)成的放電開始電極，因該金剛石固有特性即工作函數(shù)小，易于放出電子的特性，浪涌電壓發(fā)生時，隨著來自金剛石制的放電開始電極的電場電子放出，即使在低電壓也容易放出初期電子，成為能夠在低電壓下動作。
但是，片型浪涌吸收器要求能夠?qū)Ω兜碗妷?，并能在高頻電路中使用。
但是，片型浪涌吸收器絕緣基體的介電常數(shù)恒定，絕緣基體內(nèi)增強(qiáng)電場的作用不明顯，僅由所使用的放電電極的工作函數(shù)與密封室內(nèi)所使用的放電氣體決定放電開始電壓，為了達(dá)到低電壓化，放電電極和放電氣體的材質(zhì)被特定，使用除此以外的材質(zhì)不能降低放電開始電壓。
另外，在上述專利申請公開公報特開2000-12186號所公開的片型浪涌吸收器中，由金剛石形成放電開始電極，但是，在這種現(xiàn)有技術(shù)中，如果用例如CVD法、漿料(スラリ-)法等形成金剛石薄膜，不僅裝置龐大，而且需要嚴(yán)格的制造管理，不易方便地制作。
雖然未圖示，但考慮到由介質(zhì)形成絕緣基體、通過增大該介質(zhì)常數(shù)方便地集中電場并低電壓化，如果如此構(gòu)造，整體的靜電電容增大，絕緣基體具有作為低通濾波器的功能，因此，難以制作以低電壓可動作且也可在高頻電路中使用的片型浪涌吸收器。
現(xiàn)有技術(shù)中，為了制造這種片型浪涌吸收器，例如如圖17、圖18所示的那樣，在具有絕緣性和耐熱性且保證密封的基板181上，形成放電電極183，在其中央部通過激光切割(レ-ザ-カット)形成寬度0.1-500μm的放電間隙185。然后，在基板181的周邊涂抹粘接劑187。接著，如圖19所示，在基板181上覆蓋密封蓋191以形成產(chǎn)生密封室的密閉空間189。粘接密封蓋191使放電間隙位于密閉空間189的中央、且放電電極183的兩端從外部露出。而且，通過在大氣中或惰性氣體中將所希望的氣體封閉到密閉空間189內(nèi)而密封密封蓋191。最后，在露出的放電電極183的兩端通過燒結(jié)、電鍍等如圖20所示連接到端子電極193，結(jié)束片型浪涌吸收器195的制造。
上述現(xiàn)有技術(shù)的浪涌吸收器在放電間隙185的形成工藝中，通過激光切割邊調(diào)整邊設(shè)定放電間隙的寬度，結(jié)果，由所形成的放電間隙185決定放電開始電壓。另一方面，片型浪涌吸收器通過加深切入放電間隙185，能夠消除連續(xù)施加浪涌時從放電電極183產(chǎn)生的導(dǎo)電物質(zhì)等的散落物引起的填充放電間隙185，可提高浪涌吸收的壽命。
但是，要同時達(dá)到這些放電開始電壓的低電壓化和長壽命化，存在以下問題。
即，為了將放電開始電壓低電壓化，需要以狹窄寬度切割放電間隙185，于是必須抑制激光輸出，結(jié)果，變得難以深切具有耐熱性的基板181。因此，在低壓化放電開始電壓的場合下，壽命特性降低。
對此，如果投入大功率進(jìn)行激光切割，則能在基板181上進(jìn)行深切，可提高壽命特性，可是，隨著放電間隙185變深放電間隙寬度擴(kuò)大，變得不能達(dá)到放電開始電壓的低壓化。
另外，為了長壽命化的深切還因以下原因變得困難。
即，具有耐熱性的基板181散熱性差，因此，放電時產(chǎn)生的熱量散發(fā)的路徑成為從放電電極183向端子電極193的路徑。在該路線中，如果放電電極183的厚度不夠，未進(jìn)行充分的熱傳導(dǎo)，在浪涌持續(xù)施加的情況下，不能充分散發(fā)產(chǎn)生的放電熱量，放電電極183變劣且元件的電氣特性產(chǎn)生變化。作為解決的對策，形成厚的放電電極183、提高散熱特性成為有效手段，但是，如果加厚放電電極183，在基板181上進(jìn)行深切又變難。
本發(fā)明的目的是提供不擴(kuò)大安裝面積而增大浪涌耐受量的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器包括長方體形的絕緣基體；與所述絕緣基體一起作成填充放電氣體的箱狀密封室的底面開口的絕緣密封蓋；設(shè)在所述密封室的兩端部的端子電極；導(dǎo)通端子電極、在密封室內(nèi)形成放電間隙地設(shè)置的一對放電電極；設(shè)在放電電極和端子電極的連接部、用于擴(kuò)大連接面積的連接面。
按照該片型浪涌吸收器，即使放電電極的厚度薄至1μm，在連接面處以端子電極大的面積重疊，兩電極間確實導(dǎo)通。
因此，密封蓋的端部與絕緣基體的端部重合，能最大限度電增大密封室，所以，能增大浪涌耐受量。具體地，放電電極延伸到連接部，在連接部與端子電極重疊導(dǎo)通，于是，能確保充分導(dǎo)通。因而，由于可將密封蓋的端部作成與絕緣基體的端部在同一位置，所以，密封室大小變大，浪涌耐受量增加。另外，由于外形上是上下對稱形狀，所以安裝時不必判斷產(chǎn)品的上下。
而且，本發(fā)明的目的是提供增大浪涌耐受量、且減少放電開始延遲的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器包括長方體形的絕緣基體；與絕緣基體一起作成填充放電氣體的箱狀密封室的底面開口的絕緣密封蓋；設(shè)在密封室的兩端部的端子電極；導(dǎo)通端子電極、在密封室內(nèi)形成放電間隙地設(shè)置的二至五對放電電極；設(shè)在放電電極和端子電極的連接部、用于擴(kuò)大連接面積的連接面。
按照該片型浪涌吸收器，即使放電電極的厚度薄至1μm，在連接面處以端子電極大的面積重疊，兩電極間確實導(dǎo)通。因此，密封蓋的端部與絕緣基體的端部重合，能最大限度地增大密封室，所以，能增大浪涌耐受量。具體地，放電電極延伸到連接部，在連接部與端子電極重疊導(dǎo)通，于是，能確保充分導(dǎo)通。因而，由于可將密封蓋的端部作成與絕緣基體的端部在同一位置，所以，密封室大小變大，浪涌耐受量增加。而且，即使放電電極的對數(shù)增加，也能確保放電電極與端子電極之間的導(dǎo)通。
而且，由于將放電電極作成二至五對，所以，施加浪涌時電場集中的點增多，浪涌施加時能平滑觸發(fā)且放電延遲變少。另外，由于外形上是上下對稱形狀，所以安裝時不必判斷產(chǎn)品的上下。
而且，本發(fā)明的目的是提供能防止浪涌電壓造成破壞的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器中，在絕緣基體的上面，經(jīng)放電間隙互相相對地形成放電電極，同時，粘接密封蓋的周邊部以包圍這些放電電極的上方空間，放電電極位于與密封蓋和絕緣基體的粘接部的末端部比形成放電間隙的前端部電阻值小。
按照這種片型浪涌吸收器，因浪涌電壓的發(fā)生片型浪涌吸收器放電時，以點狀態(tài)向放電電極的末端部流入弧電流，但由于末端部電阻值小，所以能夠使弧電流的流動擴(kuò)散，抑制通過密封蓋和絕緣基體的粘接部的弧電流的電流密度變高，同時，可抑制溫度上升。
因此，不會因浪涌電壓而打開密封蓋，結(jié)果，能取得對浪涌電壓的耐久性，同時，能提高耐受浪涌電壓。
