JP2014505999A

JP2014505999A - 複合ダイオード、電子デバイス及びその製造方法

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Publication number: JP2014505999A
Application number: JP2013542238A
Authority: JP
Inventors: ディパンカルゴーシュ，; グジャン，; ルイヤン，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2031-12-05
Also published as: WO2012078488A1; US9972798B2; EP2649867A1; US20130240860A1; CN103250473B; CN103250473A; JP5995860B2

Abstract

複合ダイオード（１００）は、第１の導電シート（１１０）と、第２の導電シート（１２０）と、それらの間に挟持された非線形ポリマー複合材料（１３０）と、を含む。非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料（１４０）中に保持される非線形無機粒子（１５０）を含む。複合ダイオード及びそれらを含む電子デバイスを製造する方法も開示される。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本開示は、広くはダイオード及びそれを含む電子デバイスに関する。

［背景］
多数の個別部品がその上に取り付けられるプリント基板（ＰＣＢ）は、電子技術に幅広く使用されている。導電トレースは、一般にＰＣＢの上及び／又はＰＣＢの中に配置されている。導電トレースは、一般的に薄い銅箔をパターン化して（通常はエッチングにより）製造される。電子部品を装着されたＰＣＢは、プリント板ユニットとして知られる。ＰＣＢは、一般に、対向する側を電気的に接続する貫通孔めっきを備えた両面型ある。

ＰＣＢは、一般的に、複数の絶縁層及び所望により追加の導電層の積層より形成される。導電層は、一般的に薄い銅箔で製造される。絶縁誘電体のプリプレグ層は、一般的にエポキシ樹脂とともに積層される。ＰＣＢは、多くの場合緑色であるはんだマスクでコーティングされることが多い。回路設計の要件に依存して、異なる絶縁値を提供するために、多くの異なる誘電体を選択することができる。ＰＣＢ産業で使用される周知のプリプレグ材料としては、ＦＲ−２（フェノールコットン紙）、ＦＲ−３（コットン紙及びエポキシ）、ＦＲ−４（織ったガラス及びエポキシ）、ＦＲ−５（織ったガラス及びエポキシ）、ＦＲ−６（光沢のないガラス及びポリエステル）、Ｇ−１０（織ったガラス及びエポキシ）、ＣＥＭ−１（コットン紙及びエポキシ）、ＣＥＭ−２（コットン紙及びエポキシ）、ＣＥＭ−３（織ったガラス及びエポキシ）、ＣＥＭ−４（織ったガラス及びエポキシ）、及びＣＥＭ−５（織ったガラス及びポリエステル）が挙げられる。

プリント基板の大半は、基板全体、ときおり両面にわたって銅の層を接着し（「ブランクＰＣＢ」の作製）、次いで、一時的なマスクを塗布した後、不必要な銅を除去し（例えば、エッチングにより）、所望される銅のトレースのみを残すことによって製造される。ごく一部のＰＣＢは、複数の電気めっき工程の通常複雑なプロセスによって、何もついていない基板（又はごく薄い銅の層を有する基板）にトレースを追加することによって製造される。

近年、ＰＣＢのスペース利用に関して、ＰＣＢのサイズを低減する傾向が重要視されている。１つのやり方は、部品をＰＣＢの本体の中に、ＰＣＢの積層構造の一部として埋め込むことである。例えば、３ＭＣｏｍｐａｎｙは、一連の埋め込みコンデンサを、「３ＭＥｍｂｅｄｄｅｄＣａｐａｃｉｔａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌ（３ＭＥＣＭ）」の商品名で市場に出している。

それでも、埋め込み可能な形態で利用できる部品の数は少数のままであり、ＰＣＢの中に埋め込むことができる部品の必要性が残されている。

［概要］
一態様では、本開示は、
第１の導電シートと、
第２の導電シートと、
第１の導電シートと第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備える複合ダイオードであって、非線形ポリマー複合材料の層は、実質的に、第１の導電シート及び第２の導電シートの長さ及び幅に関して同一の広がりを持ち、非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、複合ダイオードを提供する。

別の態様では、本開示は、プリント基板に埋め込まれた複合ダイオードを備える電子デバイスであって、この複合ダイオードは、第１の導電シートと、
第２の導電シートと、
第１の導電シートと第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備え、非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、電子デバイスを提供する。

