(57)【要約】【課題】  導電性ガラスを電気・電子材料として使用するに際して、当該電気・電子材料自体が機能しなくなる又は機能が低下することを防止する手段の提供。【解決手段】  電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材と、前記導電性ガラス部材における過電流を防止するための過電流防止手段とを備えていることを特徴とする電気・電子回路システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材と、前記導電性ガラス部材における過電流を防止するための過電流防止手段とを備えていることを特徴とする電気・電子回路システム。
【請求項２】
前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材と直列に接続された抵抗器である、請求項１記載の電気・電子回路システム。
【請求項３】
前記抵抗器が、所定電圧を当該導電性ガラス部材に印加した場合であっても、当該導電性ガラス部材に許容電流値を超える電流が流れないよう機能する、前記所定電圧と前記許容電流値に基づき算出され得る抵抗値を有するものである、請求項２記載の電気・電子回路システム。
【請求項４】
前記抵抗値が、前記所定電圧を前記導電性ガラス部材の許容電流で除した第一の値以上であるか、前記第一の値から前記導電性ガラス部材の抵抗値を差し引いた第二の値以上であるか、前記第一の値又は前記第二の値に安全率を乗じた第三の値以上である、請求項３記載の電気・電子回路システム。
【請求項５】
前記電気・電子回路システムが、前記導電性ガラス部材に印加され得る電圧を所定範囲内で変化可能な印加電圧可変手段を更に有しており、
前記所定電圧が、前記所定範囲内での最大電圧である、請求項３又は４記載の電気・電子回路システム。
【請求項６】
前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材と直列に接続された保護抵抗素子である、請求項１記載の電気・電子回路システム。
【請求項７】
前記保護抵抗素子が、正の温度特性を有する抵抗素子である、請求項６記載の電気・電子回路システム。
【請求項８】
前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材を流れる電流を検知する電流検知手段と、検知した電流情報を基に、前記導電性ガラス部材を流れる電流を制御又は切断する電流制御手段である、請求項１記載の電気・電子回路システム。
【請求項９】
前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材の温度を検知する温度検知手段と、検知した温度情報を基に、前記導電性ガラス部材を流れる電流を制御又は切断する電流制御手段である、請求項１記載の電気・電子回路システム。
【請求項１０】
前記導電性ガラス部材が、導電性ガラス部位がイオンビーム照射又はレーザビーム照射で精密加工された部材である、請求項１〜９のいずれか一項の電気・電子回路システム。
【請求項１１】
前記導電性ガラスが、導電性バナジン酸塩ガラスである、請求項１〜１０のいずれか一項記載の電気・電子回路システム。
【請求項１２】
電気・電子部品又はそれが組み込まれた電気・電子製品である、請求項１〜１１のいずれか一項記載の電気・電子回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ガラス部材（例えば導電性バナジン酸塩ガラス）を電気・電子材料として備えた電気・電子回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種導電性ガラスが提案されている。ここで、五酸化バナジウムを含む導電性バナジン酸塩ガラスを一例として説明すると、バナジウムを含む当該ガラスは、通常はイオン伝導性である（通常は電気的に絶縁体である）酸化物系ガラスと異なり、核外電子のホッピングに基づく電子伝導性を有する。このメカニズムにより、比較的高い電気伝導度を示す。尚、当該導電性ガラスは、第二成分として酸化カリウムや酸化ナトリウムを含有し得る。【０００３】
更に近年、当該導電性バナジン酸塩ガラスの、室温での電気伝導度をより向上させるために、バリウム及び鉄を副成分として添加する技術が提案されている（特許文献１及び２）。当該文献に係る導電性バナジン酸塩ガラスは、バナジウム、バリウム及び鉄を含む酸化物系ガラス組成物であって、その室温における電気伝導度が１０−４〜１０−１Ｓ・ｃｍ−１である。そして、当該高導電性ガラスに関しては、電極材料、固体電解質、サーミスタ等のセンサといった新たな用途が提案されている。【０００４】