而且，本發(fā)明的目的是提供壽命長、可靠性高的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器中，包括內(nèi)部具有貫通的空腔的長方體形絕緣基體；在絕緣基體的兩端配置成閉合上述貫通的空腔的一對端子電極；絕緣基體和端子電極所閉合的空腔即封入放電氣體的密封室；在密封室內(nèi)的絕緣基體上的一面設(shè)置放電間隙而配置的一對放電電極，并且，在放電電極與端子電極電導(dǎo)通的片型浪涌吸收器中，在密封室內(nèi)的絕緣基體上的其它面設(shè)置與放電電極及端子電極隔離的中繼弧光放電的中繼電極。
按照這種片型浪涌吸收器，如上所述，在持續(xù)時間長的浪涌侵入片型浪涌吸收器時，由于端子電極間的弧光放電密封室內(nèi)變成高溫，但在與放電電極及端子電極隔離的位置形成中繼電極，所以，弧光放電時放電的一部分經(jīng)中繼電極在中繼電極和端子電極之間進(jìn)行弧光放電。因此，放電電極間的放電量變少，大幅度地抑制到放電電極的熱負(fù)荷。結(jié)果，即使反復(fù)施加浪涌損傷放電間隙也變少，浪涌吸收器的壽命變長。
而且，本發(fā)明的目的是提供能夠同時達(dá)到放電開始電壓低壓化和長壽命化的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器在具有耐熱性的絕緣基體上隔微小間隙形成一對放電電極，將微小間隙包圍在密閉空間內(nèi)的密封蓋緊附在絕緣基體上，其特征在于至少在絕緣基體和放電電極之間設(shè)有比絕緣基體耐熱性低的低耐熱絕緣層。
按照這種片型浪涌吸收器，由于至少在絕緣基體和放電電極之間設(shè)有比絕緣基體耐熱性低的低耐熱絕緣層，所以用激光切割形成放電電極的微小間隙時，容易深切低耐熱絕緣層。因此，能形成窄幅且深的微小間隙，放電開始電壓低，而且，導(dǎo)電物質(zhì)等的散落物難以占滿，能夠同時達(dá)到放電開始電壓的低壓化和長壽命化。
而且，本發(fā)明的目的是提供能夠同時達(dá)到放電開始電壓的低壓化和長壽命化的片型浪涌吸收器的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器的制造方法包括下列工序在具有耐熱性的絕緣基體平坦基板表面上形成比絕緣基體耐熱性低的帶狀低耐熱絕緣層；在帶狀低耐熱絕緣層上層疊同一帶狀的導(dǎo)電膜；在正交于長度方向的方向通過激光切割與低耐熱絕緣層同時分開導(dǎo)電膜形成隔微小間隙的一對放電電極。
在這種片型浪涌吸收器的制造方法中，在絕緣基體上形成低耐熱絕緣層，層疊在該低耐熱絕緣層上的導(dǎo)電膜與低耐熱絕緣層一起通過激光切割被分開，因此，即使使用低輸出的激光，也能與導(dǎo)電膜一起深切低耐熱絕緣層，能夠方便地得到具有寬度狹窄且深的微小間隙的片型浪涌吸收器。
而且，本發(fā)明的目的是提供能應(yīng)付低壓化同時可在高頻電路中使用的片型浪涌吸收器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的片型浪涌吸收器包括在絕緣基體上經(jīng)放電間隙互相相對配置的放電電極，其特征在于，在絕緣基體與各放電電極之間設(shè)置介電常數(shù)大于絕緣基體的介質(zhì)層，介質(zhì)層的至少一部分露出放電間隙。
按照這種片型浪涌吸收器，分別在絕緣基體和其上形成的放電電極之間以露出放電間隙的方式設(shè)置具有比絕緣基體的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的介質(zhì)層，因此，在施加浪涌電壓的情況下，經(jīng)放電電極將電場集中于介質(zhì)層，從連接兩介質(zhì)層的電極放出電場電子。因此，由于能夠在放電電極間以低壓使初期電子放電，所以，不受現(xiàn)有技術(shù)那樣的對放電電極工作函數(shù)和氣體材質(zhì)的制約，即使低壓也能確實地動作。而且，介質(zhì)層只要設(shè)置成露出放電間隙即僅設(shè)在絕緣基體上與放電電極對應(yīng)的部位就行，也不擔(dān)心增大整體的靜電電容，所以，也能在高頻電路中使用。
圖1(a)顯示本發(fā)明第一實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造順序，是顯示絕緣板與分割槽、放電電極、放電間隙之間的關(guān)系的斜視圖；圖1(b)是顯示本發(fā)明第一實施例涉及的片型浪涌吸收器完成狀態(tài)的透視斜視圖；圖2(a)顯示本發(fā)明第二實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造順序，是顯示絕緣板與分割槽、放電電極、放電間隙之間的關(guān)系的斜視圖；圖2(b)是顯示本發(fā)明第二實施例涉及的片型浪涌吸收器完成狀態(tài)的透視斜視圖；圖3是顯示本發(fā)明第三實施例涉及的片型浪涌吸收器的整體斜視圖；圖4是圖3的圖1截面圖5(a)顯示本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器的制造程中的放電基板；圖5(b)顯示本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器的制造過程中的覆蓋基板；圖5(c)顯示本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器的制造過程中的接合放電基板和覆蓋基板后的狀態(tài)；圖5(d)是本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器的截面圖；圖6是顯示本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器其它形式的截面圖；圖7是顯示本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器與現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器壽命特性測量試驗的結(jié)果的表；圖8是本發(fā)明第五實施例涉及的片型浪涌吸收器主要部件側(cè)面圖；圖9是顯示圖8所示的片型浪涌吸收器的平面圖；圖10是顯示本發(fā)明第六實施例涉及的片型浪涌吸收器的整體斜視圖；圖11是圖10的截面圖；圖12是圖11的部分放大顯示圖；圖13顯示現(xiàn)有技術(shù)的浪涌吸收器；圖14顯示現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器；圖15(a)是現(xiàn)有技術(shù)片型浪涌吸收器的斜視圖；圖15(b)是圖15(a)的A-A箭頭所示截面圖；圖16是顯示現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器的截面圖；圖17是現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器主要部件側(cè)視圖；圖18是顯示圖17所示的片型浪涌吸收器的平面圖；圖19是顯示現(xiàn)有技術(shù)片型浪涌吸收器的蓋粘接工序的側(cè)視圖；圖20是顯示現(xiàn)有技術(shù)片型浪涌吸收器的側(cè)視圖。下面結(jié)合圖1說明本發(fā)明第一實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造方法。
