KR20140074395A

KR20140074395A - 정전기 대책 소자

Info

Publication number: KR20140074395A
Application number: KR1020147012653A
Authority: KR
Inventors: 겐사쿠 아사쿠라; 신고 스즈키; 다카히로 후지모리
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-06-17
Also published as: CN103988380A; JP2013145738A; KR101655747B1; EP2793331B1; WO2013088801A1; US20140347779A1; EP2793331A4; EP2793331A1; US9380687B2; CN103988380B; EP2793331B9

Abstract

[과제] 본 발명의 구성에 의하면, 정전 용량이 작고, 쇼트율이나 내구성이 우수하고, 또한 단락 파괴나 피크 전압을 억제할 수 있는 정전기 대책 소자를 제공한다.
[해결수단] 절연성 기판과, 상기 절연성 기판 위에서 상호 이간되어 대향 배치된 전극과, 상기 전극간에 배치된 방전 유발부를 가지고, 상기 방전 유발부는 미소 공극이 불연속적으로 점재된 다공질로 이루어지고, 또한, 적어도 1 이상의 중공부를 갖는 중공 구조를 가지며, 상기 중공 구조를 형성하는 면이 치밀 구조를 갖는 정전기 대책 소자를 제공한다.

Description

정전기 대책 소자{ANTI-STATIC ELEMENT}

본 발명은 정전기 대책 소자에 관한 것이며, 특히 고속 전송계에서의 사용이나 코몬 모드 필터와의 복합화에 있어서 유용한 정전기 대책 소자에 관한 것이다.

최근, 전자 기기의 소형화 및 고성능화가 급속하게 진전되고 있다. 또한, USB 2.0이나 S-ATA2, HDMI 등의 고속 전송계로 대표되는 바와 같이, 전송 속도의 고주파화 및 저구동 전압화의 진전이 현저하다. 그 반면, 전자 기기의 소형화나 저구동 전압화에 따라, 전자 기기에 사용되는 전자 부품의 내전압은 저하된다. 따라서, 인체와 전자 기기의 단자가 접촉했을 때에 발생하는 정전기 펄스로 대표되는 과전압으로부터의 전자 부품의 보호가 중요한 기술 과제가 되고 있다.

종래에 있어서는, 이러한 정전기 펄스로의 대책으로서 정전기가 들어가는 라인과 그라운드 사이에 배리스터 등의 대책 부품을 설치하는 방법이 채용되고 있다. 최근에는 신호 라인의 신호 주파수의 고속화가 진전되고 있어 상기한 정전기 대책 부품의 정전 용량이 큰 경우에는 신호 기질이 열화되기 때문에, 수백 Mbps 이상의 전송 속도가 되면 1pF 이하의 저정전 용량의 대책 부품이 필요해진다. 또한 안테나 회로, RF 모듈에는 정전 용량이 큰 정전기 보호 부품은 사용할 수 없었다.

저정전 용량의 정전기 대책 소자로서는, 이간되어 대향 배치된 전극 사이에 방전 유발부를 충전한 것이 제안되어 있다. 이들 소자는 적층 배리스터와 같이 정전기가 들어가는 라인과 그라운드 사이에 설치되어 있다. 과대한 정전기 전압이 가해지면, 정전기 대책 소자의 대향 배치된 전극간에 방전이 발생하여, 정전기를 그라운드측으로 유도할 수 있다. 이러한 갭 타입의 정전기 대책 소자는, 절연 저항이 크고, 정전 용량이 작고, 및 응답성이 양호하다라는 특징을 구비한다.

그 한편으로, 정전기 대책 소자로서 중요한 특성이 되는 정전기 흡수 특성을 과제로서 들고 있다. 낮은 전압으로부터 방전이 발생하는 것, 방전시의 피크 전압을 억제하는 것이 필요하다. 피크 전압을 일정 레벨 이하로 억제할 수 없는 경우, 보호 대상이 되는 기기가 파괴될 가능성이 있기 때문에, 피크 전압을 낮게 억제할 필요가 있다. 또한 반복 동작에 의한 내구성의 문제도 들 수 있고, 복수회 방전이 발생한 후에도 피크 전압을 억제할 필요가 있다. 이들 과제를 해결하기 위해, 대향 전극 주변에 공동을 배치한 전기 회로 보호 디바이스가 개시되어 있다.

일본 특허공보 제4247581호 일본 공개특허공보 제2008-244348호 국제공개 WO2010-061519호 국제공개 WO2010-061550호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 정전기 대책 부품은 대향하는 전극의 상부에 형성된 공동부에 의해 방전에 의해 발생하는 열이나 응력을 흡수하는 것이 가능하기는 하지만, 대향하는 전극의 하면에만 방전 유발부(정전기 보호 재료)가 형성되어 있기 때문에, 안정적으로 방전이 발생하지 않을 우려가 있다.

특허문헌 2에 기재된 기술에서는 대향하는 전극간에 도전성 입자의 표면이 무기 유리로 피복된 복합 입자를 충전하여 정전기 보호 재료를 구성하고 있기 때문에, 고속 전송계에 적용 가능한 고성능의 정전기 대책 소자가 얻어지지 않는다. 또한 복합 입자간에 형성된 작은 구멍으로는 방전에 의해 발생하는 열이나 응력을 완전하게 흡수하는 것이 곤란하며, 이로 인해, 전극 주변의 파괴에 의해 전극간에 용융물이 생성되고, 이 용융물의 응집에 의해 전극간에 단락이 발생한다는 문제도 있다.

특허문헌 3에 기재된 정전기 대책 부품은 대향하는 전극의 상하면에 방전 유발부가 형성되고, 중앙에 공동이 형성된 구조이다. 이 구조에서는 공동부가 넓기 때문에, 안정적으로 방전이 발생하지 않을 우려가 있다. 또한, 방전 유발부의 표면에 존재하는 도전물이 용융된 경우에, 용융물의 응집이 발생하여 전극간에 단락을 일으킬 가능성이 있다.

