JP2014153089A - 金属の腐食検知方法、腐食検知装置、および、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗素子を用いて金属の腐食を検知する場合、抵抗素子の大きさに応じて直列接続する金属の種類を選定しないと、どの金属が腐食断線したのかを検知できない。また水晶振動子を用いて金属の腐食を検知する場合、腐食性を評価する金属の数だけ水晶振動子センサが必要であり、かつ装置全体の構成が大掛かりになる。
【解決手段】腐食速度を算出したい金属と固定抵抗器を組み合わせた複数の直列回路を並列に接続し、かつ固定抵抗器の抵抗値に応じて腐食速度を求める金属との組み合わせるため、暴露環境における複数の金属の腐食断線に至るまでの時間を求めることができる。
その結果、暴露環境における複数の金属薄膜の腐食速度を算出でき、電気機器設置環境の腐食性を明らかにできる。また簡便かつ少スペースで、複数の金属の腐食速度を算出できる。
【選択図】図１

Description

この発明は金属の腐食速度の算出に係る腐食検知方法および腐食検知装置に関するものである。

電気機器が設置される環境は多様であり、設置環境によっては予想以上に電子基板が腐食する。特に、硫化水素などの腐食性ガスによって、電子基板が腐食不具合(例えば、金属配線の腐食断線)を生じることが知られている(例えば、非特許文献１参照)。

このような腐食不具合を未然に防止するためには、電気機器の設置環境の腐食性を明らかにする必要がある。そのため、コンクリート中の鋼材の腐食進行を診断する方法として、種類の異なる金属線に抵抗素子を直列接続したものを並列接続して合成抵抗を測定し、どの金属線が腐食したのかを検知する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、大気環境中における金属薄膜の腐食量を求める方法として、種々の金属薄膜を付着させた複数の水晶振動子センサを測定環境中に配置し、発振回路を用いて水槽振動子センサを発振させる。この水晶振動子センサの共振周波数をモニタリングすることで金属薄膜の腐食量を求め、測定環境の腐食性を調べる方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３３７１６９号 特開２００１−９９７７７号

平本 抽，「エレクトロニクス部品の腐食加速試験」，第３３回技術セミナー資料（エレクトロニクス材料・部品の腐食とその対策），（社）腐食防食協会，Ｐ．３５，（２００３）．

上記特許文献１の腐食センサにおいては、抵抗素子の大きさに応じて直列接続する金属の種類を選定しないと、どの金属が腐食断線したのかを検知できないという問題がある。

また、上記特許文献２では、腐食監視装置は、腐食性を評価する金属の数だけ水晶振動子センサが必要であり、かつ装置全体の構成が大掛かりになるという問題がある。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡便かつ少スペースで、測定環境中の腐食性を調査できる方法及び装置を提供するものである。

この発明に係る金属の腐食検知装置は、 絶縁基板と、絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する薄膜配線である第一金属薄膜配線と、絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する第一金属薄膜配線とは独立した薄膜配線である第二金属薄膜配線と、第一金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第一分岐配線と、第二金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第二分岐配線とを備え、第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線は、異なる２種以上の金属材料が所定の薄膜配線部分を占め、電気的に直列接続となるように配置され、第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線が、第二分岐配線の一対一で対応したそれぞれの分岐配線との間で固定抵抗器により接続されているものである。

この発明によれば、簡便かつ少スペースで、複数の金属の腐食速度を同一環境下で予測することができる。

この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第一工程後の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第二工程後の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第三工程後の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第四工程後の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第五工程後の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の断面図である。 この発明の実施の形態２に係る腐食検知装置の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の変形例を示す上面図である。

実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

以下、この発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の上面図である。図において、絶縁基板１の主面上に独立した２つの金属薄膜配線である第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３を配置する。第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３間の電気抵抗を測定するため、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３は絶縁性を有する基板上に形成させる必要がある。絶縁基板１の材料としては、ガラス、ガラス・エポキシ、又は、紙フェノール等を用いる。

それぞれの金属薄膜配線は分岐を有しており、第一金属薄膜配線２は、第一分岐配線である第１１分岐配線４、第１２分岐配線５、及び、第１３分岐配線６から成り、第二金属薄膜配線３は、第二分岐配線である第２１分岐配線７、第２２分岐配線８、及び、第２３分岐配線９から成る。第１２分岐配線５と第２２分岐配線８とは、分岐側でない端部にそれぞれ設けられた接合部である第１２接合部１０及び第２２接合部１１で第一固定抵抗器１２により、第１３分岐配線６と第２３分岐配線９とは、分岐側でない端部にそれぞれ設けられた接合部である第１３接合部１３及び第２３接合部１４で第二固定抵抗器１５により接続されている。