如圖1(b)所示，本實施例涉及的片型浪涌吸收器10包括長方體形的絕緣基體11；與絕緣基體11一起作成填充放電氣體的箱狀密封室18的底面開口的絕緣密封蓋13；設(shè)在密封室18的兩端部的端子電極14；與端子電極14導(dǎo)通、在密封室18內(nèi)形成放電間隙17而設(shè)置的一對放電電極12。在放電電極12中在與端子電極14的連接部設(shè)有用于擴(kuò)大連接面積的連接面16。
如此構(gòu)成的片型浪涌吸收器10按如下方法制造。首先，如圖1(a)所示，將絕緣板7分割成多個，得到絕緣基體11。絕緣板7可使用市場上出售的，但也能燒結(jié)預(yù)定組成的生片(グリ-ンシ-ト)而制作。
作為本實施例使用的絕緣基體11，因耐熱性和強(qiáng)度方面的原因可使用陶瓷或玻璃。特別是，由于熔點、強(qiáng)度、價格等方面的原因，莫來石、氧化鋁的基板能適用。
通過在形成絕緣板7的放電電極12的面上形成分割槽8,9來進(jìn)行絕緣板7的分割。其中，一個方向的分割槽8可采用易分割的任意形狀。但是，由于要形成絕緣基體11的連接面16，所以，另一方向的分割槽9作成V字形或近似的形狀以便容易形成放電電極12。通過在生片上按壓預(yù)定模具能夠形成這些分割槽8,9。
分割槽8,9的深度取決于片型浪涌吸收器10自身的大小，但優(yōu)選0.6mm以下，寬度優(yōu)選1.2mm以下。如果該寬度變大則密封室18的容積變小。而且，在本實施例中，V字形的分割槽9作成深0.2mm、寬0.4mm。因此，形成連接面16的放電電極12的長度作成略小于0.3mm，以大面積與端子電極14重疊，充分保證兩電極間的導(dǎo)通。
而且，連接面16不僅可設(shè)于絕緣基體11，而且可設(shè)于密封蓋13。
然后，形成構(gòu)成放電電極12的厚1μm的導(dǎo)電膜。以一對寬條形在連接面16上形成放電電極12。放電電極12使用Ti,TiN,Ta,W,SiC,SnO2,Pd,Pt,Au,Ag,V,Al,Nb等的一種或兩種以上通過印刷法、蒸著法、噴濺法等形成。接著，以激光切斷導(dǎo)電膜的中間部分，形成放電間隙17。放電間隙17的寬度在1μm至500μm之間。
然后，在絕緣基體11上覆蓋密封蓋13。蓋上密封蓋13以形成箱形密封室18，使用玻璃膠來粘接絕緣基本11和密封蓋13。另外，使用與絕緣基體11同樣的材料可制作密封蓋13。而且，密封蓋13與絕緣基體11的粘接在放電氣體氛圍中進(jìn)行以對密封室18填充放電氣體。
作為放電氣體，可使用在高溫下離子化、包括空氣的各種氣體，但是，如果考慮高溫下的穩(wěn)定性等，優(yōu)選使用He,N2,Ar,Ne,SF6,CO2,H2,C2F6等一種或兩種以上的混合物。
粘接密封蓋13和絕緣基體11后，沿上述分割槽8,9分割絕緣板7。
絕緣板7分割之后，形成端子電極14。通過涂敷金屬膠等方法，端子電極14附著于至少絕緣基體11的端面、密封蓋13的端面，而且，填充連接面16。如此形成的端子電極14，確保與放電電極12及外部電路的導(dǎo)電。為了牢固地與絕緣基體11及密封蓋13固定，優(yōu)選地，不僅在端面而且如圖1(b)所示那樣蔓延直至端部地形成端子電極14。
端子電極14適合使用Ag,Pt,Au,Pd,Sn,Ni等的一種或兩種以上的合金。
燒成固定端子電極14，結(jié)束片型浪涌吸收器10的制作。
在如此構(gòu)造的片型浪涌吸收器10中，放電電極12延伸至連接部16，在連接部16與端子電極14重疊導(dǎo)通，因此，能確保充分導(dǎo)通。因此，由于能夠?qū)⒚芊馍w13的端部作成與絕緣基體11的端部在同一位置，所以，密封室18變大，浪涌耐受量增加。而且，由于片型浪涌吸收器10是上下對稱形狀，所以向基板安裝時不必區(qū)別上下。
這里，比較本實施例涉及的片型浪涌吸收器10與現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器的性能。下面說明其結(jié)果。
通過上述本發(fā)明涉及的方法，絕緣體板用128mm×64mm×0.5mm的莫來石薄板制作本發(fā)明涉及的片型浪涌吸收器，作為實施例1。
在這種片型浪涌吸收器的絕緣基體中，使用分割上述薄板后的3.2mm×1.6mm×0.5mm的基體。
而且，放電電極為TiN膜，厚度為1μm，寬度為300μm，放電間隙的寬度作成30μm。
密封蓋為莫來石制，外部尺寸為3.2mm×1.6mm×1.1mm，內(nèi)部尺寸為2.4mm×0.8mm×0.8mm。而且，端子電極中使用Ag/Pd合金，放電氣體使用Ar。
然后，將圖14所示的片型浪涌吸收器150作為比較例1。
這種片型浪涌吸收器的密封蓋尺寸作成外部尺寸為2.0mm×1.4mm×1.1mm，內(nèi)部尺寸為1.2mm×0.6mm×0.8mm，放電電極作成300μm寬的一對，在形成放電電極的面的反面設(shè)分割槽，其它與實施例1條件相同。
各使用100個上述實施例1和比較例1的片型浪涌吸收器，進(jìn)行浪涌耐受量的測量。
結(jié)果，浪涌耐受量平均為實施例1是300A，比較例1是50A，可見，本發(fā)明的片型浪涌吸收器的浪涌耐受量比現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器的浪涌耐受量大。下面結(jié)合圖2說明本發(fā)明第二實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造方法。其中，本實施例涉及的片型浪涌吸收器20中與第一實施例涉及的片型浪涌吸收器10及其制造中使用的部件相同或類似的部件，使用相同符號表示，省略詳細(xì)說明。
本實施例涉及的片型浪涌吸收器20，如圖2(b)所示，包括長方體形的絕緣基體11；與絕緣基體11一起作成填充放電氣體的箱狀密封室18的底面開口的絕緣密封蓋13；設(shè)在密封室18的兩端部的端子電極14；導(dǎo)通端子電極14、在密封室18內(nèi)形成放電間隙17而設(shè)置的二至五對放電電極12。在放電電極12和端子電極14的連接部設(shè)有用于擴(kuò)大連接面積的連接面16。
如此構(gòu)造的片型浪涌吸收器20利用與第一實施例所示片型浪涌吸收器10幾乎相同的制造方法來制造，在形成作成放電電極12的導(dǎo)電膜時，將放電電極12作成二至五對的寬幅條形，也在連接面形成該放電電極12。條形的寬度和條形間的間隔由絕緣基體11的寬度和條形的根數(shù)決定。形成放電電極12的對數(shù)的上限為五對，超過該對數(shù)效果并未提高。