특허문헌 4에 기재된 정전기 대책 부품은 공동부 내에 노출된 방전 전극간에 도전성을 갖는 분말상의 보조 전극 재료가 분산된 구조를 취하고 있으며, 방전에 의해 발생하는 열이나 응력을 흡수하는 효과를 가지고 있지만, 방전시에 보조 전극 재료의 파손 등이 발생한다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 정전 용량이 작고, 정전기 흡수 특성, 반복 내구성이 우수하여 단락 파괴를 억제할 수 있고, 또한 내열성 및 내후성이 우수하여, 생산성 및 경제성이 우수한 정전기 대책 소자를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 대향 전극 주변부에 방전 유발부를 형성하고, 이 방전 유발부는 도전성 무기 재료, 절연성 무기 재료, 및 미세한 공극이 분산된 구조에 의해 형성되고, 또한 이 방전 유발부 내에 대향 전극을 연결하는 방향에 중공부를 갖는 방전 유발부로 한다. 그것에 의해, 정전 용량이 작고, 내구성이 우수하여 단락 파괴를 억제할 수 있기 때문에, 쇼트율이나 피크 전압이 저감되는 정전기 대책 소자를 제공할 수 있다.

상기 중공부는 대향 전극을 연결하는 방향으로 연재하도록 형성되고, 또한 중공부의 길이는 대향 전극간 거리의 0.5배에서부터 방전 유발부의 길이 미만으로 할 필요가 있다. 또한, 상기 중공부의 폭은 방전 유발부의 폭보다도 작게 할 필요가 있다. 즉, 상기 중공부는 방전 유발부의 내부에 형성될 필요가 있다. 상기 방전 유발부의 중공부를 형성하는 면은 도전물이 절연물 중에 불연속적으로 분포하는 컴포지트 구조를 취할 필요가 있다. 이러한 구조로 함으로써, 방전은 방전 유발부와 중공부의 계면에서 발생하게 된다. 또한, 정전기 전압이 인가된 경우, 중공 구조를 형성하는 면이 파손되는 것을 생각할 수 있지만, 이러한 파손이 있는 경우에, 이 면이 치밀 구조를 갖기 때문에, 표면부의 탈락 등을 억제할 수 있다. 이로 인해, 복수회 방전이 발생한 후에도, 정전기 흡수 특성을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 과대한 정전기 전압이 인가되어, 가령 방전시에 표면부의 일부가 용융된다고 해도, 이 면보다도 내측이 노출되기 때문에, 방전 기능을 유지할 수 있다.

상기 방전 유발부는 도전성 무기 재료와 절연성 무기 재료에 의해 구성되어 있다. 또한 방전 유발부 중에는 미소 공극을 형성할 필요가 있다. 미소 공극은 방전시의 충격을 흡수하는 효과, 및 방전시에 도전 입자가 용융된 경우에, 공극에 용융물을 흡수시킴으로써 단락 파괴를 억제하는 효과를 가진다. 공극의 크기는 사용하는 도전 입자의 평균 입자 직경의 0.1 내지 2배 정도이면, 상기 효과를 도출하는 것이 가능해진다.

상기 대향 배치된 전극간의 거리는 원하는 방전 특성을 고려하여 적절히 설정하면 되며, 통상적으로 1 내지 50㎛ 정도이다. 피크 전압을 저감시킨다는 관점에서, 전극간 거리의 바람직한 범위는 7 내지 30㎛ 정도이다.

본 발명자들이 상기 구성의 정전기 대책 소자의 특성을 측정한 결과, 그 정전기 대책 소자는, 종래의 것에 비해, 정전기 흡수 특성, 반복 내구성, 피크 전압이 우수한 것을 확인하였다. 따라서, 복수회 방전이 발생한 후에도 정전기 대책 소자로서의 기능을 갖는 것이 가능해진다.

종래, 이러한 종류의 갭형 정전기 대책 소자에 있어서는, 통상적으로 대향 배치된 전극간에 방전하기 쉬운 개소로부터 방전이 발생한다. 이로 인해 한번 방전이 발생하고, 다음번 방전이 발생할 때에는 다른 개소를 선택하기 때문에, 방전 특성이 불균일해지는 경향이 있다. 한편, 본 발명과 같이 방전 유발부 중에 대향 전극을 연결하는 방향을 따라 중공부를 갖는 소자 구조로 함으로써, 방전의 개소를 집중시키는 것이 가능해지고, 방전 특성의 불균일이 작아진다.

또한, 종래의 소자에서는 과대한 정전기 전압이 소자에 인가되어 방전 유발부가 아크 방전에 노출되면, 대향 전극간에 도전성의 용융물이 형성되어 대향 전극간에 단락될 우려가 있다. 한편, 본 발명과 같이 방전 유발부 자체에 미소한 공극을 형성해 둠으로써, 방전에 의해 방전 유발부가 용융되어도, 용융물을 미소 공극으로 내보내는 것이 가능해져 용융물에 의해 발생하는 대향 전극간의 단락을 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 방전 유발부와 중공부의 계면에서 방전이 발생하여, 용융물이 형성된 경우도, 내측의 방전 유발부의 미소 공극으로 용융물을 내보내는 것이 가능해져 방전 개소에서의 단락을 억제할 수 있다. 또한, 방전 유발부와 중공부의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 가짐으로써, 방전시의 충격에 의해 방전 개소가 탈락 등에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 특히 피크 전압을 낮게 억제하는 것이 가능해진다. 복수회 방전이 발생한 후에도 정전기 대책 소자로서의 기능을 갖는 것이 가능해진다. 방전 유발부 내는 미소 공극을 갖는 다공질인데 대해, 방전 유발부 표면부는 치밀한 구조를 취한다. 여기서 방전 유발부 표면부를 치밀한 구조로 하기 위해, 유리를 사용함으로써 표면 부분으로 한정된 영역을 공극이 적은 구조로 하고 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해 방전 유발부 표면부의 유리 성분 함유 비율은 20vol% 이상으로 하고 있다.

즉, 본 발명에 의한 정전기 대책 소자는 절연성 표면을 갖는 기체와, 상기 절연성 표면 위에서 상호 이간되어 대향 배치된 전극과, 적어도 상기 전극간에 배치된 방전 유발부를 구비하고, 상기 방전 유발부는 도전 입자와 절연 입자, 및 미세한 공극이 분산된 컴포지트 구조를 취한다. 이 방전 유발부 내에 대향 전극을 연결하는 방향에 중공부를 갖는 중공 구조를 가진다. 또한 방전 유발부 표면부의 도전물이 절연물 중에 불연속적인 컴포지트 구조로 하고, 또한 방전 유발부와 중공부의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 가짐으로써 정전기 흡수 특성이 우수하고, 내구성이 우수하고 또한 단락 파괴나 피크 전압을 억제할 수 있는 정전기 대책 소자를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태는, 본 발명의 정전기 대책 소자를 유효하게 복합화한 복합 전자 부품으로서, 자성 기체 중에 인덕터 소자를 가지고, 그것과 정전기 대책 소자를 일체화한 복합 전자 부품이다. 상기 인덕터 소자는 자성 기체 내에 도체 패턴을 구비하고, 상기 정전기 대책 소자는 상기 자성 기체와 일체화된 절연 기체 중에 상호 이간되어 대향 배치된 전극과, 적어도 상기 전극간에 배치된 기능층을 구비한 구조를 갖는 것이다.