ここで、電極等の電気・電子材料として導電性ガラスを利用する場合、全体・全層に均一な導電性を担保することができると共に、非結晶であるために磨耗せず、常に安定した電力を印加できるというメリットがある。更には、導電性ガラスだと微細加工ができるので、ギャップを狭くすることにより放電力を上げられる等のメリットもある。加えて、酸化・風化せず、かつ環境に優しいというメリットもある。そのため、例えば、特許文献３には、導電性バナジン酸塩ガラスに集束イオンビーム（ＦＩＢ）照射又はレーザビーム照射による加工を施した、エッチングやスパッタ蒸着による成膜等に用いられるプラズマ発生装置用電極が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３４５４８
【特許文献２】特開２００４−２１８１
【特許文献３】特開２００６−２４８８６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、本発明者らは、この導電性バナジン酸塩ガラスをはじめとする導電性ガラスを電気・電子材料に使用することについて研究を進めてきた。この研究過程において、本発明者らは、導電性ガラスからなる電気・電子材料に通電した際、当初は電圧が上昇しても当該ガラスを流れる電流は微増する程度であるが、ある程度の大きさの電圧から挙動が変化し、電圧の上昇につれて急激に電流が増加することに加え、一定電圧下でも、発熱により導電性ガラスの温度が徐々に高まり、これに伴い電流も徐々に増大する挙動を示すことを発見した。更に、本発明者らは、当該急激な電流の増加により、電気・電子材料である当該ガラスが融解する条件があるという知見を得た。特に、後述するように、この導電性ガラスは極めて優れた加工性を有するので、例えば集束イオンビーム加工を施すことによりナノサイズの微細加工が可能であるが、せっかくナノサイズの微細加工を施しても、僅かな融解で当該電子部材の機能が無くなる可能性がある。そこで、本発明は、導電性ガラスを電気・電子材料として使用するに際して、当該電気・電子材料自体が機能しなくなる又は機能が低下することを防止する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（１）は、電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材と、前記導電性ガラス部材における過電流を防止するための過電流防止手段とを備えていることを特徴とする電気・電子回路システムである。【０００７】
本発明（２）は、前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材と直列に接続された抵抗器である、前記発明（１）の電気・電子回路システムである。【０００８】
本発明（３）は、前記抵抗器が、所定電圧を当該導電性ガラス部材に印加した場合であっても、当該導電性ガラス部材に許容電流値を超える電流が流れないよう機能する、前記所定電圧と前記許容電流値に基づき算出され得る抵抗値を有するものである、前記発明（２）の電気・電子回路システムである。【０００９】
本発明（４）は、前記抵抗値が、前記所定電圧を前記導電性ガラス部材の許容電流で除した第一の値以上であるか、前記第一の値から前記導電性ガラス部材の抵抗値を差し引いた第二の値以上であるか、前記第一の値又は前記第二の値に安全率を乗じた第三の値以上である、前記発明（３）の電気・電子回路システムである。【００１０】
本発明（５）は、前記電気・電子回路システムが、前記導電性ガラス部材に印加され得る電圧を所定範囲内で変化可能な印加電圧可変手段を更に有しており、
前記所定電圧が、前記所定範囲内での最大電圧である、前記発明（３）又は（４）の電気・電子回路システムである。【００１１】
本発明（６）は、前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材と直列に接続された保護抵抗素子である、前記発明（１）の電気・電子回路システムである。【００１２】
本発明（７）は、前記保護抵抗素子が、正の温度特性を有する抵抗素子である、前記発明（６）の電気・電子回路システムである。【００１３】
本発明（８）は、前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材を流れる電流を検知する電流検知手段と、検知した電流情報を基に、前記導電性ガラス部材を流れる電流を制御又は切断する電流制御手段である、前記発明（１）の電気・電子回路システムである。【００１４】
