JP2001523040A - 過電圧保護ポリマー組成物 - Google Patents

過電圧保護ポリマー組成物

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JP2001523040A JP2000519901A JP2000519901A JP2001523040A JP 2001523040 A JP2001523040 A JP 2001523040A JP 2000519901 A JP2000519901 A JP 2000519901A JP 2000519901 A JP2000519901 A JP 2000519901A JP 2001523040 A JP2001523040 A JP 2001523040A
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Abstract

(57)【要約】 電気過負荷に対する保護を提供する組成物を利用する組成物及び装置は、絶縁バインダの混合物からなる母材、１０ミクロン未満の平均値粒径を有する導電性粒子、及び１０ミクロン未満の平均値粒径を有する半導体粒子を含む。組成物は約３０ボルトから２，０００ボルトを越えるまでの範囲内の改善された抑制電圧を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関係出願の参照】
本出願は、１９９７年１１月８日出願の米国特許仮出願第６０／０６４，９６
３号の利益を要求する。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、一般に、電気過負荷（ＥＯＳ）過渡現象に対する電子部品の保護に
用いられるポリマー組成物材料の使用に関する。
【０００３】
【発明の背景】
電気回路又は電気回路内の非常に敏感な電子部品を破壊し、それらを一時的又
は永久に機能不全にせしめ得る高ピーク電力及び高電界を生ぜしめるＥＯＳ過渡
現象から、電気回路を保護できる電気部品への需要が増加している。ＥＯＳ過渡
現象は、回路動作を中断し又は電気回路を徹底的に破壊し得る過渡電圧又は電流
条件を含む。特に、ＥＯＳ過渡現象は、例えば、電磁パルス、静電放電、落雷、
又は他の電子部品若しくは電気部品の動作によって誘導される。かかる過渡現象
はマイクロ秒ないしサブナノ秒の時間枠内にてそれらの極大振幅にまで上昇し、
自然界において反復的に生じ得る。電気過負荷過渡現象の典型的な波形は、図１
において例示される。静電放電（ＥＳＤ）過渡波のピーク振幅は、１００アンペ
アを越える電流を有し２５，０００ボルトを上回る。ＥＯＳ過渡現象の波形を規
定するいくつかの基準が、存在する。これらは、ＩＥＣ１０００−４−２、ＥＳ
Ｄ（ＡＮＳＩＣ６３．１６）上のＡＮＳＩガイドライン、ＤＯ−１６０及びＦＡ
Ａ−２０−１３６を含む。陸軍の基準、例えばＭＩＬＳＴＤ４６１／４６１及び
ＭＩＬＳＴＤ８８３パート３０１５にも存在する。
【０００４】 ＥＯＳ過渡現象を防ぐための保護材料（ＥＯＳ材料）は、本質的に即座に（す
なわち、理想的には過渡波がそのピークに達する前に）応答して、伝達された電
圧を非常に低い値にまで低下させて、ＥＯＳ過渡現象の間に、その低い値で電圧
を抑制するように、設計される。ＥＯＳ材料は、通常動作の低い電圧電圧及び電
流における高い電気抵抗値によって特徴づけられる。ＥＯＳ過渡現象に応答して
、その材料は本質的に即座に低い電気抵抗値に変わる。これらの材料はＥＯＳ過
渡現象の脅威が和らげられるときに、それらの高い抵抗値に戻る。これらの材料
は、高い及び低い抵抗状態の間の繰り返し切替ができ、多発性のＥＯＳ事態に対
して電気回路保護を可能とする。また、ＥＯＳ材料はＥＯＳ過渡現象の終了とと
もに、それら本来の高い抵抗値に、本質的に即座に回復することができる。この
応用のために、以下では高い抵抗状態は「オフ状態」と、低い抵抗状態は「オン
状態」と称する。ここで請求項の主題であるこれらの材料は、何千ものＥＳＤ事