第１１分岐配線４及び第２１分岐配線７の分岐側でない端部には、第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７が配され、それぞれの電極パッド上に設けられた第１１接合部１８及び第２１接合部１９上で、それぞれ第一リード線２０及び第二リード線２１と接続されている。ここでいう分岐とは、１点から分かれた枝を持つような配線も含まれるものとし、例えば、直線状の配線であっても、分岐点が端部にない場合には、分岐点からの分岐配線を有するものとする。

第１２分岐配線５、及び、第１３分岐配線６の一部は、第一金属薄膜配線２の主な金属配線部分を構成する金属材料である第一金属材料とは異なる金属材料である第二金属材料からなり、腐食速度を求めたい金属薄膜配線が成膜されており、第１２分岐配線５の一部に成膜された腐食速度を求めたい金属薄膜配線を第１２金属薄膜配線２２、第１３分岐配線６の一部に成膜された腐食速度を求めたい金属薄膜配線を第１３金属薄膜配線２３とする。ここで、第一金属薄膜配線２（及び第二金属薄膜配線３）の主な金属配線部分とは、第一金属薄膜配線２（及び第二金属薄膜配線３）から、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の金属配線部分を除いた部分である。以下、同様である。

ここでは、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料は同一材料であり、腐食速度を求めたい金属薄膜配線である第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３を構成する金属材料より耐食性に優れた材料を用いる。一般的に耐食性に優れた材料として、例えば、Ａｕ、Ｓｎ、若しくは、それらの合金、及び、Ｆｅ−Ｃｒ系合金などが上げられる。ただし、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料は、必ずしも同一材料である必要はない。第一金属材料が２種以上あっても良い。異なる材料であっても、電気抵抗が低く、耐食性に優れた材料であれば、多少異なっていても第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗の変化を検知することは可能である。

第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の腐食速度を、第一リード線２０及び第二リード線２１間に設けられたテスター等を用いて第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗の変化を検知することにより、検出するため、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の抵抗値は、それぞれ対応する既知の第一固定抵抗器１２及び第二固定抵抗器１５の抵抗値より、１／３以上小さくするようにする。第１２金属薄膜配線２２又は第１３金属薄膜配線２３の導電性が小さい材料からなる場合などは、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３のパターン幅を大きくするなどして、電気抵抗を小さくするように設計する。

第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３のパターン幅及びパターン長については、特に制限はないが、あまり細く、又は、長くした場合には配線自体のインピーダンスが増加することから、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の腐食速度の算出精度が低くなる。そのため、０．０５ｍｍ以上のパターンで、必要以上に長く引き回さない方が好ましい。ただし、あまり短くしすぎると第１２金属薄膜配線２２若しくは第１３金属薄膜配線２３の成膜、及び、第一固定抵抗器１２若しくは第二固定抵抗器１５の半田付けが困難となるため、５０ｍｍ程度が適切である。また、金属薄膜配線の厚さについても、断面積による配線自体のインピーダンス増加の観点から、また、成膜時の膜厚不均一による配線自体のインピーダンス増加の観点から０．１μｍ以上が好ましい。

電気機器の腐食劣化を事前に予測可能な第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の金属材料としては、電気機器に使用されている代表的な金属材料であり、かつ暴露環境の腐食性を的確に評価できる金属、例えば、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｆｅ、及び、Ｆｅ合金などがあげられる。ただし、これ以外の金属材料であっても、実際に電気機器に使用され、かつ暴露環境の腐食性を評価する必要がある金属材料が用いられる可能性があることはいうまでもない。金属薄膜配線の成膜法としては、スパッタ法、蒸着法、めっき法などがあるが、特にこれだけにとらわれる必要は無い。