本発明（９）は、前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材の温度を検知する温度検知手段と、検知した温度情報を基に、前記導電性ガラス部材を流れる電流を制御又は切断する電流制御手段である、前記発明（１）の電気・電子回路システムである。【００１５】
本発明（１０）は、前記導電性ガラス部材が、導電性ガラス部位がイオンビーム照射又はレーザビーム照射で精密加工された部材である、前記発明（１）〜（９）のいずれか一つの電気・電子回路システムである。【００１６】
本発明（１１）は、前記導電性ガラスが、導電性バナジン酸塩ガラスである、前記発明（１）〜（１０）のいずれか一つの電気・電子回路システムである。【００１７】
本発明（１２）は、電気・電子部品又はそれが組み込まれた電気・電子製品である、前記発明（１）〜（１１）のいずれか一つの電気・電子回路システムである。【００１８】
ここで、本明細書における各用語の意味について説明する。まず、「導電性ガラス」とは、電気伝導度が少なくとも１×１０−１３Ｓ／ｃｍ（好適には少なくとも１×１０−９Ｓ／ｃｍ、より好適には少なくとも１×１０−７Ｓ／ｃｍ）であるガラスを指す。「導電性ガラス」とは、例えば、イオン伝導ガラス、電子伝導ガラスや、前記二種の伝導性が共存する混合伝導型ガラス等が挙げられる。「イオン伝導ガラス」としては、特に限定されないが、例えば、ＡｇＩ―Ａｇ２Ｏ―Ｂ２Ｏ２、ＡｇＩ−Ａｇ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、ＡｇＩ−Ａｇ２Ｏ−ＷＯ３、ＬｉＣｌ−Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３等を含むガラスが挙げられる。「電子伝導ガラス」としては、例えば、荷電子ホッピング伝導ガラス、バンドギャップ伝導ガラス等が挙げられる。荷電子ホッピング伝導ガラスとしては、特に限定されないが、バナジン酸塩を含むガラスが挙げられる。バンドギャップ伝導ガラスとしては、特に限定されないが、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｅ、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ等のカルコゲナイドガラスが挙げられる。「混合伝導型ガラス」としては、特に限定されないが、バナジン酸塩、ＡｇＩ及びＡｇＯ２を含むガラス（特開２００４−３３１４１６号公報参照）や、ＬｉｘＷＯ３が挙げられる。これらの中でも、導電性が高いという理由から、バナジン酸塩を含むガラスが特に好ましい。「導電性ガラス部材」とは、導電性ガラスを導電部位として有する限り特に限定されず、例えば、導電性ガラスのみからなる部材でも、別の材料との複合部材であってもよい。「電気・電子回路」とは、電気回路（強電）及び／又は電子回路（弱電）を意味する。「システム」とは、導電性ガラス部材と過電流防止手段とを有する「物」である限り特に限定されず、例えば、電気・電子部品、当該電気・電子部品を有する電気・電子製品を挙げることができる。「過電流防止手段」は、単一又は複数の要素の結合の結果として、導電性ガラス部材の融解を生じさせ得る過電流を防止する機能を有する限り特に限定されず、単一でそのような機能を発揮するものとしては、例えば、抵抗器や保護抵抗素子を挙げることができ、複数の要素の結合としては、例えば、電流検知手段＋電流制御手段や温度検知手段＋電流制御手段を挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、導電性ガラスとして導電性バナジン酸塩ガラスを例にとり、本発明に係る電気・電子回路システムを詳述する。但し、本発明の技術的範囲は、導電性バナジン酸塩ガラスに限定されず、ここで、本発明に係る電気・電子回路システムは、電気・電子回路内に、電気・電子材料として導電性バナジン酸塩ガラス部材と、前記部材における過電流を防止するための過電流防止手段とを備えていることを特徴とする。以下、この電気・電子回路システムを構成する「導電性バナジン酸塩ガラスからなる電気・電子材料」と「過電流防止手段」とを説明する。【００２０】
まず、「導電性バナジン酸塩ガラスからなる電気・電子材料」は、素材として導電性バナジン酸塩ガラスを使用する。以下、当該「導電性バナジン酸塩ガラス」の原料成分・原料組成物・製造方法について詳述することとする。尚、この導電性ガラスは、特許文献１〜３記載のガラスと同一である。したがって、本明細書で記載されていない詳細条件は、これらの明細書の記載内容を参照されたい。【００２１】