更に別の態様では、本開示は、複合ダイオードを製造する方法であって、
第１の導電部材の上にスラリーの第１の層を形成することであって、スラリーは硬化性バインダー前駆体中に非線形無機粒子を含むこと、
第２の導電部材の上にスラリーの第２の層を形成すること、
スラリーの第１及び第２の層を結合することであって、スラリーは第１及び第２の導電部材の間に挟持されること、並びに
硬化性バインダー前駆体を、少なくとも部分的に硬化すること、
を含む方法を提供する。

有利にも、本開示による複合ダイオードは、大きく重い従来の表面実装された複合ダイオードを、それらをＰＣＢに埋め込むことによって置き換えることができ、それにより、例えば、小型の電子デバイスで使用するために、ＰＣＢを小型化することができる。

本開示による複合ダイオードは、例えば、サージ保護回路に含まれ得る電子デバイスにおいて有用である。有利にも、それらは、ＰＣＢ内に埋め込むことができ、それにより回路設計を小型化することができる。

したがって、更に別の態様では、本開示は、本開示による複合ダイオードを備える電子デバイスを提供する。

本明細書で使用されるとき、「長さ及び幅に関して実質的に同一の広がりを持つ」という用語は、非線形ポリマー複合材料の層に対して言及するとき、全体として、非線形ポリマー複合材料の層の総面積から５％未満の偏差をもたらす軽微な変化以外は長さ及び幅に関して同一の広がりを持つことをいう。

本明細書で使用されるとき、「非線形」という用語は、変化する電圧に関する材料の可逆の非線形の伝導度をいう。

本明細書で使用されるとき、「シート」という用語は、その厚さよりもはるかに大きい（例えば、少なくとも１０倍、少なくとも２０倍、又は更には少なくとも５０倍大きい）長さ及び幅を有する物品をいい、例えばパネル及びロールを含む。

本開示の特徴及び利点は、発明を実施するための形態、及び添付の特許請求の範囲を考慮することで更に深い理解が得られるであろう。

本開示による例示的な複合ダイオードの概略側面図。本開示による例示的な電子デバイスの概略断面図。実施例１の複合ダイオードに対する非線形電流電圧特性を示すプロット。実施例２の複合ダイオードに対する非線形電流電圧特性を示すプロット。

上記の図面には本開示の複数の実施形態が記載されているが、考察の中で記述したとおり、その他の実施形態も考えられる。いかなる場合も、本開示は本開示を代表して提示するものであって、限定するものではない。本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる他の多くの改変例及び実施形態が当業者によって考案され得る点は理解されるはずである。図は、縮尺どおりに描かれていない場合もある。

［詳細な説明］
ここで図１を参照すると、例示的な複合ダイオード１００は、第１の導電シート１１０と、第２の導電シート１２０と、第１の導電１１０シートと第２の導電シート１２０との間に挟持された非線形ポリマー複合材料１３０の層１２５とを備える。非線形ポリマー複合材料１３０は、ポリマーバインダー材料１４０中に保持される非線形無機粒子１５０を備える。非線形ポリマー複合材料１３０の層１２５は、第１の導電シート及び第２の導電シートの長さ及び幅に関して、実質的に同一の広がりを持つ。

導電シート１１０、１２０は、一般的に金属である任意の導電材料から製造することができるが、他の材料も使用することができる。シート及び／又は箔を形成することができる有用な導電材料の例としては、銅、ニッケル、金、銀、クロム、アルミニウム、パラジウム、ステンレス鋼、及びこれらの組み合わせが挙げられる。複合ダイオードのＰＣＢへの埋め込みを容易にするために、導電シートは比較的薄いのが望ましい。例えば、導電シートは、１０〜１５０マイクロメートルの範囲、より一般的には１０〜８０マイクロメートルの範囲、又は更には約３５マイクロメートルの厚さを有し得る。

例えば、同時係属中の「ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳＨＡＶＩＮＧＮＯＮ−ＬＩＮＥＡＲＣＵＲＲＥＮＴ−ＶＯＬＴＡＧＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ」と題する２０１０年８月２６日に出願された米国特許出願第１２／８６９１２９号（その内容を参照により本願明細書に組み込む）に記載されるように、有用な非線形無機粒子としては、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、及び／又はＣｒなどの金属酸化物（例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＣＯ_２Ｏ_３、及びＭｎＯ_３）でドープされた炭化ケイ素、酸化亜鉛、半導体でかつドープされたＳｒＴｉＯ_３（例えば、Ｌａ_２Ｏ_３、又はＡｌ_２Ｏ_３でドープされた）、ドープされたＳｎＯ_２、及びＴｉＯ_２（例えば、タンタル又はニオビウムの酸化物でドープされた）、並びに約１１００℃で焼成されたチタン酸カルシウム銅粒子（ＣＣＴ）（例えば、ドープされた、又はドープされない）が挙げられる。

