JP3098651B2 - 高分子電気デバイス - Google Patents

高分子電気デバイス

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JP3098651B2
JP3098651B2 JP7460693A JP7460693A JP3098651B2 JP 3098651 B2 JP3098651 B2 JP 3098651B2 JP 7460693 A JP7460693 A JP 7460693A JP 7460693 A JP7460693 A JP 7460693A JP 3098651 B2 JP3098651 B2 JP 3098651B2
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/16—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気部品分野における
超薄膜素子、トンネル薄膜素子、高圧部品などの高分子
材料を用いた高分子電気デバイスに関するものである。
さらに詳しくは、使用時間とともに生ずる前記導電体近
傍の電気絶縁性の劣化を防止することができる高分子電
気デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高分子材料はそのほとんどが炭素
−炭素共有結合を主鎖にもつ有機高分子よりなり、加工
性、成形性、可撓性等の機械特性に優れるとともに、電
気絶縁性に優れ、電気絶縁材料として多くの電気部品に
用いられている。
【０００３】また、炭素−炭素共有結合を主鎖に持たな
い高分子として、シリコーン樹脂と呼ばれるシロキサン
結合を主鎖に有する優れた高分子があり、これも電気絶
縁材料として広く利用されている。
【０００４】また、自己修復性をもつ膜として、アルミ
電解コンデンサなどに利用されているアルミナ誘電体膜
がある。アルミニウム電極表面のアルミナ膜は不動態膜
で、緻密な酸化膜を形成する。このアルミナ誘電体膜に
発生するピンホールや欠陥は電場と電解液の作用により
陽極酸化され、アルミナ誘電体膜は修復される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の高分子
電気デバイスには、電気絶縁性高分子自身の絶縁性を自
己修復する例は今までなかった。
【０００６】このような一般に電気絶縁材料として大量
に用いられている高分子材料は炭素−炭素共有結合を主
鎖にもつ高分子よりなり、高電界や熱的劣化により分解
を起こし重合度が低下したり、逆に炭素−炭素二重結合
が発達して次第に炭化し導電性のトリーやトラッキング
を生じ絶縁破壊を引き起こすという問題点があった。ま
た、発生したボイドや亀裂（クラック）にアークが発生
し樹脂を炭化し絶縁破壊に至るという現象もあった。特
にこのような絶縁破壊劣化の特性は、電気デバイスのサ
イズが小さくなると共に問題化し、マイクロデバイス内
で高い絶縁破壊耐圧と高耐久性を有する高分子材料が望
まれていた。
【０００７】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、劣化に対して耐久性の高い自己修復性電気絶縁性高
分子層を用いた高分子電気デバイスを提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の高分子電気デバイスは、導電体に接して電
気絶縁性高分子層を形成した高分子デバイスであって、
前記電気絶縁性高分子層が、前記導電体の電界により化
学反応し、使用時間とともに生ずる前記導電体近傍の電
気絶縁性の劣化を修復し前記電気絶縁性を保持する自己
修復性電気絶縁性高分子層であることを特徴とする。
【０００９】前記構成においては、自己修復性電気絶縁
性高分子が、珪素−珪素共有結合を主鎖にもつ高分子よ
りなり、陽極の導電体に接して酸化反応し、シロキサン
結合を形成することが好ましい。
【００１０】また前記構成においては、珪素−珪素共有
