JP2005184003A - 電圧可変材料、これを含む組成物、及びこれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電及び非導電表面に固有に付着するように構成された絶縁バインダーを含む電圧可変材料（“ＶＶＭ”）を提供することである。
【解決手段】 導電及び非導電表面に固有に付着するように構成された絶縁バインダーを含む電圧可変材料（“ＶＶＭ”）を提供する。バインダー及びＶＶＭは使用前に乾燥する拡がり可能な形態で自己硬化性を有しかつ付けることができる。バインダーは、分離した装置にＶＶＭを配置する必要性、及び、ＶＶＭに電気的に接続する分離したプリント配線板パッドを提供する必要性を除去するものである。バインダー及びＶＶＭは、リジッド（ＦＲ−４）ラミネート、ポリイミド、又はポリマーのような異なる種類の基板に直接付けることができる。一実施形態では、ＶＶＭはシリコンであり得るコアと、酸化物であり得る不活性コーティングとを有するドープされた半導体粒子を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は回路保護に関する。本発明は特に、電圧可変材料に関する。

本願は、“直接的応用又はこれを用いた電圧可変材料（Voltage Variable Materials for Electrostatic Discharge Protection ”の発明の名称で２００３年４月８日に出願された米国特許出願第１０／４１０，３９３号明細書に基づく優先権の効果を奏し、これらの記載の内容は本明細書に組み込まれている。
本願は以下の同じ出願人の係属出願に関連するものである：“静電放電保護用のポリマーコンポジット材料”シリアル番号０９／２３２，３８７号、アトニードケット番号０１１２６９０−０２０；“電圧可変基板材料”シリアル番号０９／９７６，９６４号、アトニードケット番号０１１２６９０−０９８。

電気的過大応力（“ＥＯＳ”）過渡電流は、高電界と、通常、回路又は回路における高感度電気的コンポーネントを一時的に又は不変に非機能的にすることができる高ピークパワーとを生成する。ＥＯＳ過渡電流は、回路動作を遮断し、又は、回路を徹底的に破壊することができる過渡電圧を含むことができる。ＥＯＳ過渡電流は例えば、電磁気パルス、静電放電、稲光、静電気の蓄積（ビルドアップ）から生じてもよいし、又は、他の電子的若しくは電気的コンポネントの作動によって誘起されてもよい。ＥＯＳ過渡電流は、サブナノ秒、又はマイクロ秒で最大の振幅を生じ、繰り返し振幅ピークを有し得る。

材料はＥＯＳ過渡電流に対する保護用に存在し、非常に迅速に反応して（理想的には過渡電流波がそのピークに達する前に）、送出される電圧をＥＯＳ過渡電流の継続時間での非常に小さな値にまで低減するように構成されている。ＥＯＳ材料は低いか又は通常の作動電圧における高電気抵抗値によって特徴づけられている。ＥＯＳ過渡電流に応答して、材料は低電気抵抗状態にまで非常に迅速にスイッチする。ＥＯＳが散逸するとき、これらの材料はその高電気抵抗状態に戻る。ＥＯＳ材料はまた、ＥＯＳ過渡電流の散逸の際に元々の高電気抵抗値に非常に迅速に回復する。

ＥＯＳ材料は高抵抗状態と低抵抗状態との間を繰り返しスイッチすることができる。ＥＯＳ材料は数1000のＥＳＤ事象に耐え、個々のＥＳＤ事象からの保護を行った後に所望のオフ状態に回復できる。

ＥＯＳ材料を用いた回路は、ＥＯＳ過渡電流に因る過剰電圧若しくは電流の一部をグランドに分路して、電気回路及びそのコンポーネントを保護することができる。脅威（スレット）過渡電流の他の一部は、脅威のソース（源）へ反射する。反射された波はソースによって減衰され、放射され、又は、脅威エネルギーが安全レベルまで低下するまで同じやり方でそれぞれパルスを戻すように応答する、電圧サージ防護デ装置へ向け直す。ＥＯＳ過渡電流装置を用いる典型的な回路を図１に示す。

図１に、典型的な電気回路１０を示す。回路１０における回路負荷１２は通常の作動電圧で作動する。十分な継続時間を有する通常の作動電圧の実質的に２〜３倍以上のＥＯＳ過渡電流は負荷１２及びこれに含まれるコンポーネントを損傷し得る。典型的には、ＥＯＳ脅威は、通常作動で見られる電圧の数10、数100、あるいは数1000倍だけ通常作動電圧を超えることができる。

回路１０では、ＥＯＳ過渡電流電圧１４はライン１６に沿って回路１０にはいるところを示している。ＥＯＳ過渡電流電圧１４が生じる際、ＥＯＳ保護装置１８は高抵抗状態から低抵抗状態へスイッチし、これによって安全な低い値でＥＯＳ過渡電流電圧１４をクランプする。ＥＯＳ保護装置１８は電子ライン１６からシステムのグランド２０へ過渡電流脅威の一部を分路する。上述のように、ＥＯＳ保護装置１８は大部分の脅威を脅威のソースへ反射し返す。

ＥＯＳ保護装置は典型的には、電圧可変材料（“ＶＶＭ”）を用いる。多くのＶＶＭは、それらが所望のいくつかのハウジング又は封入を有するように、整合性及びメークアップであった。すなわち、ＶＶＭ材料は従来、プリントボード（“ＰＣＢ”）に実装された表面マウント装置のような装置に備えられている。ＶＶＭ装置は典型的には、保護を要求する回路の装置から離散的に実装されてきた。これが多くの問題を発生させている。

第１に、ＶＶＭ装置を、ＰＣＢに実装されることが要求されるコンポーネントの数に加えられる。ＶＶＭ装置は貴重なボードスペース（空間）を消耗し、欠陥の可能性を高める。ＶＶＭ装置は典型的には、追加されたパッドがＰＣＢに固定され、追加される回路トレースをＰＣＢ装置から又はＶＶＭパッドへのグランド面からルートとなることを要する。コスト、スペーシング／フレキシビリティ、及び信頼性の観点から、ＰＣＢへ実装されるコンポーネントの数を低減することが常に求められる。

第２に、存在するＰＣＢにコンポーネントを追加することにより、ボードの再設計又は他のタイプの現在の設計への組み込みを要求し得る。すでに製品が製造中であれば、かなりの時間が、ＶＶＭ装置を集積する余裕を残すか残さないかであるボードスペースの最適化に用いられそうである。

第３に、ＥＯＳ過渡電流はＰＣＢ外で生じ、ケーブル及びワイヤを通ってＰＣＢに流れ込む。例えば、ネットワークを形成したコンピュータ及びテレフォンシステムを、環境及び処理作動によって生じた種々の過渡電流にさらされる。これらの状況では、過渡電流がＰＣＢに達する前に、過渡電圧を除去することが望ましい。

本発明は、過電圧回路保護を提供する。特に、本発明は、導電及び非導電表面に固有に付着するように構成された絶縁バインダーを含む電圧可変材料（“ＶＶＭ”）を提供する。バインダー及びＶＶＭは自己硬化性を有する（自己硬化可能な）ものであり、最終的な使用の態様で乾燥するものであるがインク状の製品に応用されてもよい。バインダーは独立の装置においてＶＶＭを配置する必要性、又は、ＶＶＭに電気的に接続する分離したプリント配線板パッドの必要性を除去するものである。バインダー及びＶＶＭは、リジッド（ＦＲ−４）ラミネート、ポリイミド、ポリマー、ガラス及びセラミックのような多くの異なる種類の基板に直接付けることができる。ＶＶＭは電気的な装置（例えば、コネクタ）の一片内に配備された異なる種類の基板に直接付けることもできる。

ＶＶＭのバインダーは、溶媒に溶解されたポリエステル等のポリマーを含む。ポリマーを溶解する一の適当な溶媒はジエチレングリコールモノエチルエステルアセテートであり、通常“カルビトールアセテート”と称される。一の実施形態では、ヒュームド・シリカのような増粘剤を絶縁バインダーに添加して絶縁バインダーの粘度を向上させる。次いで、多くの異なる種類の粒子をバインダーに混合して、所望のクランプ電圧及び応答時間を作り出す。この異なる種類の粒子は：導電性粒子、絶縁粒子、半導体粒子、ドープ半導体粒子（コア及びシェルドープ半導体粒子を含む）及びこれらの組み合わせを含む。

一の実施形態における導電粒子は内側コア（インナーコア）及び外側シェル（アウターシェル）を含む。コア及びシェルは異なる導電率又は抵抗率を有する。シェルはコアより導電性が高く、コアはシェルより導電性が高いかいずれかである。コア及びシェルはそれぞれ、上述の異なる種類の粒子のうちのいずれかから成り得る。一の好適な実施形態では、導電粒子はアルミニウムコアと酸化アルミニウムシェルを含む。他の実施形態では、導電粒子はシェルやコーティングを含まない。ここで、導電粒子は実質的に単一の材料から成る。

一の好適な実施形態では、ＶＶＭは導電粒子及びドープ半導体粒子を含む。導電粒子は実質的にピュアなニッケル粒子を含むことができ、ドープ半導体はドープシリコンを含む。

本発明のバインダーを有するＶＶＭは、種々の回路又は製品を作製する基板に付けることができる。第１の用途では、複数の電極又は導体を公知の技術を用いてプリント配線板上に固定する。各電極はギャップによってプリント配線板上で分離されている。ＶＶＭは電極及びギャップにおける基板に付けられ、本質的に（固有の性質で）付着している。第２の用途では、電極は基板に固定されるが、ＶＶＭだけが本質的に電極に付着している。すなわち、ＶＶＭは基板に付着しておらず、ギャップに配置しているだけである。、