第一固定抵抗器１２及び第二固定抵抗器１５の抵抗値は異なる必要がある。同じ抵抗値を用いた場合には、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３のインピーダンスに大きな差がない場合には、どちらの金属薄膜配線が腐食により断線したかが判断しにくいからである。ただし、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３のインピーダンスに大きな差がある場合には、同じ抵抗値を用いても腐食による特性劣化が検知できるため、同じ抵抗値でも構わない。また、第一固定抵抗器１２及び第二固定抵抗器１５の抵抗値は、１０Ω以上１００ｋΩ以下が好ましい。１０Ω以下であれば、金属薄膜配線自体が持つインピーダンスとの差が小さくなり、逆に、１００ｋΩ以上であれば、腐食によりクラック発生した場合など完全にオープンとならない場合の抵抗値より大きくなるため、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の腐食断線を検知し難いためである。抵抗値の差は、１００Ω以上５０ｋΩ以下が望ましい。この範囲外では、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３の腐食断線を検知し難いためである。

固定抵抗器に直列に接続する金属薄膜配線は、抵抗値の小さい固定抵抗器から抵抗値の大きい固定抵抗器に向かって、ＦｅまたはＦｅ合金、ＣｕまたはＣｕ合金、Ａｇまたは
Ａｇ合金、ＮｉまたはＮｉ合金とするとよい。例えば、第一固定抵抗器１２の抵抗値が１０Ω、第二固定抵抗器１５の抵抗値が１ｋΩの場合、第１２金属薄膜配線２２にはＦｅまたはＦｅ合金、第１３金属薄膜配線２３にはＣｕまたはＣｕ合金を用いるとよい。

腐食性ガスの種類や濃度によって金属の腐食速度は異なるが、実環境における金属の腐食速度の順位は、おおよそＦｅが最も大きく、以後Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉの順である。そこで、各金属薄膜と固定抵抗器を組み合わせる場合、より腐食速度の大きい金属薄膜に対して、より抵抗値の小さい固定抵抗器を組み合わせることで、各金属薄膜の腐食断線を検知し易くなる。

次に、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の製造方法について説明する。図２乃至図６は、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の各製造工程後の上面図である。図２に示すように、第一工程であるＡ工程では、絶縁基板１上に第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を形成するパターンを成形する。例えば、主面に銅箔を有する絶縁基板上に第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分となる配線パターンに相当する部分にエッチングレジストをシルク印刷する。次に、エッチングレジストが印刷された部分以外の部分の銅箔を除去し、エッチングレジストを剥離すれば、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分となる配線パターンが形成される。

次に、第二工程であるＢ工程及びＣ工程において、Ｂ工程では、図３で示すように例えばアクティブ法により第１２金属薄膜配線２２をパターン成形する。同様に、Ｃ工程では、図４で示すように第１３金属薄膜配線２３をパターン成形する。

次に、第三工程であるＤ工程及びＥ工程において、Ｄ工程では、図５で示すように第一固定抵抗器１２若しくは第二固定抵抗器１５のランド部分を形成するため、及び、第１１接合部１８若しくは第２１接合部１９にランドを設けるために、それ以外の部分に余分な半田が付かないようにソルダーレジストをシルク印刷する。ただし、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３部分については、暴露環境における各種金属の腐食性（腐食速度）を評価するのに用いるため、ソルダーレジストを施さない。

Ｅ工程では、図６で示すように第一固定抵抗器１２若しくは第二固定抵抗器１５、及び、第一リード線２０若しくは第二リード線２１を半田付けする。半田付けする際に半田メッキまたはフラックス処理など施すことは問題ない。なお、半田付けする際に、フロー方式を用いた場合、第１２金属薄膜配線２２及び第１３金属薄膜配線２３部分にも半田が付着するため好ましくない。リフロー方式か手付け半田とする方が望ましい。

なお、上記説明した腐食検知装置の製造方法は、通常実施されているプリント基板の製造方法を用いて容易に実現することが可能であり、また、下記に示すように、サブトラクティブ法を主な方法として用いずとも、実験レベルでは、スパッタ法等を用いて、薄膜を生成することができる。その他、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置を製造する手段は多数あり、特に方法については限定する必要がないことは明らかである。

図７は、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の第１２金属薄膜配線２２（または第１３金属薄膜配線２３）部分におけるパターン方向の断面図である。図で示すように、第１２金属薄膜配線２２は、第一金属薄膜配線２の第１２分岐配線５の主な金属配線部分と確実に電気的に導通するよう重なり部分をもつように成膜される。第１３金属薄膜配線２３についても同様に成膜される。