如此構(gòu)造的片型浪涌吸收器20中，放電電極12延伸至連接面16，在連接面16與端子電極14重疊導(dǎo)通，能夠確保充分導(dǎo)通。于是，由于將密封蓋13的端部作成與絕緣基體11的端部在同一位置，所以，密封室18本身變大，浪涌耐受量增加。而且，即使增加放電電極12的對數(shù)，也能同樣確保放電電極12和端子電極14之間的導(dǎo)通。另外，本實施例涉及的片型浪涌吸收器20中，由于將放電電極12作成二至五對，放電電極12間有多個電場集中點，浪涌施加時能平滑觸發(fā)，不延遲放電。
而且，本實施例涉及的片型浪涌吸收器20由于是上下對稱形狀，安裝到基板時不必區(qū)別上下。
這里，對本實施例涉及的片型浪涌吸收器20和現(xiàn)有技術(shù)片型浪涌吸收器的性能進(jìn)行比較。
通過上述本發(fā)明涉及的方法，絕緣體板用128mm×64mm×0.5mm的莫來石薄板制作本發(fā)明涉及的片型浪涌吸收器，作為實施例2。
在這種片型浪涌吸收器的絕緣基體中，使用分割上述薄板后的3.2mm×1.6mm×0.5mm的基體。
而且，放電電極為TiN膜，厚度為1μm，形成三對寬度為100μm的電極，對之間的間隔分別為50μm。而且，放電間隙的寬度作成30μm。
密封蓋為莫來石制，外部尺寸為3.2mm×1.6mm×1.1mm，內(nèi)部尺寸為2.4mm×0.8mm×0.8mm。而且，端子電極使用Ag/Pb合金，放電氣體使用Ar，放電氣體的填充壓力為6.65×104Pa。
然后，將圖14所示的片型浪涌吸收器150作為比較例2。
這種片型浪涌吸收器的密封蓋尺寸作成外部尺寸為2.0mm×1.4mm×1.1mm，內(nèi)部尺寸為1.2mm×0.6mm×0.8mm，放電電極作成300μm寬的一對，在形成放電電極的面的反面設(shè)分割槽，其它與實施例2條件相同。
另外，按下述方法制作片型浪涌吸收器作為比較例3密封蓋的尺寸與實施例2相同，用與實施例2相同的方法形成端子電極，其它條件與實施例2相同。
另外，按下述方法制作片型浪涌吸收器作為比較例4除了作成一對寬度為300μm的放電電極為，其它條件與實施例2相同。
然后，在第一實驗中，各使用100個實施例2和比較例2的片型浪涌吸收器，進(jìn)行浪涌耐受量的測量。
結(jié)果，浪涌耐受量實施例2平均為300A，比較例2平均為50A，本實施例涉及的片型浪涌吸收器耐受量明顯增大。
在第二實驗中，各使用100個實施例2、比較例3和比較例4的片型浪涌吸收器，施加1.2/50μs、500V并測量放電開始時間。
結(jié)果，實施例2為0.5μs、比較例3為2μs、比較例4為2μs，可見，本實施例涉及的片型浪涌吸收器的放電開始時間比比較例短。而且，比較例3的片型浪涌吸收器中，不放電的為三個，認(rèn)為是端子電極和放電電極之間接觸不良。下面結(jié)合圖3和圖4說明本發(fā)明第三實施例涉及的片型浪涌吸收器。圖3是顯示本實施例涉及的片型浪涌吸收器一個實施例的整體斜視圖，圖4是其縱向截面圖。其中，本實施例涉及的片型浪涌吸收器30中與第一或第二實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造中使用的部件相同或類似的部件，使用相同符號表示，省略詳細(xì)說明。
本實施例涉及的片型浪涌吸收器30在氧化鋁等構(gòu)成的絕緣基體11上形成放電電極12a、12b，在該放電電極12a與放電電極12b之間形成具有規(guī)定尺寸的放電間隙17。
而且，在具有放電電極12a、12b及放電間隙17的絕緣基體11上，蓋著如圖3所示那樣的為了保證絕緣的玻璃制的密封蓋13。該密封蓋13通過作為相同絕緣粘接劑的玻璃制粘接劑固定在絕緣基體11的外周邊部，在其內(nèi)部空間即密封室18中密封兩放電電極12a,12b及放電間隙17以便暴露于氛圍氣體中。
另一方面，如圖4所示那樣，放電電極12a,12b的外端部經(jīng)絕緣基體11與密封蓋13的連接部19延伸至它們的外端面，與覆蓋在絕緣基體11和密封蓋13的兩端部的端子電極14a,14b連接，構(gòu)成片型浪涌吸收器30。
而且，該放電電極12a,12b中，位于絕緣基體11和密封蓋13的連接部19的末端部33,34由比前端部35,36的電阻值低的材料形成，同時，厚度比前端部35,36大，其厚度增大的末端部33,34突出直至密封蓋13所包圍的密封室18內(nèi)。
形成這種放電電極12a,12b時，其前端部35,36這樣形成通過噴濺如鎳等導(dǎo)電金屬、蒸發(fā)或印刷而涂覆形成一根帶狀后，在其鎳部分的中間位置以激光照射并切斷，由此經(jīng)放電間隙17互相相對地形成前端部，末端部33,34通過在如此形成的前端部35,36的外端部印刷如Cu,Al,Ag,Au,Pt等低電阻值的導(dǎo)電材料而形成連接狀態(tài)。而且，厚度設(shè)定為前端部35,36為2-20μm，末端部33,34為5-50μm。
上述這種結(jié)構(gòu)的片型浪涌吸收器30遇到浪涌電壓時，經(jīng)放電間隙17在放電電極12a,12b的前端部35,36間開始輝光放電，該放電以沿面放電的形式延伸直至放電電極12a,12b的末端部33,34，通過在這些末端部33,34之間弧光放電而吸收浪涌電壓。
上述放電時，向放電電極12a,12b的末端部33,34以點狀態(tài)流入弧光電流，但是，由于該部分形成厚壁，電阻值低，所以，能夠使弧光電流的流動擴(kuò)散，能在抑制弧光電流流入部分的電流密度變高的同時，抑制溫度上升。特別是，由于厚度增大，以點狀進(jìn)入的弧光電流邊擴(kuò)大其進(jìn)入方向邊流動，能夠更有效地擴(kuò)散。
因此，能夠防止現(xiàn)有技術(shù)那種高溫熔化粘接劑的問題，不會在浪涌電壓下打開玻璃制的密封蓋13，在可取得對浪涌電壓的耐久性的同時，能提高耐受的浪涌電壓。
本實施例中，如上所述，厚厚地形成放電電極12a,12b的末端部33,34,如圖4所示，成為突出到由密封蓋13所包圍的密封室18內(nèi)的狀態(tài)，因此，放電時，在末端部33,34突出的內(nèi)端部產(chǎn)生促進(jìn)弧光放電的作用，能夠穩(wěn)定弧光放電。
順便說一下，放電電極12a,12b的末端部33,34使用每單位長度、單位橫截面積的電阻值為0.1Ω/□的材料，制作寬度為0.3mm、膜厚為20μm的片型浪涌吸收器時，能夠得到200A(8/20μsec)的浪涌耐受量，用相同電阻值的材料制作成寬度為0.3mm、膜厚為50μm時，可得到500A(8/20μsec)的浪涌耐受量，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，可大幅度提高浪涌耐受量。
而且，由于只增大放電電極12a,12b一部分的厚度，如果通過印刷來形成，可容易地使其厚度增大。
另外，本實施例中說明了以鎳形成放電電極12a,12b的前端部35,36,作為末端部33,34以Cu,Al,Au等材料形成的例子，但是，也能夠以其它的低電阻值材料、如T,W,Mo等來形成，可以通過放電特性來適當(dāng)選定。