第３の用途では、ＶＶＭは基板に本質的に付着しており、電極はＶＶＭ上に配置して本質的に付着している。すなわち、ＶＶＭは電極を基板に固定している。第４の用途では、複数の電極のうちの少なくとも一つは基板に固定されており、ＶＶＭは固定された電極に本質的に付着している。少なくとも他の一つの電極はＶＶＭの頂部上に在る。ＶＶＭの頂部上に在る電極も基板に固定している部分を有することができる。

ＶＶＭがプリント配線板上のような回路に付けられているとき、多量のＶＶＭが基板保護被覆を必要としない最終形態で自己硬化する。ＶＶＭは製造、シッピング及び使用を通して環境に触れるかもしれない。基板は、プリント配線板で使用される剛性ラミネート（例えば、ＦＲ−４）、フレキシブル回路（例えば、カプトン（Kapton：登録商標）と共に用いられるポリイミドのような材料、ポリマー、セラミック、ガラス又はこれらの組み合わせのような種々の基板でもよい。

他の実施形態では、基板を被覆すること、あるいは保護することができる。例えば、上述の用途のいずれかはコーティングによって被覆してもよい。コーティングは以下を含む種々の異なる材料のうちの一つであってもよい：従来公知の乾燥膜写真画像可能カバーレイ、スプレー液体写真画像可能カバーレイ、又は、“グロブ−トップ”型コーティング。代替として、上述の用途のいずれかを多層プリント配線板（“ＰＣＢ”）に埋め込むことができる。他の実施形態では、少なくとも一の追加の電極又は導体を上部基板の下側に固定する。ここで、ＶＶＭは上部基板と下部基板との間に配置し、少なくとも上部電極及び下部電極に本質的に付着し、上部基板及び下部基板のうちの少なくとも一つ以上に付着され得る。

回路は装置中に備えられても備えられなくてもよい。例えば、実施形態における装置は、例えばＲＪ−４５又はＲＪ−１１コネクターのような通信装置である。他の実施形態では、装置はドイチェ・インスティチュート・フュア・ノームングｅＶ（Deutsches Institut fur Normung；“ＤＩＮ”）コネクタ、又は、リボンケーブルコネクタのような入力／出力コネクタである。これらの各装置において、ＶＶＭは、信号導体をグランド導体若しくはシールドに接続することによって過渡電圧スパイクから一又は二以上の信号線を保護する。

一の実施形態では、ＲＪタイプコネクタは複数の信号導体を含む。コネクタはグランドされた導体シールドも含む。シールドは切断され又はスタンプして導体側へ下方にバイアスされた少なくとも一のタブを作製する。一の実施形態では、シールドは各導体について分離したタブを画定する。コネクタは導体上のタブを圧縮するハウジングを含む。ＶＶＭはＲＪコネクタに過電圧保護を付与するようにシールドタブと導体との間に付ける。一の実施形態では、ＶＶＭは上述の本質的に固定しているＶＶＭであるが、装置に備えられた公知のＶＶＭを用いることも可能である。他の実施形態では、ＶＶＭと導体及びシールドのうちの一つとの間にキャパシタを配備して、高ポテンシャル（ＨＩ−ＰＯＴ）テスト中に印加される電圧のような高ＤＣ電圧をブロックする。

従って、本発明の利点は本質的に付着性（接着性）のＶＶＭを提供することである。

本発明の他の利点は、分離（独立）している装置にハウジングする必要がないＶＶＭを提供することである。

本発明の他の利点は、自己硬化性のＶＶＭを提供することである。

本発明の他の利点は、ＶＶＭに実装（マウント）される基板上に分離している電気パッドを提供する必要なしでプリント配線板に直接付着するＶＶＭを提供することである。

本発明の他の利点は、ポリマー又はプラスチックに直接付着するＶＶＭを提供することである。

本発明の他の利点は、装備の一片又はコネクターのような電気機器に備えられた基板にＶＶＭを直接付けることである。

本発明の他の利点は、過電圧保護を有するＲＪタイプのコネクタを提供することである。

本発明の他の利点は、過電圧保護を有する入力／出力コネクタを提供することである。

さらに、本発明の他の利点は、ＲＪタイプのコネクタにおける複数の異なる信号線にＶＶＭを電気的に接続する装置を提供することである。

さらに、本発明の他の利点は、ハウジングの必要性の排除を介して、プラスチックインピーダンスの低下により電気的性能が改善され得る低コストの製造容易の回路保護材料を提供することである。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明の詳細な説明及び図面から明らかになるだろう。

図２に示したように、本発明の電圧可変材料（“ＶＶＭ”）１００は絶縁性バインダー５０を含む。バインダー５０は、絶縁性粒子６０、半導体粒子７０、ドープ半導体粒子８０、導電性粒子９０及びこれらの組み合わせのような異なる種類の粒子の一若しくは二以上又は全てを固定する。絶縁性バインダー５０は本質的な（固有の、イントリンシック）付着特性を有し、導電性金属表面又は非導電性絶縁表面のような表面に自ら付着する。絶縁性バインダー５０は自己硬化性の特性を有し、このため、ＶＶＭ１００は回路又は製品に付くことができ、その後、ＶＶＭ１００及び絶縁性バインダー５０を加熱若しくは硬化することなく使用できる。しかしながら、バインダー５０を有するＶＶＭ１００を用いる回路又は製品を加熱又は硬化して硬化工程を加速させてもよい。

一実施形態におけるＶＶＭ１００の絶縁性バインダー５０は、溶媒中で溶解されたポリエステルのようなポリマー又は熱可塑性樹脂を含む。一実施形態では、ポリエステル樹脂は、6℃から80℃の範囲のガラス転移温度及び15,000から23,000原子質量単位の間の分子量を有する。ポリマーを溶解する適当な溶媒の一つは通常、“カルビトールアセテート”と称されるジエチレングリコールモノエチルエステルアセテートである。一の実施形態では、増粘剤を絶縁性バインダー５０に添加し、絶縁性バインダー５０の粘度を向上させる。例えば、増粘剤は、商品名Ｃａｂ−ｏ−Ｓｉｌ ＴＳ−７２０で知られるようなヒュームド・シリカであってもよい。

実施形態における絶縁性バインダー５０は、高い絶縁破壊強度、高い電気抵抗率、及び、高いトラッキング抵抗を有する。絶縁性バインダー５０は、導電性粒子９０、絶縁性粒子６０、半導体粒子７０、及び、ドープ半導体粒子８０のような、ＶＶＭ１００の他の可能なコンポーネントの間に十分な粒子間距離（スペーシング）を提供し、維持する。粒子間距離は高抵抗を提供する。絶縁性バインダー５０の抵抗率及び絶縁破壊強度は高抵抗状態にも影響する。一の実施形態では、絶縁性バインダー５０は少なくとも10^９Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する。バインダー５０において異なるポリマーを混ぜ、それらを架橋することが可能である。

一の実施形態では、絶縁性粒子６０はＶＶＭ１００のバインダー５０に分散される。一の実施形態における絶縁性粒子６０は、約200〜約1000オングストローム（“Å”）の範囲の平均粒子サイズ、及び、10^−６（Ω・ｃｍ）^−１を有する。一の実施形態では、絶縁性粒子６０は約50Å〜約200Åの範囲の平均粒子サイズを有する。

商品名Ｃａｂ−ｏ−Ｓｉｌ ＴＳ−７２０で入手できるバインダー５０のヒュームド・シリカが絶縁性粒子６０を構成する。しかしながら、他の絶縁性粒子をヒュームド・シリカに加えて用いてもよい。例えば、ガラス球、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミニウム三水和物、カオリン及びカオリナイト、超高密度ポリエチレン（“ＵＨＤＰＥ”）、及び、二酸化チタンのような金属酸化物を本発明における絶縁性粒子６０として使用してもよい。例えば、ナノフェーズ・テクノロジー社（Nanophase Technology）製の 約300〜400Åの範囲の平均粒子サイズを有する二酸化チタンは適当な絶縁性粒子６０を提供する。

絶縁性粒子６０は、ＶＶＭ１００において使用するならば、ＶＶＭ１００の約1〜15重量パーセントの実施形態において存在するヒュームド・シリカに加えて、鉄、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅、及び粘度の酸化物も含むことができる。

一実施形態では、半導体粒子７０はＶＶＭ１００のバインダー５０内に分散される。一実施形態における半導体粒子７０は、5μm以下の平均粒子サイズ、及び、10〜10^−６（Ω・ｃｍ）^−１ の範囲のバルク導電率を有する。粒子パッキング密度を最大にし、最適クランプ電圧及びスイッチング電圧を得るために、一の好適な実施形態における半導体粒子７０の平均粒子サイズは約3μm〜約5μmの範囲、又は、1μm以下である。100ｎｍ程度及びそれ以下の半導体粒子サイズも本発明における使用に適している。

一実施形態における半導体粒子７０の材料は炭化ケイ素（シリコンカーバイド）を含む。半導体粒子は以下を含むことができる：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、ボロン、タングステン、及びバナジウムの炭化物；カドミウム、亜鉛、鉛、モリブデン、及び銀の硫化物；窒化ボロン、窒化シリコン、窒化アルミニウム等の窒化物；モリブデン及びクロムのケイ化物；クロム、モリブデン、ニオブ、及びタングステンのホウ化物。

