(57)【要約】【課題】  絶縁性のために金属接点等の防食が難しかった従来の技術に対して、導電性にも優れた新規な光触媒を用いることによって、電子機器の金属接点等の防食性と導電性を十分に両立可能にすること。【解決手段】  ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＡＺＯからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる例えばＩＴＯ薄膜３と、電気信号の伝達等を行うための金属導電部としてのプラグ２とを有し、ＩＴＯ薄膜３は、プラグ２に接合されていると共に少なくとも一部がλ≦３８０ｎｍの波長光５の入射が可能に構成されているプラグ２からなる電子部品。ＩＴＯ薄膜１３Ａ、１３Ｂ…で被覆された配線１２Ａ、１２Ｂを設けた電子機器２０。λ≦３８０ｎｍの短波長の光の照射によってＩＴＯ薄膜３に励起電子が発生し、これがプラグ金属に流れ込んでその金属を還元して、その電位を低下させるため、金属の表面の腐食が十二分に防止される。【選択図】          図１
2008235046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）及びＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）からなる群より選ばれた少なくとも１種からなる薄膜と、電気信号の伝達等を行うための金属導電部とを有し、前記薄膜は、前記金属導電部に接合又は接続されていると共に少なくとも一部が光入射可能に構成されている電子機器。
【請求項２】
前記薄膜が、近紫外光の波長以下の短波長光を十分に吸収する半導体特性を示す、請求項１に記載した電子機器。
【請求項３】
前記金属導電部が、前記薄膜を接合した金属接点部又は金属配線部、或いは、筐体外面に設けた前記薄膜とリード線で接続された内部の金属配線部である、請求項１に記載した電子機器。
【請求項４】
前記金属接点部が導電性プラグ又はコネクタを形成している、請求項３に記載した電子機器。
【請求項５】
前記薄膜が、少なくとも光入射可能領域において前記金属導電部の表面に接合されている、請求項１に記載した電子機器。
【請求項６】
前記薄膜が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯの単独物の被膜又は各単独物の積層膜からなる、請求項１に記載した電子機器。
【請求項７】
前記薄膜が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末の単独物又は混合物からなる、請求項１に記載した電子機器。
【請求項８】
ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＡＺＯからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる薄膜と、電気信号の伝達等を行うための金属導電部とを有し、前記薄膜は、前記金属導電部に接合されていると共に少なくとも一部が光入射可能に構成されている電子部品。
【請求項９】
前記薄膜が、近紫外光の波長以下の短波長光を十分に吸収する半導体特性を示す、請求項８に記載した電子部品。
【請求項１０】
前記金属導電部が、前記薄膜を接合した金属接点部を構成している、請求項８に記載した電子部品。
【請求項１１】
前記金属接点部が導電性プラグ又はコネクタを形成している、請求項１０に記載した電子部品。
【請求項１２】
前記薄膜が、少なくとも光入射可能領域において前記金属導電部の表面に接合されている、請求項８に記載した電子部品。
【請求項１３】
前記薄膜が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯの単独物の被膜又は各単独物の積層膜からなる、請求項８に記載した電子部品。
【請求項１４】
前記薄膜が、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末の単独物又は混合物からなる、請求項８に記載した電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気信号の授受を行う導電性プラグ又はコネクタ等の電子部品と、これを有する電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）、デジタルカメラ、据え置き型ＴＶ（テレビジョン受像機）、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器には、多くの金属部分が存在する。一つは、他機器や電源、或いは外部メディア（メモリーカード等）と電気信号授受を行うコネクタであり、また他にも、実装基板に形成される配線の如き金属導電部等が挙げられる。
【０００３】
