可直接应用的压变材料、其成分及使用该材料的器件制造技术

本发明专利技术提供压变材料（ＶＶＭ），其包括配制来实质粘结到传导及非传导表面的绝缘粘合剂。粘合剂因而及ＶＶＭ是自固化的并可应用成容易涂开的形式，其在使用前干燥。粘合剂消除了需将ＶＶＭ放置在单独装置中的需要及单独印刷电路板衬垫的需要，其中衬垫电连接ＶＶＭ。粘合剂及ＶＶＭ可被直接应用于许多不同类型的衬底，如刚性（ＦＲ－４）迭层板、聚酰亚胺或聚合物。ＶＶＭ还可直接应用到不同类型的、放置在装置内的衬底。在一实施例中，ＶＶＭ包括具有核的掺杂的半导粒子，其可以是硅，及惰性涂层，其可以是氧化物。粒子与传导粒子一起混合在粘合剂中。

【技术实现步骤摘要】
优先权要求本申请要求2003年4月8日申请的、题为“直接应用的压变材料及使用该材料的器件”的美国专利申请10/410,393的利益，其全部内容被组合于此以供参考并被依赖。相关申请交叉引用本申请关于下面的普通拥有的未决专利申请“用于静电放电保护的聚合复合材料”，序列号为09/232,387，律师档案号为0112690-020；“压变衬底材料”，序列号为09/976,964，律师档案号为0112690-098。
技术介绍
本专利技术总体上涉及电路保护，特别是涉及压变材料。电过载(“EOS”)瞬态产生高电场并通常产生高峰值功率，其使得电路或电路中的高度敏感的电学元件暂时或永久失去功能。EOS瞬态可包括能够中断电路工作或立刻摧毁电路的瞬态电压。EOS瞬态可起因于电磁脉冲、静电放电、闪电、静电荷的积聚，或由其它电子或电元件的工作引起。EOS瞬态可在次毫微秒到微秒的时间内达到其最大振幅并具有重复的振幅波峰。用于保护免遭EOS瞬态的材料存在，其被设计来非常快速地响应(理想地，在瞬态波到达其峰值前)以将所传输的电压在EOS瞬态期间降低到非常低的值。EOS材料的特征在于其在低或正常工作电压下具有高电阻抗。响应于EOS瞬态，材料非常快速地切换到低电阻抗状态。当EOS消散时，这些材料回到其高阻抗状态。EOS材料在EOS瞬态消散的基础上还可非常快速地恢复到其最初的高阻抗值。EOS材料能够在高和低阻抗状态之间反复切换。EOS材料可经受数千次ESD事件并在提供保护给每一单个ESD事件后恢复到想要的不工作状态。使用EOS材料的电路可分流一部分由于EOS瞬态产生的过多的电压或电流到地，从而保护电路及其元件。威胁瞬态的另一部分反射回威胁源。反射的波或由威胁源衰减，辐射掉，或重新指引到过电压保护装置，其以同样的方式响应于每一返回脉冲，直到威胁能量被减弱到安全水平。使用EOS瞬态装置的典型电路如图1所示。参考图1，其示出了典型的电路10。电路10中的电路负载12在正常的工作电压下工作。实质上大于2到3倍正常工作电压的具有足够持续时间的EOS瞬态可损坏负载12及其所包含的元件。通常，EOS威胁可超出正常工作电压的10倍、百倍甚至数千倍。在电路10中，EOS瞬态电压14被示出，其沿线16进入电路10。在出现EOS瞬态电压14的情况下，EOS保护装置18从高阻抗状态切换到低阻抗状态，因而将EOS瞬态电压14箝位在安全的低值。EOS保护装置18将一部分瞬态威胁从电线16分流到系统的接地20。如上所述，EOS保护装置18将大部分威胁反射回威胁源。EOS保护装置通常使用压变材料(“VVM”)。许多VVM已具有一致性和组成，即它们已要求某些类型的外壳或封装。也就是说，VVM材料在此以前已被提供在装置中，如表面安装装置，其安装到印刷电路板(“PCB”)。VVM装置通常已被分离于要求保护的电路的装置安装。