一実施形態では、半導体粒子７０には例えば、#1200グリットで、約3μmの平均粒径サイズを有し得るアグスト社（Agsco）製のシリコンカーバイドを含まれる。シリコンカーバイドはその替わりに、、#10,000グリットで、約0.3μmの平均粒径サイズを有するノートン社（Norton）製であり得る。他の実施形態では、半導体粒子７０はシリコンカーバイド及び／又は少なくとも以下のうちの一つを含む：チタン酸バリウム、窒化ボロン、リン化ボロン、リン化カドミウム、硫化カドミウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウム、リン化インジウム、酸化マグネシウム、シリコン、酸化亜鉛、硫化亜鉛。

一実施形態では、ドープ半導体粒子８０はＶＶＭ１００のバインダー５０に分散されている。不純物（ドーパント）の付加は半導体の電気伝導度に影響を与える。半導体材料にドープする不純物又は材料は電子ドナー又は電子アクセプターであってもよい。いずれの場合においても、不純物は真性半導体のエネルギーバンドギャップ内のエネルギー準位を占有する。ドープ半導体における不純物濃度を増減することによって、材料の電気伝導度が変化する。真性半導体の電気伝導度は伝導電子濃度を増大することによって高い方へ（半金属又は金属の範囲へ）拡張され、又は、伝導電子濃度を低減することによって低い方へ（絶縁体の範囲へ）拡張されてもよい。

一の実施形態では、半導体粒子７０及びドープ半導体粒子８０は、標準混合技術によってＶＶＭ１００の絶縁性バインダー５０に混合される。他の実施形態では、異なる電気伝導体にドープされた種々の異なるドープ半導体粒子８０は、ＶＶＭ１００の絶縁性バインダー５０に分散されている。これらの実施形態のいずれかは絶縁性粒子６０でもあり得る。

一実施形態では、ＶＶＭ１００は電気伝導性を有するようにするために材料にドープされた半導体粒子を用いる。ドープ半導体粒子８０は、以下のものを含む従来の半導体材料から成ってもよい：窒化ボロン、リン化ボロン、リン化カドミウム、硫化カドミウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウム、リン化インジウム、シリコン、炭化シリコン（シリコンカーバイド）、酸化亜鉛、硫化亜鉛、及び、ポリピロール若しくはポリアニリンのような導電ポリマー。これらの材料は例えば、リン、ヒ素若しくはアンチモンのような適当な電子ドナー、又は、鉄、アルミニウム、ボロン若しくはガリウムのような電子アクセプターでドープして、所望のレベルの電気伝導度を達成する。

一実施形態では、ドープ半導体粒子８０は電気伝導性（導電性）を付与するために、アルミウムでドープしたシリコンパウダー（約0.5重量％のドープ半導体粒子）を含む。このような材料は商品名Ｓｉ−１００−Ｆでアトランチック・イクイップメント・エンジニア（Atlantic Equipment Engineers）によって市販されている。他の実施形態では、ドープ半導体粒子はＺｅｌｅｃ ３０１０−ＸＣの商品名で市販されているアンチモンドープ酸化すずを含む。

一実施形態では、ＶＶＭ１００のドープ半導体粒子８０は10μm以下の平均粒子サイズを有する。しかしながら、粒子パッキング密度を最大にし、最適なクランプ電圧及びスイッチング特性を得るために、半導体粒子の平均粒子サイズは約1μm〜約5μmの範囲、又は、1μm以下であってもよい。

一の好適なＶＶＭコンポーネント
一の好適なドープ半導体粒子８０を図３Ａに示す。半導体粒子８０は少なくとも一のドーパント８４でドープされた内部コア８２を含む。内部コアは外部シェル（外殻）又はコーティング８６によって囲繞されている。

一実施形態では、コア材料８２は粒子状若しくはパウダー状シリコンを含む。シリコン８２をドープして低抵抗値にし（例えば、1Ωｃｍ以下）、パウダーにグランドする。粒子８２の平均サイズは適したサイズであり、一実施形態ではコア粒子はそれぞれ5〜100μmである。一実施形態では、シェル又はコーティングの平均サイズは約100〜約10,000オングストローム（“Å”）である。

コア材料８２又はシリコンはアンチモン、ヒ素、リン、ボロン又は他の本明細書で挙げたドーパントのような適したドーパントでドープする。コア材料８２は、シリコンカーバイド、ガリウムヒ素等の適した半導体材料であり得る。一実施形態では、一種類のドーパントが使用される。しかしながら、異なる種類のドーパントを同じ粒子に用いられることも評価されるべきである。

ドープ半導体粒子８０のシェル又はコーティング８６は多数の異なる材料からなり得る。例えば、コーティングは以下の材料のうちのひとつであり得る：二酸化シリコン、エピタキシャルシリコン又はガラス。これらの材料はそれぞれ不活性であり、本発明のＶＶＭの他のコンポーネントと反応しない。

コーティング又はシェル８６のタイプは、コーティング又はシェルを形成するのに用いられる工程を決定する。例えば、コーティング又はシェル８６が酸化物例えば、二酸化シリコンであるならば、層は、一実施形態における特定された又は変動する時間にわたって一又は二以上の温度での加熱を介して成長される。適したシリコン酸化物層は、コアドープシリコン粒子８２を加熱することによって形成できることがわかっている。特に、粒子は、約15分〜約3時間の間、酸化時間中に約500℃〜約1500℃の温度で加熱できる。加熱は、加熱及び冷却の多段のインターバルにわたって実施する。一の実施形態では、冷却は、粒子を約10〜100mTorrの真空にさらしながら実施する。真空冷却は、ＶＶＭが湿気にさらされることを防止できるので好都合である。一実施形態における粒子を約30分間加熱し、次いで、一晩真空冷却される。この工程を繰り返す。

図１６及び図１７に、コア粒子８２上にコーティング８６を形成するための、本発明で意図している他の方法及び装置を、流動床プラズマ炉２５０（図１６）及び炉３００（図１７）によって示した。流動床炉２５０は簡略して概略的に示した。炉２５０はハウジング２５２とベース２５４を含む。ハウジング２５２とベース２５４は、一実施形態においてガラス若しくはプラスチックのような絶縁性若しくは誘電材料から成る。

ハウジング２５２は図示したように、注入圧力ポート２５６と排気真空ポート２５８とに取り付けられ、又は、それらを画定する。注入圧力ポート２５６は圧力チャンバー２６０まで延びている。圧力チャンバー２６０は圧力プレナム２６２を画定し、又は含む。圧力プレナム２６２は、ポート２５６からの反応ガスがプレナム２６２内の圧力下で入ること及び安定化できるようにする。プレナム２６２を介してハウジング２５２の内部に入る反応ガスは、ハウジング２５２によって画定され、又はそれに取り付けられたポート２５８からの負の圧力下で除去される。

チャンバ２６０は、ドープコア粒子のようなコア粒子８２を保持するベッド２６４を画定し又は含む。ベッド２６４の底部壁２６６はプレナム２６２の頂部壁でもある。壁２６６は、比較的一様で、安定し、堅実な方式で圧縮された反応ガス壁２６６を介して逃がすことができる穴あきの又は焼結された開口２６８を画定する。プレナム２６２内の圧力が十分ならば、粒子８２を通るガスフローが粒子をガスに取り込むことができる。その後粒子は液体状で保持され、粒子８２のサスペンションの頂部は液体がベッド２６４に注がれる場合のように重力のために比較的平坦である。グランドされた導体２６０を組み合わせた電圧を印加した導体２７４は、プラズマシート領域２７６及び２７８、とこれらのプラズマシート領域２７６及び２７８間に配置するグロー放電領域２８０とを生成する。ガス流において浮遊する粒子８２は、プラズマグロー放電２８０と適当に混同することが確保されている。

ポート２５６に入る反応ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、酸素およびこれらの組み合わせ等のキャリヤガスを介して運搬される。反応ガスは、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡＬ）、四塩化炭素、シラン、ジボラン及びその組み合わせのような当業者に公知の適当なプラズマガスであり得る。

炉２５０も、一対の電極２７４及び２６０に電力を供給するマッチングネットワーク２７２を介して作動する高周波電源２７０に結合される。マッチングネットワーク２７２は電源及び炉チャンバのインピーダンスにマッチさせて、チャンバーに最適なエネルギーの移送を提供する。圧力チャンバ２６０及び特にプレート２６６は、電極２７４と組み合わせて第２の電極として付加的に機能することに留意されたい。従って、圧縮されたチャンバ２６０は導電材料から成る。

電源２７０は高周波電源であり、一実施形態では誘導的に結合された高周波（“ＲＦ”）電源である。電源２７０から高周波エネルギーは、プレナム２６６を通ってハウジング２５２に入る反応ガス分子を励起し、分子をイオン化する。流動床はコア粒子の反応が一様になるように、上述のような粒子をイオン化ガスと連続して混合させる。

一実施形態では、炉２５０は、上述のようなドープコアシリコン８２上に酸化物層を形成するのに用いられる。ドープコア粒子がチャンバ内に滞在する時間と、電極２７４及び２６０に供給される電力の量及び周波数と、選択されたガスとのすべてが酸化物成長率及び量を制御する。しかしながら、炉２５０は、酸化物シェル以外の粒子８０のための他のコーティング又はシェルを形成するために使用することができる。例えば、システムは、プラズマエンハンス化学気相堆積法（“ＰＥＣＶＤ”）で異なる種類のコーティングを付けるのに用いることが可能である。

炉２５０は、一の好適な実施形態では、酸化物層又は他のコーティングをドープ半導体コア８２に付けるために使用され、他方、装置及び方法はコーティングを、ドーパントなしの半導体コア材料、絶縁材料及び導電材料のような他のコア材料に付けるために使用できることは評価されたい。実際、炉５０は、図３Ｂと併せて、以下に記載するコアシェル導電性粒子９０を生成するのに用いることができる。