非線形の無機粒子は、一般に、少なくとも１つの次元が非線形複合材料の層の総厚さよりも小さいサイズを有するように選択されるべきである。例えば、非線形無機粒子は、少なくとも１つの次元において１００マイクロメートルより小さいサイズを有し得る。これは、例えば、小さい球状粒子（３つの次元において小さい）、及び小さいウィスカー（１つの次元において小さい）を含む。

ポリマーバインダー材料は、エラストマー材料（例えば、ウレタン、シリコーン、若しくはＥＰＤＭ）、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリエチレン、若しくはポリプロピレン）、接着剤（例えば、エチレンビニルアセテート系、若しくはウレタン系のもの）、熱可塑性エラストマー、ゲル、熱硬化性材料（例えば、エポキシ樹脂など）、又はコポリマーを含むこれらの材料の組み合わせ（例えば、ポリイソブチレンと非晶質ポリプロピレンとの組み合わせ）を含んでもよい。

非線形無機粒子は、通常、約２５体積％〜約６５体積％（例えば、約３０体積％〜約５０体積％）の非線形ポリマー複合材料を含むが、他の量を使用することもできる。

非線形ポリマー複合材料材料は、例えば、特定の用途に関する加工性及び／又は適合性を改善するために、これらの材料に対して他の周知の添加物も含んでよい。適切な添加物としては、加工剤、安定剤、酸化防止剤、及び可塑剤を挙げることができる。

非線形ポリマー複合材料の厚さは、一般的に、１０〜５００マイクロメートル、より一般的には３０〜４００マイクロメートルの範囲であるが、他の厚さを使用することもできる。

本開示による複合ダイオードの総厚さは、一般的に１０〜６００マイクロメートルの範囲であるが、他の厚さが使用されてもよい。本開示による複合ダイオードは、例えば、剛性であっても可撓性であってもよい。

本開示による複合ダイオードは、任意の適切な方法によって製造することができる。１つの例示的な方法には、硬化性（例えば、硬化可能な及び／又は固体化可能な）バインダー前駆体、並びに任意の有機溶媒中に分散された非線形無機粒子のスラリーを形成することが挙げられる。スラリーは、次いで、第１の導電部材の上にコーティングされてもよく、その後、第２の導電部材に積層されてもよい。あるいは、スラリーは、第１及び第２の導電材料の両方の上に別途コーティングされ、次いでスラリー層は、第１及び第２の導電部材の間に挟持される単一の層を形成するように、ともに結合されてもよい。どのように製造されても、一旦３層積層構造（第１の導電部材−非線形ポリマー複合材料−第２の導電部材）が形成されて製作されると、バインダー前駆体は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性バインダー前駆体の場合、硬化によって、又は熱可塑性バインダー前駆体の場合、固体化によって、少なくとも部分的に硬化（hardened）する（例えば、少なくとも部分的に硬化（cured）する）。

本開示による複合ダイオードは、例えば、携帯電話、携帯情報端末、センサ、テレビ、オーディオ機器、ラジオ、及びコンピュータなどの電子デバイスに有用である。かかるデバイスでは、サージ保護を提供し得る。そのような用途において、能動回路素子と並列のサージ保護回路素子は、複合ダイオードの非線形電流−電圧応答に起因してサージ保護を提供する、例えば、回路への印加電圧が非線形複合材料の閾値電界に達したとき、非線形複合材料は、絶縁状態から導電状態に切り替わる。考案されたデバイスの通常動作電圧範囲下では、挙動は可逆である。

かかる電子デバイスの一実施形態が、図２に示される。ここで図２を参照すると、電子デバイス２００は、プリント基板２７０内に埋め込まれた複合ダイオード１００を備える。半導体ダイ２５０は、第１の導電ビア２６２及び第２の導電ビア２６４を介して、それぞれ第１の導電材料１１０及び第２の導電材料１２０に電気的に接続されている。非線形ポリマー複合材料１３０は、第１の導電電極１１０と第２の導電電極１２０との間に挟持される。図２に示されるように、複合ダイオードは、半導体ダイの回路に並列に取り付けられ、サージ保護を提供するように機能する。

