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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022167368
(43)【公開日】2022-11-04
(54)【発明の名称】サージ防護素子及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01T 4/12 20060101AFI20221027BHJP
H01T 21/00 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
H01T4/12 F
H01T21/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073120
(22)【出願日】2021-04-23
(71)【出願人】
【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120396
【弁理士】
【氏名又は名称】杉浦 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】酒井 信智
(72)【発明者】
【氏名】藤原 和崇
(57)【要約】
【課題】高い絶縁性と、封止電極との良好な接合性と、放電時の破壊に対する破壊強度の向上とを得ることができるサージ防護素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 セラミックス管２と、セラミックス管２の両端部に接合された一対の環状ガラス部材３と、一対の環状ガラス部材３に接合されセラミックス管２の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材３と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極４とを備えている。また、封止電極と環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜４ｃが形成されていることが好ましい。
【選択図】図１
【解決手段】 セラミックス管２と、セラミックス管２の両端部に接合された一対の環状ガラス部材３と、一対の環状ガラス部材３に接合されセラミックス管２の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材３と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極４とを備えている。また、封止電極と環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜４ｃが形成されていることが好ましい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックス管と、
前記セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、
前記一対の環状ガラス部材に接合され前記セラミックス管の両端開口部を自身で又は前記環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えていることを特徴とするサージ防護素子。
前記セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、
前記一対の環状ガラス部材に接合され前記セラミックス管の両端開口部を自身で又は前記環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項2】
請求項１に記載のサージ防護素子において、
前記封止電極と前記環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜が形成され、
前記環状ガラス部材が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
前記封止電極と前記環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜が形成され、
前記環状ガラス部材が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のサージ防護素子において、
前記セラミックス管が、ＳｉＯ２を含有していることを特徴とするサージ防護素子。
前記セラミックス管が、ＳｉＯ２を含有していることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
両端側に前記一対の封止電極を配して前記セラミックス管内に収納されセラミックスで形成された碍子を備えていることを特徴とするサージ防護素子。
両端側に前記一対の封止電極を配して前記セラミックス管内に収納されセラミックスで形成された碍子を備えていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端面に接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端面に接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項6】
請求項１から４のいずれか一項に記載のサージ防護素子において、