図１７に代替の炉３００を示す。代替の炉３００はその中に炉２５０の上述のような同じ機能を有する多くの同じコンポーネントを含む。これらのコンポーネントは同じ要素番号でマークされている。炉３００は、ハウジング２５２に巻き付く誘導コイル３０２を含む。電源２７０からのエネルギーはコイル３０２を介して炉に誘導的に結合される。暗い又はシート状領域２７６及び２７８は代替の炉３００の側部に沿って生成し、グロー放電領域２８０は、プラズマシート領域２７６と２７８との間に配置する。また、粒子８２を取り込むガスフローは、粒子とプラズマグロー放電２８０との間の適当な混合を保証する。

絶縁性粒子６０、半導体粒子７０及びドープ半導体粒子８０のそれぞれは、ＶＶＭ１００のバインダー５０に任意で分散する。バインダー５０のヒュームド・シリカ、又はＣａｂ−ｏ−Ｓｉｌは絶縁性粒子を構成する。好適な実施形態では、ＶＶＭ１００は導電性粒子９０を含む。一の実施形態における導電性粒子９０は、10（Ω・ｃｍ）^−１以上特に、100（Ω・ｃｍ）^−１以上ののバルク導電率（電気伝導率）を有する。しかしながら、ドープ半導体粒子を用いることによって、ＶＶＭ１００は導電性粒子９０は含まないことも可能である。

一実施形態における導電性粒子９０は、60μmの最大平均粒子サイズを有する。一実施形態では、導電性粒子９０の95％は20μm以下の直径を有する。他の実施形態では、導電性粒子９０の100％が直径10μm以下である。他の実施形態では、サブミクロン範囲例えば、1μm〜ｎｍの平均粒子サイズを有する導電性粒子９０を用いる。

ＶＶＭ１００の導電性粒子９０に適した材料は以下を含む：アルミニウム、真ちゅう、カーボンブラック、銅、グラファイト、金、鉄、ニッケル、銀、ステンレス鋼、すず、亜鉛、及びこれらの合金、さらには他の金属合金。また、ポリピロール又はポリアニリンのような真性の導電性ポリマーパウダーを、これらが安定な電気的特性を示す限りは用いてもよい。

一実施形態では、導電性粒子９０は、アトランチック・イクイップメント・エンジニア（Atlantic Equipment Engineers）製であって商品名Ｎｉ−１２０で市販され、10〜30μmの範囲の平均粒子サイズを有するニッケルを含む。他の実施形態では、導電性粒子９０はアルミニウムを含み、1〜30μmの範囲の平均粒子サイズを有する。

一実施形態における導電性粒子９０はコーティングされず、本質的に単一材料から成る。図３Ｂに示したように、他の実施形態では、導電性粒子は、外側シェル９４に囲繞された内部コア９２を含む。粒子９０のコア９２及びシェル９４は異なる電気伝導度を有する。一実施形態では、コア及びシェル粒子９０は実質的に球形状であり、約25〜約50μmの範囲である。

一実施形態では、導電性粒子９０の内部コア９２は絶縁材料を含み、外側シェル９４は以下の材料のうちの一つを含む：（i）導体；（ii）ドープ半導体；又は、（iii）半導体。他の実施形態では、導電性粒子９０の内部コア９２は半導体材料を含み、外側シェル９４は以下の材料のうちの一つを含む：（i）導体；（ii）ドープ半導体；又は、（iii）内部コアの半導体材料以外の半導体。他の実施形態では、内部コア９２は導電材料を含み、外側シェル９４は以下の材料のうちの一つから成ってもよい：（i）絶縁材料；（ii）半導体；（iii）ドープ半導体；又は、（iv）内部コアの導電材料以外の半導体。

導電コア−シェル粒子で用いるのに適した導電材料は以下の金属及びその合金を含む：アルミニウム、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、チタン、及び亜鉛。カーボンブラックをＶＶＭ１００内の導電材料として用いてもよい。上述の絶縁材料６０、半導体粒子７０、及びドープ半導体粒子８０は、本発明のＶＶＭ１００のバインダー５０における導電コア−シェル粒子９０と混合してもよい。

一の好適な実施形態では、コア−シェル粒子９０はアルミニウムコア９２と酸化アルミニウムシェル９４を含む。アルミニウムコア９２と酸化アルミニウムシェル９４を含む粒子９０は、追加の絶縁性粒子６０、半導体粒子７０半導体粒子７０又はドープ半導体粒子８０なしでヒュームド・シリカを有する本質的に付着性のバインダーに含めることができる。

他の実施形態において、コア−シェル粒子９０は、二酸化チタン（絶縁体）コア９２と、アンチモンドープ酸化すず（ドープ半導体）シェル９４を含む。これらの後者の粒子は商品名Ｚｅｌｅｃ １４１０−Ｔで市販されている。他の適したコア−シェル粒子９０は商品名Ｚｅｌｅｃ １６１０−Ｔで市販され、ホローシリカ（絶縁体）コア９２とアンチモンドープ酸化すず（ドープ半導体）シェル９４を含む。

フライアッシュ（絶縁体）コア９２とニッケル（導体）シェル９４を含む粒子、及び、ニッケル（導体）コア９２及び銀（導体）を有する粒子はノバメット（Novamet）から市販されており、本発明における使用に適している。他の適した代替は、商品面ビスタマーＴｉ−９１１５でペンシルバニア州アレントンのコンポジット・パーティクル社（Composite Particles, Inc）によって市販されている。これらの導電性コア−シェル粒子は、超高密度ポリエチレン（ＵＨＤＰＥ）の絶縁性シェル９２と炭化チタン（ＴｉＣ）の導電性コア材料９４とを有する。また、商品名オイノックス（Ｅｅｏｎｙｘ） Ｆ−４０−１０ＤＧでマーテック社（Martek Corporation）から市販されている、カーボンブラック（導体）コア９２とポリアニリン（ドープ半導体）シェル９４を含むを有する粒子９０を、本発明のＶＶＭ２００において用いてもよい。

ＶＶＭ１００の一実施形態では、本質的な（真性の）付着性絶縁バインダー５０は、全組成物の約20重量％〜約60重量％、特に約25重量％〜約50重量％を構成する。一実施形態における導電粒子９０は、全組成物の約5重量％〜約80重量％、特に約50重量％〜約70重量％を構成する。これらの範囲は、ＶＶＭ１００が追加の絶縁性粒子６０、半導体粒子７０、及び／又は、ドープ半導体粒子８０を含むか否かを決める。存在する場合は、半導体粒子７０は全組成物の約2重量％〜約60重量％、特に約2重量％〜約10重量％を構成する。

ＶＶＭ１００の他の実施形態では、真性の付着性絶縁バインダー５０は、全組成物の約30体積％〜約65体積％、特に約35体積％〜約50体積％を構成する。ドープ半導体粒子８０は、全組成物の約10体積％〜約60体積％、特に約15体積％〜約50体積％を構成する。半導体粒子７０は、全組成物の約5体積％〜約45体積％、特に約10体積％〜約40体積％を構成する。絶縁性粒子６０は、全組成物の約1体積％〜約15体積％、特に約2体積％〜約10体積％を構成する。

ＶＶＭ１００のスイッチング特性は、絶縁性、半導体性、ドープ半導体性、及び導電性粒子の性質と、粒子サイズ及び粒子分散と、粒子間距離によって決定される。粒子間距離は、絶縁性、半導体性、ドープ半導体性、及び導電性粒子の装填比と、そのサイズ及びサイズ分散に依存する。本発明の組成物においては、粒子間距離は一般に1,000Å以上である。

真性付着性絶縁バインダー５０及び上述の他の粒子を用いるＶＶＭ１００の使用を介して、本発明の組成物を、約30ボルトから2,000ボルト以上のクランプ電圧の範囲を提供するように調整され得る。回路ボードレベル保護をするための本発明のある実施形態は、100〜200ボルトの範囲、特に100ボルト以下、さらには50ボルト以下のクランプ電圧を示し、特別には、約25〜約50ボルトの範囲のクランプ電圧を示す。

真性の付着性絶縁バインダー５０を有するＶＶＭ１００は、導電材料及び絶縁材料に自己硬化し、又は、自己固定する。絶縁バインダー５０は、種々の絶縁材料、ラミネート又は基板に付着又は硬化する。例えば、絶縁バインダー５０は、プリント配線板材料、フレキシブル配線板材料、ポリマー、ガラス、及びセラミックに付着又は硬化する。

一実施形態では、ＶＶＭ１００の絶縁バインダー５０は、公知のＦＲ−４ラミネートにに付着又は硬化する。ＦＲ−４ラミネートは通常、メッシュ形成され又は穴開きにされた織物又は非織物を含む。ＶＶＭ１００の絶縁バインダー５０は多層ＰＣＢのＦＲ−４層に固定されてもよい。他の実施形態では、ＶＶＭ１００の絶縁バインダー５０はポリイミド材料に付着又は硬化する。絶縁バインダー５０が本質的に固定されるポリイミド材料の一種はデュポン社製であり、“カプトン（Kapton）”と称される。カプトン（登録商標）材料の３種類の変型態様がある。第１のカプトン（登録商標）材料はアクリル主成分接着剤を含むが、難燃剤ではない。第２のカプトン（登録商標）材料はアクリル主成分接着剤を含み、難燃剤である。第３のカプトン（登録商標）材料は接着剤なしである。ＶＶＭ１００の絶縁バインダー５０は各変型態様に付着又は硬化できる。