본 발명의 구성에 의하면, 정전 용량이 작고, 쇼트율이나 내구성이 우수하고, 또한 단락 파괴나 피크 전압을 억제할 수 있다.

도 1은 정전기 대책 소자(100)를 개략적으로 도시하는 모식 사시도이다.
도 2는 정전기 대책 소자(100)를 개략적으로 도시하는 모식 단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 II-II선 단면도이다.
도 4는 방전 유발부 표면부(32)를 개략적으로 도시하는 모식 사시도이다.
도 5는 도 2에 있어서의 III-III선 단면 개념도이다.
도 6은 정전기 대책 소자(100)의 제조 공정을 도시하는 모식 사시도이다.
도 7은 정전기 대책 소자(100)의 제조 공정을 도시하는 모식 사시도이다.
도 8은 정전기 대책 소자(100)의 제조 공정을 도시하는 모식 사시도이다.
도 9는 정전기 방전 시험에 있어서의 회로도이다.
도 10은 제 1 변형예를 도시하는 모식 단면도이다.
도 11은 제 2 변형예를 도시하는 모식 단면도이다.
도 12는 제 3 변형예를 도시하는 모식 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 또한, 동일 요소에는 동일 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 상하 좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시한 비율로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시형태는 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명은 그 실시형태만으로 한정되는 것은 아니다.

(제 1 실시형태)

도 1은 본 실시형태의 정전기 대책 소자를 개략적으로 도시하는 모식 사시도이며, 도 2는 본 실시형태의 정전기 대책 소자를 개략적으로 도시하는 모식 단면도이다. 도 3은 도 2에 있어서의 II-II선 단면도이다.

정전기 대책 소자(100)는 절연성 기판(11)과, 이 절연성 기판(11) 위에 배설된 한쌍의 전극(21, 22)과, 이들 전극(21, 22) 간에 배설된 방전 유발부(31)와, 전극(21, 22)과 전기적으로 접속된 단자 전극(41)(도 8 참조)과, 방전 유발부(31)를 피복하도록 형성된 절연성 보호층(51)을 구비한다. 방전 유발부(31)는 미소 공극이 불연속적으로 점재된 구조를 가지며, 또한, 적어도 1 이상의 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조를 가진다. 여기서, 한쌍의 전극(21, 22)은, 그 선단부가 이들 중공부(31a, 31b) 내에 노출되도록 배치되어 있다. 그리고, 이 정전기 대책 소자(100)에 있어서는, 방전 유발부(31)는 저전압으로부터 방전되는 정전기 보호 재료로서 기능하고, 정전기 등의 과전압이 인가되었을 때에, 이 방전 유발부(31)(중공부(31a, 31b))를 개재하여 전극(21, 22) 간에 초기 방전이 확보되도록 설계되어 있다. 이하, 각 구성 요소에 관해서, 상세하게 서술한다.

절연성 기판(11)은 적어도 전극(21, 22) 및 방전 유발부(31)를 지지 가능한 것이면, 그 치수 형상은 특별히 제한되지 않는다. 여기서 절연성 기판(11)이란, 절연성 재료로 이루어지는 기판 외에, 기판 위의 일부에 또는 전면에 절연막이 제막된 것을 포함하는 개념이다.

절연성 기판(11)의 구체예로서는, 예를 들면, Al₂O₃, SiO₂, MgO, AlN, Mg₂SiO₄ 등의 유전율이 50 이하, 바람직하게는 20 이하인 저유전율 재료를 사용한 세라믹 기판이나, 단결정 기판 등을 들 수 있다. 또한, 세라믹 기판이나 단결정 기판 등의 표면에 Al₂O₃, SiO₂, MgO, AlN, Mg₂SiO₄ 등의 유전율이 50 이하, 바람직하게는 20 이하인 저유전율 재료로 이루어지는 절연막을 형성한 것도 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 절연성 보호층(51)은 이 절연성 기판(11)과 같은 것을 사용할 수 있고, 이후에 있어서 중복되는 설명은 생략한다.

절연성 기판(11) 위에는 한쌍의 전극(21, 22)이 상호 이간되어 배설되어 있다. 본 실시형태에서는, 한쌍의 전극(21, 22)은 절연성 기판(11)의 평면 대략 중앙 위치에 갭 거리(ΔG)를 두고 대향 배치되어 있다. 여기서, 갭 거리(ΔG)는 한쌍의 전극(21, 22) 간의 최단 거리를 의미한다. 또한, ΔM은 중공부(31a)의 장직경을 나타내고 있다. 또한 ΔL은 방전 유발부(31)의 길이를 나타내고 있다.

전극(21, 22)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, C, Ni, Al, Fe, Cu, Ti, Cr, Au, Ag, Pd 및 Pt로부터 선택되는 적어도 1종류의 금속, 또는 이들의 합금 등을 들 수 있지만, 이들로 특별히 한정되지 않는다. 또한, 본 실시형태에서는, 전극(21, 22)은 평면에서 볼 때 직사각 형상으로 형성되어 있지만, 그 형상은 특별히 제한되지 않는다.

전극(21, 22) 간의 갭 거리(ΔG)는 원하는 방전 특성을 고려하여 적절히 설정하면 되며, 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로 1 내지 50㎛ 정도이며, 저전압 초기 방전을 확보한다는 관점에서, 바람직하게는 7 내지 30㎛ 정도이다. 또한, 전극(21, 22)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로는 1 내지 20㎛ 정도이다.

전극(21, 22)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 수법을 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 도포, 전사, 전해 도금, 무전해 도금, 증착 또는 스퍼터링 등에 의해, 절연성 기판(11) 위에 원하는 두께를 갖는 전극층을 패턴 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 예를 들면 이온 밀링이나 에칭 등의 공지의 수법을 사용하여, 전극(21, 22)의 크기나 갭 거리(ΔG)를 가공할 수도 있다. 또한, 전극(21, 22) 간의 갭부를 패턴 형성한 제판(製版)을 사용하여 스크린 인쇄를 행함으로써, 기판 위에 금속 또는 합금의 전구체를 패턴 인쇄한 후, 소성을 행함으로써, 전극(21, 22)을 형성해도 좋다. 또는, 절연물로 구성되는 그린 시트 위에 스크린 인쇄에 의해 전극(21, 22)을 형성한 것을 동시에 소성함으로써 전극(21, 22)을 형성해도 좋다. 또한, 금속 또는 합금의 전구체, 예를 들면, 전극 페이스트를 도포한 후, 레이저 가공 등에 의해 전극(21, 22) 간의 갭부를 형성해도 좋다.