態に耐え、個々のＥＳＤ事態から保護をなした後に所望のオフ状態に回復してい
る。
【０００５】 図２は、ＥＯＳ材料のための典型的な電気抵抗対直流電圧の関係を例示する。
ＥＯＳ材料を含む電気回路部品は、ＥＯＳ過渡現象による過大な電圧又は電流の
一部を接地へ分流することができるので、電気回路及びその部品を保護する。過
渡波の主な部分は、過渡波到来の源へと反射される。反射された波は源によって
減衰、放射され、或いは、過渡波エネルギーが安全なレベルまで減少するまで各
戻りパルスについて応答するサージ保護装置へ向け直される。
【０００６】 グリスダレ（Ｇｒｉｓｄａｌｅ）による米国特許第２，２７３，７０４号は、
非線形電流電圧関係を示す粒の複合材を開示する。これらの混合物は、薄い絶縁
性レィヤーで被覆され圧縮されて、密着体をなすために一緒に結合した導電性及
び半導体粒剤の粒剤からなる。 ボッシアリ（Ｂｏｃｃｉａｒｅｌｌｉ）による米国特許第２，７９６，５０５
号は、非線形電圧調整部品を開示する。部品は、母材において結合される絶縁性
酸化物表面被覆を有する導電体粒子からなる。粒子は、好調に不規則で、お互い
と点接触をとる。
【０００７】 ハイアットその他（Ｈｙａｔｔ ｅｔ ａｌ）による米国特許第４，７２６，
９９１号は、導電性及び半導体粒子の混合物からなるＥＯＳ保護材料を開示し、
粒子全ての表面が絶縁性酸化皮膜で被覆されている。これらの粒子は、絶縁性バ
インダにおいて結びつけられている。被覆粒子は好ましくはお互い点接触して、
優先して量子力学トンネリングモードにて挙動する。
【０００８】 ハイアットによる米国特許第５，４７６，７１４号は、絶縁性バインダ内で一
緒に結合された１００オングストローム範囲の絶縁性粒子の極小配合を有する１
０〜１００ミクロン範囲における導電体及び半導体粒子の混合物からなるＥＯＳ
組成物材料を開示する。この発明は、組成物によって粒子が互いの優先関係をと
るような粒径の等級を含む。
【０００９】 チルダース（Ｃｈｉｌｄｅｒｓ）による米国特許第５，２６０，８４８号は、
過渡電流過電圧から保護を提供するホールドバック切替材料を開示する。これら
の材料は、１０〜２００ミクロン範囲の導電性粒子の混合物からなる。また、半
導体及び絶縁性粒子はこの発明において使われる。導電性粒子間の面間隔は、少
なくとも１０００オングストロームである。
【００１０】 また、従来のＥＯＳポリマー組成物材料の例は、米国特許第４，３３１，９４
８号、４，７２６，９９１号、４，９７７，３５１号、４，９９２，３３３号、
５，１４２，２６３号、５，１８９，３８７号、５，２９４，３７４号、５，４
７６，７１４号、５，６６９，３８１号及び５，７８１，３９５号において開示
される。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の目的は、通常の動作電圧値への高い電気抵抗を提供するが、ＥＯＳ過
渡現象に応答して低い電気抵抗へ変わり、ＥＯＳ過渡現象の間に、ＥＯＳ過渡電
圧を低レベルに抑制するポリマー組成物材料を提供することにある。 もう一つの本発明の目的は、絶縁バインダの混合物からなる母材、１０ミクロ
ン未満の平均値粒径を有する導電性粒子、及び１０ミクロン未満の平均値粒径を
有する半導体粒子、及び、選択的に３００〜１０００オングストローム粒径範囲
内の絶縁粒子からなるＥＯＳ組成物を提供することにある。
【００１２】 最終的な本発明の目的は、２５〜１００ボルトの範囲における抑制電圧すなわ
ちクランピング電圧を提供するＥＯＳ組成物を提供することにある。抑制電圧は
、材料組成物及び装置寸法によって決まる。報告された上記抑制電圧は、典型的
に主に０．００１５インチから０．０５００インチまで電極面間隔を有する小型
のサージ避雷器に関係がある。電極間隔を増やすことは、電圧を抑制する追加的
制御を提供する。より大きい電極間隙、電極面積及びより高い材料容積を用いる
装置はより高い抑制電圧を提供するであろう。２ｋＶ以上の抑制電圧を有するサ