ＶＶＭ１００の絶縁バインダー５０はさらにリジッド（剛性）−フレキシブル材料に固定できる。その名前は暗示するが、リジッド−フレキシブル材料は２つの異なる材料（一方はフレキシブル（ピララックス（Pyralux）のような）で他方はリジッド（ＦＲ−４））のコンポジットである。この種の材料は、可動又は曲がり部分への接続を要し、また、コンポーネント用の安定なプラットフォームを要する用途に特に有効である。

一の好適なＶＶＭ
図３Ａに示したドープ半導体コアシェル粒子は、ＥＯＳ過渡電流に対抗するのに適した電圧可変材料を製造するのに多くの異なる種類の組み合わせに適している。一実施形態では、図３Ａの粒子８０は、ここに記載された導電性粒子９０のいずれかと共に、上述のバインダー５０のような絶縁バインダーにおいて混合される。一実施形態では、導電性粒子９０は、実質的に酸化されていないピュアニッケルのような実質的にピュアな材料を含む。しかしながら、図３Ａの粒子は、図３Ｂと関連して以下のコアシェル型の導電性粒子と共に用いることができる。さらに、図３Ａに関連して図示された粒子８０は、非ドープ半導体粒子７０、導電性粒子９０、及び、絶縁性粒子６０と組み合わせて備えることができる。一実施形態では、ナノタングステンパウダーをさらに加える。

一の好適な実施形態では、ＶＶＭ１００は図３Ａに関連して記載した粒子をニッケルと組み合わせて用いて作製する。ここで、ドープ半導体粒子は約40体積％〜約80体積％の濃度で備えられ、ニッケル粒子は約5体積％〜約25体積％の濃度で備えられる。この濃度は、ＶＶＭ１００が上述の加熱・冷却の多段階を介して適当に硬化されたときのものである。すなわち、ＶＶＭ１００を製品につけたときのものである。これらの粒子は、ここに記載した直接適用特性を有するようにカルビトールアセテートを介して溶解されるポリマーである絶縁バインダー５０で混合される。できたＶＶＭ１００は約1400〜約14×10^６Ωｃｍの抵抗を有する。

ＶＶＭの直接適用
図４に、本質的に付着性のＶＶＭ１００用の可能な一の構成１１５を示す。この例においては、この構成１１５がリジッドＰＣＢである基板上に配備されている。ＰＣＢ基板１１０を最終形態にするときにＶＶＭ１００をオープンにし露出することを示すが多くの他の電気装置１１３を図示している。電気装置１１３は、スルーホール及び表面実装装置の両方を含むＰＣＢに共通に結合された種々の電気装置を含む。電気装置１１３は、抵抗又はキャパシタのような電気的コンポーネントを含む。電気装置１１３は、種々の集積回路、コネクタ、フィルタ等も含む。

構成１１５は、ＰＣＢ基板１１０上で他の電気的コンポーネント１１３の隣りに配置する。構成１１５は当業者に公知の方法によってそれぞれＰＣＢ基板１１０に固定された２つの電極１１７及び１１９を有するように示した。２つの電極１１７及び１１９を示したが、構成１１５は多数の電極を有することもできる。構成１１５では、ＶＶＭ１００の量は本質的に電極１１７及び１１９と、基板１１０とに固定される。この斜視図に示した電極１１７及び１１９の間にギャップが存在する。というのは、これを一定塊のＶＶＭ１００によって覆うからである。一実施形態におけるギャップ幅は2ミル程度であるが、より広い又はより狭い幅にしてもよい。電極１１７及び１１９は通常、互いに電気的にはつながっていない。ＥＯＳ過渡電流の事象の際に、ＶＶＭ１００は高インピーダンス状態から低インピーダンス状態へスイッチし、ここで、過渡電流スパイクは電極１１７からＶＶＭ１００を通って、図示したようにシールドグランド又は接地に接続されている電極１１９へ分路する。

便宜上図示したような電極１１７は寸断された端部で終端している。電極１１７はいかなる電気的装置につながることができることを評価すべきである。一実施形態では、電極１１７は、例えば通信伝達から信号を運ぶＰＣＢ上のトレースである。この場合、電極１１７は通信入力ラインを受けるコネクタ又はある種のトランシーバにつながってもよい。

図５に示したように、“Ｚ”方向構成を基板上に示したが、一実施形態においては多層フレキシブルリボン又は回路である。フレキシブル基板１１０は複数のフレキシブル層１１１及び１１２を含む。上述のように、フレキシブル基板１１０はポリイミドから成る層１１１及び１１２を含んでもよい。例えば、層１１１及び１１２はカプトン（登録商標）であってもよい。他の実施形態では、層１１１及び１１２の一方又は両方はマイラー層である。グランド導体１１８と共に、多くの信号導体１１６を示すために、基板１１０の層１１２の部分を分断している。導体１１６及びグランド導体１１８を露出して、自己硬化可能バインダー５０を有する自己付着性ＶＶＭ１００は、導体１１６のそれぞれに付けることができる。

図示したように、導体１１６及びグランド導体１１８のそれぞれは、導体が通常は互いに電気的につながっていないようにギャップで分離されている。一実施形態では、グランド導体（便宜上示した部分のみ）１１８はＶＶＭ１００の頂部に配置している。従って、ギャップは“Ｚ”方向にあると称する。ここで、導体１１６間のギャップはＸ−Ｙ面にある。ＶＶＭ層の層厚は信号導体１１６間のスペーシングより小さい。従って、ＥＯＳ過渡電流は導体１１６の一つから他の導体１１６への替わりにグランド１１８へジャンプする。他の実施形態では、分離したグランドトレース１１８は、過渡電流が信号トレース１１６からグランドトレース１１８へジャンプするように、各信号トレースに隣接して配置することができる。いずれにしても、ＶＶＭ１００の層は、過電圧を受けるいずれの信号導体１１６も、それをグランド導体１１８に分路する。

図４のリジッドＰＣＢ用途のように、導体又は電極１１６（及び１１８）を基板の表面に固定する。ここで、導体１１６は、当業者の公知の方法によってフレキシブル層１１１の内面に固定する。“Ｚ”方向実施形態では、グランド導体はＶＶＭ１００の層の最上面にくっつく。導体１１６及びグランド導体１１８も、多層１１１及び１１２によって適所で圧縮され保持される。しかしながら、ＶＶＭ１００はフレキシブル層１１１及び１１２のいずれか一つの外側で露出されることが可能である。図示したようにＶＶＭ１００が導体１１６のそれぞれを覆い、本質的に層１１１の内面１１４に付着する。ＶＶＭ１００の層は複数の導体１１６及び層１１１の内面１１４に追加の硬化又は加熱段階を必要とすることなく自己硬化する。しかしながら、他の実施形態では、ＶＶＭ１００の層は、所定長さの時間フレキシブル回路を加熱することによってより迅速に硬化してもよい。

上述のバインダー５０は、ＶＶＭ１００が、フレキシブル基板１１０が曲がり又は動くときにさえ、クラック又はスプリットしないような様式で硬化する。それさえ、好適な実施形態では、内面１１４及びグランド面１１８の露出領域は、電気的絶縁のために覆う。一実施形態では、ＶＶＭ１００、導体１１６及びグランド導体１１８はシルバーインクコーティングによって被覆されている。一実施形態では、ＶＶＭは、ＶＶＭ１００の散逸能力をエンハンスするために、トレース１１６及びグランドトレースの全面を被覆することができる。他の実施形態では、ドライ膜写真画像可能（フォトイメージャブル）カバーレイ、スプレー液体のような写真画像可能カバーレイ、又は、“グロブ−トップ”コーティングのような介在絶縁コーティングを、信号トレース１１６と外側絶縁（例えば、プラスチック）層１１１の内面１１４との間に配備することができる。

図６に、ＶＶＭ１００のための３個の代替製品１２０、１２５、及び１３０を示す。代替製品１２０、１２５、及び１３０はいずれも、２個しか導体を有しない簡単な形で示している。しかしながら、ここに開示した製品はいずれも、図５に示したように、電気的に接続することができ、多数の導体を保護することができることは評価されたい。図示しないが、導体の一つはグランド若しくはシールド導体であり、又は、導体の少なくとも他の一つは信号若しくはライン導体であることを仮定すべきである。ここで、ＶＶＭ１００は過電圧過渡電流を信号若しくはライン導体からグランド若しくはシールド導体へ分路する。さらに、製品１２０，１２５及び１３０は最終形態で図示しており、ＶＶＭ１００は環境に対してオープンであり、露出している。

構成１２０は、ギャップによって離隔された導体１２２及び１２４を有する回路を示している。導体１２２及び１２４のそれぞれは、当業者に公知の方法によって基板１１０に固定されている。基板１１０は、リジッドＰＣＢ基板又はフレキシブル回路型基板のような上述の基板のいずれかであり得る。製品又は回路１２０は、ＶＶＭ１００が基板１１０に固定しない回路１１５と異なる。このような回路を作製するために、ＶＶＭ１００が適所で硬化し乾燥するまで、ギャップの上方でＶＶＭ１００を支持することが必要だろう。他の実施形態では、トップ層又はコーティングはＶＶＭ１００に固定されてもよい。ここで、コーティングが半硬化状態のＶＶＭ１００を導体１２２及び１２４上に配置することができる。重要なことには、ＶＶＭ１００は、ＶＶＭ１００が適当に機能するために、ギャップ領域において基板１１０を付着する必要はない。回路１２０は、ＶＶＭ１００の分路能力について、図４で示したような回路１１５と全く同じように機能する。

