用于表面安裝式和嵌入式部件的放電保護制造技術

本發明專利技術披露了包括電壓可轉換介電材料(VSDM)的多種印刷電路板。該VSDM用來保護在印刷電路板上排列或嵌入其中的電子部件不受到放電影響，例如靜電放電或電過載。在一個過電壓事件期間，一個VSDM層將過多電流分流到接地，因此防止電子部件破壞或損壞。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本申請總體上涉及保護電子器件不受到浪涌事件影響，并更具體地涉及將電壓可切換介電材料用于電路板以便保護其表面安裝式或嵌入式電子部件不受到放電事件影響的應用。
技術介紹
電荷例如靜電放電(ESD)和電過載(EOS)是電子部件和器件故障的主要原因之一。將電子器件小型化和愈加小尺寸的部件集成進入電路的持續趨勢導致了 ESD易感性增加的問題。因此，這些故障普遍導致歸因于不希望的過電壓和/或過電流影響的電子器件性能降低或破壞。各種解決方案已可用于保護電子器件不受到ESD和EOS效應影響。為處理ESD問 題，工程師普遍使用不同的基于電容器的排列、齊納二極管、瞬態抑制(TVS) 二極管、多層變阻器、肖特基二極管等等。然而，上述器件需要安裝在電路板上，并因此除了提高設計的復雜性之外需要額外的空間。此外，不能用現有ESD解決方案完全保護大多數集成電路。
技術實現思路
各種實施方案涉及電壓可切換介電材料在印刷電路板中使用的技術，以便提供在過電壓和/或過電流事件的情況下將電流分流到接地，因此防止損壞電子部件。在一個實施方案中，提供了一種印刷電路板，其包括至少一個非導電層、一個導體、應用到該導體的一種電壓可切換介電材料(VSDM)、以及具有至少一條引線的一個電子部件，其中該至少一條引線電氣連接到該VSDM層。當施加到該材料的電壓超過一個特征電壓電平時，該VSDM從介電切換成導電。該電子部件可以是一個嵌入式部件或一個表面安裝部件。該電子部件可以是一個無源部件，例如電阻器、電感器或電容器。該電子部件可以是一個有源部件，例如二極管、晶體管、半導體器件、電路、芯片或集成電路。在另一實施方案中，提供了一種印刷電路板，其包括至少一個非導電層、一個導體、應用到該至少一個非導電層的一種電壓可切換介電材料(VSDM)、以及具有至少一條引線的一個電子部件，其中該至少一條引線電氣連接到該VSDM層。當施加到該材料的電壓超過一個特征電壓電平時，該VSDM從介電切換成導電。該電子部件可以是一個嵌入式部件或一個表面安裝部件。該電子部件可以是一個無源部件，例如電阻器、電感器或電容器。該電子部件可以是一個有源部件，例如二極管、晶體管、半導體器件、電路、芯片或集成電路。附圖說明通過舉例但不限于附圖中的圖示展示了多個實施方案，其中相似參考號表示相似元素。圖I根據示例性實施方案展示了一種示例性VSDM。圖2根據示例性實施方案展示了將VSDM層和表面安裝電子部件合并的層疊。圖3根據示例性實施方案展示了將VSDM層和表面安裝電子部件合并的層疊。圖4-8根據各種示例性實施方案展示了將VSDM層和嵌入電子部件合并的層疊。圖9A-C展示了合并VSDM元件的若干電路。具體實施例方式在一些示例性實施方案中，防護ESD或EOS可以包括使用VSDM。VSDM可以在較低電壓表現為絕緣體，并在較高電壓表現為導體。VSDM可以具有特定開關電壓，該開關電壓是在低和高電導率的狀態之間的范圍。VSDM可以提供到接地的分流，該分流通過允許在較高電壓值的電流通過VSDM轉到接地而不是通過受保護的器件或部件，保護電路和/或電子部件不受到高于開關電壓的電壓值影響。 在本文檔中，如同在專利文檔中普遍，術語“一個”或“一種”用來包括一個或多于一個。在本文檔中，術語“或”用來指代非排他的“或”，從而使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”，除非以其他方式表示。此外，在本文檔中提到的全部出版物、專利和專利文檔通過引用以其全文結合在此，盡管通過引用個別地結合。