ージ避雷器を設計することが可能である。
【００１３】 本発明の他の効果及び態様は、図面及び発明の詳細な説明の以下の説明を読み
込むと、明らかになる。
【００１４】
【発明の詳細な記載】
本発明には多くの異なる形態の実施例があるが、本発明の好適な実施例を図面
に示し、詳細に説明し、この開示が本発明の原則の好例とみなされることであっ
て、幅広い本発明の態様を例示される実施例に制限することを意図しない。 図３を参照すると、本発明の組成物を含む電気装置は入って来るＥＯＳ過渡現
象に対して電気回路及び電気回路部品に保護を提供する。図３の電気回路の負荷
５は通常所定の電圧Ｖｎ未満の電圧で作動する。充分な持続時間で、所定の動作
の電圧Ｖｎの２、３倍を越えるＥＯＳ過渡現象の到来は、電気回路及び電気回路
部品に損害を与える。典型的に、ＥＯＳ過渡電圧は、通常動作に示す所定の動作
の電圧の十、百又は千倍さえ上回る電圧を示す。図３において、ＥＯＳ過渡電圧
１５は、電子ライン２０上の電気回路１０へ入るように示されている。上述した
ように、ＥＯＳ過渡電圧は電磁パルス、静電放電又は落雷から生じる。ＥＯＳ過
渡電圧１５の印加時に、電気過負荷保護装置２５は高抵抗のオフ状態から低抵抗
のオン状態へ切り替わり、このように、ＥＯＳ過渡電圧１５を安全な低い値に抑
制して、電流の一部を電子ライン２０からシステム接地３０へ分流している。過
渡波の主な部分は、過渡波の源へと反射される。
【００１５】 本発明のＥＯＳスイッチング材料は、標準混合技術を使用した絶縁バインダ内
に分散させた小さい粒径の導電性及び半導体粒子を利用し、選択的に絶縁粒子を
利用する。絶縁バインダは高い絶縁破壊の強さ、高い電気抵抗率及び高い耐トラ
ッキング性を有するように選択される。組成物材料の切替え特性は、導電性、半
導体及び絶縁性の粒子の性質、粒径及び粒度分布、並びにインター粒子面間隔に
よって決定される。インター粒子面間隔は、導電性、半導体及び絶縁性の粒子、
そして、それらの寸法及び粒度分布上のパーセント装填に依存する。本発明の組
成物において、インター粒子面間隔は、一般に１，０００オングストロームより
大きい。加えて、絶縁バインダは、高いオフ状態抵抗を提供するために、導電性
及び半導体粒子間に充分なインター粒子面間隔を提供及び維持しなければならな
い。また、所望のオフ状態抵抗は、絶縁バインダの固有抵抗及び絶縁耐力によっ
て影響を受ける。一般的に、絶縁バインダ材料大部分は、１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ
）-1の容積導電度を有するはずである。
【００１６】 本発明で用いる適切な絶縁性バインダは、熱硬化性樹脂ポリマー、熱可塑性高
分子、エラストマ、ゴム又はポリマーブレンドを含む。ポリマーは、材料力価を
促進するために架橋結合され得る。同様に、エラストマは材料力価を増やすため
に加硫され得る。好適な実施例において、絶縁性バインダは、ダウコーニングＳ
ＴＩによって製造され商品名Ｑ４−２９０１で市販されたシリコーンゴム樹脂か
らなる。このシリコーン樹脂は、過酸化水素硬化剤、例えば、アルドリッチケミ
カル（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）から入手可能な２，５−ビス−（ｔ
−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−１−３−ヘキシンにて架橋される。
過酸化水素硬化剤の選択は、所望の硬化時間及び温度によって部分的に限定され
る。ほとんど、材料が高いインター粒子電流密度がある場合に優先して追跡しな
い限り、いかなるバインダも有効である。もう一つの好適な実施例において、絶
縁性バインダは、シリコーン樹脂からなり、ジェネラルエレクトリックによって
製造され商品名ＳＬＡ７４０１−Ｄｌで市販されている。
【００１７】 本発明に好ましい導電性粒子は、１０（ｏｈｍ−ｃｍ）-1を越え、特に１００