本最良形態に係る「導電性バナジン酸塩ガラス」は、バナジン酸塩を含む導電性ガラスである限り特に限定されないが、高導電性であるという理由で、バナジウム、バリウム及び鉄を含む酸化物系ガラス組成物であることが好適である。ここで、まず、バナジウムは、酸化物系ガラスの主骨格を形成させるための構成元素であり、その酸化数が２、３、４、５等に変化して、電子がホッピングする確率を高めることができる。次に、バリウムは、二次元的な構成のバナジウム酸化物のガラス骨格を３次元化するために添加される構成元素である。更に、鉄は、電気伝導度の調整成分であり、この量を変化させることで導電性をコントロールすることができる。【００２２】
ここで、バナジン酸塩ガラス中の酸化バナジウムの含有量は、０．１〜９８モル％の範囲とすることが好適であり、４０〜９８モル％の範囲とすることがより好適である。バナジン酸塩ガラス中の酸化バリウムの含有量は、１〜４０モル％の範囲とすることが好適である。バナジン酸塩ガラス中の酸化鉄の含有量は、１〜２０モル％の範囲とすることが好適である。更に、酸化バリウム（Ｂ）と酸化バナジウム（Ｖ）のモル比（Ｂ：Ｖ）は、好適には５：９０〜３５：５０である。また、酸化鉄（Ｆ）と酸化バナジウム（Ｖ）のモル比（Ｆ：Ｖ）は、好適には５：９０〜１５：５０である。但し、どのような組成とするかは、電気・電子材料の種類や用途等により変動するものであるので、前記範囲には何ら限定されない。【００２３】
更に、前記導電性バナジン酸塩ガラスは、レニウムを含有していてもよい。ここで、レニウムは、導電性に優れている（更には酸化数が変動しうるので電子ホッピング効果を高めることが可能である）ので、バナジン酸塩ガラスの電気伝導度を更に高めることができる。加えて、ガラス転移温度や結晶化温度を所定範囲に設定できるので、アニーリング処理の容易化も可能となる。尚、レニウムを含有する場合、前記組成物中の量は、１〜１５モル％であることが好適である。【００２４】
更に、前記導電性バナジン酸塩ガラスは、他のガラス成分、例えば、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化バリウム、酸化ホウ素、酸化ストロンチウム、酸化ジルコニウム、酸化銀、ヨウ化銀、酸化リチウム、ヨウ化リチウム、酸化セシウム、ヨウ化ナトリウム、酸化インジウム、酸化錫等を含有してもよい。【００２５】
このようなバナジン酸塩ガラスの電気伝導度は、２５℃の室温において、１０−４〜１０−１Ｓ・ｃｍ−１、好ましくは１０−３〜１０−２Ｓ・ｃｍ−１の範囲とすることが好適である。特に、半導体特性を維持するという観点からは、１０−１Ｓ・ｃｍ−１以下であることが好適である。但し、どのような電気伝導度が好適であるかは、電気・電子材料の種類や用途等により変動するものであるので、前記範囲には限定されない。ここで、本明細書での電気伝導度は、四端子法により測定された体積抵抗率を指す。【００２６】
尚、電気伝導度の調整の観点から、導電性ガラスの前記ベース組成物（バナジウム、バリウム及び酸化物系ガラス組成物）を希釈するために、当該組成物に希釈成分｛好適には、ＳｉＯ２（６０〜７０モル％）、Ｐ２Ｏ３（１０〜２０モル％）、Ａｌ２Ｏ３（２〜１０モル％）、ＺｎＯ（０〜２モル％）、Ｓｂ２Ｏ３（０〜２モル％）、ＴｉＯ２（０〜２モル％）｝を添加してもよい。【００２７】
ここで、導電性バナジン酸塩ガラスは、酸化バナジウム、酸化バリウム及び酸化鉄（場合により酸化レニウム）を含む混合物を溶融、急冷してそのガラス組成物を得た後、前記ガラス組成物のガラス転移温度以上、結晶化温度以下又は、結晶化温度以上であっても軟化点温度以下のアニーリング処理の温度に所定時間保持させることにより製造可能である。【００２８】
例えば、酸化バナジウム５０〜９０モル％、酸化バリウム５〜３５モル％、酸化鉄５〜２５モル％を含む混合物（場合により、当該混合物１００質量％に対して酸化レニウム１〜１０質量％を添加）を白金るつぼ中等で加熱溶融した後、これを急冷してガラス化し、このガラス化物を所定のアニーリング処理条件で熱処理する。【００２９】
以上で当該「導電性バナジン酸塩ガラス」の原料成分・原料組成物・製造方法を説明したので、次に、当該導電性バナジン酸塩ガラスからなる「電気・電子材料」について説明する。ここで、「電気・電子材料」とは、電気・電子部品等に用いられる材料であれば特に限定されず、例えば、センサ（例えば電位センサ）、電球や両端に極性を持った電極、コロナ放電、プラズマ放電等に用いる放電針等を挙げることができる。【００３０】