以下、この発明の実施の形態１に係る腐食検知装置を用いた暴露環境における金属の腐食性評価における実施例について説明する。

（実施例１）
絶縁基板１として１００ｍｍ角のガラス基板を用い、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料としてＡｕ、第１２金属薄膜配線２２としてＦｅ、第１３金属薄膜配線２３としてＣｕ、第一固定抵抗器１２として１ｋΩ、第二固定抵抗器１５として１０ｋΩを用い、半田付けにより接合した。
配線長は、概ね以下のとおりである。
１．第１１分岐配線４と第１２分岐配線５の合計、第１１分岐配線４と第１３分岐配線６の合計、第２１分岐配線７と第２２分岐配線８の合計、及び、第２１分岐配線７と第２３分岐配線９の合計、それぞれの長さは概ね３０ｍｍとして作成した。
２．第１２分岐配線５と第２２分岐配線８の合計、及び、第１３分岐配線６と第２３分岐配線９の合計それぞれの長さは概ね４０ｍｍとして作成した。

第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分であるＡｕ薄膜配線はスパッタ法により、絶縁基板１であるガラス基板上に成膜する。第１２金属薄膜配線２２であるＦｅ薄膜配線及び第１３金属薄膜配線２３であるＣｕ薄膜配線をスパッタ法によりに成膜する。第一固定抵抗器１２及び二固定抵抗器１５を取り付ける箇所にはＡｕ薄膜が成膜しないようにスパッタ時にマスクし、２つの切れ目をつくる。Ｆｅ薄膜配線及びＣｕ薄膜配線を付着させる箇所の切れ目の長さは約５ｍｍ、第一固定抵抗器１２及び二固定抵抗器１５を取り付ける箇所の切れ目の長さは約１ｍｍである。また、Ａｕ薄膜配線の幅は約０．１ｍｍ、厚みは約１μｍとして作成した。

Ｆｅ薄膜配線及びＣｕ薄膜配線はスパッタ法により、Ａｕ薄膜配線の５ｍｍ長さの切れ目に成膜する。なお、Ｆｅ薄膜配線及びＣｕ薄膜配線の幅はともに０．１ｍｍである。第一固定抵抗器１２及び二固定抵抗器１５は、Ｃｕ薄膜配線と直列経路を形成する約１ｍｍの切れ目にそれぞれ半田付けした。その後、第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗の変化を測定するために、第１１接合部１８及び第２１接合部１９に、それぞれ第一リード線２０及び第二リード線２１を半田付けした。

上記のように作成した腐食検知装置を用い、二酸化硫黄２１μｇ／ｍ^３、二酸化窒素２９μｇ／ｍ^３を平均濃度として含む環境に暴露させて、腐食検知装置の電気抵抗を測定した。その結果、第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗は、暴露開始から６６日後に約１０ｋΩとなった。これはＦｅ薄膜配線が腐食断線したことを示唆し、Ｆｅ薄膜配線の腐食速度が１．１μｍ／年と算出された。

さらに、暴露開始から１９７日後に第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗が約１００ｋΩ以上となった。これはＣｕ薄膜配線が腐食断線し、回路がオープンとなったことを示唆する。このことから、Ｃｕ薄膜配線の腐食速度が０．３７μｍ／年であることがわかる。これらに基づき、暴露環境における各種金属の腐食性（腐食速度）を評価することができる。

上記実施の形態によれば、固定抵抗器の抵抗値に応じて腐食速度を求める金属を組み合わせるため、暴露環境における複数の金属の腐食断線に至るまでの時間を求めることができる。その結果、暴露環境における各金属薄膜の腐食速度を算出でき、電気機器設置環境の腐食性を明らかにすることができる。

なお、図１で示すこの発明の実施の形態１に係る腐食検知装置の変形例として、図９に示すように、第１１接合部１８及び第２１接合部１９をそれぞれ第１１分岐配線４及び第２１分岐配線７の端部に設けず、すなわち中ほどに設け、第一電極パッド１６、及び、第二電極パッド１７を設けない構成が考えられる。もちろん、第一電極パッド１６、及び、第二電極パッド１７を設けても良い（第一電極パッド１６、及び、第二電極パッド１７は、第１１接合部１８及び第２１接合部１９を設ける箇所を指すため、形状的に配線からはみ出す必要はないが、図１では、理解しやすいように配線からはみ出す形状とした）。