（ｏｈｍ−ｃｍ）-1を越えるバルク導電度を有する。導電性の粉末は、好ましく
は最大平均値粒径を１０ミクロン未満である。好ましくは、導電性粒子の９５％
は２０ミクロンより大きくない直径、より好ましくは粒子の１００％が直径１０
ミクロン未満である。サブミクロン範囲内の平均値粒径を有する導電性粒子も、
好まれる。例えば、１ミクロンからナノメートル寸法範囲の平均値粒径を有する
導電性の材料は、有効である。ニッケル、銅、アルミニウム、カーボンブラック
、グラファイト、銀、金、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅及び金属合金は、
本発明ために適切である導電性粒子である。また本質的に、それらが安定した電
気的性質を示す限り、導電ポリマ粉末、例えばポリピロール系又はポリアニリン
が使用され得る。
【００１８】 好適な実施例において、導電性粒子はニッケルであり、例えばノバメット（Ｎ
ｏｖａｍｅｔ）によって製造され商品名Ｎｉ−４ｓｐ−１０で市販されたニッケ
ルであって、４〜８ミクロンの範囲の平均値粒径を有する。さらに好適な実施例
においては、導電性粒子は１〜５ミクロンの範囲の平均値粒径を有するアルミニ
ウムからなる。
【００１９】 本発明に用いる好ましい半導体粒子は、５ミクロン未満の範囲の平均値粒径及
び１０〜１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1のバルク導電度を有する。しかし、粒子充填
密度を最大にし最適抑制電圧を得て特性を切替えているために、半導体粒子の平
均値粒径は約３〜約５ミクロンの範囲に、又は１ミクロン未満に対してさえ好ま
しい。例えば、１００ナノメートル以下の範囲の半導体粒径も、また、本発明た
めに適切である。好適な半導体材料は、炭化珪素である。しかし、以下の半導体
粒子材料、ビスマス、銅、亜鉛、カルシウム、バナジウム、鉄、マグネシウム、
カルシウム及びチタンの酸化物；シリコン、アルミニウム、クロム、チタン、モ
リブデン、ベリリウム、硼素、タングステン及びバナジウムの炭化物；カドニウ
ム、亜鉛、鉛、モリブデン及び銀の硫化物；例えば窒化硼素、窒化珪素及び窒化
アルミニウムなどの窒化物；チタン酸バリウム及び鉄チタン酸塩；モリブデン及
びクロムの珪化物；そして、クロム、モリブデン、ニオブ及びタングステンの硼
化物、もまた本発明において使用できる。
【００２０】 好適な実施例において、半導体粒子は炭化珪素であり、例えば約３ミクロンの
平均値粒径を有しているアグスコ（Ａｇｓｃｏ）によって製造された炭化珪素（
＃ｌ２００粗粒）、または、約０．３ミクロンの平均値粒径を有しているノート
ン（Ｎｏｒｔｏｎ）によって製造された炭化珪素（＃ｌ００００粗粒）である。
他の好適な実施例において、本発明の組成物は、異なる半導体材料の混合物から
形成され、異なる半導体粒子としては、例えば、炭化珪素及び以下の材料の少な
くとも一つ、チタン酸バリウム、酸化マグネシウム、亜鉛酸化物及び窒化硼素で
ある。
【００２１】 本発明のＥＯＳ組成物内において、絶縁バインダは、全組成物の体積において
約２０から約６０％の範囲、そして、好ましくは約２５から約５０％の範囲まで
含まれる。導電性粒子は、全組成物の体積において約５から約５０％、そして、
好ましくは約１０から約４５％まで含まれる。半導体粒子は、全組成物の体積に
おいて約２から約６０％、好ましくは約２５から約５０％まで含まれる。
【００２２】 本発明のもう一つの実施例によれば、ＥＯＳ組成物は、更に約２００〜約１０
００オングストロームの範囲の平均値粒径を有しかつ１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1 の未満のバルク導電度を有する絶縁性粒子からなる。適切な絶縁粒子の例は、ナ
ノフェーズテクノロジーズ（Ｎａｎｏｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
