JP2010165660A - 静電気対策素子 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量が小さく、且つ、放電特性に優れるのみならず、耐熱性及び耐候性が高められた、静電気対策素子等を提供すること。
【解決手段】絶縁性基板１１上において相互に離間して対向配置された電極２１，２２の間に、絶縁性無機材料３２のマトリックス中に導電性無機材料３３が不連続に分散したコンポジットである機能層３１を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電気対策素子に関し、特に、高速伝送系での使用やコモンモードフィルタとの複合化において有用な静電気対策素子に関する。

近年、電子機器の小型化及び高性能化が急速に進展している。また、ＵＳＢ２．０やＳ−ＡＴＡ２、ＨＤＭＩ等の高速伝送系に代表されるように、伝送速度の高速化（１ＧＨｚを超える高周波数化）並びに低駆動電圧化の進展が著しい。その反面、電子機器の小型化や低駆動電圧化にともなって、電子機器に用いられる電子部品の耐電圧は低下する。したがって、人体と電子機器の端子が接触した際に発生する静電気パルスに代表される過電圧からの電子部品の保護が、重要な技術課題となっている。

従来、このような静電気パルスから電子部品を保護するために、一般に、静電気が入るラインとグランドとの間に積層バリスタを設ける方法が採られている。しかしながら、積層バリスタは、静電容量が大きいため、高速伝送系に用いた場合に信号品質を低下させる要因となる。

低静電容量の静電気対策部品としては、対向する電極の間に静電気保護材料を充填したものが提案されている。例えば、特許文献１には、導電粒子を含有するポリマー材料を電極間のギャップ領域にステンシル印刷で塗布し、これを熱処理して固化させることにより、電極間に電圧可変ポリマー材料を配設した電気回路保護デバイス（静電気対策部品）が開示されている。また、特許文献２には、静電気の抑制効果を高めるために、表面に不動態層を形成した金属粒子とシリコーン系樹脂と有機溶剤とを混練した静電気保護材料ペースト、及び、これを対向する電極の間にスクリーン印刷で塗布した後に乾燥させることにより、一対の電極間に静電気保護材料層を形成した静電気対策部品が開示されている。

また、特許文献３には、金属酸化物と樹脂成分及び溶剤成分とを含有するセラミックペースト、及び、これを電極ペースト膜の間を埋めるようにスクリーン印刷した後に高温焼成することにより、酸化亜鉛を主成分とする電圧依存性抵抗体層を形成した電気回路保護デバイス（静電気対策部品）が開示されている。

特表２００２−５３８６０１号公報 特開２００７−２６５７１３号公報 特開２００４−００６５９４号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載の静電気対策部品は、樹脂成分と金属粒子或いは金属酸化物とを含有する有機−無機複合材料を塗布し乾燥することにより、非直線性抵抗として機能する有機−無機複合膜を形成している。そのため、このようにして形成される有機−無機複合膜は、耐熱性が乏しく、また、温度や湿度等の外部環境によって特性が変動し易いという問題があった。しかも、有機−無機複合材料の調製時及び有機−無機複合膜の膜形成時に金属粒子或いは金属酸化物の凝集や偏析等が生じ得るので、このようにして形成される有機−無機複合膜は、膜の過電圧保護効果が不均一になり易い傾向にあり、信頼性に劣るものであった。