상기의 전극(21, 22) 간에는 방전 유발부(31)가 배설되어 있다. 본 실시형태에서는 상기한 절연성 기판(11) 위 및 전극(21, 22) 위에 방전 유발부(31)가 적층된 구성으로 되어 있다. 이 방전 유발부(31)의 치수 형상 및 그 배설 위치는, 과전압이 인가되었을 때에 방전 유발부(31)를 개재하여 전극(21, 22) 간에 방전하도록 설계되어 있는 한, 특별히 한정되지 않는다.

도 4는 본 실시형태의 방전 유발부와 중공부의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부(32)의 모식도이며, 도 5는 도 2의 III-III 단면 개략도이다. 방전 유발부(31)는 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조를 갖는 구조가 된다. 본 실시형태에서는, 방전 유발부(31)로서, 절연성 무기 재료(32) 중에 도전성 무기 재료(33)가 일정하게, 또는 랜덤하게 분산된 컴포지트가 사용되고 있다. 이 방전 유발부(31)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조를 취한다. 즉, 본 실시형태의 방전 유발부(31)는 중공부(31a, 31b)가 형성됨으로써 중공 구조를 갖는 한편, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조를 갖는 것으로 되어 있다. 또한 방전 유발부 표면부는 치밀 구조로 되어 있다.

방전 유발부 표면부(32)는 유리 성분을 함유하고, 유리 성분의 비율은 20vol% 이상이다. 유리 성분의 비율이 20vol%보다도 적어지면 방전 유발부 표면부가 치밀 구조가 아니게 되며, 방전시에 방전 유발부와 중공부의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부 근방의 파괴로 이어져 현저하게 내구성이 열화된다. 이로 인해 치밀한 구조로 하기 위해, 방전 유발부 표면부의 유리 성분의 비율은 40vol%보다 많이 함유되는 것이 바람직하다. 또한 방전 유발부 표면부의 치밀 구조를 갖는 범위에 관해서는, 특별히 한정되지 않지만, 방전시에 도전 입자의 용융이 발생하는 것을 고려하면, 유리 성분을 함유하는 치밀 구조 표면부의 두께는 1 내지 4㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다.

절연성 무기 재료(34)의 구체예로서는, 예를 들면, 금속 산화물을 들 수 있지만, 이들로 특별히 한정되지 않는다. 절연성이나 비용면을 고려하면, 금속 산화물로서는, Al₂O₃, SrO, CaO, BaO, TiO₂, SiO₂, ZnO, In₂O₃, NiO, CoO, SnO₂, V₂O₅, CuO, MgO, ZrO₂인 것이 바람직하다. 이들은 1종을 단독으로 사용해도, 2종 이상을 병용해도 좋다. 절연성 무기 재료(32)는 절연성 무기 재료(32)의 일정한 막으로서 형성되어 있어도, 절연성 무기 재료(32)의 입자의 응집체로서 형성되어 있어도 좋으며, 그 성상은 특별히 한정되지 않는다. 이들 중에서도 절연성을 부여하는 관점에서는, Al₂O₃, SiO₂, Mg₂SiO₄ 등을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 절연성 매트릭스에 반도체성을 부여하는 관점에서는, TiO₂나 ZnO를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 절연성 매트릭스에 반도체성을 부여함으로써, 방전 개시 전압이 보다 낮은 정전기 대책 소자를 얻을 수 있다.

도전성 무기 재료(33)의 구체예로서는, 예를 들면, 금속, 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물 등을 들 수 있지만, 이들로 특별히 한정되지 않는다. 도전성을 고려하면, C, Ni, Al, Fe, Cu, Ti, Cr, Au, Ag, Pd 및 Pt 또는, 이들의 합금이 바람직하다.

방전 유발부(31)의 중공 구조측에서 본 방전 유발부 표면부(32)는 도 4와 같이 도전성 무기 재료(33)가 절연물 중에 불연속적으로 분포된 컴포지트 구조를 가지며, 또한 방전 유발부 표면부(32)가 치밀 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 컴포지트부를 가짐으로써 방전 동작이 발생하기 쉬워 낮은 전압으로부터 방전이 발생하고, 또한 절연물 중에 도전성 무기 재료가 분산된 컴포지트부이기 때문에, 방전 전후의 소자의 절연을 유지하는 것이 가능해진다.

미소 공극(35)은 방전 유발부(31)에 다공성을 부여하고, 이것에 의해 방전에 의해 발생하는 열이나 응력을 흡수하여, 전극(21, 22) 및 그 주변의 용융이나 변형 등에 의한 파괴를 완화한다. 여기서, 본 명세서에 있어서 미소 공극(35)은 그 크기가 0.1 내지 5㎛인 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 미소 공극(35)의 크기는, 종횡비가 1 내지 5인 구상의 것은 메디안 직경(D50)을 의미하고, 그 밖의 형상에 관해서는 장직경 및 단직경의 산술 평균값을 의미하고, 무작위로 선택한 50점의 평균값으로 한다. 미소 공극(35)의 크기나 방전 유발부(31)에 대한 미소 공극(35)의 체적 비율은 원하는 정전기 흡수 특성 및 반복 방전에 대한 내구성 및 전극(21, 22) 간의 단락 방지 특성에 따라 적절히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 미소 공극(35)의 크기는 0.1 내지 2㎛가 바람직하며, 또한, 미소 공극의 함유 비율은 1 내지 40vol%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 내지 20vol%이다.

방전 유발부(31)와 중공부의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 갖지만, 이러한 구조를 갖기 위해 유리 성분을 부여하고 있다. 방전 유발부 표면부는 유리 성분을 20vol% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 취함으로써, 방전시에 발생하는 응력에 의한 파손을 억제하는 것이 가능해지고, 정전기 흡수 특성, 및 반복 방전에 대한 내구성이나 피크 전압이 우수한 소자를 얻을 수 있다. 또한, 치밀 구조를 갖는 방전 유발부 표면부의 영역은 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 단면도에 있어서 중공부로부터 방전 유발부의 깊이 방향으로 1 내지 4㎛가 되는 것이 바람직하다.