結合を主鎖にもつ高分子が、ポリシランまたはその共重
合体であることが好ましい。
【００１１】また前記構成においては、自己修復性電気
絶縁性高分子層が、イオン性重合触媒を含む炭素−炭素
共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分子よりなり、前記
イオン性重合触媒が電界に引かれて導電体近傍で重合反
応を促進させ、使用時間とともに生ずる前記電気絶縁性
高分子薄膜の分子量の低下を修復してなることが好まし
い。
【００１２】また前記構成においては、イオン性重合触
媒の含有量が、０．０１〜１ｗｔ％であることが好まし
い。また前記構成においては、イオン性重合触媒によっ
て重合反応した電気絶縁性高分子膜が、酸触媒によって
縮重合したポリアミド、ポリエステル、ポリイミドより
選ばれた一種であることが好ましい。
【００１３】また前記構成においては、自己修復性電気
絶縁性高分子層が、電解重合性前駆体を微量含む炭素−
炭素共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分子よりなり、
前記電解重合性前駆体が導電体近傍で重合反応し、前記
電気絶縁性高分子薄膜の欠陥を修復することが好まし
い。
【００１４】また前記構成においては、電解重合性前駆
体の含有量が、０．０１〜３ｗｔ％であることが好まし
い。また前記構成においては、電解重合性前駆体が、平
均分子量５００〜２０００の範囲の低重合体であること
が好ましい。
【００１５】また前記構成においては、高分子電気デバ
イスが、超薄膜素子、トンネル薄膜素子、高圧部品より
選ばれた一種であることが好ましい。また前記構成にお
いては、超薄膜素子が、自己修復性電気絶縁性高分子層
を誘電薄膜とする薄膜コンデンサであることが好まし
い。
【００１６】また前記構成においては、トンネル薄膜素
子が、ＭＩＳ形太陽電池またはＭＩＳ形発光素子、ＭＩ
Ｓ形スイッチング素子の何れかであることが好ましい。
また前記構成においては、高圧部品が、自己修復性電気
絶縁性高分子層を誘電層とする高圧コンデンサまたは高
圧トランスであることが好ましい。
【００１７】
【作用】前記した本発明の構成によれば、電気絶縁性高
分子層が、導電体の電界により化学反応し、使用時間と
ともに生ずる導電体近傍の電気絶縁性を保持する自己修
復性電気絶縁性高分子層であることにより、劣化に対し
て耐久性の高い自己修復性電気絶縁性高分子層を用いた
高分子電気デバイスを実現できる。
【００１８】自己修復性電気絶縁性高分子としては、
（１）珪素−珪素共有結合を主鎖にもつ高分子または
（２）イオン性重合触媒または電解重合性前駆体を微量
含む炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分子
が特に適している。
【００１９】上記（１）の珪素−珪素共有結合を主鎖に
もつ高分子は、その多くは一般にポリシランと呼ばれる
が、図１に示すように酸素、水などの存在下で酸化され
るとシロキサン結合を生成する。これによって酸素が珪
素−珪素間に入るため、密度が高くなると共に絶縁性が
高くなり緻密なシリコン樹脂と同様の状態になる。即
ち、この陽極の導電体に接して酸化反応することによっ
て高分子層の緻密化と高絶縁化が起こり、高分子層は自
己修復され絶縁破壊の前兆となるボイドが発生しない。
これによってきわめて長寿命の絶縁膜が形成できる。こ
の高分子層は、きわめて高温に長時間曝されると図のよ
うに無機化し二酸化珪素と変化するが、一般の使用条件
ではここまでの変化は生じない。
【００２０】上記（２）の炭素−炭素共有結合を主鎖に
もつ電気絶縁性高分子のうち、イオン性重合触媒を微量
含む炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分子
では、高分子中に添加された前記イオン性重合触媒が電
界に引かれて導電体近傍に集まり、ここで濃度を増しそ
の触媒作用により重合反応を促進し、使用時間とともに