前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端部の内周面に接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端部の内周面に接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項7】
請求項６に記載のサージ防護素子において、
前記セラミックス管が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材を備え、
前記中間ガラス部材の内周面に前記環状ガラス部材が接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
前記セラミックス管が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材を備え、
前記中間ガラス部材の内周面に前記環状ガラス部材が接合されていることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項8】
請求項６又は７に記載のサージ防護素子において、
前記封止電極が、接合された前記環状ガラス部材よりも軸方向内方に突出していることを特徴とするサージ防護素子。
前記封止電極が、接合された前記環状ガラス部材よりも軸方向内方に突出していることを特徴とするサージ防護素子。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項にサージ防護素子の製造方法であって、
一対の封止電極のうち一方の外周面に一対の環状ガラス部材のうち一方を接合させる下部電極側接合工程と、
前記一方の環状ガラス部材にセラミックス管の下端部を接合させるセラミックス管下端部接合工程と、
前記一対の環状ガラス部材のうち他方に前記一対の封止電極のうち他方を接合させる上部電極側接合工程と、
前記セラミックス管の上端部に前記他方の環状ガラス部材を接合させるセラミックス管上端側接合工程とを有していることを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
一対の封止電極のうち一方の外周面に一対の環状ガラス部材のうち一方を接合させる下部電極側接合工程と、
前記一方の環状ガラス部材にセラミックス管の下端部を接合させるセラミックス管下端部接合工程と、
前記一対の環状ガラス部材のうち他方に前記一対の封止電極のうち他方を接合させる上部電極側接合工程と、
前記セラミックス管の上端部に前記他方の環状ガラス部材を接合させるセラミックス管上端側接合工程とを有していることを特徴とするサージ防護素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、落雷等で発生する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防護素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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の接続する部分、電源線、アンテナ或いはＣＲＴ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又は発火等による破壊を防止するために、サージ防護素子が接続されている。
【0003】
従来、サージ防護素子として、例えば特許文献１には、中央部が膨らんだ構造をもつガラス管の内部にセラミックス素子を内包し、そのセラミックス素子の表面に導電性トリガ膜を形成した構造のサージアブソーバが記載されている。
このようなガラス管を用いたサージ防護素子では、ジュメット材料を封止電極として用いているが、ガラス管がジュメット材料の封止電極との親和性（濡れ性や熱膨張係数の整合性）に優れている。また、ガラス管は、高湿環境下での絶縁性に優れ、静電容量も小さい利点がある。
このようなガラス管を用いたサージ防護素子では、ジュメット材料を封止電極として用いているが、ガラス管がジュメット材料の封止電極との親和性（濡れ性や熱膨張係数の整合性）に優れている。また、ガラス管は、高湿環境下での絶縁性に優れ、静電容量も小さい利点がある。
【0004】
また、特許文献２には、放電空間の形成をガラス封止ではなく、アルミナ等のセラミックス管（セラミックスパッケージ、筒状セラミックス）を用いたサージアブソーバが記載されている。
このようなセラミックス管を用いたサージ防護素子では、セラミックスの強度による高いサージ耐量が得られる利点がある。
このようなセラミックス管を用いたサージ防護素子では、セラミックスの強度による高いサージ耐量が得られる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】意匠登録第１４０８２１５号公報
【特許文献2】特開２００６－１９６２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のガラス管を用いたサージ防護素子では、強力なサージが印加された場合にガラス管が破壊されるおそれがあり、サージ耐量が高くないという不都合があった。一方、従来のセラミックス管を用いたサージ防護素子では、高湿環境下の絶縁性が低く、静電容量も比較的大きいため、平時に電気回路に影響を及ぼすおそれがあった。また、セラミックス管と封止電極との封止には、ろう材を用い、セラミックス管側にメタライズを施す必要があり、高コストになってしまう問題もあった。