この場合、第１１接合部１８及び第２１接合部１９をそれぞれ第１１分岐配線４及び第２１分岐配線７の端部に設けた構成よりもシンプルな構成となり、かつ、同様な効果が得られる。ここで、この場合の分岐点は、第１１分岐配線４と第１２分岐配線５または第１３分岐配線６が接続する位置であり、第２１分岐配線７と第２２分岐配線８または第２３分岐配線９が接続する位置である。薄膜配線として直線上に分岐点を配する場合であっても、この発明の実施の形態においては、二分岐として考えることとする。図１で示すこの発明の実施の形態１に係る腐食検知装置を用いるか、図９に示す変形例を用いるかは、リード線の配線状況、または、テスターの配置等を考慮し適宜選択すればよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、第一金属薄膜配線及び第二金属薄膜配線のそれぞれの金属薄膜配線が３つの分岐配線を有する場合について記載してきたが、２以上の分岐配線であれば、特に４分岐であっても、５分岐であっても、それ以上の分岐であっても構わない。第一金属薄膜配線と第二金属薄膜配線の分岐配線間に設けられた固定抵抗の複合インピーダンスを測定することで、機器に使用されている複数の金属の腐食性（腐食速度）を評価するものである。本実施の形態２では、金属薄膜配線が５方向に分岐した場合について説明する。

図８は、この発明の実施の形態２に係る腐食検知装置の上面図である。上記実施の形態１と同一部分については、ここでは説明を省略する。図において、第一金属薄膜配線２に第１２分岐配線５及び第１３分岐配線６に加えて、第１４分岐配線２４及び第１５分岐配線２５を設ける。また、第二金属薄膜配線３に第２２分岐配線８及び第２３分岐配線９に加えて、第２４分岐配線２６及び第２５分岐配線２７を設ける。

第１４分岐配線２４と第２４分岐配線２６とは、分岐側でない端部にそれぞれ設けられた接合部である第１４接合部３４及び第２４接合部３５で第三固定抵抗器２８により、第１５分岐配線２５と第２５分岐配線２７とは、分岐側でない端部にそれぞれ設けられた接合部である第１５接合部２９及び第２５接合部３０で第四固定抵抗器３１により接続されている。

第１４分岐配線２４、及び、第１５分岐配線２５の一部は、第一金属薄膜配線２の主な金属配線部分を構成する金属材料とは異なる金属材料からなり、腐食速度を求めたい金属薄膜配線が成膜されており、第１４分岐配線２４の一部に成膜された腐食速度を求めたい金属薄膜配線を第１４金属薄膜配線３２、第１５分岐配線２５の一部に成膜された腐食速度を求めたい金属薄膜配線を第１５金属薄膜配線３３とする。ここで、第一金属薄膜配線２（及び第二金属薄膜配線３）の主な金属配線部分とは、第一金属薄膜配線２（及び第二金属薄膜配線３）から、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の金属配線部分を除いた部分である。以下、同様である。

ここでは、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料は同一材料であり、腐食速度を求めたい金属薄膜配線である第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３を構成する金属材料より耐食性に優れた材料を用いる。一般的に耐食性に優れた材料として、例えば、Ａｕ、Ｓｎ、若しくは、それらの合金、及び、Ｆｅ−Ｃｒ系合金などが上げられる。ただし、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料は、必ずしも同一材料である必要はない。異なる材料であっても、電気抵抗が低く、耐食性に優れた材料であれば、多少異なっていても第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗の変化を検知することは可能である。また、通常、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３を構成する金属材料は異なる材料を用いるが、例えば、同一材料を用いる場合であっても、薄膜のパターン幅、パターン長、または、厚みの内少なくとも一つ異なるものを用いることにより、薄膜のパターン幅、パターン長、または、厚みの違いに伴う腐食程度を予測することも可能である。

第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の腐食速度を、第一リード線２０及び第二リード線２１間に設けられたテスター等を用いて第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗の変化を検知することにより、検出するため、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の抵抗値は、それぞれ対応する既知の第一固定抵抗器１２、第二固定抵抗器１５、第三固定抵抗器２８、及び、第四固定抵抗器３１の抵抗値より、１桁以上小さくするようにする。第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の導電性が小さい材料からなる場合などは、パターン幅を大きくするなどして、電気抵抗を小さくするように設計する。