生ずる前記電気絶縁性高分子薄膜の分子量の低下を修復
する。
【００２１】一方、電解重合性前駆体を微量含む電気絶
縁性高分子では、高分子中の電解重合性前駆体が導電体
近傍で酸化還元反応を受けて重合反応し、前記電気絶縁
性高分子薄膜の欠陥を修復する。電解重合には陽極酸化
重合と陰極還元重合の二つがあるが、電解重合性前駆体
の性質によって決まる。陽極酸化重合は、その反応機構
はまだ不明瞭な部分はあるが、第１に前駆体からの電子
引き抜きがおこり、つづいて親電子置換カップリング
（またはラジカルカップリング）が起こり重合が進むと
されている。この電解重合で高分子フィルムなどを生成
する場合は、一般に電極付近に開始種が蓄積されるため
副反応が避けれない場合が多いが、本発明における電解
重合では高分子絶縁層の欠陥を修復する局所的な重合反
応であるため、このような副反応は起こりにくく、自己
修復される。
【００２２】これらの自己修復作用によって導電体近傍
の絶縁性高分子は、高密度化、高絶縁化が起こるため、
ピンホールやボイドが修復されクラック等も発生せず絶
縁破壊が進行しない。一般の炭素−炭素共有結合を主鎖
にもつ高分子は、劣化と共に解重合して重合度の低下が
起こったり、酸素の存在下では分解して図２のように分
解ガスを放出する。一方、酸素の無い状態では炭素−炭
素二重結合を形成しポリアセン構造が発達して炭化が進
む。電界下でこれらの現象が起こると、トリー現象やト
ラッキングなどの絶縁破壊現象に進行し、高分子電気デ
バイスは破壊する。水の存在下でも水トリーと呼ばれる
絶縁破壊現象があり、亀裂（クラック）等が発生する。
上記のイオン性重合触媒または電解重合性前駆体を微量
含む電気絶縁性高分子は、これらの現象を妨げるように
自己修復して、高耐久性の絶縁性高分子を形成するもの
である。
【００２３】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。本発明は、導電体に接して自己修復性電気絶
縁性高分子層を形成した高分子電気デバイスより構成さ
れる。前記導電体の電界により前記自己修復性電気絶縁
性高分子層が化学反応し、使用時間とともに生ずる前記
導電体近傍の電気絶縁性の劣化を防止することを特徴と
している。
【００２４】用いる自己修復性電気絶縁性高分子として
は、（１）珪素−珪素共有結合を主鎖にもつ高分子また
は（２）イオン性重合触媒または電解重合性前駆体を微
量含む炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分
子が特に適している。上記（１）の珪素−珪素共有結合
を主鎖にもつ高分子は、一般にポリシランと呼ばれ、ポ
リシリレンおよびその共重合体がこれに属す。また、ポ
リシランを含むブレンドポリマや高分子組成物もこれに
属し同様の作用をもつ。このポリシランはオルガノポリ
シランとも呼ばれ、二つの炭素系側鎖をもつポリシリレ
ン構造を基本構造としている。この二つの炭素系側鎖に
はアルキル基、アリール基ほか種々の分子構造の側鎖が
ある。ポリシランは一般に、主鎖中の非局在化した珪素
−珪素結合の共役σ電子がアニオンのドープによって電
荷担体となりｐ形の半導性を示すが、酸素や水の作用で
化学変化してその導電性を失う。これはポリシランの珪
素−珪素共有結合が分解しシロキサン結合やシラノール
に変わる。シラノールは一般に不安定でシロキサン結合
に変化する。これは本発明における自己修復作用と同様
の化学変化である。シロキサン結合になったポリシラン
はポリジメチルシロキサン等と同様のシロキサン結合を
主鎖とする分子構造で、シリコン樹脂と同様の高絶縁
性、高安定性、高耐熱性を示す。このようにポリシラン
は初期に多少導電性であっても、酸素や水の作用で絶縁
化するという性質を持っており本発明に好適な性質であ
る。また、このポリシランにシロキサン結合を形成する
ための重合触媒を微量添加することも可能で、これによ
って効率的にシロキサン結合を形成させることもでき
る。
【００２５】一方、上記（２）の炭素−炭素共有結合を