また、特許文献１〜３に記載の静電気対策部品は、有機−無機複合膜材料をステンシル印刷やスクリーン印刷等により塗布した後に乾燥などして有機−無機複合膜を形成しているので、生産性及び経済性に劣るものであった。しかも、これらの手法によって形成される有機−無機複合膜の厚みは、通常、数十μｍ以上となる。したがって、生産性及び経済性を損なうことなく、有機−無機複合膜のさらなる薄膜化を達成することは、困難であった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電容量が小さく、且つ、放電特性に優れるのみならず、耐熱性及び耐候性が高められた、静電気対策素子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、さらなる薄膜化を達成した生産性及び経済性に優れる静電気対策素子を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、一対の電極間に配設する機能層として、絶縁性金属酸化物のマトリックス中に導電性材料を不連続に分散した状態で含むコンポジットを採用することにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による静電気対策素子は、絶縁性基板と、この絶縁性基板上において相互に離間して対向配置された電極と、これら電極間に配置された機能層とを有し、この機能層が、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料を不連続に分散した状態で含むコンポジットであることを特徴とする。このような構成の静電気対策素子は、静電容量が小さく、放電開始電圧が低く、且つ、放電耐性に優れた低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能するので、高性能な静電気対策素子が実現される。しかも、上記従来の有機−無機複合膜とは異なり、静電気保護材料として絶縁性無機材料と導電性無機材料とのコンポジットを採用しているので、耐熱性が格段に高められるとともに、温度や湿度等の外部環境への耐候性が格段に高められる。

なお、本明細書において、「コンポジット」とは、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料が分散した状態を意味し、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料が一様に或いはランダムに分散した状態のみならず、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料の集合体が分散した状態、すなわち一般に海島構造と呼ばれる状態を含む概念である。また、本明細書において、「絶縁性」とは０．１Ωｃｍ以上を、「導電性」とは、０．１Ωｃｍ未満を意味し、所謂「半導電性」は、その比抵抗が０．１Ωｃｍ以上である限り、前者の絶縁性に含まれる。

また、前記機能層は、厚みが１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。このように厚みが１０ｎｍ〜１０μｍの薄いコンポジットを形成することにより、この静電気対策素子を用いた電子機器のより一層の小型化及び高性能化が実現される。しかも、厚みが１０ｎｍ〜１μｍの極めて薄いコンポジットは、スパッタリング法や蒸着法等の公知の薄膜形成方法を適用して形成することができるので、これにより、生産性及び経済性が高められる。換言すれば、この静電気対策素子は、上記従来の印刷法により形成する有機−無機複合膜とは異なり、スパッタリング法や蒸着法等による層形成が適用可能な絶縁性無機材料と導電性無機材料とのコンポジットを機能層として採用した点に、格別の優位性を有する。

ここで、前記絶縁性無機材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣよりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの金属酸化物は、絶縁性、耐熱性及び耐候性に優れるので、コンポジットの絶縁性マトリックスを構成する素材として有効に機能し、その結果、放電特性、耐熱性及び耐候性に優れる高性能な静電気対策素子を実現することができる。その上さらに、これらの金属酸化物は、低コストで入手可能であり、しかも、スパッタリング法の適用が可能なので、生産性及び経済性も高められる。

また、前記導電性無機材料は、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔよりなる群から選択される少なくとも１種の金属又はこれらの金属化合物であることが好ましい。絶縁性無機材料のマトリックス中にこれらの金属又は金属化合物を不連続に分散した状態で配合することにより、放電特性、耐熱性及び耐候性に優れる高性能な静電気対策素子を実現することができる。

前記機能層は、前記絶縁性無機材料と前記導電性無機材料とを逐次スパッタリングして形成されたコンポジットであるか、これらを同時スパッタリングして形成されたコンポジットであることが好ましい。このようにすると、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料を不連続に分散した状態で含むコンポジットを、再現性良く簡便に得ることができ、生産性及び経済性が高められる。

本発明によれば、静電容量が小さく放電特性に優れるのみならず、耐熱性及び耐候性が高められた静電気対策素子を実現でき、その上さらに、従来に比して、さらなる薄膜化が達成可能であり、生産性及び経済性をも高めることができる。