によって生産された約３００から約４００オングストロームの平均粒径を有する
２酸化チタンである。適切な絶縁粒子の他の例は、鉄、アルミニウム、亜鉛、チ
タン及び銅の酸化物、及び例えばナノコア社（Ｎａｎｏｃｏｒ，Ｉｎｃ．）によ
って生産されＮａｎｏｍｅｒ商品名で市販されているモンモリロナイト型などの
白土である。組成物で採用する場合、絶縁粒子は、全組成物の体積において好ま
しくは約１から約１５％存在する。
【００２３】 好適な粒径及び体積百分率を有する適切な絶縁バインダ、並びに導電性、半導
体及び絶縁粒子の使用によって、本発明の組成物は、約３０ボルトから２，００
０ボルトを越える電圧を抑制する範囲を提供するために一般に調整できる。回路
基板レベルの保護のための本発明の好適な実施例は、１００〜２００ボルト、好
ましくは１００ボルト未満、より好ましくは、５０ボルト未満の抑制電圧を示し
、特に約２５から約５０ボルトまでの範囲内の抑制電圧を示す。
【００２４】 たくさんの組成物は、ブラベンダ（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ）又はハッケ（Ｈａａ
ｋｅ）組成物ユニットのようなポリマー組成物ユニットにおいて成分を混ぜ合わ
せることによって調製された。図４に示すように、組成物１００は電極１２０、
１３０間の電極間の隙領域１１０に積層にされ、その後、加熱及び圧力の下で硬
化された。材料への応答は、（１）送電線電圧パルス（ＴＬＰ）が持続時間内の
約６５ナノ秒；そして、（２）ＫｅｙＴｅｋ Ｍｉｎｉｚａｐｐｅｒ（ＭＺ）に
よって発生したＩＥＣ１０００−４−２ＥＯＳ過渡電流が測定された。
【００２５】 パッケージ漂遊容量及びインダクタンスは、これらの材料から造られる装置に
おいて最小にされる。多様な間隙幅は、テストされた。組成物及びレスポンスは
、表１に記載される。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【表５】 表１内の実施例１０９ｓ６０から、ＥＯＳ装置の電気性能が間隙幅の選択によ
って調節できることが分かる。例えば、定式化電圧を抑制することは、電極間の
隙面間隔を増やすことによって可能である。この場合、動作性能も、ＴＬＰ電圧
閾値（装置をそのオン状態に切り替えるために要求されるレベル）が少なくとも
２０００Ｖであるように、修正される。これらのタイプの変更例はより高い抑制
電圧及び／又はより高いエネルギー応用に有効である。
【００３０】 具体的な実施例が例示及び記載されたが、発明の本質から離れることのなく多
数の変更例が可能であり、保護の範囲は添付の請求項の範囲によって制限される
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＥＯＳ過渡現象の典型的な電流波形を示すグラフ。
【図２】 典型的なＥＯＳ材料の電気抵抗対直流電圧関係を示すグラフ。
【図３】 本発明のＥＯＳ組成物を有する装置を含む典型的な電気回路図。
【図４Ａ】 本発明のＥＯＳ組成物の電気的性質をテストするために用いる表
面実装電気装置構造の平面図。
【図４Ｂ】 図４Ａに示される電気装置構造の線ＢＢに沿った断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 マーティンズ（Ｍａｒｔｉｎｅｚ ｅｔ ａｌ．）外による米国特許第５，２ ９４，３７４号は、或る抑制電圧を越える電界に応じて急速に減少する非線形抵 抗を有する電気過負荷材料を調製する方法を開示する。マーティンズの図１Ａ及 び１Ｂに示されるように、電気過負荷材料は、絶縁性又は半導体材料の被覆Ｃを 有する導電性粒子Ｐｃからなる。マーティンズは導電性粒子上の被覆を必要とし 、最終製品材料において注意深く制御された公知のインター粒子間隔を提供して いる。 ハイアットによる米国特許第５，６６９，３８１号は、最低配合の絶縁材料、 高配合の導電性／半導体粒子からなり、導電性／半導体粒子成分が全体を通して 一様な密充填及び本質的に均一に分布している組成物を開示する。ハイアットは 導電性／半導体材料が１００オングストローム範囲の粒子であることを教示して いる。このように、全組成物の密度は、電気過負パルスの発生に関して組成物の すべての部分を通して有効な量子力学トンネリングを提供するために用いられる 材料のために、理論的密度に近づいている。 チルダース（Ｃｈｉｌｄｅｒｓ）による米国特許第５，２６０，８４８号は、