主鎖にもつ電気絶縁性高分子とは、一般の有機高分子
で、脂肪族系、芳香族系の多くの具体的な高分子材料が
ある。これに含まれるイオン性重合触媒とは、重合に用
いられる酸触媒、塩基触媒のことで、例えばナイロンで
は、リン酸がこの作用をする。中でもイオン性重合触媒
として酸触媒を用いて、縮重合させた電気絶縁性高分子
膜は、本発明における導電体陽極に接して設ける自己修
復性電気絶縁性高分子層としてきわめて有用である。具
体的な材料としては、酸触媒によって縮重合したポリア
ミド、ポリエステル、ポリイミドなどが望ましい。イオ
ン性重合触媒の含有量は、イオン性重合触媒としての効
果がありかつ高分子の電気絶縁性を低下させない範囲と
して、０．０１〜１ｗｔ％の添加が望ましい。
【００２６】また、炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電
気絶縁性高分子に含まれる電解重合性前駆体とは、導電
体を電極として電解重合される前駆体のことで、具体的
には単量体、二量体、三量体、オリゴマーなどがこれに
属す。具体的な電解重合性前駆体としては、非常に多く
のものがあり、酸化還元反応によって重合するものはこ
れに属し電解重合が原理的に可能である。ピロール、チ
オフェン、ベンゼン、アニリン、フェノール、チオフェ
ノール、ピリジン、ビピリジンおよびこれらの誘導体な
どの芳香族単量体のほか、Ｎービニルカルバゾール、酢
酸ビニル、スチレンなどのビニルモノマや、これらの低
重合体を電解重合性前駆体として用いることができる。
実際的には、単量体より平均分子量５００〜２０００程
度の低重合体の方が揮発性も小さくまた高分子マトリク
ス中での流動性もあり適している。電解重合性前駆体の
含有量は、電解重合する効果がありかつ高分子の電気絶
縁性を低下させない範囲として、０．０１〜３ｗｔ％の
添加が望ましい。これらの電解重合性前駆体は、電解重
合してポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレ
ン、ポリアニリン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェ
ニレンスルフィド、ポリピリジン、ポリＮ−ビニルカル
バゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンおよびこれら
の共重合体などを生成する。ここで高分子マトリクスと
なる炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電気絶縁性高分子
としては、汎用の多くの高分子材料を用いることができ
る。この高分子マトリクスと電解重合性前駆体とは同一
材料でも良いが、互いに親和性、相溶性を有する材料で
あれば、任意の材料の組合せを選ぶことができる。ま
た、これらの高分子に化学重合触媒を微量併用し、反応
効率を高めることも可能である。
【００２７】また、本発明の高分子デバイス中で自己修
復性電気絶縁性高分子を薄膜として用いる場合、キャス
ティング法、噴霧塗工法、インクジェット法、蒸着重合
法、電解重合法、プラズマ重合法、ラングミュアーブロ
ジェット法など種々の方法を用いて薄膜形成させること
ができる。
【００２８】本発明におけるこれら自己修復性電気絶縁
性高分子に特性要求に応じて種々の添加剤を適時複合す
ることもまた当然可能である。また、本発明の高分子電
気デバイスとしては、超薄膜素子、トンネル薄膜素子、
高圧部品が特に適している。これらは絶縁破壊を生じ易
いデバイスで、本発明によって高寿命のデバイスにする
ことができる。半導体デバイスにおいては、絶縁層の役
割は重要であり、特に図３に示すＭＩＳ（Metal-Insula
tor-Semiconductor ）形のトンネル薄膜を用いた高分子
電気デバイスでは本発明によってその信頼性が非常に向
上する。本発明の具体的なデバイスとして、薄膜コンデ
ンサ、ＭＩＳ形太陽電池、ＭＩＳ形発光素子、ＭＩＳ形