従来のガラス管を用いたサージ防護素子では、強力なサージが印加された場合にガラス管が破壊されるおそれがあり、サージ耐量が高くないという不都合があった。一方、従来のセラミックス管を用いたサージ防護素子では、高湿環境下の絶縁性が低く、静電容量も比較的大きいため、平時に電気回路に影響を及ぼすおそれがあった。また、セラミックス管と封止電極との封止には、ろう材を用い、セラミックス管側にメタライズを施す必要があり、高コストになってしまう問題もあった。
【0007】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高い絶縁性と、封止電極との良好な接合性と、放電時の破壊に対する破壊強度の向上とを得ることができるサージ防護素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のサージ防護素子は、セラミックス管と、前記セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、前記一対の環状ガラス部材に接合され前記セラミックス管の両端開口部を自身で又は前記環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えていることを特徴とする。
【0009】
このサージ防護素子では、セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、一対の環状ガラス部材に接合されセラミックス管の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えているので、環状ガラス部材によって高い絶縁性が得られると共に封止電極との優れた親和性及び接合性が得られ、さらに放電空間を覆うセラミックス管により優れた破壊強度を得ることができる。すなわち、封止電極とセラミックス管との間に環状ガラス部材が介在するため、高湿環境下でも絶縁性に優れている。また、封止電極に対して環状ガラス部材のガラスの溶融による接着で接合できると共に、環状ガラス部材を介してセラミックス管も接合でき、ろう材とセラミックス管のメタライズが不要になる。また、セラミックス管と直列に接続されるため、静電容量も小さくすることができる。さらに、放電空間がセラミックス管で覆われていることで、環状ガラス部材に亀裂が生じても、セラミックス管内に進展し難く、高いサージ耐量を得ることができる。
【0010】
第２の発明に係るサージ防護素子では、第１の発明において、前記封止電極と前記環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜が形成され、前記環状ガラス部材が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、封止電極と環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜が形成され、環状ガラス部材が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されているので、ＰｂＯを含有することで環状ガラス部材と封止電極の亜酸化銅膜との親和性及び接合性がより高くなる。
すなわち、このサージ防護素子では、封止電極と環状ガラス部材との接合面に亜酸化銅膜が形成され、環状ガラス部材が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されているので、ＰｂＯを含有することで環状ガラス部材と封止電極の亜酸化銅膜との親和性及び接合性がより高くなる。
【0011】
第３の発明に係るサージ防護素子では、第１又は第２の発明において、前記セラミックス管が、ＳｉＯ２を含有していることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、セラミックス管が、ＳｉＯ２を含有しているので、環状ガラス部材との接合性が高くなる。
すなわち、このサージ防護素子では、セラミックス管が、ＳｉＯ２を含有しているので、環状ガラス部材との接合性が高くなる。
【0012】
第４の発明に係るサージ防護素子では、第１から第３の発明のいずれかにおいて、両端側に前記一対の封止電極を配して前記セラミックス管内に収納されセラミックスで形成された碍子を備えていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、両端側に一対の封止電極を配してセラミックス管内に収納されセラミックスで形成された碍子を備えているので、セラミックス管と碍子とが互いにセラミックス製であることで、熱膨張係数の差が小さく、熱膨張係数差による熱応力を低減することができる。
すなわち、このサージ防護素子では、両端側に一対の封止電極を配してセラミックス管内に収納されセラミックスで形成された碍子を備えているので、セラミックス管と碍子とが互いにセラミックス製であることで、熱膨張係数の差が小さく、熱膨張係数差による熱応力を低減することができる。
【0013】
第５の発明に係るサージ防護素子では、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端面に接合されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、一対の環状ガラス部材が、セラミックス管の両端面に接合されているので、セラミックス管の内径を封止電極の外径と同じに設定でき、環状ガラス部材を間に介在させていても全体として細くすることができる。
すなわち、このサージ防護素子では、一対の環状ガラス部材が、セラミックス管の両端面に接合されているので、セラミックス管の内径を封止電極の外径と同じに設定でき、環状ガラス部材を間に介在させていても全体として細くすることができる。