過渡電流過電圧から保護を提供するホールドバック切替材料を開示する。これら
の材料は、１０〜２００ミクロン範囲の導電性粒子の混合物からなる。また、半
導体及び絶縁性粒子はこの発明において使われる。導電性粒子間の面間隔は、少
なくとも０．１ミクロンである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【発明の概要】 本発明の目的は、通常の動作電圧値への高い電気抵抗を提供するが、ＥＯＳ過
渡現象に応答して低い電気抵抗へ変わり、ＥＯＳ過渡現象の間に、ＥＯＳ過渡電
圧を低レベルに抑制するポリマー組成物材料を提供することにある。 もう一つの本発明の目的は、絶縁バインダの混合物からなる母材、１０ミクロ
ン未満の平均値粒径を有する導電性粒子、及び１０ミクロン未満の平均値粒径を
有する半導体粒子、及び、選択的に０．０３〜０．１ミクロン粒径範囲内の絶縁
粒子からなるＥＯＳ組成物を提供することにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】 最終的な本発明の目的は、２５〜１００ボルトの範囲における抑制電圧すなわ
ちクランピング電圧を提供するＥＯＳ組成物を提供することにある。抑制電圧は
、材料組成物及び装置寸法によって決まる。報告された上記抑制電圧は、典型的
に主に０．０３８１ミリメータから１．２７ミリメータまで電極面間隔を有する
小型のサージ避雷器に関係がある。電極間隔を増やすことは、電圧を抑制する追
加的制御を提供する。より大きい電極間隙、電極面積及びより高い材料容積を用
いる装置はより高い抑制電圧を提供するであろう。２ｋＶ以上の抑制電圧を有す
るサージ避雷器を設計することが可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 本発明のＥＯＳスイッチング材料は、標準混合技術を使用した絶縁バインダ内
に分散させた小さい粒径の導電性及び半導体粒子を利用し、選択的に絶縁粒子を
利用する。絶縁バインダは高い絶縁破壊の強さ、高い電気抵抗率及び高い耐トラ
ッキング性を有するように選択される。組成物材料の切替え特性は、導電性、半
導体及び絶縁性の粒子の性質、粒径及び粒度分布、並びにインター粒子面間隔に
よって決定される。インター粒子面間隔は、導電性、半導体及び絶縁性の粒子、
そして、それらの寸法及び粒度分布上のパーセント装填に依存する。本発明の組
成物において、インター粒子面間隔は、一般に０．１ミクロンより大きい。加え
て、絶縁バインダは、高いオフ状態抵抗を提供するために、導電性及び半導体粒
子間に充分なインター粒子面間隔を提供及び維持しなければならない。また、所
望のオフ状態抵抗は、絶縁バインダの固有抵抗及び絶縁耐力によって影響を受け
る。一般的に、絶縁バインダ材料大部分は、１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1の容積導
電度を有するはずである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 本発明のもう一つの実施例によれば、ＥＯＳ組成物は、更に約０．０２〜約０ ．１ミクロン の範囲の平均値粒径を有しかつ１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1の未満の
バルク導電度を有する絶縁性粒子からなる。適切な絶縁粒子の例は、ナノフェー