这存在几个问题。首先，VVM装置增加大量要求安装到PCB的元件。VVM装置消耗了有价值的电路板空间并增加潜在的缺陷。VVM装置通常要求另外的衬垫来固紧到PCB，且还要求另外的电路迹线，其从PCB装置或从接地层布线到VVM衬垫。但为了成本、空间/灵活性和可靠性的目的，总是希望减少一些安装到PCB的元件。其次，增加元件到现有的PCB可能要求电路板重新设计或其它类型的结合到当前未决的设计中。如果应用已经在生产，则可能已花费相当多的时间优化电路板空间，其可能也可能没有留下空间来用于集成VVM装置。第三，许多EOS瞬态出现在PCB的外部并通过线缆或电线传输到PCB。例如，网络化的计算机和电话系统遭受由周围的操作活动引起的各种瞬态。在这些情况下，希望在电压瞬态到达PCB之前将它们消除。
技术实现思路
本专利技术提供过电压电路保护。具体地，本专利技术提供压变材料(VVM，100)，其包括配制来实质粘结到传导及非传导表面的绝缘粘合剂(50)。粘合剂及因而VVM是自固化的并可以墨水形式应用到应用中，其最终为干燥形式用于使用。粘合剂消除了需将VVM放置在单独装置中的需要及单独印刷电路板衬垫的需要，其中衬垫电连接VVM。粘合剂及VVM可被直接应用于许多不同类型的衬底，如刚性(FR-4)迭层板、聚酰亚胺、聚合物、玻璃及陶瓷。VVM还可直接应用到不同类型的衬底，这些衬底被放置在一电学设备(如连接器)内。VVM的粘合剂包括聚合物，如聚酯，其被溶解在溶剂中。用于溶解聚合物的一种适当的溶剂为二甘醇--乙醚乙酸酯(diethyleneglycol monoethyl ether acetate)，通常被称为“carbitolacetatate”。在一实施例中，增厚剂如煅制的二氧化硅被添加到绝缘粘合剂中，其增加了绝缘粘合剂的粘性。大量不同类型的粒子接着被混合在粘合剂中以产生所想要的箝位电压和响应时间。不同类型的粒子包括传导粒子、绝缘粒子、半导粒子、掺杂的半导粒子(包括核和壳掺杂的半导粒子)及其任何组合。在一实施例中，传导粒子包括内核和外壳。核和壳具有不同的传导性和电阻率。或壳较核传导性大，或核较壳传导性大。核和壳中的每一个均可分别由上面列出的不同类型的粒子中的任一组成。在一优选实施例中，传导粒子包括铝核和氧化铝壳。在另一实施例中，传导粒子不包括壳或涂层。在此，传导粒子可实质上由一种材料组成。在一优选实施例中，VVM包括传导粒子和掺杂的半导粒子。传导粒子实质上可以是纯镍粒子，而掺杂的半导粒子包括掺杂的硅。具有本专利技术粘合剂的VVM可被应用到衬底以形成各种电路或应用。在第一应用中，多个电极或导体经任何已知的技术固紧到印刷电路板。电极在每一个均通过间隙而分开布置在印刷电路板上。VVM被施加并实质地粘结到电极及间隙中的衬底。在第二应用中，电极也被固紧到衬底，但VVM仅实质地粘结到电极。即，VVM不粘结到衬底但跨间隙布置。在第三应用中，VVM实质地粘结到衬底，其中电极被放置在VVM上并实质地粘结到VVM。也就是说，VVM将电极固紧到衬底。在第四应用中，多个电极中的至少一个被固紧到衬底，其中VVM实质地粘结到固紧的电极。至少一其它电极位于VVM的上面。电极之间的间隙由VVM的厚度形成。在此，VVM可能也可不另外实质地固紧到衬底。位于VVM上面的电极也可具有固紧到衬底的部分。当VVM被应用到电路时，如印刷电路板，自固化成最后形式的VVM不要求单独的防护层。通过制造、运输和使用，VVM可被留下成对周围环境是开放的。