これらには主に導電性の良い金属が使用されているが、コスト面も考慮され、銅、黄銅、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等が用いられている。しかし、これらには、金や銀、パラジウム等の耐腐食性金属がめっきされる場合が多い。その理由は、通常、金属が腐食性物質（例えば、硫黄、含硫黄化合物）や湿気に曝されると、腐食やマイグレーションが発生するからである。
【０００４】
金属の防食技術で最もよく使われている方法は、表面に有機薄膜を形成し、腐食性物質と金属の接触を物理的に阻害する手法である。例えば、後記の特許文献１では、室温硬化性のシリコーンゴムを金属導電部の表面に成膜することによる防食法が提案されている。
【０００５】
他方、大型構造物（船舶、橋桁等）では、海水や淡水に浸漬する部分が多く、腐食対策は電子機器よりも切迫した課題である。例えば、犠牲電極と呼ばれる、主に電気化学的に卑電位を持つ金属（亜鉛等）を接触させ、腐食を避けたい金属の電位を腐食電位以下に保つ施策がなされている。
【０００６】
また、同様の効果を光触媒によって実現する光カソード防食と称される技術も提案されている。例えば、後記の非特許文献１では、ＳＵＳ−３０４に対して、ＴｉＯ2被膜で防食した例が示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４９６１１号公報（特許請求の範囲、段落番号［０００５］〜［００２８］）
【非特許文献１】OHKO Yら., J Electrochem Soc VOL.148 NO.1（2001年）Ｂ２４〜２７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１に示されるように、有機被膜で高い導電性を得ることは難しく、金属接点等のように低抵抗が求められる箇所に適用するのは困難である。
【０００９】
また、上記した他の技術を電子機器に応用した場合、上記の犠牲電極法では金属腐食による生成物が機器内に拡散し、故障原因となる危険性がある。上記の非特許文献１に示された光防食法でも、用いる光触媒が絶縁体であるため、電子機器の金属接点のように導電性を必要とする箇所には採用できなかった。
【００１０】
本発明の目的は、絶縁性のために金属接点等の防食が難しかった上記の従来の光触媒に対して、防食性と同時に導電性にも優れた新規な光触媒を用いることによって、電子機器の金属接点等の防食性と導電性を十分に両立可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、本発明は、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）及びＡＺＯ（Aluminum-Zinc-Oxide）からなる群より選ばれた少なくとも１種からなる薄膜と、電気信号の伝達等を行うための金属導電部とを有し、前記薄膜は、前記金属導電部に接合又は接続されていると共に少なくとも一部が光入射可能に構成されている金属プラグ等を有する電子機器に係るものである。
【００１２】
また、本発明は、ＩＴＯ、ＩＺＯ及びＡＺＯからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる薄膜と、電気信号の伝達等を行うための金属導電部とを有し、前記薄膜は、前記金属導電部に接合されていると共に少なくとも一部が光入射可能に構成されている金属プラグ等の電子部品も提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明者は、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3等の如き従来の光触媒ではなく、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として用いられてきたＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯを用い、これらが光触媒としての機能も有することを新たに見出し、この知見に基づいて、これらの酸化物を電子機器の腐食を受け易い金属部分に接合（接触）若しくは接続することによって、上記した課題を解決し、本発明に到達したものである。
【００１４】
即ち、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ（以下、ＩＴＯ等と称することがある。）を含むＴＣＯはこれまで、光触媒機能を有することは知られていなかったが、近紫外光の波長以下の短波長域（λ≦３８０ｎｍ）に吸収を持ち、価電子帯と伝導帯との間の禁制帯幅（Ｅb：バンドギャップ）が３．３ｅＶ付近の値を示す酸化物半導体であると考えられ、近紫外光の波長又はそれ以下の波長光の照射によって、電子が励起され、接触又は接続している金属の電位を下げる効果を示すことが本発明者によってはじめて実証されたのである。しかも、ＩＴＯ等は、導電性も１０-5Ωｃｍ（比抵抗）オーダーと高く、金属表面を被覆しても、接触抵抗を上げにくいという利点がある。
【００１５】