【0014】
第６の発明に係るサージ防護素子では、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記一対の環状ガラス部材が、前記セラミックス管の両端部の内周面に接合されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、一対の環状ガラス部材が、セラミックス管の両端部の内周面に接合されているので、封止電極の外径よりもセラミックス管の内径を大きく設定でき、放電空間を広くすることが可能になる。
すなわち、このサージ防護素子では、一対の環状ガラス部材が、セラミックス管の両端部の内周面に接合されているので、封止電極の外径よりもセラミックス管の内径を大きく設定でき、放電空間を広くすることが可能になる。
【0015】
第７の発明に係るサージ防護素子では、第６の発明において、前記セラミックス管が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材を備え、前記中間ガラス部材の内周面に前記環状ガラス部材が接合されていることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、セラミックス管が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材を備え、中間ガラス部材の内周面に環状ガラス部材が接合されているので、さらにセラミックス管の内径を大きく設定でき、放電空間をより広くすることが可能になる。
すなわち、このサージ防護素子では、セラミックス管が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材を備え、中間ガラス部材の内周面に環状ガラス部材が接合されているので、さらにセラミックス管の内径を大きく設定でき、放電空間をより広くすることが可能になる。
【0016】
第８の発明に係るサージ防護素子では、第６又は第７の発明において、前記封止電極が、接合された前記環状ガラス部材よりも軸方向内方に突出していることを特徴とする。
すなわち、このサージ防護素子では、封止電極が、接合された環状ガラス部材よりも軸方向内方に突出しているので、封止電極の内端部の角部が内方に突出することで、電界が集中し応答性が向上する。また、環状ガラス部材と封止電極との間にも空間が得られることで、放電空間が大きくなり、サージ耐量が向上する。
すなわち、このサージ防護素子では、封止電極が、接合された環状ガラス部材よりも軸方向内方に突出しているので、封止電極の内端部の角部が内方に突出することで、電界が集中し応答性が向上する。また、環状ガラス部材と封止電極との間にも空間が得られることで、放電空間が大きくなり、サージ耐量が向上する。
【0017】
第９の発明に係るサージ防護素子の製造方法では、第１から第８の発明のいずれかのサージ防護素子の製造方法であって、一対の封止電極のうち一方の外周面に一対の環状ガラス部材のうち一方を接合させる下部電極側接合工程と、前記一方の環状ガラス部材にセラミックス管の下端部を接合させるセラミックス管下端部接合工程と、前記一対の環状ガラス部材のうち他方に前記一対の封止電極のうち他方を接合させる上部電極側接合工程と、前記セラミックス管の上端部に前記他方の環状ガラス部材を接合させるセラミックス管上端側接合工程とを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法によれば、セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、一対の環状ガラス部材に接合されセラミックス管の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えているので、環状ガラス部材によって高い絶縁性が得られると共に封止電極との優れた親和性及び接合性が得られ、さらに放電空間を覆うセラミックス管により優れた破壊強度を得ることができる。
すなわち、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法によれば、セラミックス管の両端部に接合された一対の環状ガラス部材と、一対の環状ガラス部材に接合されセラミックス管の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極とを備えているので、環状ガラス部材によって高い絶縁性が得られると共に封止電極との優れた親和性及び接合性が得られ、さらに放電空間を覆うセラミックス管により優れた破壊強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第１実施形態において、サージ防護素子を示す断面図である。
【図2】第１実施形態において、サージ防護素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図3】本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第２実施形態において、サージ防護素子を示す断面図である。
【図4】第２実施形態において、サージ防護素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図5】本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第３実施形態において、サージ防護素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【0021】