スイッチング素子、高圧コンデンサ、高圧トランスが適
している。薄膜コンデンサは、自己修復性電気絶縁性高
分子層を誘電薄膜とすることにより耐圧を高く長期に保
つことができる。また、ＭＩＳ形太陽電池、ＭＩＳ形発
光素子またはＭＩＳ形スイッチング素子では、本発明の
自己修復性電気絶縁性高分子層をトンネル薄膜として用
いることにより同様に高寿命のデバイスにすることがで
きる。また、高圧部品でも同様に、自己修復性電気絶縁
性高分子層を誘電層とすることにより、優れた耐圧寿命
特性を有する高圧コンデンサまたは高圧トランスを作る
ことができる。
【００２９】実施例１ アルミニウムをパターン蒸着した６μｍ厚のポリエステ
ルフィルム上に、厚み約５０ｎｍのポリジメチルシリレ
ンの薄膜をトルエン溶液よりキャスティングにより形成
した。これを酸素の存在下で酸化処理しポリシロキサン
結合を主鎖に有する緻密な絶縁薄膜を形成した。これを
誘電膜としてさらに酸素透過性のアルミニウム電極パタ
ーンを蒸着により形成した後、このシートを切断、積層
してチップ形のコンデンサーを作った。このコンデンサ
ーは、２５ｎＦの容量を持ち、その漏れ電流は１ｐＡ以
下であった。また、その耐圧は１５Ｖであった。これを
４０℃、９０％ＲＨの雰囲気下で１２Ｖの電圧を印加し
負荷寿命テストを行なったところ、６０００時間経過後
その容量はむしろ数％増加すると共に耐圧も１８Ｖに増
加した。材料の分析を行なったところ、初期の誘電膜は
Ｓｉ−Ｓｉ結合を少量含むポリジメチルシロキサンであ
ったが、寿命テスト後の誘電膜では、そのＳｉ−Ｓｉ結
合が殆ど検出されなかった。また、過負荷テストを行な
ったところ、従来のような絶縁破壊や発火は容易に起こ
らなかった。
【００３０】実施例２ イオン性重合触媒を微量含む炭素−炭素共有結合を主鎖
にもつ電気絶縁性高分子として、オルトリン酸を０．５
重量％含む厚み０．５μｍの芳香族ポリアミドフィルム
の両面にアルミニウム電極パターンを形成した。このシ
ートを切断、積層してチップ形のコンデンサーを作っ
た。このコンデンサーは、１５ｎＦの容量を持ち、その
漏れ電流は１ｐＡ以下であった。また、その耐圧は２５
０Ｖであった。これを１２０℃の雰囲気下で２００Ｖの
電圧を印加し負荷寿命テストを行なったところ、６００
０時間経過後その容量は殆ど変化せず耐圧も初期と同じ
く約２５０Ｖであった。材料の分析を行なったところ、
初期の誘電膜の平均分子量と寿命テスト後の誘電膜で
は、殆ど変化がなかった。
【００３１】実施例３ 電解重合性前駆体を微量含む炭素−炭素共有結合を主鎖
にもつ電気絶縁性高分子として、熱縮重合した厚み約３
００ｎｍのポリイミドフィルムに、低重合度のポリアミ
ド酸を１重量％含浸させ、これを誘電膜としてその両面
にアルミニウム電極パターンを蒸着により形成した後、
このシートを切断、積層してチップ形のコンデンサーを
作った。このコンデンサーは、１２ｎＦの容量を持ち、
その漏れ電流は１ｐＡ以下であった。また、その耐圧は
約１００Ｖであった。これを１５０℃の雰囲気下で８０
Ｖの電圧を印加し負荷寿命テストを行なったところ、６
０００時間経過後その容量は殆ど変化せず耐圧も初期と
同じく約１００Ｖであった。材料の分析を行なったとこ
ろ、初期の誘電膜の平均分子量にくらべ、寿命テスト後
の誘電膜ではむしろ平均分子量が数十％増加していた。
【００３２】実施例４ ｐ形ＣｄＴｅ半導体層１上に実施例１の誘電膜と同様の
材料を用いて厚み約２ｎｍのトンネル絶縁薄膜２を形成
した。その上に金蒸着３をして図３のようなショットキ
ー障壁形のＭＩＳ形太陽電池を作った。この太陽電池の
寿命テストを行なったところ、絶縁破壊が起こらず、１
４％の高変換効率できわめて長期に亘って高性能を示し
た。
【００３３】実施例５ ｐ形ＧａＰ半導体層上に実施例１の誘電膜と同様の材料
を用いて厚み約９ｎｍのトンネル絶縁薄膜を形成した。
その上に金蒸着をしてショットキー障壁形のＭＩＳ形発
光素子を作った。このグリーンの発光素子の寿命テスト
を行なったところ、絶縁破壊が起こらず、９％の高変換