第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３のパターン幅及びパターン長については、特に制限はないが、あまり細く、又は、長くした場合には配線自体のインピーダンスが増加することから、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の腐食速度の算出精度が低くなる。そのため、０．０５ｍｍ以上のパターンで、必要以上に長く引き回さない方が好ましい。ただし、あまり短くしすぎると第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の成膜、及び、第一固定抵抗器１２、第二固定抵抗器１５、第三固定抵抗器２８、及び、第四固定抵抗器３１の半田付けが困難となるため、５０ｍｍ程度が適切である。また、金属薄膜配線の厚さについても、断面積による配線自体のインピーダンス増加の観点から、また、成膜時の膜厚不均一による配線自体のインピーダンス増加の観点から０．１μｍ以上が好ましい。

電気機器の腐食劣化を事前に予測可能な第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の金属材料としては、電気機器に使用されている代表的な金属材料であり、かつ暴露環境の腐食性を的確に評価できる金属、例えば、Ａｇ、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｆｅ、及び、Ｆｅ合金などがあげられる。ただし、これ以外の金属材料であっても、実際に電気機器に使用され、かつ暴露環境の腐食性を評価する必要がある金属材料が用いられる可能性があることはいうまでもない。金属薄膜配線の成膜法としては、スパッタ法、蒸着法、めっき法などがあるが、特にこれだけにとらわれる必要は無い。

第一固定抵抗器１２、第二固定抵抗器１５、第三固定抵抗器２８、及び、第四固定抵抗器３１の抵抗値は異なる必要がある。同じ抵抗値を用いた場合には、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の内いずれか２つ以上のインピーダンスに大きな差がない場合には、どちらの金属薄膜配線が腐食により断線したかが判断しにくいからである。ただし、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３のインピーダンスに大きな差がある場合には、同じ抵抗値を用いても腐食による特性劣化が検知できるため、同じ抵抗値でも構わない。

また、第一固定抵抗器１２、第二固定抵抗器１５、第三固定抵抗器２８、及び、第四固定抵抗器３１の抵抗値は、１０Ω以上１００ｋΩ以下が好ましい。１０Ω以下であれば、金属薄膜配線自体が持つインピーダンスとの差が小さくなり、逆に、１００ｋΩ以上であれば、腐食によりクラック発生した場合など完全にオープンとならない場合の抵抗値より大きくなるため、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の腐食断線を検知し難いためである。抵抗値の差は、１００Ω以上５０ｋΩ以下が望ましい。この範囲外では、同様に、第１２金属薄膜配線２２、第１３金属薄膜配線２３、第１４金属薄膜配線３２、及び、第１５金属薄膜配線３３の腐食断線を検知し難いためである。

図８中の第１２金属薄膜配線２２にはＦｅまたはＦｅ合金、第１３金属薄膜配線２３にはＣｕまたはＣｕ合金、第１４金属薄膜配線３２にはＡｇまたはＡｇ合金、及び、第１５金属薄膜配線３３にはＮｉまたはＮｉ合金を用いる。これらの金属薄膜配線と直列回路を組む４つの固定抵抗器は第一固定抵抗器１２、第二固定抵抗器１５、第三固定抵抗器２８、及び、第四固定抵抗器３１である。第１２金属薄膜配線２２と直列回路を構成する第一固定抵抗器１２は、最も抵抗値の小さい抵抗値のものを使用する。第１３金属薄膜配線２３と直列回路を構成する第二固定抵抗器１５は、２番目に小さい抵抗値のものを使用する。第１４金属薄膜配線３２と直列回路を構成する第三固定抵抗器２８は、３番目に小さい抵抗値のものを使用する。第１５金属薄膜配線３３と直列回路を構成する第四固定抵抗器３１は最も大きい抵抗値のものを使用する。

腐食性ガスの種類や濃度によって金属の腐食速度は異なるが、実環境における金属の腐食速度の順位は、おおよそＦｅが最も大きく、以後Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉの順である。そこで、各金属薄膜と固定抵抗器を組み合わせる場合、より腐食速度の大きい金属薄膜に対して、より抵抗値の小さい固定抵抗器を組み合わせることで、各金属薄膜の腐食断線を検知し易くなる。