本実施形態のサージ防護素子１は、図１及び図２に示すように、セラミックス管２と、セラミックス管２の両端部に接合された一対の環状ガラス部材３と、一対の環状ガラス部材３に接合されセラミックス管２の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材３と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極４とを備えている。
上記封止電極４の環状ガラス部材３との接合面には、亜酸化銅膜４ｃが形成されている。
本実施形態では、封止電極４の外周面に、亜酸化銅膜４ｃが形成されている。
また、上記環状ガラス部材３は、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されている。
例えば、環状ガラス部材３のガラス材料は、Ｎａ２Ｏ・Ｋ２Ｏ・ＰｂＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２である。
上記封止電極４の環状ガラス部材３との接合面には、亜酸化銅膜４ｃが形成されている。
本実施形態では、封止電極４の外周面に、亜酸化銅膜４ｃが形成されている。
また、上記環状ガラス部材３は、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されている。
例えば、環状ガラス部材３のガラス材料は、Ｎａ２Ｏ・Ｋ２Ｏ・ＰｂＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２である。
【0022】
上記セラミックス管２は、ＳｉＯ２を含有している。
例えば、セラミックス管２は、ＳｉＯ２を含有したＡｌ２Ｏ３（アルミナ）で形成されている。
また、本実施形態のサージ防護素子１は、両端側に一対の封止電極４を配してセラミックス管２内に収納されセラミックスで形成された碍子５を備えている。
上記一対の環状ガラス部材３は、セラミックス管２の両端面に接合されている。
例えば、セラミックス管２は、ＳｉＯ２を含有したＡｌ２Ｏ３（アルミナ）で形成されている。
また、本実施形態のサージ防護素子１は、両端側に一対の封止電極４を配してセラミックス管２内に収納されセラミックスで形成された碍子５を備えている。
上記一対の環状ガラス部材３は、セラミックス管２の両端面に接合されている。
【0023】
上記封止電極４は、円柱状の電極部４ａと、該電極部４ａに一端が埋め込まれたリード線４ｂとで構成されたスラグリードである。
上記電極部４ａは、上述したように、少なくとも外周面が亜酸化銅膜４ｃで形成され内部がＦｅＮｉ等のニッケル合金で形成されたジュメット線（ジュメット材料）を切断して使用したものである。
上記電極部４ａは、上述したように、少なくとも外周面が亜酸化銅膜４ｃで形成され内部がＦｅＮｉ等のニッケル合金で形成されたジュメット線（ジュメット材料）を切断して使用したものである。
【0024】
なお、環状ガラス部材３は、電極部４ａの外径よりも若干大きい内径に設定されている。
また、セラミックス管２は、環状ガラス部材３と同じ外径及び内径に設定されている。
上記セラミックス管２内に封入される放電ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ６，ＣＯ２，Ｃ３Ｆ８，Ｃ２Ｆ６，ＣＦ４，Ｈ２，Ｎ２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。
また、セラミックス管２は、環状ガラス部材３と同じ外径及び内径に設定されている。
上記セラミックス管２内に封入される放電ガスは、不活性ガス等であって、例えばＨｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ，ＳＦ６，ＣＯ２，Ｃ３Ｆ８，Ｃ２Ｆ６，ＣＦ４，Ｈ２，Ｎ２，大気等及びこれらの混合ガスが採用される。
【0025】
上記碍子５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等のセラミックス材料で薄板状に形成された放電素子である。
なお、本実施形態の碍子５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成されており、セラミックス管２との熱膨張係数の差が小さく、部材間の熱応力が緩和され、全体の熱膨張係数の整合性が高くなって融着時の加熱処理の熱に起因する熱膨張係数の差による破壊を抑制することができるため好適である。
さらに、碍子５の表裏面の中間部には、カーボン等の導電性材料で形成されたトリガ部５ａが設けられている。このトリガ部５ａは、必要に応じて形成される。
なお、本実施形態の碍子５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成されており、セラミックス管２との熱膨張係数の差が小さく、部材間の熱応力が緩和され、全体の熱膨張係数の整合性が高くなって融着時の加熱処理の熱に起因する熱膨張係数の差による破壊を抑制することができるため好適である。
さらに、碍子５の表裏面の中間部には、カーボン等の導電性材料で形成されたトリガ部５ａが設けられている。このトリガ部５ａは、必要に応じて形成される。
【0026】
次に、本実施形態のサージ防護素子１の製造方法について説明する。
【0027】