静電気対策素子１００を概略的に示す模式断面図である。 静電気対策素子１００の機能層３１の模式平面図である。 静電気対策素子２００を概略的に示す模式断面図である。 静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。 静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。 静電気対策素子１００の製造工程を示す模式斜視図である。 静電気放電試験における回路図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明による静電気対策素子の第１実施形態を概略的に示す模式断面図である。静電気対策素子１００は、絶縁性基板１１と、この絶縁性基板１１上に配設された一対の電極２１，２２と、これら電極２１，２２の間に配設された機能層３１と、電極２１，２２と電気的に接続された端子電極４１（図６参照）とを備える。この静電気対策素子１００において、機能層３１は低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能し、静電気などの過電圧が印加された際に、この機能層３１を介して電極２１，２２間で初期放電が確保されるように設計されている。

絶縁性基板１１は、絶縁性表面１１ａを有する。絶縁性基板１１は、少なくとも電極２１，２２及び機能層３１を支持可能なものであれば、その寸法形状は特に制限されない。ここで、絶縁性表面１１ａを有する絶縁性基板１１とは、絶縁性材料からなる基板の他、基板上の一部に又は全面に絶縁膜が製膜されたものを含む概念である。

絶縁性基板１１の具体例としては、例えば、ＮｉＺｎフェライトやアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミ等の誘電率が５０以下、好ましくは２０以下の低誘電率材料を用いたセラミック基板や、単結晶基板等が挙げられる。また、セラミック基板や単結晶基板等の表面に、ＮｉＺｎフェライトやアルミナ、シリカ、マグネシア、窒化アルミ等の誘電率が５０以下、好ましくは２０以下の低誘電率材料からなる絶縁膜を形成したものも、好適に用いることができる。なお、絶縁膜の形成方法は、特に限定されず、真空蒸着法、反応性蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤやＰＶＤ等の気相法等の公知の手法を適用できる。また、基板及び絶縁膜の膜厚は、適宜設定可能である。

絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上には、一対の電極２１，２２が相互に離間して配設されている。本実施形態では、一対の電極２１，２２は、絶縁性基板１１の平面略中央位置にギャップ距離△Ｇを置いて、対向配置されている。

電極２１，２２を構成する素材としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ及びＰｔなどから選ばれた少なくとも一種類の金属、或いはこれらの合金等が挙げられるが、これらに特に限定されない。なお、本実施形態では、電極２１，２２は、平面視で矩形状に形成されているが、その形状は特に制限されず、例えば、櫛歯状、或いは、鋸状に形成されていてもよい。

電極２１，２２間のギャップ距離△Ｇは、所望の放電特性を考慮して適宜設定すればよく、特に限定されないが、通常、０．１〜５０μｍ程度であり、低電圧初期放電を確保するという観点から、より好ましくは０．1〜２０μｍ程度、さらに好ましくは０．１〜１０μｍ程度である。なお、電極２１，２２の厚みは、適宜設定することができ、特に限定されないが、通常、０．０５〜１０μｍ程度である。

上記の電極２１，２２間には、機能層３１が配設されている。本実施形態では、上述した絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上及び電極２１，２２上に、機能層３１が積層された構成となっている。この機能層３１の寸法形状及びその配設位置は、過電圧が印加された際に自身を介して電極２１，２２間で初期放電が確保されるように設計されている限り、特に限定されない。

図２は、絶縁性無機材料３２のマトリックス中で不連続に点在した島状の導電性無機材料３３を説明するための機能層３１の模式平面図である。機能層３１は、絶縁性無機材料３２のマトリックス中に島状の導電性無機材料３３の集合体が不連続に点在した海島構造のコンポジットである。本実施形態では、機能層３１は、逐次スパッタリングを行うことにより形成されている。より具体的には、絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上及び／又は電極２１，２２上に、導電性無機材料３３をスパッタリングして部分的に（不完全に）成膜した後、引き続き絶縁性無機材料３２をスパッタリングすることにより、謂わば、島状に点在した導電性無機材料３３の層とこれを覆う絶縁性無機材料３２の層との積層構造のコンポジットが形成されている。

