JP5359587B2 - 静電気対策素子 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 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って、且つ、島状に点在した導電性無機材料の層とこれを覆う絶縁性無機材料の層とを有する積層構造且つ海島構造のコンポジットであり、
前記導電性無機材料の層の厚みが1〜10nmであることを特徴とする、
静電気対策素子。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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