另外，末端部33,34使用低電阻值的材料，且其厚度比前端部35,36大，但是，由于末端部33,34的電阻值小就可以，所以，可采用降低材料的固有電阻值(每單位長度、單位橫截面積的電阻值)或增大厚度的任一種方法。而且，除了增大厚度以外，增大寬度也能降低電阻值，所以，也可以作成增大厚度或?qū)挾鹊娜我粋€。不過，與寬度方向相比，弧電流在厚度方向更易擴(kuò)散，所以，增大厚度的方式更有效。
另外，密封蓋的材料作成是玻璃制的，但是，如果是絕緣材料，不局限于玻璃。下面結(jié)合圖5和圖6說明本發(fā)明第四實施例涉及的片型浪涌吸收器。圖5顯示本實施例涉及的片型浪涌吸收器的制造過程，(a)顯示構(gòu)成絕緣基體39的放電基板39a,(b)顯示構(gòu)成絕緣基體39的蓋基板39b,(c)顯示接合放電基板39a和蓋基板39b后的狀態(tài)，(d)是本實施例涉及的片型浪涌吸收器的縱向截面圖。其中，本實施例涉及的片型浪涌吸收器40中與第一一第三實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造中使用的部件相同或類以的部件，使用相同符號表示，省略詳細(xì)說明。
本實施例涉及的片型浪涌吸收器40包括內(nèi)部具有貫通的空腔的長方體形絕緣基體39；在絕緣基體39的兩端配置成閉合上述貫通的空腔的一對端子電極14；絕緣基體39和端子電極14所閉合的空腔即封入放電氣體的密封室18；在密封室18內(nèi)的絕緣基體39上的一面設(shè)置放電間隙17而配置的一對放電電極12。其中，放電電極12與端子電極14電導(dǎo)通。而且，在密封室18內(nèi)的絕緣基體39上的其它面設(shè)置與放電電極12及端子電極14隔離的中繼弧光放電的中繼電極41。
如此構(gòu)造的片型浪涌吸收器40在持續(xù)時間長的浪涌侵入時，通過端子電極14間的弧光放電，密封室18內(nèi)變成高溫。但是，按本發(fā)明這樣在與放電電極12和端子電極14隔離的位置形成中繼電極41時，弧光放電時放電的一部分經(jīng)過中繼電極41，在中繼電極41與端子電極14之間進(jìn)行弧光放電。因此，放電電極12之間的放電量減少，大幅度地抑制對放電電極12的熱負(fù)荷。結(jié)果，即使反復(fù)遭遇浪涌，對放電間隙17的損傷也變少，片型浪涌吸收器40的壽命變長。
而且，密封室18內(nèi)的絕緣基體39內(nèi)側(cè)面端面部在中繼電極41端部與端子電極14之間向內(nèi)面切陷，放電空間擴(kuò)大。將內(nèi)側(cè)端面部的中繼電極41端部與端子電極14之間的絕緣基體39向內(nèi)面切陷的原因是，通過擴(kuò)大放電空間使中繼電極41與端子電極14之間容易弧光放電，同時，通過弧光放電揮發(fā)的金屬蒸氣蒸發(fā)絕緣基體39的端面，防止片型浪涌吸收器40本身短路。
本實施例中的絕緣基體39如上所述在浪涌侵入后暴露于高溫下，所以，在要求電氣絕緣性的同時，還要求有耐熱性。因此，作為絕緣基體39能適當(dāng)使用耐熱性優(yōu)良的陶瓷類，但是，其中，從絕緣性、耐熱性、強(qiáng)度、價格等綜合判斷，氧化鋁和莫來石是最適合的。
絕緣基體39為長方體形，內(nèi)部具有貫通的空腔。該基體通過挖出絕緣材料能夠整體制作。但是，由于該方法中放電間隙17和中繼電極41等的形成困難，所以，通過重合上在任一方或雙方形成槽43后的兩個板狀體來連接并制作。
通過將金屬制的密封蓋覆蓋在絕緣基體39的端面，加熱熔結(jié)它來形成端子電極14。加工以Ag,Ag/Pd,Ag/Pt,Cu等貴金屬為主體的導(dǎo)電膠來制作金屬制的密封蓋。
通過如此制作形成端子電極14，閉合絕緣基體39內(nèi)的空腔。但是，由于該空腔內(nèi)部需要封入放電氣體，所以，該端子電極14的形成在放電氣體氛圍下進(jìn)行。放電氣體封入后，該空腔成為密封室18。
另外，由于放電電極12薄與端子電極14之間實現(xiàn)導(dǎo)通困難，所以，也可以如圖5(d)所示的那樣在絕緣基體39的端部形成導(dǎo)通用的輔助電極42。
由于放電電極12要求高度耐熱，所以，用導(dǎo)電陶瓷或金屬形成。具體地，用噴濺法、蒸發(fā)法、離子鍍法、印刷法、燒結(jié)法等形成RuO2、Ti、TiO、TiN、Ta、W、SiC、SnO2、BaAl、Nb、Si、C、Au、Ag、Pt、Pd、La或它們的兩種以上的混合物。而且，膜厚為0.1-20μm的程度。
另外，放電間隙17在整體形成放電電極后用激光或蝕刻來切斷的方法而形成，或用絲網(wǎng)掩膜法等與導(dǎo)電膜同時形成。而且，放電間隙17不必是一個，能設(shè)多個。設(shè)置多個放電間隙17時，對應(yīng)于其合計的間隙寬度來決定放電開始電壓。另外，放電電極12和中繼電極41的最小間隔必須比放電間隙17的合計間隙寬度大。該間隔小于放電間隙17的合計寬度時，會在該間隔中開始最初的放電。
作為放電氣體，如果是高溫下離子化的氣體可以包含空氣來使用，但是，考慮氣體高溫下的穩(wěn)定性和放電開始電壓時，優(yōu)選使用He、Ar、Ne、Xe、SF6、CO2、H2、C2F6、C3F8、CF4、N2等一種或兩種以上的混合物。
本實施例涉及的片型浪涌吸收器40的技術(shù)特征即中繼電極41的材質(zhì)使用與放電電極12相同的材質(zhì)。中繼電極41根據(jù)其要義不僅在槽43的底部而且可在側(cè)部形成。另外，形狀上與放電電極12和端子電極14的間隔只要不過于狹窄就自由定取。中繼電極41的形成可使用印刷法、噴濺法等與形成放電電極相同的方法。
下面說明根據(jù)圖5制作本實施例涉及的片型浪涌吸收器40(其中，將該片型浪涌吸收器作成實施例4a)。而且，本發(fā)明只要不違反其要義就不局限于本實施例。另外，本實施例中絕緣基體39使用氧化鋁，端子電極14使用Cu，放電電極12和中繼電極41使用RuO2。
①在絕緣基體上用印刷法上膜放電電極12，用激光切斷該放電電極12后形成20μm寬度的放電間隙17，制作放電基板39a。放電基板39a的尺寸為3.2mm×1.6mm×0.5mm，放電電極12長1.6mm、寬0.5mm、厚5μm。
②在絕緣基體39形成用于確保密封室18的寬0.5mm、深0.25mm的槽43。然后在該槽43的底部通過印刷法形成寬0.48mm、長2.2mm、厚5μm的中繼電極41，制作蓋基板39b。蓋基板39b的尺寸為3.2mm×1.6mm×0.5mm。
④用玻璃膠44粘接放電基板39a和蓋基板39b后進(jìn)行加熱，制作絕緣基體39。
⑤在絕緣基體的兩端面安裝金屬制的密封蓋后，燒結(jié)作成端子電極14。此時如圖5(d)所示的那樣，為了確實導(dǎo)通放電電極12和端子電極14，也可在形成輔助電極42后安裝端子電極14。
⑥上述端子電極14安裝后的燒結(jié)在10.1×104Pa的Ar氣流中進(jìn)行，在形成端子電極14的同時向密封室18內(nèi)封入放電氣體。
由此結(jié)束本實施例涉及的片型浪涌吸收器的制造。