マトリックスを構成する絶縁性無機材料３２の具体例としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。絶縁性やコスト面を考慮すると、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣが好ましい。これらは、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、絶縁性マトリックスに高度の絶縁性を付与する観点からは、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等を用いることがより好ましい。一方、絶縁性マトリックスに半導体性を付与する観点からは、ＴｉＯ₂やＺｎＯを用いることがより好ましい。絶縁性マトリックスに半導体性を付与することで、放電開始電圧及びクランプ電圧に優れる静電気対策素子を得ることができる。絶縁性マトリックスに半導体性を付与する方法は、特に限定されないが、例えば、これらＴｉＯ₂やＺｎＯを単独で用いたり、これらを他の絶縁性無機材料３２と併用すればよい。特に、ＴｉＯ₂は、アルゴン雰囲気中でスパッタリングする際に酸素が欠損し易く、電気伝導度が高くなる傾向にあるので、絶縁性マトリックスに半導体性を付与するにはＴｉＯ₂を用いることが特に好ましい。

導電性無機材料３３の具体例としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物等が挙げられるが、これらに特に限定されない。導電性を考慮すると、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ，Ｐｄ及びＰｔ、或いは、これらの合金が好ましい。

機能層３１の総厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定することができるが、より一層の薄膜化を達成する観点から、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、１５〜１μｍであることがより好ましく、１５〜５００ｎｍであることがより好ましい。本実施形態の如く、謂わば、不連続に点在した島状の導電性無機材料３３の層と絶縁性無機材料３２のマトリックスの層とを形成する場合、導電性無機材料３３の層の厚みは、１〜１０ｎｍであることが好ましく、絶縁性無機材料３２の層の厚みは、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍであり、より好ましくは１０〜５００ｎｍである。

機能層３１の形成方法は、上述したスパッタリング法に限定されるものではない。絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上及び／又は電極２１，２２上に、公知の薄膜形成方法を適用して、上述した絶縁性無機材料３２及び導電性無機材料３３を付与することにより、機能層３１を形成することができる。

本実施形態の静電気対策素子１００においては、絶縁性無機材料３２のマトリックス中に不連続に点在した島状の導電性無機材料３３を含む機能層３１が、低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能する。そして、かかる構成を採用することにより、静電容量が小さく、放電開始電圧が低く、且つ、放電耐性に優れる、高性能な静電気対策素子１００が実現される。しかも、低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能する機能層３１として、少なくとも絶縁性無機材料３２と導電性無機材料３３とから構成されるコンポジットが採用されている。そのため、上記従来の有機−無機複合膜のものに比して、耐熱性が高められ、また、温度や湿度等の外部環境により特性が変動し難いものとなり、その結果、信頼性が高められる。その上さらに、スパッタリング法により機能層３１が形成可能であり、これにより、生産性及び経済性がより一層高められる。なお、本実施形態の静電気対策素子１００は、電極２１，２２間に電圧を印加することにより機能層３１中へ電極２１，２２の一部が飛散した結果、機能層３１が電極２１，２２を構成する素材を含む構成であってもよい。

（第２実施形態）
図３は、本発明による静電気対策素子の第２実施形態を概略的に示す模式断面図である。この静電気対策素子２００は、機能層３１に代えて機能層５１を有する他は、上述した第１実施形態の静電気対策素子１００と同じ構成を有する。

機能層５１は、絶縁性無機材料３２（図示せず）のマトリックス中に導電性無機材料３３（図示せず）が不連続に分散したコンポジットである。本実施形態では、機能層５１は、絶縁性基板１１の絶縁性表面１１ａ上及び／又は電極２１，２２上に、絶縁性無機材料３２を含むターゲット（又は、絶縁性無機材料３２及び導電性無機材料３３を含むターゲット）を用いてスパッタリング（又は、同時スパッタリング）した後、電極２１，２２間に電圧を印加して電極２１，２２の一部を絶縁性無機材料３２中へランダムに飛散させることにより、形成されている。したがって、本実施形態の機能層５１は、導電性無機材料３３として少なくとも電極２１，２２を構成する素材を含むものとなっている。

機能層５１の総厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定することができるが、より一層の薄膜化を達成する観点から、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍであり、より好ましくは１０〜５００ｎｍである。