衬底可以是任何类型的衬底，如与印刷电路板一起使用的刚性的迭层板(如FR-4)、与软性印刷电路(如Kapton)一起使用的材料如聚酰亚胺、聚合物、陶瓷或玻璃、及它们的任何组合。在另一实施例中，衬底可被涂覆或保护。例如，上述的任何应用均可被覆盖一涂层。涂层可以是多种不同材料的任一种，包括干膜可感光覆盖膜、喷射液体可感光覆盖膜、或“涂敷”型涂层。或者，上述的任何应用均可被嵌入在多层的印刷电路板(“PCB”)中。在另一实施例中，至少一另外的电极或导体固紧到上衬底的下侧，其中VVM存在于上和下衬底之间并实质地粘结到至少上和下电极并可能粘结到上和下衬底中的一个或多个。电路可以也可不提供在装置中。例如，在一实施例中，装置为电信装置，如RJ-45或RJ-11连接器。在另一实施例中，装置为输入/输出连接器，如Deutsc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供保护以免受电过载的合成物，包括：　　　　绝缘粘合剂；　　　　具有掺杂的内核及保持在内核上的涂层的半导粒子，半导粒子保持在粘合剂中；及　　　　保持在粘合剂中的传导粒子。

【技术特征摘要】
US 2003-12-23 10/746,0201.一种用于提供保护以免受电过载的合成物，包括绝缘粘合剂；具有掺杂的内核及保持在内核上的涂层的半导粒子，半导粒子保持在粘合剂中；及保持在粘合剂中的传导粒子。2.根据权利要求1所述的合成物，其中绝缘粘合剂包括聚合树脂。3.根据权利要求1所述的合成物，其中掺杂的内核包括硅及掺杂剂材料。4.根据权利要求3所述的合成物，其中掺杂剂材料包括选自下组的至少一成分锑、砷、磷及硼。5.根据权利要求1所述的合成物，其中掺杂的内核具有约5微米到约100微米的平均大小。6.根据权利要求1所述的合成物，其中涂层具有约100到10000埃的平均厚度。7.根据权利要求1所述的合成物，其中涂层包括选自下组的至少一材料二氧化硅、外延硅及玻璃。8.根据权利要求1所述的合成物，其中传导粒子实质上由单一材料组成。9.根据权利要求1所述的合成物，其中传导粒子包括氧化涂层。10.根据权利要求1所述的合成物，其中传导粒子包括选自下组的至少一材料铝、黄铜、碳黑、铜、石墨、金、铁、镍、银、不锈钢、锡、锌及其任何组合。11.根据权利要求1所述的合成物，其中传导粒子具有约5微米到约50微米的平均大小。12.根据权利要求1所述的合成物，其被配置和安排以直接应用，而不需封装在器件中。13.根据权利要求1所述的合成物，其被配置和安排以提供在器件中。14.根据权利要求1所述的合成物，其包括选自下组的至少一另外类型的粒子绝缘粒子、半导粒子及钨粉。15.一种用于保护以免受电过载的合成物，包括绝缘粘合剂；保持在粘合剂中的掺杂的半导粒子；及保持在粘合剂中的传导粒子，传导粒子实质上由单一材料组成，且其中粘合剂、半导粒子及传导粒子被配置和安排以被层压在电极间隙内。16.根据权利要求15所述的合成物，其中掺杂的半导粒子包括内核和外壳。17.根据权利要求15所述的合成物，其中传导粒子包括选自下组的至少一材料铝、黄铜、碳黑、铜、石墨、金、铁、镍、银、不锈钢、锡、锌及其任何组合。18.根据权利要求15所述的合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃得温詹姆士哈里斯，图沙尔维亚斯，史蒂文J惠特尼，
申请(专利权)人：力特保险丝有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]