下面說明圖6的本實施例涉及的片型浪涌吸收器的其它形式。該片型浪涌吸收器46通過在片型浪涌吸收器40中在中繼電極41端部與端子電極14之間向內(nèi)面切陷絕緣基體39而形成切陷部45，由此擴(kuò)大放電空間。通過激光或切割實行絕緣基體39的切陷。
該片型浪涌吸收器46以在片型浪涌吸收器40中在中繼電極41端部與端子電極14之間切陷絕緣基體39的內(nèi)側(cè)端面部來擴(kuò)大放電空間為特征。具體地，上述片型浪涌吸收器40的制造方法中，在③階段形成中繼電極41后，利用激光從中繼電極41的端部向槽43端部加深槽43(圖6中未圖示)而形成切陷部45，由此擴(kuò)大放電空間(參見圖6)。本實施例中，在絕緣基體39的端部，將槽43再加深0.1mm(這里，將該片型浪涌吸收器作為實施例4b)。而且，在形成輔助電極42的情況下，輔助電極也切陷。
槽43希望向絕緣基體39的端部變深，但是，如果放電空間被擴(kuò)大，則即使端部淺實用時也無障礙。
而且，可以在形成中繼電極41前切陷絕緣基體39。
這里，將本實施例涉及的片型浪涌吸收器即實施例4a、4b與現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器進(jìn)行比較。
作為現(xiàn)有技術(shù)的片型浪涌吸收器，使用除了在蓋基板不形成中繼電極以外，其它與實施例4a同樣制作的片型浪涌吸收器(將其作為比較例5)。
為了確認(rèn)實施例4a,4b及比較例5所制作的片型浪涌吸收器的壽命特性，進(jìn)行以下試驗。而且，實驗用片型浪涌吸收器放電間隙寬為20μm，初始放電開始電壓為300V，放電氣體為Ar，氣體填充壓為10.1×104Pa。
以10KV的電壓充電1500pF電容器后，將其放開分別施加給片型浪涌吸收器。施加次數(shù)為1500次，中間每500次測量放電開始電壓。而且，試驗樣品實施例、比較例都是7個，平均7個的測量值。
測量結(jié)果顯示于圖7的表中。
如圖7所示，在比較例的現(xiàn)有技術(shù)片型浪涌吸收器中，施加500次浪涌，放電開始電壓上升，但是，本實施例涉及的片型浪涌吸收器的實施例4a中，即使施加1000次浪涌放電開始電壓也不上升，實施例4b中即使施加1500次浪涌放電開始電壓也不上升。
本實施例涉及的片型浪涌吸收器在放電間隙17的對面設(shè)有中繼電極41，因此，弧光放電時放電的一部分流到中繼電極41，在中繼電極41與端子電極14之間進(jìn)行弧光放電，放電電極12的熱負(fù)擔(dān)減少，放電間隙17的熱損傷變少，片型浪涌吸收器的壽命延長。
而且，通過在中繼電極41與端子電極14之間擴(kuò)大放電空間，弧光放電變大容易，在延長片型浪涌吸收器的壽命的同時，通過弧放電揮發(fā)的金屬蒸氣在絕緣基體39的端面蒸發(fā)，由此能防止片型浪涌吸收器本身的短路。下面結(jié)合圖8和圖9說明本發(fā)明第五實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造方法。圖8是本實施例涉及的片型浪涌吸收器的主要部件側(cè)視圖，圖9是圖8所示片型浪涌吸收器的平面圖。其中，本實施例涉及的片型浪涌吸收器50中與第一一第四實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造中使用的部件相同或類似的部件，使用相同符號表示，省略詳細(xì)說明。
在具有耐熱性的絕緣基體11上帶狀設(shè)置比絕緣基體11耐熱性低的低耐熱絕緣層51，低耐熱絕緣層51與下述的放電電極一起被放電間隙17在長度方向的中央部左右(圖8的左右)分開。在低耐熱絕緣層51的上面隔著放電間隙17形成一對放電電極12，放電電極12與上述低耐熱絕緣層51一起通過放電間隙17在長度方向的中央部被左右分開。就是說，在絕緣基體11與放電電極12之間，設(shè)置比絕緣基體11耐熱性低的低耐熱絕緣層51。
作為絕緣基體11，列舉具有絕緣性且保證密封的材料，如氧化鋁，金剛砂，莫來石及其混合物。作為低耐熱絕緣層51，列舉良好地進(jìn)行激光切割的絕緣材料，即光的反射和穿透少、耐熱性弱的絕緣材料，如MgO等。而且，作為放電電極12，列舉Ti,TiN,Ta,W,SiC,SnO2,BaAl,Nb,Si,C,Au,Ag,Pt,Pd,La及其混合物等。
絕緣基體11的基板面形成平面。低耐熱絕緣層51在絕緣基體11的平坦基板面上形成。放電電極12再層疊在該低耐熱絕緣層51上。于是，放電電極12配置成從絕緣基體11提升到上方的狀態(tài)，提升程度為低耐熱絕緣層51的厚度。
另外，該實施例中，以放電電極12配置到從絕緣基體11提升的位置、提升程度為低耐熱絕緣層51的厚度的情況為例作了說明，但是，如果放電電極12與絕緣基體11之間設(shè)有低耐熱絕緣層51，則放電電極12也可以不提升低耐熱絕緣層51厚度地配置。此時，在絕緣基體11形成帶狀的槽，在該槽內(nèi)嵌入低耐熱絕緣層51，在與絕緣基體11成為同一平面的該低耐熱絕緣層51上層疊放電電極12。如果作成這種結(jié)構(gòu)，能夠加深切入，并能大大確保后述密封蓋內(nèi)的密封空間的容積。
另外，形成放電間隙17，至少完全分?jǐn)喾烹婋姌O12和低耐熱絕緣層51。此時，絕緣基體11厚度方向的一部分可以由放電電極12除去。因此，放電間隙17以放電電極12的厚度、低耐熱絕緣層51的厚度和絕緣基體11被除去的厚度方向部分的總和尺寸被切入地形成。
在低耐熱絕緣層51、放電電極12的所形成的絕緣基體11的上面，以粘接劑52粘接與現(xiàn)有技術(shù)一樣的密封蓋13。密封蓋13如此粘接有密封室18，在密封室18的中央放置放電間隙17，且放電電極12的兩端從外部露出。在從密封蓋13露出的放電電極12兩端部通過燒結(jié)、電鍍等連接與現(xiàn)有技術(shù)一樣的端子電極193(參見圖20)。
說明這種結(jié)構(gòu)的片型浪涌吸收器50的作用。
片型浪涌吸收器50在絕緣基體11與放電電極12之間，至少設(shè)置比絕緣基體11耐熱性低的低耐熱絕緣層51，由此，在用激光切割形成放電間隙17時，低耐熱絕緣層51被深深切入。因此，能形成寬度狹窄且深的放電間隙17，放電開始電壓降低，且導(dǎo)電物質(zhì)等的散落物難填埋。
另外，低耐熱絕緣層51和放電電極12從絕緣基體11的平坦基板面上突出并層疊，與放電電極12一起切入低耐熱絕緣層51時，放電間隙17配置在從基板面上向上方離開的位置，離開距離為低耐熱絕緣層51的厚度。另外，由放電間隙17切入的低耐熱絕緣層51的切入方向兩端在基板面上開口。于是，放電間隙17為狹窄寬度且確保兩端開口，導(dǎo)電位置等的散落物容易排出。
按照這樣的、上述片型浪涌吸收器50，能形成寬度狹窄且深的放電間隙17，放電開始電壓低，且難以將導(dǎo)電應(yīng)置等的散落物填埋到放電間隙17，能同時取得放電開始電壓低壓化和長壽命化。
下面說明上述片型浪涌吸收器50的制造方法。
為了制造片型浪涌吸收器50，在絕緣基體11的平坦基板面上，帶狀地形成低耐熱絕緣層51。