在本文檔和通過引用如此結合的這些文檔之間的不一致用法的情況下，應認為在所結合引用中的用法是對本文檔的用法的補充；對于不可調和的不一致性，在本文檔中的用法支配。在此中使用的單詞“示例性”意為“用作實例、例子或展示”。在此描述為“示例性”的任何實施方案不應解釋為優于其他實施方案優選或有利。同樣，術語“實施方案”不需要全部實施方案包括所討論的特征、優點或操作模式。如在此所使用的，術語印刷電路板(PCB)指代印刷接線板、蝕刻接線板或相似結構。PCB用來機械地支撐分立式電子部件，并使用層疊或附裝到非導電基板上的引線、電線、線路、路徑、軌跡或信號線跡來電氣連接分立式電子部件。在一些情況下，可以包括金屬引線(例如，作為隨后蝕刻的Cu層)以便在各種附裝電子部件之間提供電氣連通性。根據在此所披露的一些實施方案，PCB可以實施為單個基板或在不同的層具有不同電導率的多層基板。如在此所使用的，術語電子部件可以指代無源部件和/或有源部件，并包括但不限于電阻器、電感器、電容器、二極管、晶體管、半導體器件、電路、芯片、集成電路等。典型地，電子部件具有用于其電氣連接到其他部件或路徑的導電引線。根據在此所披露的實施方案，電子部件包括表面安裝部件和嵌入式部件。電子部件可以實施為分立式元件或薄膜(例如，電阻層、電容層等)，并淀積或濺射在PCB的基板或層上。如在此所使用的，VSDM指代具有是介電的或非導電特征的任何合成物或合成物的組合，除非超過特定值的電場或電壓施加到該材料，在此情況下該材料變得導電。因此，VSDM是介電的，除非超過與材料相關聯的值的電壓(或電場)(例如，由ESD或EOS事件提供)施加到該材料，在此情況下VSDM切換成導電狀態。VSDM可以進一步定義為非線性電阻材料。在許多應用中，VSDM的特征電壓范圍在超過電路或器件的操作電壓電平若干倍的值內。這樣的電壓電平可以大約是瞬態狀況(例如，由電荷如靜電放電產生)，盡管多個實施方案可以包括計劃電氣事件的使用。此外，一個或多個實施方案提供了在不存在超過特征電壓的電壓的情況下相似于非導電或介電材料表現的VSDM。根據在此所披露的實施方案，VSDM是基于聚合物的材料，并可以包括填充聚合物。填充聚合物可以包括絕緣體、導體和半導體材料的混合物。絕緣材料的實例包括但不限于硅酮聚合物、環氧樹脂、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶膠凝膠材料、奶精、二氧化硅酮、三氧化二鋁、氧化鋯、以及其他金屬氧化物絕緣體。導電材料的實例包括金屬，例如銅、鋁、鎳、不銹鋼等。半導電材料的實例包括有機和無機半導體。一些無機半導體包括硅、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、以及硫化鋅。有機半導體的實例包括聚-3-己基噻吩、并五苯、茈、碳納米管、富勒烯等。可以為良好地適用于VSDM的特別應用的機械和電氣性質選擇特定配方與合成物。額外地，在此所披露的一個或多個實施方案將VSDM層在PCB上方合并。VSDM層可以提供到接地的分流，該分流通過允許電壓高于開關電壓的電流通過VSDM層轉到接地而不是通過受保護的電路和/或電子部件，保護電路和/或電子部件不受到高于開關電壓的電壓影響。圖I展示了示例性VSDM100。VSDM100可以包括導電相110和絕緣和/或半導電 相120。在低電壓，VSDM100表現為絕緣體。在高于開關電壓的電壓(例如，高于觸發電壓、高于鉗位電壓等)，VSDM100可以表現為導體。典型地，VSDM100可以連接到電氣接地，并可以在器件的保護期間將電流分流到接地。圖2展示了將VSDM層合并的示例性層疊200。層疊200包括非導電基板202 (例如，PCB和/或其層，如預浸料層等)。層疊200還包括VSDM層210，該VSDM本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·科索斯基，R·弗萊明，B·格雷頓，D·瓦斯克斯，
申請(專利權)人：肖克科技有限公司，
類型：
國別省市：