このように、ＩＴＯ等のＴＣＯは、酸化物半導体として、バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されると、光吸収により電子が励起され、金属を還元する作用を示し、この作用によって金属の電位を腐食電位以下に下げ、その金属の防食作用を高めることができ、しかも、導電性も高いために金属接点等の金属導電部に適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明においては、上記した効果を十二分に実現する上で、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯ（以下、これらを本発明のＴＣＯと称することがある。）からなる前記薄膜が、近紫外光の波長以下、特にλ≦３８０ｎｍの短波長域の短波長光を十分に吸収する半導体特性を示すことが望ましい。ここで、本発明のＴＣＯはいずれも十分な導電性も有するが、ＩＴＯとＩＺＯは同等の導電性を有し、また、ＩＺＯは薄膜としたときの表面性が良く、ＡＺＯはコストが安いというメリットがある。
【００１７】
そして、前記金属導電部が、前記薄膜を接合した金属接点部又は金属配線部、或いは、電子機器の筐体外面に設けた前記薄膜とリード線で接続された電子機器内部の金属配線部であってよく、材質としては銅、ニッケル等が挙げられる。前記金属接点部は、具体的には、導電性プラグ又はコネクタを形成している。
【００１８】
前記薄膜は、少なくとも光入射可能領域において前記金属導電部の表面に接合されてよく、これ以外にも、光入射可能領域に配された前記薄膜がリード線を介して前記金属導電部に接続されていてもよい。
【００１９】
また、前記薄膜の存在形態としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯの単独物の被膜又は各単独物の積層膜からなっていてよく、或いは、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯからなる粉末の単独物又は混合物が塗布等により付着されたものであってよい。
【００２０】
ＩＴＯ等の本発明のＴＣＯは、スプレー法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学的気相成長法）、レーザーアブレーション等の汎用薄膜形成技術によって薄膜に形成してよく、或いは、本発明のＴＣＯ粉体を絶縁性樹脂等に混練してインク化し、これを塗布してもよい。ここで使用可能な樹脂は汎用エポキシ樹脂、透明ポリイミド等、λ≦３８０ｎｍでの光吸収が１００％でない樹脂であればよい。
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。
【００２２】
例１
図１（ａ）は、本発明のＴＣＯを金属接点１に適用した例を概略図示するものである。これによれば、銅、ニッケル等の金属プラグ又はその本体（雄）２の表面に、本発明のＴＣＯの１種である例えばＩＴＯ薄膜３がスパッタ法等によって被着（接合）されていることが重要である。
【００２３】
即ち、金属プラグ２が、電子機器１０のキャビネット側の金属プラグ（雌）４に対して着脱可能に使用されるときに、図１（ｂ）に示すように、金属プラグ２の表面の金属Ｍが、λ≦３８０ｎｍの短波長の光５（これは、通常の室内照明や太陽光などに含まれている。）の照射によって発現するＩＴＯ薄膜３の光触媒作用に基づく還元作用を受け、これによって金属プラグ２の表面の腐食が十二分に防止されるのである。この効果は、金属プラグ２を差し込んだままでも得られることは有利である。
【００２４】
この現象（光触媒能又は光防食能）を図２について説明する。ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯからなるＴＣＯはこれまで、光触媒機能を示すことは認識されていなかったが、近紫外光の波長以下の短波長域（λ≦３８０ｎｍ）に吸収を持ち、価電子帯Ｖ．Ｂ．と伝導帯Ｃ．Ｂ．との間の禁制帯幅（Ｅb：バンドギャップ）が３．３ｅＶ付近の値を示す酸化物半導体であると考えられる。例えば、ＩＴＯは、図２（ａ）に示すように、近紫外光の波長又はそれ以下の波長光５の照射によって、電子が励起され、６〜７秒でΔＶ＝０．０２８Ｖ（これは、ＮａＣｌ水溶液の腐食液中で白金板を対極とした状態で測定）と電位が低下し、これに伴なって、接触している金属Ｍ（ここでは金属プラグ本体２）の電位を下げる効果があることが本発明者によってはじめて実証された。
【００２５】
これをより詳細に説明すると、金属腐食は電気化学プロセスであり、陽極（例えばＣｕ→Ｃｕ2+＋２ｅ）、陰極（１／２Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＋２ｅ→２ＯＨ-又は２Ｈ+＋２ｅ→Ｈ2）の電子移動反応が関与する。ここで、図２（ｂ）に示すように、ＩＴＯ３は、そのバンドギャップ以上のエネルギーをもつ光５が照射されると、その光を吸収して電子が励起され、この励起電子ｅが伝導帯Ｃ．Ｂ．から金属２に流れると、金属２の電位はより電位の低いフラットバンド側にシフトする（金属が還元作用を受ける）。このバンド位置が金属の酸化電位（腐食電位）よりも低いため、その酸化を抑制でき、この結果、金属の防食を実現できることになる。