ここで、当該電気・電子材料の一例は、導電性ガラスに対してイオンビーム照射又はレーザビーム照射を施すことにより得られる、精密加工された導電性ガラス部材である。ここで、当該材料を電気・電子材料として使用した場合、以下のメリットがある。第一に、当該材料として金属を使用した場合だと、酸化し易いとか水分の多いところでは錆びてしまうという問題があるが、当該導電性バナジン酸塩ガラスの場合は、水の中でも電気・電子材料として使用可能であるばかりでなく、錆びないため寿命も極めて長い。【００３１】
第二に、本発明者らは、他の材料（金属、他の導電性ガラス）と比較した場合、当該導電性バナジン酸塩ガラスが格段に加工性がよいことを確認している。具体的には、当該導電性バナジン酸塩ガラスは、機械研磨加工は勿論のこと、レーザー加工、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工に対して、比類なき加工性能を有することを確認している。特に、微細加工を行う際に必須であるＦＩＢ加工特性は抜群であった。例えば、加工時間に関しては、ＦＩＢ加工を行った場合は、金属と比較すると、加工時間１０倍〜１万倍以上速い。また、微細性に関しては、ＦＩＢ加工を行った場合は、金属に対する微細性の限度が１μｍ位であるのに対し、当該導電性バナジン酸塩ガラスでは数百ｎｍ以下である。【００３２】
第三に、具体的な用途（電気・電子材料）との関係でのメリットとして、当該導電性バナジン酸塩ガラスを「電極」として用いた場合、当該ガラスが非結晶であるので磨耗せず、常に安定した電力を印加できることに加え、微細加工できるので、ギャップを狭くすることにより放電効率を上げることができる。また、当該導電性バナジン酸塩ガラスを「放電針」として用いた場合、優れた耐久性と廉価であることに加え、発塵が無い点でも優れている。【００３３】
以上のようなメリットのため、当該導電性バナジン酸塩ガラスは、センチメートルからナノメートルの領域にわたる幅広い領域の用途（電気・電子材料）に有効である。【００３４】
次に、本最良形態に係る電気・電子回路システムに接続された、本発明の特徴的要素である「過電流防止手段」について説明する。前述のように、導電性ガラス（例えば導電性バナジン酸塩ガラス）は、様々な電気・電子材料に有用であり、加工性等の特性を踏まえると、その可能性は無限にある状況と理解される。しかしながら、前述したように、この導電性ガラスは、電圧が上昇すると、各々の当該導電性ガラスの特性に応じ、電流が急激に増加するという挙動を示す結果、せっかく微細加工等を施してもガラスが融解する等して電気・電子材料としての機能を失することを本発明者らは発見した。このような性質を有する場合、用途や使用条件の変動により電気・電子製品が故障したり使い物にならなくなることが危惧されるので、どのような用途や使用条件で用いた場合にも、当該電気・電子製品の故障や使い物にならなくなることを防止する手立てを講じる必要がある。そこで、本発明は、優れた性質を有する導電性ガラス（例えば導電性バナジン酸塩ガラス）を電気・電子材料として採用すると共に、当該採用に伴い発生し得る前記新たな問題を、当該システム内に「過電流防止手段」を導入することにより解決したものである。以下、各種形態の過電流防止手段を例示する。【００３５】
まず、図１は、電気・電子回路内に、導電性ガラス部材１と直列に抵抗器２ａ又は保護抵抗素子２ｂを設置した形態（第一の最良形態）である。尚、図１（ａ）は、一回路内に導電性ガラス部材１と抵抗器２ａ又は保護抵抗素子２ｂが存在する例、図１（ｂ）は、上記に加え更に他の電気回路部Ｘが存在する例である。ここで、抵抗器２ａは、容易に入手可能な一般的な抵抗である。また、保護抵抗素子２ｂは、従来のどのようなタイプであってもよいが、正の温度特性を有する抵抗素子であることが好適である。このような抵抗素子を用いた場合、保護すべき電気・電子材料に過電流が流れると、この回路に接続された抵抗素子は、前記過電流によりその抵抗値が急激に増加して過電流を制限するよう機能する。当該抵抗素子としては、例えば、電気・電子回路に生じる過電流から回路素子を保護する素子として既知である低抵抗ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を挙げることができる。この低抵抗ＰＴＣ素子は、過電流が流れたとき生じるジュール熱で素子温度が上昇し、その抵抗値が急激に増加する特性を利用したものである。尚、図中の電源Ｐ中、定電圧電源として示したものは可変電圧電源であってもよく、可変電圧電源として示したものは定電圧電源であってもよい（以下の図も同様）。【００３６】