ＰＣＢ中のコンデンサなどの電気素子を埋め込む方法は、業界において周知であり、本開示による複合ダイオードを埋め込むために、容易に適合され使用することができる。

［本開示の選択された実施形態］
第１の実施形態では、本開示は、
第１の導電シートと、
第２の導電シートと、
第１の導電シートと第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備える複合ダイオードであって、非線形ポリマー複合材料の層は、実質的に、第１の導電シート及び第２の導電シートの長さ及び幅に関して同一の広がりを持ち、非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、複合ダイオードを提供する。

第２の実施形態では、本開示は、非線形ポリマー複合材料が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、第１の実施形態による複合ダイオードを提供する。

第３の実施形態では、本開示は、非線形ポリマー複合材料が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、第１又は第２の実施形態による複合ダイオードを提供する。

第４の実施形態では、本開示は、第１の導電シート及び第２の導電シートが、金属箔を含む、第１〜第３の実施形態のうちのいずれか１つによる複合ダイオードを提供する。

第５の実施形態では、本開示は、第１〜第４の実施形態のうちの１つによる複合ダイオードを備える、電子デバイスを提供する。

第６の実施形態では、本開示は、プリント基板に埋め込まれた複合ダイオードを備える電子デバイスであって、第１の導電シートと、
第２導の導電シートと、
第１の導電シートと第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備え、非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、電子デバイスを提供する。

第７の実施形態では、本開示は、非線形ポリマー複合材料が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、第６の実施形態による電子デバイスを提供する。

第８の実施形態では、本開示は、非線形ポリマー複合材料が、少なくとも部分的に硬化されたエポキシ樹脂を含む、第６又は第７の実施形態による電子デバイスを提供する。

第９の実施形態では、本開示は、第１の導電シート及び前記第２の導電シートが、金属箔を含む、第６〜第８の実施形態のうちのいずれか１つによる電子デバイスを提供する。

第１０の実施形態では、本開示は、プリント基板が、携帯電話、携帯情報端末、センサ、又はコンピュータの一部を含む、第６〜第９の実施形態のうちのいずれか１つによる電子デバイスを提供する。

第１１の実施形態では、本開示は、複合ダイオードを製造する方法であって、
第１の導電部材の上にスラリーの第１の層を形成することであって、スラリーは硬化性バインダー前駆体中に非線形無機粒子を含むこと、
第２の導電部材の上にスラリーの第２の層を形成すること、
スラリーの第１及び第２の層を結合することであって、スラリーは第１及び第２の導電部材の間に挟持されること、並びに
硬化性バインダー前駆体を、少なくとも部分的に硬化すること、
を含む、方法を提供する。

第１２の実施形態では、本開示は、非線形無機粒子が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、第１１の実施形態による方法を提供する。

第１３の実施形態では、本開示は、硬化性バインダー前駆体がエポキシ樹脂を含む、第１１又は第１２の実施形態による方法を提供する。

第１４の実施形態では、本開示は、第１の導電シート及び第２の導電シートが金属箔を含む、第１１〜第１３の実施形態のいずれか１つによる方法を提供する。

以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これらの実施例に記載する特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に限定するものと解釈されるべきではない。

特に断らないかぎり、本実施例及び本明細書の残りの部分における部、百分率、比などは、すべて重量に基づいたものである。全ての溶媒及び材料は、商用源から入手される標準の試薬グレードであり、特記しない限り更に精製せずに使用した。

材料
酸化銅（ＣｕＯ、純度９９％）粉末は、マサチューセッツ州ワードヒルのＡｌｆａＡｅｓａｒから入手した。

ＣＡＦは、クロロアニリンフルオレノンアミン硬化剤としても知られる４，４’−（９Ｈ−フルオレン−９−イリデン）ビス（２−クロロベンゼンアミン）、ＣＡＳＮｏ．１０７９３４−６８−９を指し、例えば、ドイツのレーゲンスタウフのＣｈｅｍｏｓＧｍｂＨから市販されている。

炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３、純度９９％）粉末は、ＡｌｆａＡｅｓａｒから入手した。

チタニア（ＴｉＯ_２、純度９９％）粉末は、ニュージャージー州フィリップスバーグのＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手した。

酸化銅（ＣｕＯ、純度９９％）粉末は、マサチューセッツ州ワードヒルのＡｌｆａＡｅｓａｒから入手した。

低分子量ビスフェノールＡに誘導される硬化可能なエポキシ樹脂であるＥＰＯＮＲＥＳＩＮ１００１Ｆは、オハイオ州コロンバスのＨｅｘｉｏｎＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓから入手した。