【００２６】
しかも、ＩＴＯ３は、その導電性も１０-5Ωｃｍ（比抵抗）オーダーと高いため、金属２の表面を被覆しても、接触抵抗を増大させることはなく、十二分に導電性を確保することができる。
【００２７】
例２
図３は、いわゆるメモリスティックと称される電子機器に本発明のＴＣＯを適用した例を概略図示するものである。
【００２８】
この電子機器２０は、制御回路等のＩＣ（集積回路）部１５に接続された銅等の配線１２Ａ、１２Ｂ…のうち、パーソナルコンピュータに接続される外部端子１２ａ、１２ｂ…を有し、各配線の表面がＴＣＯとしての例えばＩＴＯ薄膜１３Ａ、１３Ｂ…でそれぞれ被覆されており、また各配線が外部端子とは反対側の外部露出端面１６にまで導びかれ、パーソナルコンピュータに装着されたときに各配線端面において各ＩＴＯ薄膜が外部に露出した状態となるように構成されている。
【００２９】
従って、電子機器２０の使用時に、端面１６に露出しているＩＴＯ薄膜１３Ａ、１３Ｂ…にλ≦３８０ｎｍの短波長の光（これは、通常の室内照明や太陽光などに含まれている。）の照射によってＩＴＯ薄膜に励起電子が発生し、これが外部端子側も含めて金属配線１２Ａ、１２Ｂ…に流れ込んでこれらの金属配線の構成金属を還元し、その電位を低下させるため、各金属配線の表面の腐食が十二分に防止されるのである。その他は、上記した例１で述べたと同様の効果が得られる。
【００３０】
この例の変形例として、上記の金属配線は端面１６にまで延設せずに通常の配線領域に設ける一方、上記のＩＴＯ薄膜のみを端面１６にまで延設するか、或いはＩＴＯ薄膜を金属配線の全域に設けずに外部端子１２ａ、１２ｂ…にのみ設けてもよい。前記の場合は、上記したと同様のメカニズムで金属配線の腐食を防止でき、また後者の場合は、使用中に金属配線に腐食が生じても、パーソナルコンピュータから取外してから上記のＩＴＯ薄膜の領域にλ≦３８０ｎｍの光を照射することによって、ＩＴＯ薄膜の光触媒作用（励起電子による還元作用）で金属配線の酸化状態を還元して元の金属に変化させ、その腐食状態を除去することができる。
【００３１】
例３
図４は、本発明のＴＣＯを電子機器３０内の一般の金属配線に適用した例を概略的に示すものである。
【００３２】
即ち、銅等の金属配線２２Ａ、２２Ｂ…の所定箇所、例えば延設端部２２ａ、２２ｂ…が例えばＩＴＯ薄膜２３Ａ、２３Ｂ…によって被覆され、かつこれらのＩＴＯ薄膜にλ≦３８０ｎｍの光が入射できるように構成されている。このためには、ＩＴＯ薄膜の領域を外部光が入射可能な若しくは外部に露出した構造にしておけばよい。
【００３３】
この例でも、使用中に金属配線に腐食が生じようとしても、上記のＩＴＯ薄膜の領域にλ≦３８０ｎｍの光を照射することによって、ＩＴＯ薄膜の光触媒作用（励起電子による還元作用）で金属配線の腐食を防止することができる。その他は、上述した例１で述べたと同様の効果が得られる。
【００３４】
例４
図５は、本発明のＴＣＯを適用した更に他の例を概略的に示すものである。
【００３５】
即ち、図５（ａ）に示すように、電子機器４０の外部筐体（キャビネット）３０の外面にＴＣＯとして例えばＩＴＯ薄膜３３が塗布によって形成され、これがリード線３６を介して内蔵回路部３７の接点金属３２と電気的に接続されている。接点金属３２は、電子部品としてのＩＣチップ３８のアウターリード３９に接続された金属配線４２の一部であってよい。但し、リード線３６の接続形態は電子部品の種類によっては種々の形態を採り得、内蔵回路部の接地配線その他に接続されてもよい。なお、ＩＴＯ薄膜３３は、エポキシ樹脂等にＩＴＯ粉末を混練してなるインクを塗布することによって形成することができる。
【００３６】
この例では、使用中に内蔵回路部３７の金属配線（アウターリード３９も含む。）に腐食が生じても、筐体３０の外面上に露出した上記のＩＴＯ薄膜３３の領域にλ≦３８０ｎｍの光５を照射することによって、図５（ｂ）に示すように、ＩＴＯ薄膜３０に励起電子が発生し、これがリード３５を通して金属配線４２や３９に流れ込んでその酸化状態を還元して元の金属に変化させ、その腐食状態を除去することができる。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明する。
【００３８】
比較例１
評価用の銅積層基板（表面積４ｃｍ2）の表面を化学研磨し、腐食剤である０．１Ｎ  ＮａＣｌ  １００ｍｌ水溶液中に投入した。腐食促進のため、大気中に曝して放置実験を行った。これは、酸素が溶液中に溶け込み易くするためである。環境温度は２５℃〜２７℃とした。
【００３９】