（実施例２）
絶縁基板１として１００ｍｍ角のガラス基板を用い、第一金属薄膜配線２及び第二金属薄膜配線３の主な金属配線部分を構成する金属材料としてＡｕ、第１２金属薄膜配線２２としてＦｅ、第１３金属薄膜配線２３としてＣｕ、第１３金属薄膜配線３２としてＡｇ、第１５金属薄膜配線３３としてＮｉを用いた。第一固定抵抗器１２として０．１ｋΩ、第二固定抵抗器１５として１ｋΩ、第三固定抵抗器２８として５ｋΩ、及び、第四固定抵抗器３１として１０ｋΩを用い、半田付けにより接合した。
配線長は、概ね以下のとおりである。
１．第１１分岐配線４と第１２分岐配線５の合計、第１１分岐配線４と第１３分岐配線６の合計、第１１分岐配線４と第１４分岐配線２４の合計、第１１分岐配線４と第１５分岐配線２５の合計、第２１分岐配線７と第２２分岐配線８の合計、第２１分岐配線７と第２３分岐配線９の合計、第２１分岐配線７と第２４分岐配線２６の合計、及び、第２１分岐配線７と第２５分岐配線２７の合計、それぞれの長さは概ね６０ｍｍとして作成した。
２．第１２分岐配線５と第２２分岐配線８の合計、第１３分岐配線６と第２３分岐配線９、第１４分岐配線２４と第２４分岐配線２６、及び、第１５分岐配線２５と第２５分岐配線２７の合計、それぞれの長さは概ね４０ｍｍとして作成した。

実施例２に係る腐食検知装置のガラス基板への上記の金属（Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ）薄膜配線の成膜方法などを含む腐食検知装置の製造方法は、概ね上記実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

実施例２に係る腐食検知装置を用い、二酸化硫黄２１μｇ/ｍ^３、二酸化窒素２９μｇ/ｍ^３を平均濃度として含む環境に暴露させて、腐食検知装置の電気抵抗を測定した。その結果、第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗は、暴露開始から６８日後に約０．０９ｋΩになった。これはＦｅ薄膜配線が腐食断線したことを示唆し、Ｆｅ薄膜配線の腐食速度が１．１μｍ/年と算出された。

さらに、暴露開始から１９８日後に第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗が約０．８ｋΩ以上となった。これはＣｕ薄膜配線が腐食断線したことを示唆し、Ｃｕ薄膜配線の腐食速度が０．３７μｍ／年であることを示す。

さらに、暴露開始から２５２日後に第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗が約３．３ｋΩ以上となった。これはＡｇ薄膜配線が腐食断線したことを示唆し、Ａｇ薄膜配線の腐食速度が０．２９μｍ／年であることを示す。

さらに、暴露開始から３８４日後に第一電極パッド１６及び第二電極パッド１７間の電気抵抗が約１０ｋΩ以上となった。これはＮｉ薄膜配線が腐食断線したことを示唆し、Ｎｉ薄膜配線の腐食速度が０．２９μｍ／年であることを示す。これらに基づき、暴露環境における各種金属の腐食性（腐食速度）を評価することができる。

上記実施の形態に係る金属の腐食検知装置の構成及び腐食探知方法は概ね以下のようなものである。
１、主金属の薄膜配線と主金属以外の金属（腐食速度を検知したい金属）の薄膜配線を電気的に直列接続となるように結合した薄膜配線と、主金属のみから成る薄膜配線との間を、抵抗素子により電気的に直列接続となるよう絶縁基板上に配線する。
２、上記電気的に直列接続された配線を絶縁基板上に複数設ける。電気的に直列接続された配線は、電気機器に用いられ、腐食速度を検知したい金属の数との兼ね合いから、通常４（鉄または鉄合金、銅または銅合金、銀または銀合金、若しくは、ニッケルまたはニッケル合金）以下となる。なお、直列接続が３つ以下の場合、上記４種類の金属の中から、３種類の金属を選択すればよい。ただし、同一種類の金属で配線幅、配線長、または、配線厚を変えて腐食度合いを検知する場合は、特に４以下にとらわれない。
３、上記４種類の金属と固定抵抗器の組み合わせについて、鉄または鉄合金には最も抵抗値の小さい固定抵抗器、銅または銅合金には２番目に抵抗値の小さい固定抵抗器、銀または銀合金には３番目に抵抗値の小さい固定抵抗器、及び、ニッケルまたはニッケル合金には最も抵抗値の大きい固定抵抗器を組み合わせるようにすれば、抵抗値の測定が容易となる。
４、上記電気的に直列接続された配線を、電気的に並列接続となるよう絶縁基板上に配線する。
５、上記電気的に並列接続した配線の両端部の抵抗値（合成抵抗値）を測定することで、複数の金属薄膜配線の腐食断線に至るまでの時間を判別できるため、各金属薄膜の腐食速度を算出できる。

