JPH04219901A

JPH04219901A - 保護膜を有する電気部品

Info

Publication number: JPH04219901A
Application number: JP41171690A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Toikawa; 樋川　恭平; Noritake Shimanoe; 憲剛島ノ江
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1992-08-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、保護膜を有する電気部
品に関するものである。詳しくは、高湿度の環境下でも
用いることのできるように、防湿膜を被覆された電気部
品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気回路を高い湿度下で用いるとき、電
気回路、リード線、及び、それらの接続部分に水が付着
することがある。

【０００３】こうした部分に水が付着すると、素子自体
の抵抗値の変化や腐食による抵抗値の変化によって、あ
るいは、漏電によって電気信号を正確に取り出せなくな
る。また、腐食のために接続部分が脆くなるという問題
も生じる。

【０００４】このため、電気回路、リード線、及び、そ
れらの接続部分を保護する必要があり、従来このような
保護のために様々な樹脂が用いられてきた。

【０００５】これらの樹脂は、ピンホールをなくして防
湿性を充分にするために１ｍｍ以上の厚さにしなければ
ならない。

【０００６】しかし、樹脂が硬化するときに生じる大き
な内部応力によりリード線と基板との接続部分で断線す
るなどの問題があった。また、樹脂は基板との密着性が
良好でないという欠点もある。

【０００７】例えば、歪みの測定に広く用いられている
素子に歪を電気抵抗値の変化に変換する抵抗線ストレイ
ンゲージがあり、この抵抗線ストレインゲージは被測定
表面に貼付され、その抵抗値変化を取り出すためにリー
ド線が取り付けれている。この抵抗線ストレインゲージ
を高い湿度下で用いるとき、抵抗線ストレインゲージと
リード線との接続部分に水が付着すると漏電を引き起こ
し正確な電気信号が得られなくなる。

【０００８】また、抵抗線ストレインゲージ自体が、吸
湿すると抵抗値が変化して正確な抵抗値変化が得られな
くなることがある。そのため、リード線との接続部分も
含めて全体を防湿処理をする必要がある。従来、この防
湿処理には様々な樹脂が用いられてきた。

【０００９】この処理に用いられる樹脂としては、エポ
キシ樹脂、シリコン樹脂、ネオプレン、プライオボンド
（合成ゴム）、マイクロクリスタリンワックス、シーリ
ングワックス、パラフィンなどがあり、樹脂の塗布によ
る防湿処理ではピンホールをなくすために１ｍｍ以上の
膜厚にしなければならず、このため、樹脂内部に蓄積さ
れた応力によってリード線の接続部分で断線する恐れが
ある。

【００１０】特に、エポキシ樹脂、シリコン樹脂は、固
化の際に体積変化を起こすので、接続したリード線を剥
す可能性が高い。これらのことから、防湿保護膜に用い
る場合には、樹脂を厳選する必要がある。更に、水中で
長時間完璧な防水性を示す樹脂はほとんどないのが現状
である。

【００１１】一方、表面を改質するための公知の技術と
してプラズマ重合法があり、表面の濡れ性の改質、表面
の接着性の改善などへの応用が図られてきた（特開昭６
０―２２９９３２公報、特開昭６２―２４０５４２公報
）　。

【００１２】基板表面の疎水性化については、含フッ素
プラズマによる処理が有効であることが知られている（
特開昭５５―９９９３２　公報）。しかし、これらのプ
ラズマ重合膜は、ほとんどが高分子表面の改質に限られ
ていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】電気回路、リード線、
及び、それらの接続部分の防湿性保護膜としては、次の
性質を持った膜が要求されている。

【００１４】（１）　絶縁性の高い膜であること（２）
　応力を蓄えないように薄膜であること（３）　防湿性
に優れた膜であること本発明は、電気回路、リード線、及び、それらの接続部
分に絶縁性の高い、防湿性に優れた薄膜をプラズマ重合
法を用いて作製した電気部品に関するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、有機材料のプラズマ重合膜を防湿性保護膜とする。膜を形成する方法（プラズマ重合法）は、モノマーをプ
ラズマ化させ、その中の活性種を用いて基板上に有機薄
膜を形成させる重合法である。