방전 유발부(31)의 중공부의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는 2개의 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조가 채용되고 있는데, 중공부의 수에 제한은 없으며, 1개뿐이라도 또는 복수라도 상관없다. 중공부의 수가 증가함에 따라, 1의 중공부에 대한 방전 발생 빈도가 저감되기 때문에, 반복 사용의 내구성이 보다 한층 높아진다. 또한, 중공부를 복수 형성하는 경우, 각각의 중공부의 형상·크기는 동일해도 상이해도 좋다.

또한, 중공부(31a, 31b)의 형상에 관해서도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 구상, 타원 구상, 및 부정 형상 등, 임의의 형상을 채용할 수 있다. 특히 중공부(31a, 31b)는 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향을 따라 연신되는 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이 중공부(31a, 31b)를 형성함으로써, 전극(21, 22) 간에 발생하는 방전이 중공부와 방전 유발부 표면부의 계면에서 방전되기 때문에, 방전 유발부의 열화가 적어져 내구성이 향상되는 동시에, 피크 전압이나 방전 개시 전압의 불균일이 억제된다.

한편, 중공부(31a, 31b)의 크기에 관해서도 특별히 한정되지 않지만, 방전에 의한 파괴를 억제하여 내구성을 높이는 관점에서, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이를 나타내는 ΔM이 적어도 전극(21, 22) 간의 갭 거리(ΔG)의 0.5배 내지 방전 유발부(31)의 길이를 나타내는 ΔL 미만인 것이 바람직하다. 또한, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이란 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 최대 길이를 의미한다. 방전 유발부(31)의 길이란, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향에 있어서의 방전 유발부(31)의 최대 길이를 의미한다. 예를 들면, 갭 거리(ΔG)가 10 내지 20㎛ 정도인 정전기 대책 소자(100)를 제작하는 경우, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이는 5 내지 10㎛ 이상, 방전 유발부(31)의 길이 미만으로 한다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이를 전극(21, 22) 간의 갭 거리(ΔG)의 1.0배 이상으로 하고, 전극(21, 22)의 선단부가 중공부(31a, 31b) 내에 노출된 배치로 함으로써, 전극(21, 22) 간에 발생하는 방전에 의한 방전 유발부의 파괴가 억제된다. 또한, 방전 유발부의 열화가 적어져 내구성이 향상되는 동시에, 피크 전압이나 방전 개시 전압의 불균일이 억제된다.

방전 유발부(31)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니며, 적절히 설정할 수 있지만, 반복 내구성을 높이는 관점에서, 대향 전극의 두께 내지 소자 두께의 절반 이하인 것이 보다 바람직하다.

방전 유발부(31)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 공지의 박막 형성 방법·적층 공법을 적용할 수 있다. 원하는 크기의 미소 공극(35)을 소정의 함유 비율로 함유하는 구조물이고, 상기 구조의 방전 유발부(31)를 재현성 양호하게 간편하게 얻는 관점에서, 절연성 무기 재료와 도전성 무기 재료와 미소 공극(35)을 제작하기 위한 소성에 의해 소실되는 수지 재료를 적어도 함유하는 혼합물을 도포하고, 또한 혼합물 위의 원하는 위치에 중공부(31a, 31b)를 제작하기 위한 소실재(消失材)와 중공부 표면부를 치밀 구조로 하기 위한 유리 성분을 혼합한 것을 원하는 형상으로 도포한 후, 이것을 소성하여 소실재를 소실시킴으로써, 상기의 미소 공극(35)을 갖는 다공질 구조를 형성하는 동시에 중공부와의 계면에 위치하는 방전 유발부 표면부가 치밀 구조가 되는 중공 구조를 구획 형성하는 방법이 적합하다. 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 갖기 위한 수법으로서, 중공 구조를 형성할 때에 사용하는 수지 페이스트에 유리 성분을 함유시키고, 소성의 단계에서 소실재를 휘발시킴으로써 방전 유발부 표면부를 치밀 구조로 하는 수법을 들 수 있다. 또는, 방전 유발부에 유리 성분을 함유시킴으로써 소성의 단계에서 유리 성분을 중공부와 방전 유발부의 계면에 석출시켜 방전 유발부 표면부를 치밀 구조로 하는 수법 등을 들 수 있지만, 이들 수법으로 특정되는 것은 아니다. 이하, 바람직한 방전 유발부(31)의 형성 방법에 관해서 설명한다.

이 방법에서는, 우선, 절연성 무기 재료와 도전성 무기 재료와 미소 공극(35)을 제작하기 위한 소실재를 함유하는 혼합물을 조제하고, 이 혼합물을 전극(21, 22)의 갭 간에 도포 또는 인쇄 등에 의해 형성한다. 그리고, 전극(21, 22)의 갭 간에 부여된 혼합물 위의 소정 위치에 중공부(31a, 31b)를 제작하기 위한 소실재와 유리 성분의 혼합물을 원하는 형상으로 추가로 도포 또는 인쇄 등을 행한다. 그 후, 필요에 따라, 방전 유발부 형성용 페이스트, 및 공극 형성용 페이스트 위의 소정 위치에 추가로 상기한 혼합물을 도포 또는 인쇄 등을 부여해도 좋다. 그 후, 소성 처리를 실시함으로써 소실재를 열분해·휘발 등 시켜 소실시킨다. 이와 같이 소성시에 소실재가 제거됨으로써, 원하는 크기의 미소 공극(35)을 소정의 함유 비율로 함유하는 구조체로서, 원하는 위치에 원하는 형상의 중공부(31a, 31b)를 가지고, 또한 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 취하는 중공 구조를 갖는 방전 유발부(31)가 얻어진다. 여기서, 소성시에 있어서의 처리 조건은 특별히 한정되지 않는다. 생산성 및 경제성을 고려하면, 대기 분위기하, 500 내지 1200℃에서 10분 내지 5시간 정도가 바람직하다.