効率で長期に亘って発光性能を示した。
【００３４】実施例６ ｐ形ＧａＡｓ半導体１上にｎ形層５をエピタキシャル成
長した基板上に、実施例１の誘電体膜と同様の材料を用
いて、厚み約３ｎｍのトンネル絶縁薄膜２を形成した。
その上に金蒸着３をして図４の（１）に示すショットキ
ー障壁形のＭＩＳ形スイッチングダイオードを作製し
た。このスイッチング素子は図４の（２）に示す電流制
御形の良好な負性抵抗スイッチング特性を示した。この
素子の寿命テストを行なったところ、絶縁破壊が起こら
ず長期にわたって、良好なスイッチング特性を維持し
た。
【００３５】実施例７ 珪素−珪素共有結合を主鎖にもつ高分子として、厚み約
１０μｍのポリメチルフェニルシリレンのフィルムを用
い、これを誘電膜としてその片面にアルミニウム電極パ
ターンを蒸着により形成した後、このシートを、同様の
厚み約１０μｍのアルミニウムフィルムと一緒に巻き上
げたのち、熱処理を行い融着して高圧コンデンサーを作
った。このコンデンサーは、１５ｎＦの容量を持ち、そ
の漏れ電流は１ｐＡ以下であった。また、その耐圧は約
１．５ｋＶであった。これを１００℃の雰囲気下で１．
２ｋＶの電圧を印加し負荷寿命テストを行なったとこ
ろ、６０００時間経過後その容量は殆ど変化せず耐圧も
初期と同じく約１．５ｋＶであった。材料の分析を行な
ったところ、初期の誘電膜はＳｉ−Ｓｉ結合よりなるポ
リメチルフェニルシリレンであったが、寿命テスト後の
誘電膜では、そのＳｉ−Ｓｉ結合が少なくシロキサン結
合が多く検出された。絶縁破壊の前兆となるクラックや
トリーの発生は見られなかった。
【００３６】実施例８ コイル用電線の被覆層として、熱縮重合した厚み約２０
μｍのポリイミド層を形成し、これに低重合度のポリア
ミド酸を１重量％程度含浸させた。この被覆層は電解重
合性前駆体を微量含む炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ
電気絶縁性高分子に相当する。このコイル用電線を軟磁
性コアに巻いて高圧トランスを作った。この交流耐圧は
約１５ｋＶであった。これを１５０℃の雰囲気下で１２
ｋＶの電圧を印加し負荷寿命テストを行なったところ、
６０００時間経過後その耐圧は殆ど変化せず漏れ電流も
初期とほとんど同じであった。材料の分析を行なったと
ころ、電線被覆層の初期の平均分子量は、寿命テスト後
でもあまり変化していなかった。
【００３７】以上説明した通り、本発明の高分子電気デ
バイスとしては、超薄膜素子、トンネル薄膜素子、高圧
部品が特に適しており、具体的なデバイスとして、薄膜
コンデンサ、ＭＩＳ形太陽電池、ＭＩＳ形発光素子、Ｍ
ＩＳ形スイッチング素子、高圧コンデンサ、高圧トラン
スなどが適している。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、導電体に
接して自己修復性電気絶縁性高分子層を形成した高分子
電気デバイスより構成されることにより、前記導電体の
電界により前記自己修復性電気絶縁性高分子層が化学反
応し、使用時間とともに生ずる前記導電体近傍の電気絶
縁性の劣化を防止することができる。本発明の高分子電
気デバイスは、薄膜コンデンサ、ＭＩＳ形太陽電池、Ｍ
ＩＳ形発光素子、ＭＩＳ形スイッチング素子、高圧コン
デンサ、高圧トランスとして用いるとき最も有用であ
る。また、きわめて長寿命の高分子電気デバイスを提供
するものである。このように本発明は工業的価値の大な
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の珪素−珪素共有結合をもつ高分子の化
学反応を示す一実施例の図である。
【図２】本発明の炭素−炭素共有結合をもつ高分子の化
学反応を示す一実施例の図である。
【図３】本発明の高分子電気デバイスの構造の一実施例
を示す図である。
【図４】本発明のスイッチング素子の一実施例を示す図
である。
【符号の説明】