ここで、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に、本形態の具体的アプリケーション例を示す。まず、図１（ｃ）は、抵抗値の異なる導電性ガラス部材１を組み合わせて温度センサーとしたシステム例である。ここで、抵抗値の異なる導電性ガラス部材１の接点部Ｃが温度センサー部となる。このシステムでは、電源は設けないが、温度センサー部が電源となり、温度に対応した電流が当該システムを流れる。そして、この電流を電流メーターＺが計測し、当該電流に対応した温度を表示することになる。ここで、このシステムの場合、抵抗器２ａ又は保護抵抗素子２ｂは、両導電性ガラス部材１／１の電流を流す小さい容量の制限電流に合わせた抵抗値を選択する。【００３７】
次に、図１（ｄ）は、導電性ガラス１を放電電極として使用したシステム例である。ここで一例として、加える電圧が最大２ｋＶで導電性ガラスの許容電流が１０ｍＡの場合、抵抗の大きさとして、例えば２ＫＶ／１０ｍＡ＝２００ＫΩに設定する。【００３８】
ここで、実際の電気・電子製品に当該システムが組み込まれるとき、当該システムの導電性ガラス部材に印加される電圧は可変である場合が大部分である。そこで、過電流防止手段として抵抗器を用いる場合、印加され得る電圧幅を踏まえ、以下の式により抵抗値を決定すれば、どのような電圧が印加されたときであっても過電流は防止できる。
［抵抗値］≧［最大電圧］／［導電性ガラスの許容電流］
また、導電性ガラス部材の抵抗値を考慮して、上記の抵抗値から導電性ガラス部材の抵抗値を減じた値の抵抗値としてもよい。導電性ガラス部材の抵抗値は、導電性ガラス部材を用いて、直流二端子法または直流四端子法、交流四端子法（電気伝導度の値が１×１０-5Ｓ・ｃｍ-1以上の場合）を適用して室温（２５℃）求めた数値とする。ここでは、溶融した金属銀ペーストを用いて、ガラス表面にリード線を固定させたものを電極とする。
尚、実際の抵抗器の選定に際しては、許容電流ぎりぎりまで電流が流れるよりも、製品間の性能のバラツキを踏まえ、ある程度の安全率を乗じた電流（例えば、許容電流の１／２）で最大電圧を除することが好適である。また、抵抗値を更に大きいものとしてもよいが、使用上の支障が無きよう、以下の式を満足する抵抗値とすべきである。
［抵抗値］≦［最大電圧］／［導電性ガラスの必要最小電流］
また、上記の抵抗値の下限についても、上記の抵抗値から導電性ガラス部材の抵抗値を減じた値の抵抗値としてもよい。
具体例を挙げると、加える電圧が最大２ｋＶで導電性ガラスの許容電流が１０ｍＡの場合、抵抗値が２ＫＶ／１０ｍＡ＝２００ＫΩ以上のものを選択する。また、当該導電性ガラスの必要最小電流が１μＡである場合、抵抗値の上限は、２ＫＶ／１μＡ＝２ＧΩとなる。【００３９】
ここで、本明細書におけるこれら用語の意味を説明する。まず、「最大電圧」とは、当該電気・電子回路システム内に組み込まれた導電性ガラス部材に印加され得る最大電圧を指す。
「許容電流」とは、当業界での一般的な意味と同義であり、導電性ガラスが熱暴走せず安全に使用できる最大の電流値を意味する。導電性ガラスにおいては、電圧の許容値は特に限定されず、当該許容電流を超えないように回路の抵抗を構成することにより、安定に動作できる。ここで、例えば、導電性ガラス部材の許容電流は、以下の方法で測定可能である。まず、測定対象の導電性ガラス部材（実際に使用するものと同一形状・大きさの部材）を準備する。次に、実使用と同じ位置で電圧が印加されるように、当該導電性ガラス部材を試験用回路に接続する。そして、ＪＩＳ  Ｃ  ４６０４．７．４に規定する温度試験に準じて、室温（２５℃）の雰囲気下で、導電性ガラスの温度を室温として、電流値を定格電流とせず適宜変化させた条件下で、当該導電性ガラス部位の電流と温度を測定し、一定電圧印加条件の下、１分間あたりの温度上昇が２５℃以上となる、初期電流値を「許容電流」とする。「必要最小電流」とは、当該システムが電気・電子製品に組み込まれた際、所望の機能を奏するために必要な最小電流値を指す。【００４０】