本実施形態の静電気対策素子２００においては、低電圧放電タイプの静電気保護材料として機能する機能層５１として、絶縁性無機材料３２のマトリックス中に粒子状の導電性無機材料３３が不連続に分散したコンポジットが採用されている。このように構成しても、上記第１実施形態と同様の作用効果が奏される。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
図４に示すように、まず、絶縁性基板１１（ＮｉＺｎフェライト基板、誘電率：１３、ＴＤＫ株式会社製）の一方の絶縁性表面１１ａに、スパッタリング法により、厚み１００ｎｍのＣｕの金属薄膜を略全面に形成し、形成されたＣｕ薄膜をフォトリソ法によりエッチングすることにより、相互に離間して対向配置された一対の帯状の電極２１，２２を形成した。このとき、電極２１，２２間のギャップ距離△Ｇは、３μｍとした。

次いで、図５に示すように、上記の絶縁性基板１１上及び電極２１，２２上に、以下の手順で、スパッタリング法により、機能層３１を形成した。

まず、絶縁性基板１１の電極２１，２２が形成された面側に、スパッタリング法によりＡｕを部分的に成膜することにより、厚み３ｎｍの島状のＡｕの薄膜が不連続に点在した導電性無機材料３３の層を形成した。このスパッタリングは、マルチターゲットスパッタ装置（商品名：ＥＳ３５０ＳＵ、株式会社エイコー・エンジニアリング製）を使用し、アルゴン圧力が１０ｍＴｏｒｒ、投入電力が２０Ｗ、スパッタ時間が４０秒の条件下で実施した。

次に、島状のＡｕ薄膜の層及び電極２１，２２を厚み方向に完全に覆うように、絶縁性基板１１の電極２１，２２が形成された面側に、スパッタリング法により二酸化ケイ素を略全面に成膜することにより、厚み２００ｎｍの絶縁性無機材料３２の層を形成した。このスパッタリングは、マルチターゲットスパッタ装置（商品名：ＥＳＵ３５０、株式会社エイコー・エンジニアリング製）を使用し、アルゴン圧力が１０ｍＴｏｒｒ、投入電力が４００Ｗ、スパッタ時間が４０分の条件下で実施した。

以上の操作により、絶縁性無機材料３２のマトリックス中で不連続に点在した島状の導電性無機材料３３を有する機能層３１が形成された。その後、図６に示すように、電極２１，２２の外周端部に接続するように、Ｃｕを主成分とする端子電極４１を形成することにより、実施例１の静電気対策素子１００を得た。

（実施例２）
二酸化ケイ素のターゲットの代わりに二酸化ケイ素と酸化チタンのターゲットを用いて厚み２００ｎｍの機能層３１を形成すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例２の静電気対策素子１００を得た。なお、絶縁性無機材料３２の層の形成の際には、まず、各ターゲットについて予め投入電力に対する成膜レートを測定し、得られた成膜レートをもとに各ターゲットの投入電力の調整を行った後に同時にスパッタを行うことで、二酸化ケイ素と酸化チタンが所定の比率となるように調整した。

（比較例１）
機能層３１を形成しないこと以外は、実施例１と同様に操作して、比較例１の静電気対策素子を得た。

（比較例２）
機能層３１の形成時に導電性無機材料３３のスパッタリングを省略すること以外は、実施例１と同様に操作して、比較例２の静電気対策素子を得た。

（実施例３）
機能層３１に代えて、機能層５１を形成すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例３の静電気対策素子２００を得た。機能層５１の形成は、酸化アルミニウムと酸化チタンのターゲットを用いて、以下の手順で行った。