回路又は構成１２５は、ＶＶＭ１００は本質的に基板１１０に固定し、これによって、導体１２７及び１２９が配置するバッファ若しくはベッドを形成することができる。電極１２７及び１２９はギャップによって分離されている。電極は図示したようにＶＶＭ１００にわずかに沈んでいてもよく、又は、電極１２７及び１２９は導体の重量のため、又は、付け工程のために変型しなくなるまで、ＶＶＭが硬化するときにＶＶＭ１００上に配置してもよい。

回路又は構成１３０は、導体の一つすなわち、導体１３２は基板１１０に固定し、第２の導体１３４を、構成１２５の電極１２７及び１２９と同様にＶＶＭ１００の層の最上面に備えた実施形態を示している。回路１３０のギャップは垂直に配備したギャップである。構成１１５，１２０及び１２５のギャップは水平に配備されている。ＶＶＭ１００は、ギャップが構成１１５，１２０及び１２５と同様に“ＸＹ”方向型のギャップであるか、又は、ギャップが構成１３０で示したように“Ｚ”方向型のギャップであるかによらず、等しく機能することは評価されたい。

図６の構成のそれぞれは、ある電気的構成において、及び、ある電気的コンポーネントで望ましい。本発明の絶縁バインダー５０を有するＶＶＭ１００は、基板１１０について異なる様式で電極を配置する融通性を提供する。ここで、ＶＶＭ１００は、ＶＶＭ１００を機械的に保持し、又は、それを導体に電気的に接続するための特別の装置若しくはハウジングを必要としない。例えば、多くのＶＶＭ装置は、ＶＶＭを適所に保持するハウジング又はシェルを要しない。多くのＶＶＭのものは、基板の表面上に形成された一対のパッドにハンダ付けしなければならないハウジング又はシェル上に配備された一対のターミナルも含む。パッドから、信号ライン又はグランドラインの接続へ延長するのには追加のトレース又はボンドワイヤを要する。

図７に、追加の回路又は構成１３５及び１４５を示す。構成１３５は、上部電極１３７と下部電極１３９との間の“Ｚ”方向ギャップを有する構成１３０と同様である。ここで、下部電極１３９は基板１１０に固定する。しかしながら、構成１３５では、上部電極１３７が、下部電極１３９から横方向又は水平方向に延びて、下方へ方向を変え、基板１１０に固定される。水平オフセットは第２のギャップを形成する。過電圧が形成されるとき、過渡電流スパイクが、経路（パス）がどのくらい低いインピーダンスを有するかに依存して“Ｚ”方向又は“ＸＹ”方向のいずれかにＶＶＭ１００を介して伝導する。構成１３５は他の構成と同様に作動する。

構成１４５は、導体１４６及び１４９が剛性基板１１０上に配備する以外は、図５のフレックス回路実施形態と同じである。一実施形態では、フローティング導体１４７はグランド導体であり、完全に“Ｚ”方向製品にするものである。他の実施形態では、導体１４６と１４９のいずれかは、製品を“Ｚ”方向及び“ＸＹ”方向製品にするグランド導体であり、ここで、電圧は導体１４６から１４９のうちの一つからフローティング導体１４７へ、及び、さらに下のグランド導体である他の導体へ放電できる。

図８に、他の代替の構成又は回路１４０を示す。回路１４０は、ＦＲ−４ボードのようなリジッドな基板、又は、ポリイミド若しくはカプトン（登録商標）のようなフレキシブルな基板であってもよい２つの基板を含む。第１の電極１４２は上部基板１１０に固定され、第２の基板１４３は下部基板１１０に固定されている。電極１４２と電極１４３とは、ＶＶＭ塊１１０によって“Ｚ”方向に離間して配備されている。構成１４０は例えば、フレキシブル基板において有効である。ここで、基板１１０がカプトン（登録商標）若しくはマイラー樹脂の外側層であり、上部基板１４２は例えば、信号導体であり、下部基板１４３はグランド導体である。ここで、多数の信号導体を上部若しくは下部基板１１０のいずれかにつけることができ、ここで、過度電流スパイクが、過度電流スパイクを有する信号トレースがグランド導体に対してどこに配置しているかに依存して垂直又は水平に伝わる。

図９に、前述の構成又は回路１１５，１２０，１２５，１３０，１３５，及び１４５は多層ＰＣＢ内に埋め込まれているように示している。すなわち、基板１１０は多層ＰＣＢの一層を構成する。第２の基板１４４は（寸法通りではない）、多層ＰＣＢの他の層を構成する。層１４４は、電気的コンポーネント１１３及び回路配線板トレースを実装するのに適した滑らかな外面を形成するために種々の回路の周りに形成されている。図９の構成は、基板１１０及び１４４の外面によって回路保護によって抑制されていないので特に有効である。図９に示した構成は２層以上を含むことができ、この態様は、構成１１５，１２０，１２５，１３０，１３５，及び１４５の一又は二以上を有する異なる多数の基板を含むことができる。

図１０は、回路１１５，１２０，１２５，１３０，１３５，及び１４５を有する同様な構成を示すが、多層ＰＣＢの一部である構成の代わりに、構成は保護コーティング１４８によって被覆されている。たとえ、ＶＶＭ１００がある箇所において種々の電極及び基板１１０に自己固定しても、多くの理由のために保護コーティング１４８をつけることは望ましい。例えば、図５で示したフレキシブル回路と同様に、導体はある点で露出され、電気的絶縁を必要とする。保護コーティング１４８は当業者には公知の種類のコーティングであり得る。一実施形態では、コーティングは、銀インク、乾燥膜（ドライフィルム）写真画像可能カバーレイ、スプレー液体写真画像可能カバーレイ、若しくは“グロブ・トップ”コーティングのような図５におけるフレキシブル回路ようの上述のコーティングを含む。

直接ＶＶＭを含む装置
図１１に、本発明のＶＶＭ１００は装置内で用いてもよい。図１１に示す装置の一種類は、ドイチェ・インスティチュート・フュア・ノームング（Deutsches Institut fur Normung）ｅＶ（“ＤＩＮ”）標準を含む。本発明は、小型ＤＩＮコネクタ、二重列延伸ＤＩＮコネクタ、シールドＤＩＮコネク等用に対して適用される。本発明はプラグ若しくはリセプタクルに組み込まれてもよい。ケーブルに取り付けられた垂直、水平及びインラインコネクタを用いてもよい。さもなければ、ＤＩＮコネクタはパネル実装されてもよい。

コネクタ１５０は、適当な材料からなるボディ１５２を含む。プラグ及びコンセントの組み込まれたボディは、複数の信号導体１５６を少なくとも囲繞する円形壁若しくは複数の（図示しない）ストレートな壁を固定する。導体１５６は、壁１５４と実質的に平行な方向に基板１５８から延伸している。壁１５４及び１５６は、周知の合わせ（メーティング）雌ＤＩＮコネクタにプラグインしている。

図示した実施形態では、ボディ１５２はプラグであり、導体１５６はピンである。（図示しない）他の実施形態では、ボディはリセプタクルであり、信号導体は合わせコネクタからピンを受けるソケットである。一又は二以上の外側信号導体１５６はグランド導体であってもよい。しかしながら、通常は離隔した（ここでは中央の）グランド若しくはシールドグランド導体１６０を備える。過度電圧スパイクをグランド導体１６０に適切に分路する図示の実施形態では、入力／出力導体１５６とグランド導体１６０との間の距離は、入力／出力導体１５６間の距離よりも小さくあるべきである。

一実施形態では、基板１５８はＦＲ−４ボードのようなＰＣＢである。他の実施形態では、基板１５８はポリイミド若しくはプラスチックのような他の種類の絶縁材料を含む。基板１５８はボディ１５２内にフィットされて、コネクタ１５０は合わせコネクタ内に適切に配置される。一実施形態では、基板１５８は、導体１５６が基板１５８の裏側から図示の表側を貫通可能とするアパーチャーを画定する。

少なくとも一つのＶＶＭ１００は基板１５８に直接付着され、硬化される。図示したように、本発明のＶＶＭ１００は、トレース若しくはボンドワイヤを必要とせずに、信号導体１５６をグランド導体１６０に直接結合する。他の実施形態では、一又は二以上の導体１５６若しくは代替としてグランド導体１６０は個々のＶＶＭ１００にコンタクトする。ここで、一又は二以上のトレース若しくはボンドワイヤは個々にＶＶＭ１００を他のＶＶＭ１００若しくは他の導体に固定する。一実施形態におけるトレースは周知のＰＣＢ基板１５８上にエッチングされる。信号トレースは、単一信号導体１５６及び／又はグランド導体１６０のいずれか又は両方と連通することができる。

グランド導体１６０は複数の形態をとり得、中央に配置したピン１６０のようにここに図示している。グランド導体１６０は所望の回路グランド若しくはシールドグランドのいずれかとして機能してもよい。

図示したように、少なくとも一つのＶＶＭ１００は過度電圧スパイクから一又は二以上の信号導体１５６を保護する。保護された導体１５０は、コネクタ１５０から電気的に上流若しくは下流のいずれかにある他の電気装置を保護することができる。

図１２に、一体の付着性バインダー５０を有するＶＶＭ１００は、リボンケーブルコネクタ１７９と共に用いる。ＶＶＭ１００はあらゆる種類のリボンケーブルコネクタと共に用いることができる。例えば、ソケットコネクタの雄、雌、ストレートリード、直角，ストレートリード／ワイヤラップ、及び直角／ワイヤラップ版、Ｄコネクタ、ＰＣＢコネクタ、カードエッジコネクタ、ディップコネクタ、ピンコネクタ、又は、ターミネーションジャンパー。ＶＶＭ１００は、リボンコネクタ１７０のプラグ若しくはリセプタクルに組み込んでもよい。