【００１６】モノマーをプラズマ化させる方法には、モ
ノマーに直接電場を作用させる方法とプラズマ化させた
非重合気体をモノマーに接触させる間接的な方法とがあ
り、モノマーとしては、全ての炭化水素化合物を利用で
きる。

【００１７】また、間接的方法で用いる非重合気体とし
ては、アルゴン、ヘリウムなどの不活性気体を用いる。

【００１８】プラズマ化する方式には、コイルに高周波
電圧をかける誘導結合方式、対向した平行平板間に高周
波電圧をかける容量結合方式があり、いずれも用いるこ
とができる。

【００１９】プラズマ重合法を用いた表面処理は、気体
流量が非重合気体もモノマーもともに０．１　〜１０．
０ｃｃ／ｍｉｎ（アルゴン換算）　、全圧力０．０１〜
１．０　Ｔｏｒｒの範囲で、電源周波数１０ｋＨｚ　以
下、及び、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０
．６８ＭＨｚ、２．４８ＧＨｚ　、５．８ＧＨｚ、２２
．１２５ＧＨｚ　、出力１０〜２００　Ｗの条件下で行
うが、プラズマ発生装置や基板の形状、及び、処理表面
の広さ等により変化するのでそのつど最適値を求める必
要がある。

【００２０】

【作用】プラズマ重合法は気相での反応を利用している
ため、リード線表面などの平面でない表面に一様な薄膜
を形成することが可能であり、プラズマ重合法によって
作られた膜は以下に挙げる特徴を持っている。

【００２１】（１）　母材への密着性が良い（２）　ピ
ンホールのない緻密な構造を持つプラズマ重合法では、
基板表面にイオン化あるいは励起した不活性気体が衝突
するため基板表面に活性点が生じ、これらが膜原子と結
合し密着性が向上する。

【００２２】また、プラズマ重合法で得られた膜は三次
元的な架橋構造をとるためピンホールのない緻密な膜で
ある。

【００２３】膜厚については、重合時間を長くすること
によって厚い膜を作製できるが、膜が厚すぎると残留す
る内部応力によって膜が剥離し易くなり、また、薄すぎ
ると十分な架橋構造が得られない。そのため、膜厚は５
００　Å〜５０００Å程度が好ましい。

【００２４】このようにプラズマ重合法によって作られ
た膜はピンホールのない緻密な膜であるため、１０００
Å程度の膜厚でも優れた防湿性を示す。また、薄膜であ
るため、内部に大きな応力を蓄えることはない。

【００２５】また、有機膜であるので絶縁性が高く、モ
ノマーとしてフッ素化合物を用いると生成した重合膜は
疎水性の膜になるので、機能的にも防湿性の高い膜が得
られる。

【００２６】これらフッ素系のモノマーとしては、ヘキ
サフルオロベンゼン、ヘキサフルオロ―ｎ―ヘキサン、
テトラデカフルオロ―２―メチルペンタンなどがあるが
、フッ素系のモノマーであれば成膜速度が異なるだけで
同様の疎水性の効果が得られる。

【００２７】また、非フッ素化合物とフッ素化合物を混
合して用いることもでき、非フッ素化合物としては、エ
チレン、アセチレン、ベンゼンなどを用いることができ
る。こうしたことから、抵抗線ストレインゲージ、リー
ド線、及び、それらの接続部分の保護膜としてプラズマ
重合膜は従来行われている樹脂による保護膜よりも優れ
ていることが分かる。

【００２８】例えば、バイオテクノロジーの分野の計測
では、計測器を蒸気滅菌する必要があるが、このような
高い湿度下に置かれる計測器内の電気回路の防湿膜にも
適用できる。

【００２９】このような具体例として、小重量物の計量
に使用される抵抗線ストレインゲージを用いた小型カン
チレバーがある。

【００３０】このカンチレバーは、シリコン系の瞬間接
着剤によって小さな板バネ上に固定されたベース樹脂上
に貼付された抵抗線ストレインゲージと電気信号を取り
出すためのリード線からなる。

【００３１】測定物は板バネの先端に取り付ける。測定
物の重量による板バネの歪が板バネ上に貼付された抵抗
線ストレインゲージに伝わり、その歪がリード線を通し
て電気信号として取り出される。