硬化可能なエポキシ樹脂であり、ノボラック樹脂とエピクロロヒドリンとの反応生成物であるＥＰＯＮＨＰＴＲＥＳＩＮ１０５０は、米国オハイオ州コロンバスのＨｅｘｉｏｎＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓから入手した。

約２０マイクロメートルの粒径のドープされたＺｎＯ微粉末は、スイスのＡＢＢＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄＬｔｄ．から入手した。

［実施例１］
チタン酸カルシウム銅（ＣａＣｕ_３Ｔｉ_４Ｏ_１２、以下ＣＣＴと称する）粉末を調製するために、化学量論的量の高純度ＣｕＯ（３モル当量）、ＣａＣＯ_３（１モル当量）、及びＴｉＯ_２（４モル当量）粉末を、５００ｍＬのＮＡＬＧＥＮＥボトル内の蒸留水（１５０ｇ）中で、粉砕媒体としてイットリア安定化酸化ジルコニウム（５ｍｍビーズ、コネチカット州マンチェスターのＩｎｆｒａｍａｔＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）を使用して、湿式ボールミルで粉砕し、ボトルをジャー回転ミル（イリノイ州ベンセンビルのＰａｕｌＯ．ＡｂｂｅＣｏ．から入手可能）に２４時間配置することによってスラリーを製造した。

スラリーを１００℃のオーブン内で３時間乾燥させ、次いで１１００℃の炉内で１０時間焼成して、ＣＣＴ粉末を得た。加熱速度及び冷却速度は、どちらも１０℃／分で一定であった。得られたＣＣＴ粉末は、５０マイクロメートル未満の粒子直径サイズに篩分けされ、次いで乳鉢と乳棒を使用してすりつぶして、最終粉末を得た。結果として得られたＣＣＴ粉末の化学量論は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法によって確認された。

上述のようにして調製されたＣＣＴ粉末は、ＥＰＯＮ１００１Ｆ及びＥＰＯＮ１０５０エポキシ溶液（ＥＰＯＮ１００１Ｆ：ＥＰＯＮ１０５０は重量比で４：１、溶媒としてのメチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン（重量比１：３）中で５０重量％の総エポキシ樹脂を使用）、並びに硬化剤としてのＣＡＦと混合されて、３０体積％のＣＣＴエポキシ樹脂溶液を製造した。この３０体積％のＣＣＴエポキシ樹脂溶液のマスターバッチの一部は、次いで標準銅箔（厚さ３５マイクロメートル、ドイツのロトのＳｃｈｌｅｎｋＭｅｔａｌｌｆｏｌｉｅｎＧｍｂＨから入手された）の上に、かかる様式でコーティングされて、銅箔の上に厚さ１５〜３５マイクロメートルのＣＣＴエポキシ樹脂混合物のコーティングがもたらされた。一対のコーティングされた銅箔は、１５０℃で、標準的なローラーラミネータ―によって互いに対面して、ＣＣＴ樹脂混合物コーティングで積層された。積層は、１９０℃の炉内で４時間硬化されて、厚さ３５〜７０マイクロメートルのＣＣＴエポキシ樹脂の中間層を備える３層の積層を得た。

３０体積％のＣＣＴ充填剤エポキシマトリックス複合材料を含む、結果としてもたらされた複合ダイオードは、より小さい試験片（寸法１５ｃｍ×１０ｃｍ）に切り分けられ、その電流−電圧（Ｉ−Ｖ）及び導電性特性は、オハイオ州クリーブランドのＫｅｉｔｈｌｅｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．からその全てが入手された、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２４７高電圧給電ユニットに取り付けられたＫｅｉｔｈｌｅｙ６１９プログラマブル電位計を使用して判定された。測定は、電流が各電圧工程の終了時に測定される、ステップ電圧ランプを使用して室温で実行され、図３に報告される。低く印加された場では、複合材料は、線形Ｉ−Ｖ特性を示した（すなわち、電圧の変化に伴って電流は線形的に変化する）。場の増大に伴って、電流は非線形の様式で急激に変化し、電流値の数桁の程度の変化をもたらした。