次に、図２は、電気・電子回路システム内に、電気・電子材料として導電性ガラス部材１と、導電性ガラス部材１を流れる電流を検知する電流検知手段３と、前記電流検知手段３で検知した電流が所定値を超えた場合、前記導電性ガラス部材を流れる電流を前記所定値以下となるよう制御するか又は切断する電流制御手段４とを設置した形態（第二の最良形態）である。ここで、電流検知手段３は、前記導電性ガラス部材１を流れる電流を検知可能である限り、どのようなタイプであってもまたどの位置に設置されていてもよい。また、電流制御手段４は、検知した電流が所定値を超えた場合、電流を低下させるために回路内の抵抗値を高めるよう機能しても或いは電圧自体を低下させるように構成してもよい。尚、図２の例は、電流制御手段４が電流検知手段３で検知した電流が所定値を超えたと判定した場合、可変電圧電源Ｐの電圧を低下させるように制御する例を示している。ここで、電流の所定値とは、例えば、前述した導電性ガラスの許容電流値である。【００４１】
次に、図３は、電気・電子回路システム内に、電気・電子材料として導電性ガラス部材１と、導電性ガラス部材１の温度を検知する温度検知手段５と、前記温度検知手段５で検知した温度が所定温度を超えた場合、前記導電性ガラス部材を流れる電流を減少又は切断する電流制御手段６とを設置した形態（第三の最良形態）である。ここで、温度検知手段５は、前記導電性ガラス部材１の温度を検知可能である限り、どのようなタイプであってもよい。また、電流制御手段６は、検知した温度が所定値を超えた場合、電流を低下させるために回路内の抵抗値を高めるよう機能しても或いは電圧自体を低下させるように構成してもよい。尚、図３の例は、電流制御手段４が温度検知手段５で検知した温度が所定値を超えたと判定した場合、可変電圧電源Ｐの電圧を低下させるように制御する例を示している。ここで、所定温度とは、熱暴走を起す温度以下であれば特に限定されず、例えば、５０℃である。
【実施例】
【００４２】
＜導電性バナジン酸塩ガラスの電気的挙動確認試験＞
まず、特開２００６−２４８８６７の実施例３と同様の方法により、導電性バナジン酸塩ガラス部材（ガラス転移点：３９７℃、電気伝導度：７．３×１０−３Ｓ／ｃｍ）からなる電極を製造した。次に、この電極を取り付けた電気・電子回路システムを構築し、当該電極の両端に電圧を印加し、電圧を徐々に上げた。その結果を図４に示す。ここで、図４において、縦軸は電流を示し、横軸は電圧を示す。その結果、図４に示すように、電圧の上昇に伴い電流も徐々に増加するが、電圧が４０Ｖを超えた付近で電流増加勾配が急激に大きくなり（熱暴走）、やがて図示しないが電極が融解し使用不能になる温度に到達してしまうという挙動を示すことが判明した。次に、一定電圧（１０Ｖ）を印加した際の、当該電極の温度と電流の関係を調べた。その結果、図５に示すように、時間経過に伴い、温度が上昇すると共に電流も増し、当該電圧下では１０ｍＡを超えると当該電極の材料であるバナジン酸塩ガラスのガラス転移点に近づいてしまい使用不能の危険性が増すことが判明した。また、当該導電性バナジン酸塩ガラス部材の許容電流を上述の測定方法に従い決定した（所定の電圧を印加して、１５ｓ毎に温度と電流を測定しプロットした。）ところ、約２０ｍＡであった（図６〜１０）。したがって、以下のシステムにおいては、安全率１／２を乗じた電流値（１０ｍＡ）以上とならないような過電流防止手段を選択することとした。【００４３】
＜過電流防止手段を備えた電気・電子回路システムの設計１＞
上記の電気的挙動確認試験の結果を踏まえ、１〜１０Ｖの定電圧が印加される電気・電子回路システムにおいて、当該電極と直列の状態で、当該電極に流れる電流が１０ｍＡを超えないよう、１ｋΩの抵抗器を取り付けた。これにより、当該電極には１０ｍＡを超える電流が流れなくなるので、熱暴走による電極の破損を防止することが可能になった。同様に、１〜５０Ｖの定電圧の場合には５ｋΩの抵抗値を取り付け、１〜１００Ｖの定電圧の場合には１０ｋΩの抵抗値を取り付け、１〜１００００Ｖの定電圧の場合には１ＭｋΩの抵抗値を取り付けても同様の結果となった。【００４４】
＜過電流防止手段を備えた電気・電子回路システムの設計２＞
プラズマ発生装置や発光装置において、例えば４０Vの直流電圧をかけ、予定の電気・電子回路システムを製造する際に、電流制御を１０ｍＡ以下に抑制する目的で、電気・電子回路システムに直列に４KΩの抵抗素子を接続した。これにより、安定したプラズマ発生装置や発光装置が製造可能と成った。【００４５】
＜過電流防止手段を備えた電気・電子回路システムの設計３＞
プラズマ発生装置や発光装置において、例えば４０Vの直流電圧をかけ、予定の電気・電子回路システムを製造する際に、電流制御を１０ｍＡ以下に抑制する目的で、電気・電子回路システムに直列に４KΩの抵抗素子を接続した。その際に、回路の一部に電流を制御出来るシステム・抵抗に流れる電流を検知する回路を設けた。これにより、安定したプラズマ発生装置や発光装置が製造可能と成った。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、電気・電子回路内に、導電性ガラス部材１と直列に抵抗器２ａ又は保護抵抗素子２ｂを設置した、第一の最良形態に係る電気・電子回路システムである。