또한, 상기의 방법에서 사용하는 소실재로서는, 소성시에 열분해·휘발 등 하여 소실되는 것인 한, 특별히 한정되지 않으며, 공지의 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 소실재의 구체예로서는, 예를 들면, 수지 입자나 용매와 수지와의 혼합물인 수지 페이스트를 들 수 있지만, 이들로 특별히 한정되지 않는다. 대표적인 수지 입자로서는 예를 들면 아크릴계 수지 등의 열분해성이 우수한 것을 들 수 있다. 또한, 수지 입자의 형상은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 추상, 기둥상, 종횡비가 1 내지 5인 구상, 종횡비가 5를 초과하는 타원 구상, 부정 형상 등의 어느 것이라도 상관없다. 또한, 대표적인 수지 페이스트로서는, 예를 들면, 소성시에 열분해·휘발·소실되는 수지, 예를 들면, 아크릴 수지, 에틸셀룰로스, 폴리프로필렌 등을 공지의 용매에 혼합한 것을 들 수 있다. 여기에서 수지 입자를 사용하여 미소 공극(35)을 작성하는 경우, 그 수지 입자의 입자 직경은 원하는 크기의 미소 공극(35)이 얻어지도록 적절히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 0.1 내지 4㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 수지 입자의 입자 직경이란, 구상인 것은 메디안 직경(D50)을 의미하고, 그 밖의 것은 장직경 및 단직경의 산술 평균값을 의미한다. 이 경우, 수지 입자의 배합 비율은 얻어지는 방전 유발부(31)에서의 미소 공극(35)의 함유 비율을 고려하여 적절히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 30vol% 정도가 바람직하다. 혼합물의 조제시에, 용제, 바인더 등의 각종 첨가물을 배합해도 좋다. 또는 혼합물의 도포 또는 인쇄시에, 용제, 바인더 등의 각종 첨가물을 배합해도 좋다. 수지 페이스트를 사용하여 중공부(31a, 31b)를 작성하는 경우, 원하는 형상·사이즈의 중공부(31a, 31b)가 얻어지도록 수지 페이스트의 고형분 농도나 점도 등을 적절히 조정할 수 있다. 또한, 수지 페이스트의 조제시, 또는 수지 페이스트의 도포 또는 인쇄시에, 용제나 계면 활성제나 증점제 등의 각종 첨가물을 배합해도 좋다. 또한, 소실재 대신 또는 소실재와 함께, 원하는 형상·사이즈의 중공부(31a, 31b)에 대응한 형상을 가지며, 소성시에 열분해·휘발·소실되는 수지 또는 섬유 등으로 이루어지는 구조체 등을 사용해도 중공부(31a, 31b)를 제작하는 것이 가능하다.

본 실시형태의 정전기 대책 소자(100)에 있어서는, 절연성 무기 재료 중에 도전성 무기 재료(33)가 불연속적으로 분산된 컴포지트인 방전 유발부(31)가, 절연 저항이 크고, 정전 용량이 작고, 방전 특성이 우수하다는 정전기 보호 재료로서 유효하게 기능한다. 그리고, 방전 유발부(31)는 미소 공극이 불연속적으로 점재된 구조로 이루어지고, 또한, 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조를 가지고 있다. 이로 인해 전극 주변의 파괴나 방전 유발부의 파괴가 완화되어 반복 내구성이 비약적으로 높아진다. 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 취함으로써, 더욱 내구성이 향상된다. 또한, 방전 유발부(31)를 무기 재료로 이루어지는 컴포지트로 구성하고 있기 때문에, 내열성이 더욱 높아지고 있다. 또한, 온도나 습도 등의 외부 환경에 의해 특성이 변동되기 어려워 결과적으로 신뢰성이 높아진다. 게다가 또한, 방전 유발부(31)는 방전에 의해 발생할 수 있는 용융물의 응집이 1개소에 집중되기 어려운 구성으로 되어 있기 때문에, 전극(21, 22) 간의 단락이 유효하게 억제된다. 이상의 점에서, 정전 용량이 작고, 정전기 흡수 특성이 우수할 뿐만 아니라, 방전에 대한 내구성이 높아 피크 전압을 낮게 억제하는 것이 가능해지고, 방전 후의 전극간의 단락의 발생이 억제되어 내열성 및 내후성이 우수한, 고성능의 정전기 대책 소자(100)가 실현된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

우선, 도 6에 도시하는 바와 절연성 기판(11)으로서, 주성분이 Al₂O₃와 유리 성분으로 구성되는 재료를 시트화한 그린 시트를 준비한다. 그 한쪽의 절연성 표면(11a)에, Ag 페이스트를 스크린 인쇄에 의해, 두께 20㎛ 정도가 되도록 인쇄함으로써, 대향 배치된 한쌍의 띠상의 전극(21, 22)을 패턴 형성하였다. 인쇄 후의 한쌍의 전극에 관해서, 전극(21, 22)의 길이는 0.5mm, 폭은 0.4mm, 전극(21, 22) 간의 갭 거리(ΔG)는 40㎛로 하였다.

다음에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기의 절연성 기판(11) 위 및 전극(21, 22) 위에 이하의 수순으로 방전 유발부(31)를 형성하였다.

우선, 절연성 무기 재료(34)로서 SiO₂를 주성분으로 하는 유리 입자(니혼야마무라가라스 가부시키가이샤 제조, 상품번호: ME13)를 10vol%, 절연성 무기 재료(34)로서 평균 입자 직경 1㎛의 Al₂O₃(스미토모가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: AM-27)을 60vol%, 도전성 무기 재료(33)로서 평균 입자 직경 1㎛의 Ag 입자(미쯔이킨조쿠고교 가부시키가이샤 제조, 상품번호: SPQ05S)를 30vol%, 미소 공극(35)을 형성하기 위한 평균 입자 직경 1㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-150)를 30vol%가 되도록 칭량하고, 이들을 혼합하여 혼합물을 얻었다. 이것과는 별도로, 바인더로서 에틸셀룰로스계 수지와 용제로서의 타피네올을 혼련하여, 고형분 농도가 8질량%인 래커를 조제하였다. 이어서, 상기와 같이 하여 얻어진 혼합물에 래커를 가한 후, 혼련함으로써, 방전 유발부 형성용의 페이스트상 혼합물을 제작하였다.

다음으로, 아크릴 수지를 부틸카르비톨에 혼합하여, 중공부(31a, 31b) 제작용의 고형분 농도가 40질량%인 수지 페이스트를 제작하였다. 이 수지 페이스트에 상기한 유리 입자를 혼합하여, 유리 성분이 혼합된 중공부 형성용의 페이스트상 혼합물을 작성하였다.