電極２１，２２を厚み方向に完全に覆うように、絶縁性基板１１の電極２１，２２が形成された面側に、上記の酸化アルミニウムと酸化チタンのターゲットを用いて、スパッタリングを行うことにより、厚み３μｍのスパッタリング層を略全面に形成した。このスパッタリングは、マルチターゲットスパッタ装置（商品名：ＥＳＵ３５０、株式会社エイコー・エンジニアリング製）を使用し、アルゴン圧力が１００ｍＴｏｒｒ、投入電力が９５００Ｗ、スパッタ時間が８０分の条件下で実施した。

その後、電極２１，２２の外周端部にＣｕを主成分とする端子電極４１を接続した後、電極２１，２２間に電圧を５回印加して（印加電圧３５０Ｖ、印加時間１ナノ秒、インターバル１秒）、電極２１，２２の一部（導電性無機材料３３）をスパッタリング層中へ飛散させることにより、酸化アルミニウムと酸化チタンからなる絶縁性無機材料３２のマトリックス中に電極２１，２２の一部（導電性無機材料３３）が不連続に分散した機能層５１を形成し、これにより、実施例３の静電気対策素子２００を得た。

（実施例４）
電極２１，２２を、Ｃｕの金属薄膜の代わりに厚み１００ｎｍのＮｉの金属薄膜で形成すること以外は、実施例３と同様に操作して、実施例４の静電気対策素子１００を得た。

（実施例５〜７）
電極２１，２２間のギャップ距離△Ｇを１μｍとし、二酸化ケイ素と酸化チタンのターゲットを用いて同時スパッタを略全面に行なって機能層３１を形成（投入電力：二酸化ケイ素４００Ｗ、酸化チタン素２５０Ｗ、酸化チタンのドープ量：表２に記載の通り。）すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例５〜７の静電気対策素子１００を得た。
得られた実施例５〜７の静電気対策素子１００の抵抗を測定したところ、１０⁹Ω以上であり、充分な絶縁性を有していることを確認した。

＜静電気放電試験＞
次に、上記のようにして得られた実施例１〜７並びに比較例１及び２の静電気対策素子について、図７に示す静電気試験回路を用いて、静電気放電試験を実施した。

この静電気放電試験は、国際規格ＩＥＣ６１０００−４−２の静電気放電イミュニティ試験及びノイズ試験に基づき、人体モデルに準拠（放電抵抗３３０Ω、放電容量１５０ｐＦ、印加電圧８ｋＶ、接触放電）して行った。具体的には、図７の静電気試験回路に示すように、評価対象の静電気対策素子の一方の端子電極をグランドに接地するとともに、他方の端子電極に静電気パルス印加部を接続した後、静電気パルス印加部に放電ガンを接触させて静電気パルスを印加した。ここで印加する静電気パルスは、放電開始電圧以上の電圧を印加した。

なお、放電開始電圧は、静電気試験を０．４ｋＶから０．２ｋＶ間隔で増加させながら行なった際に観測される静電気吸収波形において、静電気吸収効果が現れた電圧とする。
また、ピーク電圧は、ＩＥＣ６１０００−４−２に基づく静電気試験を充電電圧８ｋＶの接触放電で行なった際における、静電気パルスの最大電圧値とする。さらに、クランプ電圧は、ＩＥＣ６１０００−４−２に基づく静電気試験を充電電圧８ｋＶの接触放電で行なった際における、静電気パルスの波頭値から３０ｎｓ後の電圧値とする。

なお、静電容量は、１ＭＨｚにおける静電容量（ｐＦ）を測定した。また、放電耐性は、静電気放電試験を繰り返し実施して、静電気対策素子が機能しなくなるまでの回数を測定し、その回数の大小により評価した。表１及び表２に、評価結果を示す。

表１に示す結果より、実施例１〜４の静電気対策素子は、放電開始電圧が２ｋＶ以下で静電容量が０．２ｐＦ程度と小さく、高速伝送系において適用可能な性能を有するとともに、放電耐性においても優れた性能を有することが確認された。特に、実施例１〜４の静電気対策素子は、比較例１及び２の静電気対策素子に比して、放電開始電圧及び放電耐性において、有意に優れることが確認された。