リボンコネクタ１７０は、適した材料からなり、一実施形態においてプラスチックであるボディ１７２を含む。プラグ及びリセプタクルに組み込んだボディ１７２は少なくとも部分的に複数の導体１７６を囲繞する。導体１７６はボディ１７２の壁に実質的に平行である。ボディ１７２がプラグであれば、導体１７６はピンである。ボディ１７２がリセプタクルであれば、導体１７６はピンを受けるソケットである。リボンコネクタ１７０が多くの入力／出力信号導体１７６を固定してもよい。一又は二以上の導体１７６はグランド導体であってもよい。通常は、離隔した回路グランド若しくはシールドグランド１８６を備える。グランドストリップ１８７はグランドピン１８６に接続し、適したスペーシング（距離）を提供して、電圧過度電流が信号導体１７６の一つから他の信号導体１７６でなくグランドストリップ１８７へ散逸するようにする。

ボディ１７２と第２の合わせボディ１７８との間にリボンケーブル１８０を備える。リボンケーブル１８０は、グレイフラットケーブル、カラーコードフラットケーブル、ねじれペアフラットケーブル、ラウンド（丸め）ジャケット／シールドフラットケーブルを含むいかなるケーブルであってもよい。図示した実施形態では、第２のボディ１７８はリセプタクルボディ１７２全体にフィットするプラグである。プラグボディ１７８内にハウジングされたプラグ１８２は、ケーブル１８０の絶縁を貫き、ケーブル内の導体に電気的コンタクトを形成する。

図示した実施形態では、少なくとも一つの、可能なら複数のＶＶＭ１００は、バインダー５０の本質的な付着特性を介してリセプタクル１７２及び導体１７６に直接固定する。リセプタクルボディ１７２は、ポリマー、ＦＲ−４のようなＰＣＢ材料、又はポリイミドであり得る基板１８４を含む。ＶＶＭ１００は、基板１８４の頂部若しくは下部基板１８４のいずれかにつけることができる。他の実施形態では、トレースは適した方法によって基板１８４につけられる。トレースは信号導体１７６をＶＶＭ１００に電気的に接続し、又は、ＶＶＭ１００をグランド導体１８６に接続し、又はそれらの両方を行う。

図示したように、少なくとも一つのＶＶＭ１００は、リボンケーブルコネクタ１７０の一又は二以上の信号導体１７６を過度電流スパイクから保護する。すなわち、信号導体１７６は過電圧をグランドピン１７６に分路できる。リボンコネクタ１７０は、電気的に上流の若しくは下流の電気装置をリボンコネクタ１７０から保護することができる。

図１３に示すように、一体に付着するバインダー５０を有するＶＶＭ１００はデータ若しくは通信コネクタ１９０と共に用いる。ＶＶＭ１００は、いかなるデータ／通信コネクタ１９０と共に用いることもできる。一実施形態では、導体１９０は、ローカルエリアネットワーク（“ＬＡＮ”）、ワイドエリアネットワーク（“ＷＡＮ”）等のデータネットワークにおいて通常用いられている8導体ＲＪ−４５導体である。他の実施形態では、導体１９０はレジデンシャル型で及び市販の電話システムにおいて通常使用されている6導体ＲＪ−１１導体である。

導体１９０はボディ１９０を含む。その大部分はＶＶＭ１００による回路保護を示すために切開している。ボディ１９０は適した材料からなり、一実施形態ではプラスチックである。ボディは多くの信号導体１９４を固定する。信号導体１９４は適当に曲げられ、（図示しない）プラグの合わせ信号導体に係合される。プラグは矢印１９６の方向でデータ／通信ボディ１９２に挿入される。プラグをボディ１９２に挿入するとき、信号導体１９４のバネ部１９８は、弾性力が合わせ導体の間の電気的接続にかかるように曲げられている。

図示した実施形態では、導体１９４の反対側の端部２０２は一又は二以上のＶＶＭ１００に直接電気的に通じている。ここで、ＶＶＭは本質的な付着性バインダー５０を介して基板２０４に直接つけられている。ＶＶＭ１００は信号導体１９４をグランド導体２０６に直接電気的に結合している。上述のように、グランド導体２０６は、信号導体１９４のそれ同士よりも信号導体１９４のそれぞれにより近く離隔されて適当に配置されている。他の実施形態では、導体１９４の端部２０２は、ＶＶＭ１００が付着するトレースに電気的に接続している。他の実施形態では、ＶＶＭ１００はワイヤボンドを介して信号導体１９４の端部２０２に電気的に接続している。

同様に、一実施形態におけるＶＶＭ１００はグランド導体２０６に直接付着している。他の実施形態では、グランド導体２０６は、基板２０４に固定されている一又は二以上のトレースを介してＶＶＭ１００に電気的に通じている。他の実施形態では、ＶＶＭ１００はボンドワイヤを介してグランド導体に電気的に通じている。

上述のように、一若しくは二以上又は全ての信号導体１９４は過度電圧から保護されてもよい。ＬＡＮ又はＷＡＮは接地点の間の大きな距離を囲繞しているので、接地点間のＥＳＤ及びＥＯＳ過度電流は深刻な問題である。エアコンディショナー、ヒーター、エレベータ、コピー、レーザープリンター等の装置は、ＬＡＮを有するビルにおいて高いレベルのスパイク及び過度電流を生じ得る。保護されたデータ／通信コネクタ１９０は、導体１９０を介してネットワークに接続された装置をネットワークのデータ線にかかる過度電圧から保護する。同様に、コネクタ１９０は、ネットワークに接続された装置から発せされる過電圧現象からデータ線を保護する。

図１４及び図１５に、通信コネクタに付けられたＶＶＭ１００の他の実施形態を示す。図１４及び図１５に示した構成は、種々のタイプのデータ／通信コネクタを表す。図１４には、コネクタ２１０の関連部分だけを示した。コネクタ２１０は曲がり端部２１４を有する複数の信号導体２１２を含む。ここで、曲がり端部２１４は導体又は上述の（図示していない）データ／通信プラグと係合する。プラグは、コネクタ２１０に挿入される矢印１９６の方向に動く。

図示のために切開したボディ２１６は、適当な導電性材料から成るシールド２１８をハウジングする。図１４は、図１３で示したコネクタを下から見たものである。シールド２１８は、導体２１２の頂部上及び裏側にフィットする。

シールドは一又は二以上の切断されたバネタブ２２０を画定する。すなわち、薄い金属シールド２１８は各タブ２２０の３つの側部に沿ってスタンプされ又は切断されている。ここで、タブ２２０はエッジ２２２に沿って内側に曲がっている。タブ２２０は、90°より小さな所望の角度で内側に曲げられてもよい。シールド２１８をコネクタ２１２全体に配置するとき、タブ２２０は導体２１２に接触し、0°の方へ戻すように曲げられる。これによって、タブ２２０は導体２１２との電気的なコンタクトを維持するように付勢されている。

自己硬化性で本質的に付着性のバインダー５０を有する一塊りのＶＶＭ１００は、タブ２２０と導体２１２との間においてタブ２２０に直接付けられる。ＶＶＭ１００は高インピーダンス状態において開回路として作用し、これによって、導体２１２からグランド２１８へ通常ほとんど電流は流れない。ＥＳＤ過渡電流が生ずるときは、ＶＶＭ１００は低インピーダンス状態にスイッチし、これによって、過渡電流スパイクはシールドグランド２１８へ分路される。

一実施形態では、ステンシルを用いて、複数のＶＶＭ１００塊を複数のタブ２２０に付ける。他の実施形態では、ステンシルを用いて、複数のＶＶＭ１００塊を、バネを利用して力を付与し、複数の導体２１２を用いてコンタクトさせる複数のタブ２２０に付ける。さらに他の実施形態では、ＶＶＭ１００材料の層をシールド２１８の大きな領域（エリア）にまず自己付着させ、ついで、複数のタブ２２０はそれぞれが個々のＶＶＭ１００塊を有するようにスタンプされる。さらに他の実施形態では、ＶＶＭ１００の層をシールド２１８の大きな領域（エリア）にまず自己付着させ、それぞれが複数の導体２１２に接触する一又は二以上のタブ２２０がスタンプされる。

図１４の側面図である図１５に、図１４のコネクタの変形態様を新しいコネクタ２３０として示す。前述のように、ボディ２１６はシールド２１８の一部が見えるように切開されている。シールド２１８は、タブ２２０がシールド２１８と導体２１２との間でエッジ２２２に沿って内側に曲がるようにスタンプされている。タブは、本発明の自己付着性バインダー５０を有するＶＶＭ塊１００を有する。

信号導体２１２は、（図示していない）プラグの導体に係合するように適用された曲がりバネ部２１４を有し、ここで、プラグは矢印１９６で示した方向にコネクタ２３０に挿入する。一実施形態では、カップリングキャパシタ２３２をタブ２２０上の１００と信号導体２１２との間に配置されている。一の好適な実施形態では、タブ２２０、ＶＶＭ１００、キャパシタ２３２と信号導体２１２を直列につなぐ。キャパシタ２３２は、2500ボルトのＤＣ電圧を扱うのに適したキャパシタンス及び定格電圧を有する。すなわち、カップリングキャパシタ２３２は、ＬＡＮ又はイーサネット（登録商標）システムがさらされることになるかもしれない、高ポテンシャル（HI-POT）テスト中に課される電圧のような高レベルのＤＣ電圧を遮断するように構成されている。