１ ｐ形半導体 ２ トンネル薄膜 ３ 上部電極 ４ 下部電極 ５ ｎ形エピタキシャル層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｅ (56)参考文献 特開 昭58−49717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99551（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−352310（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/312 H01L 21/316

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電体に接して電気絶縁性高分子層を形
    成した高分子デバイスであって、前記電気絶縁性高分子
    層が、前記導電体の電界により化学反応し、使用時間と
    ともに生ずる前記導電体近傍の電気絶縁性の劣化を修復
    し前記電気絶縁性を保持する自己修復性電気絶縁性高分
    子層であることを特徴とする高分子電気デバイス。
  2. 【請求項２】 自己修復性電気絶縁性高分子が、珪素−
    珪素共有結合を主鎖にもつ高分子よりなり、陽極の導電
    体に接して酸化反応し、シロキサン結合を形成する請求
    項１に記載の高分子電気デバイス。
  3. 【請求項３】 珪素−珪素共有結合を主鎖にもつ高分子
    が、ポリシランまたはその共重合体である請求項２に記
    載の高分子電気デバイス。
  4. 【請求項４】 自己修復性電気絶縁性高分子層が、イオ
    ン性重合触媒を含む炭素−炭素共有結合を主鎖にもつ電
    気絶縁性高分子よりなり、前記イオン性重合触媒が電界
    に引かれて導電体近傍で重合反応を促進させ、使用時間
    とともに生ずる前記電気絶縁性高分子薄膜の分子量の低
    下を修復してなる請求項１に記載の高分子電気デバイ
    ス。
  5. 【請求項５】 イオン性重合触媒の含有量が、０．０１
    〜１ｗｔ％である請求項４に記載の高分子電気デバイ
    ス。
  6. 【請求項６】 イオン性重合触媒によって重合反応した
    電気絶縁性高分子膜が、酸触媒によって縮重合したポリ
    アミド、ポリエステル、ポリイミドより選ばれた一種で
    ある請求項４に記載の高分子電気デバイス。
  7. 【請求項７】 自己修復性電気絶縁性高分子層が、電解
    重合性前駆体を微量含む炭素−炭素共有結合を主鎖にも
    つ電気絶縁性高分子よりなり、前記電解重合性前駆体が
    導電体近傍で重合反応し、前記電気絶縁性高分子薄膜の
    欠陥を修復する請求項１に記載の高分子電気デバイス。
  8. 【請求項８】 電解重合性前駆体の含有量が、０．０１
    〜３ｗｔ％である請求項７に記載の高分子電気デバイ
    ス。
  9. 【請求項９】 電解重合性前駆体が、平均分子量５００
    〜２０００の範囲の低重合体である請求項７に記載の高
    分子電気デバイス。
  10. 【請求項１０】 高分子電気デバイスが、超薄膜素子、
    トンネル薄膜素子、及び高圧部品より選ばれた少なくと
    も一種である請求項１に記載の高分子デバイス。
  11. 【請求項１１】 超薄膜素子が、自己修復性電気絶縁性
    高分子層を誘電薄膜とする薄膜コンデンサである請求項
    １０に記載の高分子電気デバイス。
  12. 【請求項１２】 トンネル薄膜素子が、ＭＩＳ形太陽電
    池またはＭＩＳ形発光素子、ＭＩＳ形スイッチング素子
    の何れかである請求項１０に記載の高分子電気デバイ
    ス。
  13. 【請求項１３】 高圧部品が、自己修復性電気絶縁性高
    分子層を誘電層とする高圧コンデンサまたは高圧トラン
    スである請求項１０に記載の高分子電気デバイス。
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