また、表２に示す結果より、半導体性のマトリックス中に導電性無機材料が不連続に分散したコンポジットである機能層を採用した実施例５〜７の静電気対策素子は、放電開始電圧が２ｋＶ以下で静電容量が０．２ｐＦと小さく、高速伝送系において適用可能な性能を有するとともに、放電耐性においても優れた性能を有することが確認された。また、酸化チタンのドープ量の増加にともない、放電開始電圧が低下することも確認された。

（実施例８〜１０）
導電性無機材料を表３に記載のものに変更してスパッタリング法により導電性無機材料の薄膜が不連続に点在した導電性無機材料３３の層を形成した後、二酸化ケイ素のターゲットの代わりに酸化アルミニウムと酸化チタンのターゲットを用いて厚み３μｍの機能層３１を形成すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例８〜１０の静電気対策素子１００を得た。なお、絶縁性無機材料３２の層の形成の際には、まず、各ターゲットについて予め投入電力に対する成膜レートを測定し、得られた成膜レートをもとに各ターゲットの投入電力の調整を行った後に同時にスパッタを行うことで、二酸化ケイ素と酸化チタンが所定の比率となるように調整した。表３に、評価結果を示す。

（実施例１１〜１３）
導電性無機材料を表３に記載のものに変更してスパッタリング法により導電性無機材料の薄膜が不連続に点在した導電性無機材料３３の層を形成した後、二酸化ケイ素のターゲットの代わりに酸化アルミニウムのターゲットを用いて厚み３μｍの機能層３１を形成すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例１１〜１３の静電気対策素子１００を得た。表３に、評価結果を示す。

（実施例１４〜２４）
二酸化ケイ素のターゲットの代わりに表４に記載のターゲットを用いて厚み３μｍの機能層３１を形成すること以外は、実施例１と同様に操作して、実施例１４〜２４の静電気対策素子１００を得た。表４に、評価結果を示す。

表３及び４に示す結果より、実施例８〜２４の静電気対策素子は、放電開始電圧が２ｋＶ以下で静電容量が０．２ｐＦ程度と小さく、高速伝送系において適用可能な性能を有するとともに、放電耐性においても優れた性能を有することが確認された。

以上説明した通り、本発明の静電気対策素子によれば、静電容量が小さく放電特性に優れるのみならず、耐熱性及び耐候性が高められ、しかも、さらなる薄膜化が達成可能であり、生産性及び経済性をも高めることができるので、これを備える電子・電気デバイス及びそれらを備える各種機器、設備、システム等に広く且つ有効に利用可能である。

１１…絶縁性基板、１１ａ…絶縁性表面、２１，２２・・・電極、３１…機能層、３２…絶縁性無機材料、３３…導電性無機材料、４１…端子電極、５１…機能層、１００，２００…静電気対策素子、△Ｇ…ギャップ距離。

Claims (6)

1. 絶縁性基板と、該絶縁性基板上において相互に離間して対向配置された電極と、該電極間に配置された機能層とを有し、
   前記機能層が、絶縁性無機材料のマトリックス中に導電性無機材料が不連続に分散したコンポジットであることを特徴とする、
   静電気対策素子。
2. 前記機能層は、厚みが１０ｎｍ〜１０μｍである、
   請求項１に記載の静電気対策素子。
3. 前記絶縁性無機材料は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、ＣｕＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＡｌＮ、ＢＮ及びＳｉＣよりなる群から選択される少なくとも１種である、
   請求項１又は２に記載の静電気対策素子。
4. 前記導電性無機材料は、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｄ及びＰｔよりなる群から選択される少なくとも１種の金属又はこれらの金属化合物である、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電気対策素子。
5. 前記機能層は、前記絶縁性無機材料と前記導電性無機材料とを逐次スパッタリングして形成されたコンポジットである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電気対策素子。
6. 前記機能層は、前記絶縁性無機材料と前記導電性無機材料とを同時スパッタリングして形成されたコンポジットである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電気対策素子。

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