ＶＶＭ１００は、キャパシタ２３２に付着して電気的に接触する。キャパシタ２３２は導体２１２にハンダ付けされ、もしくは、電気的に接続してもよい。タブ２２０のバネ弾性力によってキャパシタ２３２は適所に保持される。キャパシタ２３２及びＶＶＭ１００のオーダーは反転してもよい。図１４及び図１５において、スタンプされたタブ２００を、当業者に公知のＶＶＭを用いる（図示しない）ＶＶＭ装置と共に代替して使用されてもよいことは評価されたい。

図１１から図１５は、バインダー５０を介したＶＶＭ１００は基板に直接付けることができ、基板はコネクタのような電気的装備の一部において用いられている。図示した種々のコネクタ以外に、基板は、オーディオヘッドセット、カムコーダー、テレビ、ラジオ、個人メール装置、コンピュータ等の他の種類の装備と同様に、デジタルビデオインターフェース（“ＤＶＩ”）コネクタ、アナログ／デジタル変換（“ＡＤＣ”）コネクタ等の他のタイプのコネクタにおいて配置できることは評価されたい。

ここに示した好適な実施形態に対する変形や変更は当業者には明らかであることは理解されたい。このような変形や変更は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、かつ、本発明の利点を減じることなく可能である。

電気過大応力過渡電流の典型的な波形を模式的に示す図である。 本発明の電圧可変材料（“ＶＶＭ”）用の可能なコンポーネントの断面模式である。 本発明のＶＶＭと共に用いられるコア及びシェルドープ半導体粒子の断面模式である。 本発明のＶＶＭと共に用いられるコア及びシェルドープ導電性粒子の断面模式である。 本発明の本質的に付着性のＶＶＭについての一回路構成を示すリジッドな（剛性の）プリント配線板（“ＰＣＢ”）の斜視図である。 本発明の本質的に付着性のＶＶＭを有するフレキシブル基板の斜視図である。 本発明の本質的に付着性のＶＶＭについての３個の追加の回路構成を示す断面立面図である。 本発明の本質的に付着性のＶＶＭについての２個の“Ｚ”方向型回路構成を示す断面立面図である。 本発明の本質的に付着性のＶＶＭについての他の回路構成を示す断面立面図である。 多層ＰＣＢに積層された図４から図７の回路構成を示す断面立面図である。 保護コーティングで被覆された図４から図７の回路構成を示す断面立面図である。 直接付けられた本発明のＶＶＭを有するＤＩＮの一実施形態を示す斜視図である。 直接付けられた本発明のＶＶＭを有するリボンケーブルコネクタの一実施形態を示す斜視図である。 直接付けられた本発明のＶＶＭを有するデータ／通信ＲＪ型コネクタの一実施形態を示す斜視図である。 直接付けられた本発明のＶＶＭを有するデータ／通信ＲＪ型コネクタの一実施形態の多数の信号導体とシールドとを示す切開斜視図である。 直接付けられた本発明のＶＶＭを有するデータ／通信ＲＪ型コネクタの一実施形態の信号導体と、シールドと、キャパシタとを示す側立面図である。 本明細書に記載した電圧可変材料の粒子を被覆するのに用いるのに適した本発明の種々の流動床プラズマ炉の断面図である。 本明細書に記載した電圧可変材料の粒子を被覆するのに用いるのに適した本発明の種々の流動床プラズマ炉の断面図である。

符号の説明

５０ バインダー
６０ 絶縁性粒子
７０ 半導体粒子
８０ ドープ半導体粒子
８２ コア
８４ ドーパント
８６ コーティング
１００ ＶＶＭ
１１０ 基板
１１５、１２０、１２５、１３０ 回路又は構成
１２７、１２９ 導体
１３０
１３２、１３４ 導体
２５０ 炉
２５２ ハウジング
２５４ ベース

Claims (37)

1. 電気過大応力に対する保護を提供する組成物であって：
   絶縁性バインダーと；
   ドープされたコアとそのコア上に備えたコーティングとを有する半導体粒子であって、バインダーに保持された半導体粒子と；
   バインダーに保持された導電性粒子と；
   を備えた組成物。
2. 前記絶縁性バインダーはポリマー樹脂を含む請求項１に記載の組成物。
3. 前記のドープされたコアはシリコンとドーパント材料とを含む請求項１に記載の組成物。
4. 前記ドーパント材料は、アンチモン、ヒ素、リン、及びボロンから成る群から選択された少なくとも一のコンポーネントを含む請求項３に記載の組成物。
5. 前記のドープされたコアは約5μmから約100μmの平均サイズを有する請求項１に記載の組成物。
6. 前記コーティングは約100Åから約10,000Åの平均厚さを有する請求項１に記載の組成物。
7. 前記コーティングは、二酸化シリコン、エピタキシャルシリコン、及び、ガラスから成る群から選択された少なくとも一の材料を含む請求項１に記載の組成物。
8. 前記導電性粒子は単一材料から成る請求項１に記載の組成物。
9. 前記導電性粒子は酸化物コーティングを含む請求項１に記載の組成物。
10. 前記導電性粒子は、アルミニウム、真ちゅう、カーボンブラック、銅、グラファイト、金、鉄、ニッケル、銀、ステンレス鋼、すず、亜鉛、及びこれらの合金を含む群から選択された少なくとも一の材料を含む請求項１に記載の組成物。
11. 前記導電性粒子は約5μmから約50μmの平均サイズを有する請求項１に記載の組成物。
12. 装置内に封入されることなく、使用に際して直接付けられるように配備された請求項１に記載の組成物。
13. 装置内に備えられるように配備された請求項１に記載の組成物。
14. 絶縁性粒子、半導体粒子及びタングステンパウダーから成る群から選択された少なくとも一の添加粒子を含む請求項１に記載の組成物。
15. 電気過大応力に対する保護用組成物であって：
    絶縁性バインダーと；
    バインダーに保持されたドープされた半導体粒子と；
    バインダーに保持され、単一材料から成る導電性粒子と；を備え、
    前記バインダーと、前記半導体粒子と、前記導電性粒子とが電極ギャップ内に積層されるように配備されている組成物。
16. 前記ドープ半導体粒子はコアとシェルとを含む請求項１５に記載の組成物。
17. 前記導電性粒子は、アルミニウム、真ちゅう、カーボンブラック、銅、グラファイト、金、鉄、ニッケル、銀、ステンレス鋼、すず、亜鉛、及びこれらの合金を含む群から選択された少なくとも一の材料を含む請求項１５に記載の組成物。
18. 装置内に封入されることなく、使用に際して直接付けられるように配備された請求項１５に記載の組成物。
19. 装置内に備えられるように配備された請求項１５に記載の組成物。
20. 絶縁性粒子、半導体粒子及びタングステンパウダーから成る群から選択された少なくとも一の添加粒子を含む請求項１５に記載の組成物。
21. 電気過大応力組成物において使用される粒子であって：
    ドープされた半導体コアと；
    該コアを囲繞する不活性コーティングと；を備えた粒子。
22. 前記のドープされたコアがシリコンとドーパント材料とを含む請求項２１に記載の粒子。
23. 前記ドーパント材料は、アンチモン、ヒ素、リン、及びボロンから成る群から選択された少なくとも一のコンポーネントを含む請求項２２に記載の組成物。
24. 前記のドープされたコアは約5μmから約100μmの平均サイズを有する請求項２１に記載の組成物。
25. 前記コーティングは約100Åから約10,000Åの平均厚さを有する請求項２１に記載の組成物。
26. 前記コーティングは、二酸化シリコン、エピタキシャルシリコン、及び、ガラスから成る群から選択された少なくとも一の材料を含む請求項２１に記載の組成物。
27. 電気過大応力組成物において使用される粒子であって：
    シリコン内側部と；
    二酸化シリコン、エピタキシャルシリコン、及び、ガラスから成る群から選択された少なくとも一の材料を含む外側部と；を備えた粒子。
28. 前記外側部は熱制御環境で成長させた請求項２７に記載の粒子。
29. 前記外側部は流動床プラズマ炉を用いて付けられた請求項２７に記載の粒子。
30. 電気過大応力組成物を作製する方法であって：
    シリコンに所望の抵抗率となるまでドープする段階と；
    ドープされたシリコンを、ドープされたシリコン上に酸化物層を成長させる時間全体にわたって加熱させる段階と；
    形成されたシリコンと酸化物材料とにバインダーを混ぜる段階と；を備えた方法。
31. 溶媒においてポリマーを溶解することによって絶縁性バインダーを準備する段階を含む請求項３０に記載の方法。
32. ドープされたシリコンを適当な粒子サイズまでつぶす段階を含む請求項３０に記載の方法。
33. ドープされたシリコンを約500℃から約1500℃の温度にさらす請求項３０に記載の方法。
34. ドープされたシリコンを、約15分から約3時間の時間全体にわたって加熱する請求項３０に記載の方法。
35. ドープされたシリコンを、多段の加熱及び冷却のインターバルにさらすことを含む請求項３０に記載の方法。
36. ドープされたシリコンを真空下で冷却することを含む請求項３５に記載の方法。
37. バインダー内の形成されたシリコン及び酸化物材料を、導電性粒子、導電性コア／シェル粒子、絶縁性粒子、半導体粒子、及び、タングステンパウダーから成る群から選択された少なくとも一の添加コンポーネントに混ぜることを含む請求項３５に記載の方法。

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