［実施例２］
ドープされたＺｎＯ微粉末は、ＥＰＯＮ１００１Ｆ及びＥＰＯＮ１０５０エポキシ溶液（ＥＰＯＮ１００１Ｆ：ＥＰＯＮ１０５０は重量比で４：１、溶媒としてのメチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン（重量比１：３）中で５０重量％の総エポキシ樹脂を使用）、並びに硬化剤としてのＣＡＦと混合されて、２７重量％のＺｎＯエポキシ樹脂溶液を製造した。この２７体積％のＺｎＯエポキシ樹脂溶液のマスターバッチの一部は、次いで標準銅箔（厚さ３５マイクロメートル、ドイツのロトのＳｃｈｌｅｎｋＭｅｔａｌｌｆｏｌｉｅｎＧｍｂＨから入手された）の上に液体コーティングされ、１００℃の炉内で１５分間乾燥された。一対のコーティングされた銅箔は、１５０℃で、標準的なローラーラミネータ―によって互いに対面して、ＺｎＯ樹脂混合物コーティングで積層された。積層は、１９０℃の炉内で４時間硬化されて、総厚さ４５０マイクロメートルの３層の積層を得た。ＺｎＯエポキシ樹脂の中間層は、３８０マイクロメートルの厚さである。

２７体積％のＺｎＯ充填剤エポキシマトリックス複合材料を含む、結果としてもたらされた複合ダイオードは、より小さい試験片（１．２５インチ×１．２５インチ（３．１８ｃｍ×３．１８ｃｍ））に切り分けられ、その電流−電圧（Ｉ−Ｖ）及び導電性特性は、オハイオ州クリーブランドのＫｅｉｔｈｌｅｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．からその全てが入手された、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２４７高電圧給電ユニットに取り付けられたＫｅｉｔｈｌｅｙ６１９プログラマブル電位計を使用して判定された。測定は室温で行われ、図４に報告される。低く印加された場では、複合材料は、線形Ｉ−Ｖ特性を示す（すなわち、電圧の変化に伴って電流は線形的に変化する）。印加された場の増大に伴って、電流は非線形の様式で急激に変化する。

特に指定されない限り、本明細書に記載したいかなる実施例も非限定的であるとみなされる。当業者であれば、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく本開示の様々な改変及び変更を行うことが可能であり、また、本開示は上記に記載した例示的な実施形態に不要に限定されるべきではない点が理解されるべきである。

Claims

第１の導電シートと、
第２の導電シートと、
前記第１の導電シートと前記第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備える複合ダイオードであって、
前記非線形ポリマー複合材料の層は、実質的に、前記第１の導電シート及び前記第２の導電シートの長さ及び幅に関して同一の広がりを持ち、前記非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、複合ダイオード。
前記非線形ポリマー複合材料が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、請求項１に記載の複合ダイオード。
前記非線形ポリマー複合材料が、少なくとも部分的に硬化されたエポキシ樹脂を含む、請求項１又は２に記載の複合ダイオード。
前記第１の導電シート及び前記第２の導電シートが、金属箔を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合ダイオード。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合ダイオードを備える、電子デバイス。
プリント基板に埋め込まれた複合ダイオードを備える電子デバイスであって、前記複合ダイオードが、第１の導電シートと、
第２の導電シートと、
前記第１の導電シートと前記第２の導電シートとの間に挟持された非線形ポリマー複合材料の層と、
を備え、
前記非線形ポリマー複合材料は、ポリマーバインダー材料中に保持される非線形無機粒子を含む、電子デバイス。
前記非線形ポリマー複合材料が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、請求項６に記載の電子デバイス。
前記非線形ポリマー複合材料が、少なくとも部分的に硬化されたエポキシ樹脂を含む、請求項６又は７に記載の電子デバイス。
前記第１の導電シート及び前記第２の導電シートが、金属箔を含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子デバイス。
前記プリント基板が、携帯電話、携帯情報端末、センサ、又はコンピュータの一部を含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の電子デバイス。
複合ダイオードを製造する方法であって、
第１の導電部材の上にスラリーの第１の層を形成することであって、前記スラリーは硬化性バインダー前駆体中に非線形無機粒子を含むこと、
第２の導電部材の上に前記スラリーの第２の層を形成すること、
前記スラリーの第１及び第２の層を結合することであって、前記スラリーは前記第１及び第２の導電部材の間に挟持されること、並びに
前記硬化性バインダー前駆体を、少なくとも部分的に硬化すること、
を含む、方法。
前記非線形無機粒子が、ドープされた酸化亜鉛又は焼成されたチタン酸カルシウム銅を含む、請求項１１に記載の方法。
前記硬化性バインダー前駆体が、エポキシ樹脂を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
前記第１の導電シート及び前記第２の導電シートが、金属箔を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。