이어서, 얻어진 방전 유발부 형성용의 페이스트상 혼합물을 전극(21, 22) 간의 절연성 기판(11)의 절연성 표면(11a)을 피복하도록 스크린 인쇄에 의해 소량 도포하고, 이 도포 후의 혼합물 위 및 전극(21, 22) 위에 중공부(31a, 31b)를 형성하기 위해 상기한 중공부 형성용의 페이스트상 혼합물을 타원 구상으로 2개소, 스크린 인쇄하였다. 그 후 또한, 상기한 방전 유발부 형성용의 페이스트상 혼합물, 도포 후의 타원 구상의 중공부 형성용의 페이스트상 혼합물을 피복하도록 스크린 인쇄함으로써, 도 1에 도시하는 것과 대략 동등한 방전 유발부(31)의 전구체를 형성하였다. 그리고, 방전 유발부(31)의 전구체 위에 그린 시트를 적층한 후, 추가로 열프레스를 행함으로써, 적층체를 제작하였다. 그 후, 얻어진 적층체를 소정의 크기로 절단하고, 개편화(個片化)를 행하였다. 이렇게 한 후, 개편화된 적층체에 200℃에서 1시간의 열처리(탈바인더 처리)를 가하고, 그 후, 매분 10℃로 승온시키고, 대기중 950℃에서 30분간 유지하였다. 이 소성 처리에 의해, 방전 유발부(31)의 전구체로부터 아크릴계 수지 입자, 에틸셀룰로스계 수지 및 용제가 제거되고, 그 결과, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체가 되어 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조를 가지고, 또한 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 취하는 방전 유발부(31)가 제작되었다. 또한, 소성 후의 한쌍의 전극(21, 22) 간의 갭 거리(ΔG)는 30㎛ 정도이었다. 또한, 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이(ΔM)는 40㎛이었다.

그 후, 도 8에 도시하는 바와 같이, 전극(21, 22)의 외주 단부에 접속하도록, Ag를 주성분으로 하는 단자 전극(41)을 형성함으로써, 실시예 1의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(실시예 2)

중공부 형성용의 페이스트상 혼합물의 스크린 인쇄시에 있어서 1개소만 타원 구상으로 스크린 인쇄하는 것 이외에는, 실시예 1과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 1개의 중공부(31a)를 갖는 중공 구조를 갖는 방전 유발부(31)를 제작하여, 실시예 2의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(비교예 1)

중공부 형성용의 페이스트상 혼합물을 스크린 인쇄할 때에, 중공부 형성용의 페이스트상 혼합물 대신 방전 유발부 형성용의 페이스트상 혼합물을 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 중공부를 갖지 않는 비중공 구조의 방전 유발부를 형성하여, 비교예 1의 정전기 대책 소자를 얻었다.

(비교예 2)

미소 공극(35)을 형성하기 위한 평균 입자 직경 1.0㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-150) 대신 평균 입자 직경 2.0㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-200)를 사용하는 것 이외에는, 비교예 1과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 중공부를 갖지 않는 비중공 구조의 방전 유발부를 제작하여, 비교예 2의 정전기 대책 소자를 얻었다.

(실시예 3)

미소 공극(35)을 형성하기 위한 평균 입자 직경 1.0㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-150)를 사용하고, 방전 유발부를 유리 입자 10vol%, Al₂O₃ 50vol%, Ag 입자 30vol%, 아크릴계 수지 입자 10vol%로 변경하는 것 이외에는, 실시예 2와 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 중공부(31a, 31b)를 갖는 중공 구조를 갖는 방전 유발부(31)를 제작하여, 실시예 3의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(실시예 4)

방전 유발부를 형성하기 위한 각 성분의 배합량을, 유리 입자 10vol%, Al₂O₃ 50vol%, Ag 입자 30vol%를 사용하고, 아크릴계 수지 입자 MX-150을 10vol% 대신 평균 입자 직경 2.0㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-300) 10vol%로 변경하는 것 이외에는, 실시예 2와 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 다공질체로 이루어지고, 또한, 1개의 중공부(31a)를 갖는 중공 구조를 갖는 방전 유발부(31)를 제작하여, 실시예 4의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(실시예 5)

방전 유발부를 형성하기 위한 각 성분의 배합량을, 유리 입자 10vol%, Al₂O₃ 50vol%, Ag 입자 30vol%를 사용하고, 아크릴계 수지 입자 MX-150을 10vol% 사용하고, 2개의 중공부를 갖는 것 이외에는, 실시예 3과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조를 취하고, 또한, 중공부(31a, 31b)의 2개의 중공 구조를 갖는 방전 유발부(31)를 제작하여, 실시예 5의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(비교예 3)

방전 유발부를 형성하기 위한 각 성분의 배합량을, 유리 입자 10vol%, Al₂O₃ 50vol%, Ag 입자 30vol%를 사용하고, 아크릴계 수지 입자 MX-150을 10vol% 사용하는 것 이외에는, 비교예 1과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조를 취하고, 또한, 중공부를 갖지 않는 비중공 구조의 방전 유발부를 제작하여, 비교예 3의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(비교예 4)

아크릴계 수지 입자 MX-150을 10vol% 대신 평균 입자 직경 3.0㎛의 구상의 아크릴계 수지 입자(소켄가가쿠 가부시키가이샤 제조, 상품번호: MX-300) 10vol%로 변경하는 것 이외에는 비교예 3과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 중공부를 갖지 않는 비중공 구조의 방전 유발부를 제작하여, 비교예 1의 정전기 대책 소자를 얻었다.

(비교예 5)

중공부 형성용의 페이스트상 혼합물을 작성할 때에 유리 성분을 가하는 공정을 생략하는 것 이외에는 실시예 3과 같이 조작하여, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체로 이루어지고, 또한, 1개의 중공부(31a)를 갖는 중공 구조를 가지며, 또한 방전 유발부 표면부가 치밀 구조를 취하지 않는 방전 유발부(31)를 제작하여, 비교예 5의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

(비교예 6)

아크릴계 수지 입자의 배합을 생략하고, 각 성분의 배합량을, 유리 입자 15vol%, Al₂O₃ 55vol%, Ag 입자 30vol%로 변경하는 것 이외에는, 비교예 1과 같이 조작하여, 미소 공극(35)을 갖지 않고 또한 중공부를 갖지 않는 비중공 구조의 방전 유발부를 제작하여, 비교예 5의 정전기 대책 소자(100)를 얻었다.

<구조 관찰>

상기와 같이 하여 얻어진 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자(100)에 있어서, 방전 유발부(31)의 단면을 연마하고, SEM을 사용하여 단면 관찰을 행하였다. 어느 것도, 미소 공극(35)이 불연속적으로 점재된 구조체이고, 또한, 1개 또는 2개의 중공부를 갖는 중공 구조를 가지며, 방전 유발부 표면부는 치밀 구조로 되어 있는 것이 확인되었다.