【００３２】動植物細胞の重量測定に利用する際には、
カンチレバーは測定する細胞とともに高湿密閉容器内に
設置される。こうしたバイオテクノロジーの分野での利
用においては、カンチレバーには水蒸気滅菌が施される
。

【００３３】そのため、抵抗線ストレインゲージ、リー
ド線、及び、それらの接続部分に防湿処理を行わなけれ
ばならない。本発明を用いるとこの電気部品にも防湿性
保護膜を被覆できる。

【００３４】プラズマ重合法の防湿膜としての利用は、
例にあげた抵抗線ストレインゲージに限らず防湿処理を
必要とする電気回路、リード線、及び、それらの接合部
分全てに適応し得るものである。

【００３５】

【実施例】小重量物の計量に用いられる上記の抵抗線ス
トレインゲージを取り付けたカンチレバーに防湿膜とし
てプラズマ重合膜を被覆した。

【００３６】プラズマ重合は、誘導結合型アフターグロ
ー方式を用い、まず、密着性を向上させるために、数分
間、カンチレバーをアルゴンプラズマにさらして（アル
ゴン流量４．０　ｃｃ／ｍｉｎ、圧力０．２　Ｔｏｒｒ
、出力３０Ｗ、電源周波数１３．５６ＭＨｚ）　、表面
を洗浄し、次にモノマーを反応管中に導入してプラズマ
を発生させ、３０分間、反応管の中に置いたカンチレバ
ーの表面に重合膜を生成させた。

【００３７】重合時の気体の流量は、アルゴン、モノマ
ーともに４．０　ｃｃ／ｍｉｎ（アルゴン換算）　、全
圧力は０．２　Ｔｏｒｒ、また、出力は３０Ｗで行った
。モノマーとしては、疎水性の膜を生成するヘキサフル
オロベンゼンを用いた。

【００３８】以上のような条件のもとで、カンチレバー
の電気回路部分であるストレインゲージ、リード線、及
び、それらの接続部分に３０００Å程度の保護膜を被覆
した。

【００３９】このカンチレバーを湿度　１００％、温度
１２５　℃の条件下で１時間水蒸気滅菌を施した後、湿
度１００　％、温度３０℃の細胞培養槽内に設置した。培養槽内設置後１０日間経過しても正常に動作した。

【００４０】〔比較例１〕比較例として、抵抗線ストレ
インゲージを用いた上記カンチレバーを防湿処理を施さ
ずに、湿度　１００％、温度１２５　℃の条件下で１時
間水蒸気滅菌を施したところリード線間で導通してしま
い使用不可能であった。

【００４１】〔比較例２〕比較例として、抵抗線ストレ
インゲージを用いた上記カンチレバーの抵抗線ストレイ
ンゲージ、リード線、及びそれらの接続部分全体に約１
ｍｍの厚さの２液混合のエポキシ樹脂を塗布し室温で２
４時間硬化させ保護膜とした。

【００４２】湿度　１００％、温度１２５　℃の条件下
で１時間水蒸気滅菌を施した後、湿度１００　％、温度
３０℃の細胞培養槽内に設置した。培養槽内設置後４日
後にリード線間で導通してしまい使用不可能であった。

【００４３】

【発明の効果】このように、従来の樹脂で保護された電
気部品は高い湿度下での長時間の使用に耐えられないが
、プラズマ重合膜で被覆された電気部品は高い湿度下で
も長時間正常に動作することが明らかになった。

【００４４】本発明のプラズマ重合膜で保護された電気
部品は、防湿性、絶縁性に優れており、高湿度下で使用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いたプラズマ重合膜で被覆
されたカンチレバーの断面図である。

【符号の説明】

１　　プラズマ重合膜２　　抵抗線ストレインゲージ３　　リード線接続部４　　エナメル線５　　導線（リード線）６　　ＳＵＳ板バネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電気信号を取り出すための直径１ｍｍ
以下のリード線と電気回路、及びその接続部分を有機材
料のプラズマ重合膜で被覆した電気部品。
【請求項２】　　電気回路がストレインゲージである請
求項１記載の電気部品。
【請求項３】　　有機材料のプラズマ重合膜がフッ素化
合物である請求項１記載の電気部品。