本実施形態のサージ防護素子１の製造方法は、図２に示すように、一対の封止電極４のうち一方の外周面に一対の環状ガラス部材３のうち一方を接合させる下部電極側接合工程と、一方の環状ガラス部材３にセラミックス管２の下端部を接合させるセラミックス管下端部接合工程と、一対の環状ガラス部材３のうち他方に一対の封止電極４のうち他方を接合させる上部電極側接合工程と、セラミックス管２の上端部に他方の環状ガラス部材３を接合させるセラミックス管上端側接合工程とを有している。
【0028】
下部電極側接合工程では、図２の（ａ）に示すように、まず一方の封止電極４の電極部４ａの外周面に、封着に用いる環状ガラス部材３を被せ、熱処理により互いに溶着させる。
次に、セラミックス管下端部接合工程で、図２の（ｂ）に示すように、溶着した環状ガラス部材３にセラミックス管２を載置し、図２の（ｃ）に示すように、その状態で内部に碍子５を振り込む。
次に、セラミックス管下端部接合工程で、図２の（ｂ）に示すように、溶着した環状ガラス部材３にセラミックス管２を載置し、図２の（ｃ）に示すように、その状態で内部に碍子５を振り込む。
【0029】
この後、上部電極側接合工程で、下部電極側接合工程と同様に他方の封止電極４の電極部４ａに環状ガラス部材３を熱処理により溶着させたものを、図１に示すように、セラミックス管上端側接合工程で、セラミックス管２上に載せて、不活性ガス（放電ガス）雰囲気下で７００℃により熱処理してセラミックス管２の下端部及び上端部にそれぞれ環状ガラス部材３を溶着・封着させることで、サージ防護素子１が作製される。
なお、第１実施形態においては、下部電極側接合工程および／またはセラミックス管下端部接合工程をセラミックス管上端側接合工程と同時に行っても良い。
なお、第１実施形態においては、下部電極側接合工程および／またはセラミックス管下端部接合工程をセラミックス管上端側接合工程と同時に行っても良い。
【0030】
このサージ防護素子１では、過電圧が侵入すると、まず碍子５のトリガ部５ａと封止電極４との間でトリガ放電が行われ、このトリガ放電をきっかけに、さらに放電が進展して一対の封止電極４間で放電が行われることでサージが吸収される。
【0031】
このように第１実施形態のサージ防護素子１では、セラミックス管２の両端部に接合された一対の環状ガラス部材３と、一対の環状ガラス部材３に接合されセラミックス管２の両端開口部を自身で又は環状ガラス部材３と共に閉塞して内部に放電ガスを封止する一対の封止電極４とを備えているので、環状ガラス部材３によって高い絶縁性が得られると共に封止電極４との優れた親和性及び接合性が得られ、さらに放電空間を覆うセラミックス管２により優れた破壊強度を得ることができる。
【0032】
すなわち、封止電極４とセラミックス管２との間に環状ガラス部材３が介在するため、高湿環境下でも絶縁性に優れている。また、封止電極４に対して環状ガラス部材３のガラスの溶融による接着で接合できると共に、環状ガラス部材３を介してセラミックス管２も接合でき、セラミックス管２のメタライズが不要になる。また、セラミックス管２と直列に接続されるため、静電容量も小さくすることができる。さらに、放電空間がセラミックス管２で覆われていることで、環状ガラス部材３に亀裂が生じても、セラミックス管２内に進展し難く、高いサージ耐量を得ることができる。
【0033】
また、封止電極４の環状ガラス部材３との接合面には、亜酸化銅膜４ｃが形成され、環状ガラス部材３が、ＰｂＯを含有するガラス材料で形成されているので、ＰｂＯを含有することで環状ガラス部材３と封止電極４の亜酸化銅膜４ｃとの親和性及び接合性がより高くなる。
さらに、セラミックス管２が、ＳｉＯ２を含有しているので、環状ガラス部材３との接合性が高くなる。
さらに、セラミックス管２が、ＳｉＯ２を含有しているので、環状ガラス部材３との接合性が高くなる。
【0034】
また、両端側に一対の封止電極４を配してセラミックス管２内に収納されセラミックスで形成された碍子５を備えているので、セラミックス管２と碍子５とが互いにセラミックス製であることで、熱膨張係数の差が小さく、熱膨張係数差による熱応力を低減することができる。
また、一対の環状ガラス部材３が、セラミックス管２の両端面に接合されているので、セラミックス管２の内径を封止電極４の外径と同じに設定でき、環状ガラス部材３を間に介在させていても全体として細くすることができる。
また、一対の環状ガラス部材３が、セラミックス管２の両端面に接合されているので、セラミックス管２の内径を封止電極４の外径と同じに設定でき、環状ガラス部材３を間に介在させていても全体として細くすることができる。
【0035】
次に、本発明に係るサージ防護素子及びその製造方法の第２及び第３実施形態について、図３から図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0036】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、一対の環状ガラス部材３が、セラミックス管２の両端面に接合されているのに対し、第２実施形態のサージ防護素子２１では、図３及び図４に示すように、一対の環状ガラス部材２３が、セラミックス管２２の両端部の内周面に接合されている点である。
【0037】
なお、第２実施形態では、一対の封止電極２４Ａ，２４Ｂのうち一方（封止電極２４Ａ）の電極部２４ａの内面側には、碍子５の下部が載置される凹部２４ｃが形成されている。
第２実施形態のサージ防護素子２１の製造方法は、下部電極側接合工程で、図３の（ａ）に示すように、まず一方の封止電極２４Ａの外周面に、封着に用いる環状ガラス部材２３を被せ、熱処理により互いに溶着させる。