腐食の評価は、７２ｈ（３ｄａｙｓ）後に試料を取り出し、腐食による着色（緑）と、乾燥重量（腐食前の重量を基準とした腐食後の乾燥重量増加率）の測定によって行った。照射光は、自然光を模して、２００ｎｍ〜５００ｎｍ（λ≦３８０ｎｍを含む。）に幅広い発光を示すキセノンランプ（ウシオ電機社製）によって発生させ、照度１０ｍＷ／ｃｍ2で連続照射した。
【００４０】
実施例１
比較例１に準じた銅積層基板（表面積４ｃｍ2）上にＩＴＯ薄膜を成膜した。この成膜には高周波スパッタ法を用い、膜厚１０ｎｍに成膜した。ＩＴＯの比抵抗は約２×１０-5Ωｃｍであった。腐食の評価は比較例１と同様に行った。
【００４１】
実施例２
ＩＴＯの成膜面積を半分（２ｃｍ2）とした他、実施例１に準じた試料の作成、腐食の評価を行った。
【００４２】
実施例３
ＩＴＯを同厚のＩＺＯに変更した他は実施例１に準じた試料の作成、腐食の評価を行った。
【００４３】
実施例４
ＩＴＯを同厚のＡＺＯに変更した他は実施例１に準じた試料の作成、腐食の評価を行った。ＡＺＯの比抵抗はＩＴＯの約５倍（１０-4Ωｃｍ）であった。
【００４４】
以上の各例で得られた結果を下記の表−１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
2008235046.tif 000003
【００４６】
この結果によれば、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＡＺＯの３種のＴＣＯをそれぞれ接合させた実施例１〜４の銅片は、ＴＣＯを接合させない比較例１の銅片と比べ、重量増加率が低く、着色も無いため、優れた防食効果を奏することが見出された。重量増加率許容限界＝０．００１％であるので、実施例１、３及び４での値は許容範囲内であった。
【００４７】
このように、本発明のＴＣＯは、酸化物半導体として、バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されると、光吸収により電子が励起され、還元作用を示し、この作用は接触した金属の電位を下げ、その金属の防食作用を高めることが確認された。
【００４８】
以上、本発明を実施の形態及び実施例について種々例示したが、これらの例は本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能であることはいうまでもない。
【００４９】
例えば、上述したＩＴＯ薄膜又はＩＴＯ塗布膜に代えて、ＩＺＯやＡＺＯの薄膜又は塗布膜を形成してよいし、これらのＴＣＯを積層膜としたり、混合粉末として塗布してもよい。
【００５０】
また、これらのＴＣＯ薄膜を適用する対象は、上述した例以外にも、電気信号の伝達又は電位保持のための金属配線、プラグ、コネクタ、接地用電源ライン等、種々の電子機器又は電子部品とすることができる。
【００５１】
また、ＴＣＯ薄膜に入射させる光は、その光半導体特性を発現できる波長光であればよく、特に近紫外光のようにλ≦３８０ｎｍの短波長光、又はこの波長光を含む光であってよい。この光は、室内光、太陽光（自然光）であればよいが、キセノンランプ、水銀ランプ、ハロゲンランプ等のランプから放射されたものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
防食性の実現と導電性の確保とを両立させた、電気信号の授受を行う導電性プラグ又はコネクタ等の電子部品と、これを有する電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による電子部品と電子機器の一例の概略断面図（ａ）とその要部断面図（ｂ）である。
【図２】同、光照射によるＩＴＯの電位変化を示す特性図（ａ）と、その光触媒能（光防食能）を説明するためのバンド図（ｂ）である。
【図３】本発明による電子機器の他の例の概略平面図とその左側面図及び右側面図である。
【図４】本発明による電子機器の他の例の概略平面図とその右側面図である。
【図５】本発明による電子機器の更に他の例の概略断面図（ａ）とその要部断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５４】
１…金属接点、２…プラグ（雄）、
３、１３Ａ、１３Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ、３３…ＩＴＯ薄膜、４…プラグ（雌）、５…光、１０、２０、３０、４０…電子機器、１２Ａ、１２Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、４２…配線、
１２ａ、１２ｂ…外部端子、１５…集積回路部、１６…露出端面、３０…筐体、
３２…接点金属、３５…リード線、３７…内蔵回路部、３８…ＩＣチップ、
３９…アウターリード
【図１】
2008235046.tif 000004
【図２】
2008235046.tif 000005
【図３】
2008235046.tif 000006
【図４】
2008235046.tif 000007
【図５】
2008235046.tif 000008