然后，覆蓋該低耐熱絕緣層51，用印刷法、蒸發(fā)法、噴濺法等層疊導(dǎo)電膜(放電電極12)。
然后，通過在與長度方向正交的方向進(jìn)行激光切割來與低耐熱絕緣層51同時分?jǐn)鄬?dǎo)電膜而形成間隔放電間隙17的一對放電電極12。而且，此時，如上所述，也可以同時除去絕緣基體11的一部分。
然后，將密封蓋13蓋在絕緣基體11上。蓋上密封蓋13以便在與絕緣基體11之間形成密封室18，與絕緣基體11的粘接使用玻璃膠等粘接劑52。
密封蓋13在大氣中或氣體(N2,Ar,Ne,He,Xe,H2,SF6,CF4,C2F6,C3F8,CO2及其混合氣體)中，將希望的氣體封入密封室18中而密封密封蓋13。
密封蓋13粘接后，形成露出到密封蓋13外部的放電電極12未圖示的端子電極(與圖20顯示的端子電極193一樣)。端子電極用浸漬(ディッピング)法等附著金屬膠，形成在絕緣基體11的兩端面或密封蓋13的兩側(cè)面。
最后，燒結(jié)端子電極后結(jié)束片型浪涌吸收器50的制造。
該片型浪涌吸收器50的制造方法中，在絕緣基體11上形成低耐熱絕緣層51，在該低耐熱絕緣層51上層疊的導(dǎo)電膜與低耐熱絕緣層51一起用激光切割分?jǐn)啵?，即使使用低輸出的激光，也能夠與導(dǎo)電膜一起深深切入低耐熱絕緣層51，容易取得具有寬度狹窄且深的放電間隙17的片型浪涌吸收器50。
下面實際使用上述制造方法制造上述片型浪涌吸收器，與用現(xiàn)有技術(shù)制造的比較例片型浪涌吸收器比較浪涌壽命，說明結(jié)果?！そ^緣基體大小3×1.5×厚度0.5mm·絕緣基體材質(zhì)氧化鋁基板·低耐熱絕緣層厚度10μm·低耐熱絕緣層材質(zhì)MgO·放電電極厚度1μm·放電電極材質(zhì)Ti·放電間隙寬度7μm·放電間隙的切入深度對低耐熱絕緣層10μm，對絕緣基體2μm(合計12μm)
·密封氣體Ar氣體(密封壓1.06×104Pa)[比較例的片型浪涌吸收器]·絕緣基體大小3×1.5×厚度0.5mm·絕緣基體材質(zhì)氧化鋁基板·放電電極厚度1μm·放電電極材質(zhì)Ti·放電間隙寬度11μm·放電間隙的切入深度對絕緣基體3μm·密封氣體Ar氣體(密封壓1.06×104Pa)[比較結(jié)果]實施例涉及的片型浪涌吸收器放電開始電壓為150V，關(guān)于浪涌壽命特性，施加波頭長8μs、波尾長20μs、施加電流值50A的電流波形浪涌來進(jìn)行壽命試驗時，即使施加次數(shù)為1000次以上，絕緣電阻也保證109Ω以上。
與此對照，比較例的片型浪涌吸收器放電間隙寬度為10μm以下、對絕緣基體的切入深度為2μm以下，引起短路不良。因此，制造放電間隙11μm、對絕緣基體的切入深度為3μm的片型浪涌吸收器時，放電開始電壓為180V，關(guān)于浪涌壽命特性，進(jìn)行上述同樣的壽命試驗時，在施加次數(shù)100次以內(nèi)絕緣電阻已低于109Ω。
如以上詳細(xì)說明的那樣，本實施例涉及的片型浪涌吸收器50由于在絕緣基體11與放電電極12之間設(shè)有至少比絕緣基體11耐熱性低的低耐熱絕緣層51，所以用激光切割形成放電電極12的微小間隙時，能夠容易地切入低耐熱絕緣層51。結(jié)果，能形成寬度狹窄且深而微小的間隙，放電開始電壓低，并且難以填埋導(dǎo)電位置等的散落物，可同時取得放電開始電壓低壓化和長壽命化。下面結(jié)合圖10至12說明本發(fā)明第六實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造方法。圖10是顯示本發(fā)明涉及的片型浪涌吸收器一個例子的整體斜視圖，圖11是圖10的縱向截面圖，圖12是圖11的部分放大圖。其中，本實施例涉及的片型浪涌吸收器60中與第一一第五實施例涉及的片型浪涌吸收器及其制造中使用的部件相同或類似的部件，使用相同符號表示，省略詳細(xì)說明。
如圖10、圖11所示的那樣，片型浪涌吸收器60包括氧化鋁等構(gòu)成的絕緣基體11，設(shè)在該絕緣基體11上的放電電極12a,12b，設(shè)在絕緣基體11與各放電電極12a,12b之間的介質(zhì)層61,62，在放電電極12a和放電電極12b之間具有預(yù)定尺寸而形成的放電間隙17。
如圖10所示，在具有放電電極12a,12b及放電間隙17的絕緣基體11上，蓋上玻璃制(絕緣物制)的密封蓋13。該密封蓋13的周邊部通過玻璃制(絕緣物制)的粘接劑蓋在絕緣基體11的外周邊部，絕緣基體11與密封蓋13之間形成密封室18。密封該密封室18，使其充滿適于放電的預(yù)定氣體，配置在密封室18的兩放電電極12a,12b及放電間隙17作成暴露在所述預(yù)定氣體氛圍氣中。
如圖11所示，放電電極12a,12b的末端部33,34延伸直至絕緣基體11和密封蓋13的外端面，連接覆蓋這些絕緣基體11和密封蓋13的兩端部的端子電極14a,14b，構(gòu)成片型浪涌吸收器60。因此，放電電極12a,12b的末端部33,34及絕緣基體11的外周邊部上蓋上密封蓋13。
在絕緣基體11和各放電電極12a,12b之間設(shè)置介質(zhì)層61,62。該介質(zhì)層61,62被層疊在絕緣基體11的上面，包含與放電電極12a,12b對應(yīng)的位置，由與絕緣基體11的介電常數(shù)相比數(shù)值為兩倍以上的材質(zhì)構(gòu)成。此時，介質(zhì)層61,62的一部分露出放電間隙17。本實施例中，作為絕緣基體11使用氧化鋁基板(介電常數(shù)εr10左右)，介質(zhì)層61,62的介電常數(shù)為35000。
為了制造以上具有所說明結(jié)構(gòu)的片型浪涌吸收器，首先，在絕緣基體11上通過印刷先形成介質(zhì)層61,62，再重疊于其上通過印刷形成放電電極12a,12b。然后，通過在放電電極12a,12b間照射激光來形成放電間隙17。此時，介質(zhì)層61,62形成與該放電間隙17相同的間隙，由此沒有電容器的功能。
這樣的片型浪涌吸收器60施加浪涌電壓時，經(jīng)放電間隙17在放電電極12a,12b的前端部間開始輝光放電，該放電以沿面放電的形式伸展直至放電電極12a,12b的末端部33,34，通過在這些末端部33,34間弧光放電，吸收浪涌電壓(參見圖16)。
上述放電時，由于在絕緣基體11與放電電極12a,12b的各自之間設(shè)置具有比絕緣基體11的介電常數(shù)高的介電常數(shù)的介質(zhì)層61,62，所以在施加浪涌電壓時，經(jīng)放電電極12a,12b電場集中于介質(zhì)層61,62，從連接兩介質(zhì)層61,62的放電電極12a,12b放出電場電子。因此，能夠在放電電極12a,12b間在低電壓下使初期電子放電，不受現(xiàn)有技術(shù)那樣的對放電電極12a,12b的工作函數(shù)和氣體材質(zhì)的制約，即使低電壓下也能確實動作。