ズテクノロジーズ（Ｎａｎｏｐｈａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）によって
生産された約０．０３から約０．０４ミクロンの平均粒径を有する２酸化チタン
である。適切な絶縁粒子の他の例は、鉄、アルミニウム、亜鉛、チタン及び銅の
酸化物、及び例えばナノコア社（Ｎａｎｏｃｏｒ，Ｉｎｃ．）によって生産され
Ｎａｎｏｍｅｒ商品名で市販されているモンモリロナイト型などの白土である。
組成物で採用する場合、絶縁粒子は、全組成物の体積において好ましくは約１か
ら約１５％存在する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5E034 CA07 CB01 CC17 CC18 CC19 CC20 EA07

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気過負荷に対する保護を提供する組成物であって、 絶縁バインダ、 １０ミクロン未満の平均値粒径を有する導電性粒子、及び １０ミクロン未満の平均値粒径を有する半導体粒子からなることを特徴とする
    組成物。
  2. 【請求項２】 絶縁バインダの体積百分率が約２０〜６０％の範囲であり、
    導電性粒子の体積百分率が約５〜５０％の範囲であり、半導体粒子の体積百分率
    が約２〜６０％であることを特徴とする請求項１記載の組成物。
  3. 【請求項３】 絶縁バインダは、熱硬化性高分子、熱可塑性高分子、エラス
    トマ、ゴム又はポリマーブレンドからなる群から選択された材料からなることを
    特徴とする請求項１記載の組成物。
  4. 【請求項４】 絶縁バインダは架橋されることを特徴とする請求項１記載の
    組成物。
  5. 【請求項５】 絶縁バインダはシリコーン樹脂からなることを特徴とする請
    求項１記載の組成物。
  6. 【請求項６】 シリコーン樹脂が過酸化水素硬化剤で架橋されることを特徴
    とする請求項５記載の組成物。
  7. 【請求項７】 導電性粒子がニッケル、カーボンブラック、アルミニウム、
    銀、金、銅及びグラファイト、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅、及び、それ
    らの合金からなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１記載
    の組成物。
  8. 【請求項８】 半導体粒子が、ビスマス、亜鉛、カルシウム、バナジウム、
    鉄、銅、マグネシウム及びチタンの酸化物；シリコン、アルミニウム、クロム、
    モリブデン、チタン、ベリリウム、硼素、タングステン及びバナジウムの炭化物
    ；シリコン、アルミニウム、ベリリウム、硼素、タングステン及びバナジウムの
    窒化物；カドニウム、亜鉛、鉛、モリブデン及び銀の硫化物；バリウム及び鉄の
    チタン酸塩；クロム、モリブデン、ニオブ及びタングステンの硼化物；並びに、
    モリブデン及びクロムの珪化物からなる群から選択された材料からなることを特
    徴とする請求項１記載の組成物。
  9. 【請求項９】 半導体粒子が炭化珪素からなることを特徴とする請求項１記
    載の組成物。
  10. 【請求項１０】 組成物が１００ボルト未満の抑制電圧を有することを特徴
    とする請求項１記載の組成物。
  11. 【請求項１１】 組成物が５０ボルト未満の抑制電圧を有することを特徴と
    する請求項１記載の組成物。
  12. 【請求項１２】 半導体粒子が第１及び第２の半導体材料からなり、第１の
    半導体材料は第２の半導体材料と異なることを特徴とする請求項１記載の組成物
    。
  13. 【請求項１３】 第１の半導体材料からなる半導体粒子はミクロン範囲の平
    均値粒径を有し、第２の半導体材料からなる半導体粒子はサブミクロン範囲内の
    平均値粒径を有することを特徴とする請求項１２記載の組成物。