【図２】図２は、電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材１・電流検知手段３・電流制御手段４とを設置した、第二の最良形態に係る電気・電子回路システムである。
【図３】図３は、電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材１・温度検知手段５・電流制御手段６とを設置した、第三の最良形態に係る電気・電子回路システムである。
【図４】図４は、実施例における電気・電子回路システムにおいて、電圧を変化させた際の、システム内を流れる電流と導電性ガラス部材１の温度の変化の様子を示した図である。
【図５】図５は、実施例における電気・電子回路システムにおいて、電圧を１０Ｖに設定した際の、システム内を流れる電流と導電性ガラス部材１の温度の変化の様子を示した図である。
【図６】図６は、３０Ｖの電圧下で、実施例における導電性ガラス部材の電流値の変化、温度変化の様子を示した図である。
【図７】図７は、３５Ｖの電圧下で、実施例における導電性ガラス部材の電流値の変化、温度変化の様子を示した図である。
【図８】図８は、４０Ｖの電圧下で、実施例における導電性ガラス部材の電流値の変化、温度変化の様子を示した図である。
【図９】図９は、４５Ｖの電圧下で、実施例における導電性ガラス部材の電流値の変化、温度変化の様子を示した図である。
【図１０】図１０は、５０Ｖの電圧下で、実施例における導電性ガラス部材の電流値の変化、温度変化の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  導電性ガラス部材
２ａ  抵抗器
２ｂ  保護抵抗素子
３  電流検知手段
４、６  電流制御手段
５  温度検知手段
Ｘ  他の電気回路部
Ｐ  電源
Ｃ  接点部
Ｚ  電流メーター
【図１】
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【図２】
2008059847.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008059847.tif 000006
【図５】
2008059847.tif 000007
【図６】
2008059847.tif 000008
【図７】
2008059847.tif 000009
【図８】
2008059847.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月9日(2009.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気・電子回路システム内に、導電性ガラス部材と、前記導電性ガラス部材における過電流を防止するための過電流防止手段とを備えていることを特徴とする電気・電子回路システムであって、
前記過電流防止手段が、前記導電性ガラス部材と直列に接続された抵抗器であり、
前記抵抗器が、所定電圧を当該導電性ガラス部材に印加した場合であっても、当該導電性ガラス部材に、前記所定電圧の下、１分間あたりの温度上昇が２５℃以上となる初期電流値である許容電流値を超える電流が流れないよう機能する、前記所定電圧を前記導電性ガラス部材の許容電流で除した第一の値以上であるか、前記第一の値から前記導電性ガラス部材の抵抗値を差し引いた第二の値以上であるか、前記第一の値又は前記第二の値に安全率を乗じた第三の値以上である抵抗値を有する、電気・電子回路システム。
【請求項２】
前記電気・電子回路システムが、前記導電性ガラス部材に印加され得る電圧を所定範囲内で変化可能な印加電圧可変手段を更に有しており、
前記所定電圧が、前記所定範囲内での最大電圧である、請求項１記載の電気・電子回路システム。
【請求項３】
前記導電性ガラス部材が、導電性ガラス部位がイオンビーム照射又はレーザビーム照射で精密加工された部材である、請求項１又は２記載の電気・電子回路システム。
【請求項４】
前記導電性ガラスが、導電性バナジン酸塩ガラスである、請求項１〜３のいずれか一項記載の電気・電子回路システム。
【請求項５】
電気・電子部品又はそれが組み込まれた電気・電子製品である、請求項１〜４のいずれか一項記載の電気・電子回路システム。
【国際調査報告】
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