而且，只要僅在絕緣基體11上與放電電極12a,12b對應(yīng)的部位設(shè)置介質(zhì)層61,62，為了在該介質(zhì)層61,62也設(shè)置間隙，由于不擔(dān)心增大整體的靜電電容，所以，可使用于高頻電路。而且，由于在絕緣基體11與放電電極12a,12b之間設(shè)置介質(zhì)層61,62，所以，與日本專利申請公開公報特開2000-12186號所公開的片型浪涌吸收器的用CVD法或漿料(スラリ-)法形成金剛石的相比，可容易地形成。
而且，本實施例中，作為絕緣基體11使用氧化鋁基板，在其上形成5μm厚、介電常數(shù)為3500的介質(zhì)層61,62的同時，形成10μm厚、BaAl構(gòu)成的放電電極12a,12b，在設(shè)置寬20μm且深20μm的放電間隙17來制造片型浪涌吸收器時，在靜電電容為1pF以下，能將直流放電開始電壓作成100V。
作為比較例6，使用與上述相同尺寸的氧化鋁基板、放電電極，制造沒有介質(zhì)層61,62的片型浪涌吸收器時，即使靜電電容為1pF直流放電開始電壓達(dá)200V，而且作為比較例7，將氧化鋁基板替換成介電常數(shù)εr為3500的介質(zhì)而制造時，靜電電容為5pF，直流放電開始電壓為140V。因此，可以確認(rèn)通過設(shè)置介質(zhì)層能確實達(dá)到低電壓化。
本實施例中，在作為絕緣基體11使用氧化鋁基板的關(guān)系上，說明了用介電常數(shù)(εr)為3500的介質(zhì)層61,62的例子，但是，根據(jù)絕緣基體11的材料介電常數(shù)可在10-100000的范圍，特別優(yōu)選1000-30000左右。而且，作為介質(zhì)層61,62的厚度可以是1-1000μm左右，但因電容優(yōu)選10-20μm左右。
本發(fā)明并不局限于上述各實施例，包括包含上述各實施例的組合的各種變形。
權(quán)利要求
1．一種片型浪涌吸收器，包括長方體形的絕緣基體；與所述絕緣基體一起構(gòu)造填充放電氣體的箱狀密封室的底面開口的絕緣密封蓋；設(shè)在所述密封室的兩端部的端子電極；導(dǎo)通端子電極、在密封室內(nèi)形成放電間隙地設(shè)置的一對放電電極；設(shè)在放電電極和端子電極的連接部、用于擴(kuò)大連接面積的連接面。
2．一種片型浪涌吸收器，包括長方體形的絕緣基體；與絕緣基體一起構(gòu)造填充放電氣體的箱狀密封室的底面開口的絕緣密封蓋；設(shè)在所述密封室的兩端部的端子電極；導(dǎo)通端子電極、在密封室內(nèi)形成放電間隙地設(shè)置的二至五對放電電極；設(shè)在放電電極和端子電極的連接部、用于擴(kuò)大連接面積的連接面。
3．一種片型浪涌吸收器，在絕緣基體的上面，經(jīng)放電間隙互相相對地形成放電電極，同時，粘接密封蓋的周邊部以包圍這些放電電極的上方空間，其特征在于，所述放電電極位于與密封蓋和絕緣基體的粘接部的末端部，比形成放電間隙的前端部電阻值小。
4．如權(quán)利要求3所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，所述放電電極的末端部比前端部至少厚度增大。
5．如權(quán)利要求4所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，所述放電電極的末端部突出到密封蓋所包圍的空間內(nèi)。
6．一種片型浪涌吸收器，包括內(nèi)部具有貫通的空腔的長方體形絕緣基體；在該絕緣基體的兩端配置成閉合上述貫通的空腔的一對端子電極；由所述絕緣基體和端子電極所閉合的空腔即封入放電氣體的密封室；在該密封室內(nèi)的絕緣基體上的一面設(shè)置放電間隙而配置的一對放電電極，并且，放電電極與端子電極電導(dǎo)通，其特征在于，在上述密封室內(nèi)的絕緣基體上的其它面設(shè)置與放電電極及端子電極隔離的中繼弧光放電的中繼電極。
7. 如權(quán)利要求6所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，上述絕緣基體的內(nèi)側(cè)端面部在中繼電極的端部和端子電極之間向內(nèi)面切陷。
8．如權(quán)利要求6所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，所述放電間隙為多個。
9．如權(quán)利要求7所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，上述放電間隙為多個。
10．一種片型浪涌吸收器，在具有耐熱性的絕緣基體上隔微小間隙形成一對放電電極，將所述微小間隙包圍在密閉空間內(nèi)的密封蓋緊附在所述絕緣基體上，其特征在于，至少在所述絕緣基體和所述放電電極之間設(shè)有比絕緣基體耐熱性低的低耐熱絕緣層。
11．如權(quán)利要求10所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，所述低耐熱絕緣層形成于所述絕緣基體的平坦基板面上，在該低耐熱絕緣層上層疊所述放電電極。
12．一種片型浪涌吸收器的制造方法，其特征在于包括下列工序在具有耐熱性的絕緣基體平坦的基板表面上形成比該絕緣基體耐熱性低的帶狀低耐熱絕緣層；在該帶狀低耐熱絕緣層上層疊同一帶狀的導(dǎo)電膜；在正交于長度方向的方向通過激光切割與所述低耐熱絕緣層同時分?jǐn)嘣搶?dǎo)電膜而形成隔微小間隙的一對放電電極。
13．一種片型浪涌吸收器，包括在絕緣基體上經(jīng)放電間隙互相相對配置的放電電極，其特征在于，在所述絕緣基體與所述各放電電極之間設(shè)置介電常數(shù)大于所述絕緣基體的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的至少一部分露出所述放電間隙。
14．如權(quán)利要求13所述的片型浪涌吸收器，其特征在于，所述介質(zhì)層由具有與絕緣基體的介電常數(shù)相比至少兩倍以上的介電常數(shù)的材質(zhì)構(gòu)成。
全文摘要
一種片型浪涌吸收器,包括:長方體形的絕緣基體;與絕緣基體一起構(gòu)造填充放電氣體的箱狀密封室的底面開口的絕緣密封蓋;設(shè)在密封室的兩端部的端子電極;導(dǎo)通端子電極、在密封室內(nèi)形成放電間隙地設(shè)置的一對放電電極;設(shè)在放電電極和端子電極的連接部、用于擴(kuò)大連接面積的連接面。一種片型浪涌吸收器的制造方法,包括下列工序:在具有耐熱性的絕緣基體平坦的基板表面上形成比該絕緣基體耐熱性低的帶狀低耐熱絕緣層;在該帶狀低耐熱絕緣層上層疊同一帶狀的導(dǎo)電膜;在正交于長度方向的方向通過激光切割與所述低耐熱絕緣層同時分?jǐn)嘣搶?dǎo)電膜而形成隔微小間隙的一對放電電極。
文檔編號H01C7/12GK1306327SQ00120699
公開日2001年8月1日 申請日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者澤田昌久, 田中芳幸, 原田宏一郎, 社藤康弘, 北原直人, 藤原和崇, 中元隆浩, 劉炳宣, 稻場均, 猿渡暢也 申請人:三菱綜合材料株式會社