  14. 【請求項１４】 導電性粒子が１０（ｏｈｍ−ｃｍ）-1より大きいバルク導
    電度を有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
  15. 【請求項１５】 半導体粒子が１０〜１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1の範囲内の
    バルク導電度を有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
  16. 【請求項１６】 電気過負荷に対する保護を提供する組成物であって、 絶縁性バインダ； １０ミクロン未満の平均値粒径を有する導電性粒子； １０ミクロン未満の平均値粒径を有する半導体粒子；及び 約２００オングストロームから約１０００オングストロームまでの範囲内の平
    均値粒径を有している絶縁性粒子からなることを特徴とする組成物。
  17. 【請求項１７】 絶縁性粒子は鉄、チタン、アルミニウム、亜鉛及び銅の酸
    化物からなる群から選択された材料からなることを特徴とする請求項１６記載の
    組成物。
  18. 【請求項１８】 絶縁性粒子は白土からなることを特徴とする請求項１６記
    載の組成物。
  19. 【請求項１９】 組成物が１００ボルト未満の抑制電圧を有することを特徴
    とする請求項１６記載の組成物。
  20. 【請求項２０】 組成物が５０ボルト未満の抑制電圧を有することを特徴と
    する請求項１６記載の組成物。
  21. 【請求項２１】 導電性粒子が約４から約８ミクロンまでの範囲内の平均値
    粒径を有することを特徴とする請求項１６記載の組成物。
  22. 【請求項２２】 導電性粒子が４ミクロン未満の平均値粒径を有することを
    特徴とする請求項１６記載の組成物。
  23. 【請求項２３】 半導体粒子が５ミクロン未満の平均値粒径を有することを
    特徴とする請求項１６記載の組成物。
  24. 【請求項２４】 絶縁性粒子がｌ０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1未満のバルク導電
    度を有することを特徴とする請求項１６記載の組成物。
  25. 【請求項２５】 電気過負荷に対して電気回路を保護する装置であって、請
    求項１の組成物からなることを特徴とする装置。
  26. 【請求項２６】 組成物によって電気的に接続される一組の電極を備えた電
    気過負荷に対して電気回路を保護する装置であって、組成物は、 絶縁バインダ、 １０ミクロン未満の平均値粒径を有し、１０（ｏｈｍ−ｃｍ）-1を越えるバル
    ク導電度を有する導電性粒子、及び １０ミクロン未満の平均値粒径を有し、１０〜１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1の範
    囲内のバルク導電度を有する半導体粒子からなることを特徴とする装置。
  27. 【請求項２７】 組成物によって電気的に接続される一組の電極を備えた電
    気過負荷に対して電気回路を保護する装置であって、組成物は、 絶縁バインダ、 １０ミクロン未満の平均値粒径を有し、１０（ｏｈｍ−ｃｍ）-1を越えるバル
    ク導電度を有する導電性粒子、 １０ミクロン未満の平均値粒径を有し、１０〜１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1の範
    囲内のバルク導電度を有する半導体粒子、及び 約２００オングストロームから約１０００オングストロームまでの範囲内の平
    均値粒径を有し、１０-6（ｏｈｍ−ｃｍ）-1未満のバルク導電度を有する絶縁性
    粒子からなることを特徴とする装置。
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