第２実施形態のサージ防護素子２１の製造方法は、下部電極側接合工程で、図３の（ａ）に示すように、まず一方の封止電極２４Ａの外周面に、封着に用いる環状ガラス部材２３を被せ、熱処理により互いに溶着させる。
【0038】
次に、セラミックス管下端部接合工程で、図３の（ｂ）に示すように、溶着した環状ガラス部材２３をセラミックス管２２の下部開口部に挿入し、図３の（ｃ）に示すように、その状態で内部に碍子５を振り込む。このとき、碍子５の下部を封止電極２４Ａの凹部２４ｃ内に挿入する。
なお、セラミックス管２２は、環状ガラス部材２３の外径よりも若干大きい内径に設定されている。
なお、セラミックス管２２は、環状ガラス部材２３の外径よりも若干大きい内径に設定されている。
【0039】
この後、上部電極側接合工程で、下部電極側接合工程と同様に他方の封止電極２４Ｂの電極部２４ａに環状ガラス部材２３を熱処理により溶着させたものを、図１に示すように、セラミックス管２２の上部開口部に挿入させ、不活性ガス（放電ガス）雰囲気下で７００℃により熱処理してセラミックス管２２の下部内周面及び上部内周面にそれぞれ環状ガラス部材２３を溶着・封着させることで、サージ防護素子２１が作製される。
なお、第２実施形態においては、下部電極側接合工程および／またはセラミックス管下端部接合工程をセラミックス管上端側接合工程と同時に行っても良い。
なお、第２実施形態においては、下部電極側接合工程および／またはセラミックス管下端部接合工程をセラミックス管上端側接合工程と同時に行っても良い。
【0040】
このように第２実施形態のサージ防護素子２１では、一対の環状ガラス部材２３が、セラミックス管２２の両端部の内周面に接合され、一対の封止電極２４Ａ，２４Ｂが、一対の環状ガラス部材２３の内周面に接合されているので、封止電極２４Ａ，２４Ｂの外径よりもセラミックス管２２の内径を大きく設定でき、放電空間を広くすることが可能になる。
【0041】
次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、セラミックス管２２の内周面が、一対の環状ガラス部材２３に接合され、一対の環状ガラス部材２３が対応する一対の封止電極２４Ａ，２４Ｂに接合されているのに対し、第３実施形態のサージ防護素子３１では、図５に示すように、セラミックス管３２が、両端部の内周面に接合された一対の環状の中間ガラス部材３３を備え、一対の中間ガラス部材３３の内周面に一対の環状ガラス部材２３が接合されている点である。
【0042】
すなわち、第３実施形態では、例えば環状ガラス部材２３と同じガラス材料で形成された中間ガラス部材３３内に環状ガラス部材２３に嵌め込み、さらにセラミックス管３２内に中間ガラス部材３３を嵌め込んだ状態で、熱処理によりこれらを互いに溶着、封着してサージ防護素子３１が作製される。なお、中間ガラス部材３３は、軟化点が第１のガラス材料よりも高いＰｂＯを含有しないガラス材料であってもよい。
また、第３実施形態では、一対の封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）が、接合された一対の環状ガラス部材２３よりも軸方向内方に突出している。
また、第３実施形態では、一対の封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）が、接合された一対の環状ガラス部材２３よりも軸方向内方に突出している。
【0043】
このように第３実施形態のサージ防護素子３１では、セラミックス管３２が、両端部の内周面に接合された環状の中間ガラス部材３３を備え、中間ガラス部材３３の内周面に環状ガラス部材２３が接合されているので、さらにセラミックス管３２の内径を大きく設定でき、放電空間をより広くすることが可能になる。
また、封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）が、接合された環状ガラス部材２３よりも軸方向内方に突出しているので、封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）の内端部の角部が内方に突出することで、電界が集中し応答性が向上する。また、中間ガラス部材３３と封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）との間にも空間が得られることで、放電空間が大きくなり、サージ耐量が向上する。
また、封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）が、接合された環状ガラス部材２３よりも軸方向内方に突出しているので、封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）の内端部の角部が内方に突出することで、電界が集中し応答性が向上する。また、中間ガラス部材３３と封止電極３４Ａ，３４Ｂ（電極部３４ａ，３４ｂ）との間にも空間が得られることで、放電空間が大きくなり、サージ耐量が向上する。
【0044】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【0045】
１，２１，３１…サージ防護素子、２，２２，３２…セラミックス管、３，２３…環状ガラス部材、４，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ…封止電極、４ｃ…亜酸化銅膜、５…碍子、３３…中間ガラス部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】