<미세 구조 관찰>

상기와 같이 하여 얻어진 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자(100)에 있어서, 방전 유발부(31)의 단면(중공부(31a, 31b)가 형성되어 있지 않은 개소의 단면)을 연마하고, SEM을 사용하여 단면 관찰을 행하고, 사진을 촬영하였다. 촬영한 사진에 관해서, 미소 공극의 화상 처리를 행하여 미소 공극의 면적의 총합을 계산하여 전체 면적으로 나눔으로써 미소 공극의 비율을 산출하였다.

<정전기 방전 시험>

다음으로, 상기와 같이 하여 얻어진 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자(100) 및 비교예 1 내지 6의 정전기 대책 소자에 관해서, 도 9에 도시하는 정전기 시험 회로를 사용하여, 정전기 방전 시험을 실시하였다. 표 1 및 표 2에 시험 결과를 기재한다.

이 정전기 방전 시험은 국제 규격 IEC61000-4-2의 정전기 방전 이뮤니티 시험 및 노이즈 시험에 기초하여, 인체 모델에 준거(방전 저항 330Ω, 방전 용량 150pF, 인가 전압 8.0kV, 접촉 방전)하여 행하였다. 구체적으로는, 도 9의 정전기 시험 회로에 도시하는 바와 같이, 평가 대상의 정전기 대책 소자의 한쪽의 단자 전극을 그라운드에 접지하는 동시에, 다른쪽의 단자 전극에 정전기 펄스 인가부를 접속한 후, 정전기 펄스 인가부에 방전 건을 접촉시켜 정전기 펄스를 인가하였다. 여기서 인가하는 정전기 펄스는 방전 개시 전압 이상의 전압을 인가하였다.

방전 개시 전압은 정전기 시험을 0.4kV에서 0.2kV 간격으로 증가시키면서 시험을 행하였다. 이 때에 관측되는 정전기 흡수 파형을 기록하고, 정전기 흡수 효과가 나타난 전압을 방전 개시 전압으로 하였다. 정전 용량은 1MHz에 있어서의 정전 용량(pF)으로 하였다. 쇼트율에 관해서는, 각각 샘플 100개를 준비하고, 정전기 방전 시험을 각각 8.0kV로 100회 반복했을 때에, 전극간의 단락이 발생한 개수를 카운트하고, 그 비율(%)로 나타내었다. 내구성에 관해서는, 각각 샘플 100개를 준비하고, 각각의 샘플에 대해, 8kV로 1000회의 방전 시험을 행하였다. 각각의 샘플에 관해서 1000회째의 피크 전압을 측정하고, 피크 전압이 400V 이하인 샘플의 개수를 카운트하고, 그 비율(%)로 나타내었다. 또한, 피크 전압에 관해서도 상기와 같이 방전 시험을 행하고, 각각의 샘플에 관해서 1000회째의 피크 전압을 측정하여, 평균값을 계산하였다. 피크 전압이 낮을수록 정전기 흡수 효과가 높아 정전기 대책 소자로서 우수하다.

표 1 및 표 2에 기재하는 결과로부터, 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자는, 방전 개시 전압이 2kV 정도로 낮고, 또한, 정전 용량이 0.2pF 이하로 작고, 고속 전송계에 있어서 적용 가능한 고성능의 것인 것이 확인되었다. 게다가 또한, 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자는 전극간의 단락 발생이 각별히 억제되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 방전 시험의 결과로부터, 실시예 1 내지 5의 정전기 대책 소자는 방전에 대한 반복 내구성이 우수하고, 또한 피크 전압도 낮게 억제되어 있는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명은 상기의 실시형태 및 실시예로 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 변경하지 않는 한도에 있어서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 중공부(31a, 31b)의 설치수·형상·크기·레이아웃 등은 적절히 변경할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 2개의 중공부(31a, 31b)의 형상을 각주상으로 한 형태로 할 수도 있다. 또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 3개의 중공부(31a, 31b, 31c)를 설치하거나 할 수도 있다. 또는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 한쪽 전극(21)을 절연성 기판(11) 위에 설치하는 것과 동시에 다른쪽 전극(22)을 절연성 보호층(51) 위에 설치하고, 이것에 의해 한쌍의 전극(21, 22)을 이간시켜 대향 배치시킨 형태로 할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 정전기 대책 소자는 정전 용량이 작고 전극간의 단락의 발생이 억제될 뿐만 아니라, 방전에 대한 반복 내구성이 우수하고, 또한 피크 전압을 낮게 억제할 수 있고, 또한, 내열성 및 내후성이 우수하고, 생산성 및 경제성도 높일 수 있기 때문에, 이것을 구비하는 전자·전기 디바이스 및 이들을 구비하는 각종 기기, 설비, 시스템 등에 널리 유효하게 이용 가능하다.

11 절연성 기판
11a 절연성 표면
21, 22 전극
31 방전 유발부
31a 내지 31c 중공부
32 방전 유발부 표면부
33 도전성 무기 재료
34 절연성 무기 재료
35 미소 공극
41 단자 전극
51 절연성 보호층
100 정전기 대책 소자
ΔG 갭 거리
ΔM 전극(21, 22) 간을 연결하는 방향의 중공부(31a, 31b)의 길이
ΔL 방전 유발부(31)의 길이

Claims

절연성 기판과, 상기 절연성 기판 위에서 상호 이간되어 대향 배치된 전극과, 상기 전극간에 배치된 방전 유발부를 가지고,
상기 발전 유발부는 미소 공극이 불연속적으로 점재된 다공질로 이루어지고, 또한, 적어도 1 이상의 중공부를 갖는 중공 구조를 가지며, 상기 중공 구조를 형성하는 면이 치밀 구조를 갖는, 정전기 대책 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 방전 유발부의 중공 구조를 형성하는 면은 적어도 1종의 절연성 무기 재료의 매트릭스 중에 적어도 1종의 도전성 무기 재료가 불연속적으로 분산된 컴포지트 구조를 갖는, 정전기 대책 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 방전 유발부의 중공 구조를 형성하는 면은 유리 성분을 함유하고, 또한 유리 성분의 비율이 20vol% 이상 함유되는, 정전기 대책 소자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 유발부의 중공 구조는 상기 전극간을 연결하는 방향으로 연재하도록 형성되어 있는, 정전기 대책 소자.