上記実施の形態によれば、固定抵抗器の抵抗値に応じて腐食速度を求める金属を組み合わせるため、暴露環境における複数の金属の腐食断線に至るまでの時間を求めることができる。その結果、暴露環境における各金属薄膜の腐食速度を算出でき、電気機器設置環境の腐食性を明らかにすることができる。

１ 絶縁基板、２ 第一金属薄膜配線、３ 第二金属薄膜配線、４ 第１１分岐配線、５ 第１２分岐配線、６ 第１３分岐配線、７ 第２１分岐配線、８ 第２２分岐配線、９ 第２３分岐配線、１０ 第１２接合部、１１ 第２２接合部、１２ 第一固定抵抗器、１３ 第１３接合部、１４ 第２３接合部、１５ 第二固定抵抗器、１６ 第一電極パッド、１７ 第二電極パッド、１８ 第１１接合部、１９ 第２１接合部、２０ 第一リード線、２１ 第二リード線、２２ 第１２金属薄膜配線、２３ 第１３金属薄膜配線、２４ 第１４分岐配線、２５ 第１５分岐配線、２６ 第２４分岐配線、２７ 第２５分岐配線、２８ 第三固定抵抗器、２９ 第１５接合部、３０ 第２５接合部、３１ 第四固定抵抗器、３２ 第１４金属薄膜配線、３３ 第１５金属薄膜配線、３４ 第１４接合部、３５ 第２４接合部

Claims (4)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する薄膜配線である第一金属薄膜配線と、
   前記絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する前記第一金属薄膜配線とは独立した薄膜配線である第二金属薄膜配線と、
   前記第一金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第一分岐配線と、
   前記第二金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第二分岐配線とを備え、
   前記第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線は、異なる２種以上の金属材料が所定の薄膜配線部分を占め、電気的に直列接続となるように配置され、
   前記第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線が、前記第二分岐配線の一対一で対応したそれぞれの分岐配線との間で固定抵抗器により接続されていることを特徴とする金属の腐食検知装置。
2. 前記第一金属薄膜配線及び前記第一金属薄膜配線の主な金属配線部分を構成する金属材料である第一金属材料が、Ａｕ、Ａｕ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金のうちいずれか一つであり、前記第一分岐配線及び前記第二分岐配線を構成する金属材料のうち、前記第一金属材料と異なる第二金属材料が、Ｆｅ若しくはＦｅ合金、Ｃｕ若しくはＣｕ合金、Ａｇ若しくはＡｇ合金、または、Ｎｉ若しくはＮｉ合金のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の金属の腐食検知装置。
3. 絶縁基板上に少なくとも１つの分岐を有し、少なくとも２以上の切れ目を有する配線を含む第一分岐配線からなる薄膜配線である第一金属薄膜配線、及び、少なくとも１つの分岐を有し、少なくとも２以上の第二分岐配線からなる前記第一金属薄膜配線とは独立した薄膜配線である第二金属薄膜配線とを成膜する第一工程と、
   前記第一分岐配線の前記切れ目に、前記第一工程で成膜した金属材料とは異なる金属材料を成膜する第二工程と、
   前記第一分岐配線と前記第二分岐配線間にそれぞれ１対１に対応する配線が、電気的に直列配線となるように固定抵抗器を設ける第三工程とを備えた、
   金属の腐食検知装置の製造方法。
4. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する薄膜配線である第一金属薄膜配線と、
   前記絶縁基板上に設けられ、少なくとも１つの分岐を有する前記第一金属薄膜配線とは独立した薄膜配線である第二金属薄膜配線と、
   前記第一金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第一分岐配線と、
   前記第二金属薄膜配線を構成する少なくとも２以上の第二分岐配線とを備え、
   前記第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線は、異なる２種以上の金属材料が所定の薄膜配線部分を占め、電気的に直列接続となるように配置され、
   前記第一分岐配線のうち少なくとも２以上の分岐配線が、前記第二分岐配線の一対一で対応したそれぞれの分岐配線との間で固定抵抗器により接続されており、前記第一金属薄膜配線の端部と前記第二金属薄膜配線の端部間の抵抗値により金属の腐食度合いを検知することを特徴とする金属の腐食検知方法。

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