具有电压可切换电介质材料的元件制造技术

各个方面给出用于保护对抗伪电气事件(例如静电放电)的结构和器件。一些实施例包括桥接两导电焊盘之间的间隙的电压可切换电介质材料(VSDM)。正常绝缘时，VSDM可在伪电气事件中将电流从一个焊盘传导至另一焊盘(例如将电流分流至地)。一些方面包括间隙宽度大于与焊盘连接的电气引线之间的间距的50％的间隙。一些器件包括单层VSDM。一些器件包括多层VSDM。可设计各种器件以增加(VSDM的)有效体积与无效体积之比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含电压可切换电介质材料的器件的设计和制造。关联技术的描述印刷电路板、印刷线路板、集成电路(IC)封装件或类似的基板(下文中称其为 PCB)可用来组装和连接电子元件。PCB通常包括电介质材料以及一个或多个导电引线，以提供各连结的元件、芯片等之间的导电性。引线可以是金属性的，并且经常使用平版印刷技术形成(例如作为随后被刻蚀的一层Cu)。各元件可连结于PCB。连结可包括焊接(例如回流)、引线粘合、超声粘合等。对于需要将若干元件连结于PCB的场合，在PCB表面上的可用“连结区”可能限制可连结的元件的尺寸和/或数目。减小所连结元件的尺寸(并因此减小其占用的表面积)可得到在PCB 表面上增大的剩余面积，该剩余表面积可用来连结将更多元件或更大的元件。各种电气和电子元件可从浪涌保护、静电放电(ESD)保护和其它伪电气事件保护中获益。ESD保护可包括引入电压可切换电介质材料(VSDM)。VSDM在低电压下可表现为绝缘体，而在较高电压下表现为导体。VSDM的特征是在低导电率和高导电率这两种状态之间的所谓“切换电压”。VSDM可通过在电压高于切换电压时变为导电并允许电流这些电压下通过VSDM而不是通过受保护的器件流至地面分流(例如至地)电流，若非如此，则该电流会使元件损坏。一些PCB元件可通过连结浪涌保护器件(例如包含VSDM的器件)而保护免受电气浪涌作用。在这种情形下，所连结的浪涌保护器件可占据组件的“可连结”区(例如表面积)。在这类情形下，最小化器件的面积(同时满足必需特性)可增加连结其它元件的可用面积和/或最小化PCB组件的总尺寸。专利技术概述各个方面提供包含电压可切换电介质材料(VSDM)的器件。VSDM可包括基本绝缘相(例如一种或多种聚合物)以及基本导电相(例如一种或多种金属)。VSDM可包括半导体相。在一些场合下，绝缘相可以是大致连续的、具有离散导电性和/或半导体性的相(例如金属性和半导体微粒以接近与这些微粒关联的渗透阈值的浓度散布在聚合物基质中)。该器件可包括第一和第二导电引线，它们可相隔一表述为“封装间距”的距离。第一引线可连接于或以其它方式电气连通于第一导电焊盘，而第二引线可连接于或以其它方式电气连通于第二导电焊盘。第一和第二焊盘可相隔第一间隙。该第一间隙可具有大于封装间距的50%、70%或甚至90%的间隙宽度。第一间隙可大于封装间距(例如2倍、3倍、 5倍、10倍、50倍或甚至100倍)。第一和第二焊盘可附连于VSDM，并且第一间隙可由VSDM 跨越，由此当电压高于切换电压时，电流可基本“跨”第一间隙经由VSDM从一个焊盘流至另一焊盘。某些实施例包括单层器件的多层叠层(例如在不同层上的多对互补焊盘)。在一些情形中，第三导电焊盘可通过通路(例如通过多层叠层)电连接于第一引线，而第四导电焊盘可通过通路电连接于第二引线。第二 VSDM (可与第一 VSDM不同或与之相同)可接触第三焊盘和第四焊盘两者，并可跨越将第三和第四焊盘隔开的第二间隙。第一和第二间隙可以是相同或不同的。一些间隙可使用平版印刷方法来制造，该平版印刷方法相比其它制造方法可提供间隙上收紧控制的尺寸公差。各实施例包括表面安装器件，该表面安装器件可与标准表面安装技术(SMT)规范兼容。在一些情形下，该封装间距可对应于器件连结至的组件(例如PCB上的粘合焊盘间隔)的标准化规范。典型封装间距可在几百微米和几十毫米之间。一些器件包括电介质基板(例如印刷电路板基板)。一些实施例提供两焊盘之间的多个间隙。一些实施例提供两个以上焊盘之间的多个间隙。由VSDM连接的焊盘可设置在单层上。由VSDM连接的焊盘可设置在多层叠层的不同层上。在一些情形下，若干焊盘电连接于单个引线(例如配置成接地的引线)。在一些情形下，器件可保护若干不同的元件，其中每个元件可连结于与焊盘电气连通的单独引线。该焊盘可与另一焊盘(例如接地焊盘)分离一间隙，并且该间隙可由VSDM跨越，因此在ESD 发生时，电流基本跨过该间隙经由VSDM从一个焊盘流至另一焊盘。附图简述图IA和IB示出包含电压可切换电介质材料(VSDM)的示例性器件。图2是根据一些实施例的有效体积的示意图。图3示出根据一些实施例的多层叠层。图4示出根据一些实施例的多层叠层。图5示出一示例性实施例。图6示出一示例性实施例。图7示出一示例性实施例。图8示出一示例性实施例。专利技术详述这些方法和装置可直接面向伪电气事件(例如ESD)的保护。一些器件可设计成连结于一组件(例如PCB)，保护与器件电连通的组件的电子元件。例如，元件可经由ESD保护器件接地，该ESD保护器件可在ESD事件中将电流旁路分流至地，但在其它情形下使元件与地绝缘。可根据一种或多种规范(例如电气引线、焊接点、引线粘合点等之间的距离)设计器件，这些规范可由器件连结至的组件定义或与之关联。各实施例提供具有宽范围尺寸(从低于0. 5平方毫米面积至几平方厘米面积)的器件。为了方便，可以表征近似器件尺寸的间距为背景来描述某些特征(例如间隙宽度) 的尺寸。为了该说明书的目的，封装间距可表述器件的这一尺寸。封装间距可以是电引线之间的间距的一般表述，可对其进行选择以匹配另一目标上的相应间距(例如器件可附连至的封装件，比如PCB上的粘合焊盘之间的间距)。这种表述不旨在将封装间距局限在封装本身，而是提供与器件关联的尺寸规模。封装间距可表述一特定距离。封装间距可定性地表述器件的近似尺寸。一些实施例可面向小型器件(例如具有低于Imm的封装间距)。一些实施例可面向较大型的器件(例如具有Icm以上或甚至IOcm以上的封装间距)。两导电焊盘可相隔一间隙并通过电压可切换电介质材料(VSDM)连接，电流在电气事件中流过VSDM。间隙可包括间隙宽度，并且VSDM可包括有效体积。各实施例根据各种设计规范(例如根据器件可连结至的封装件)来优化间隙宽度和/或有效体积。例如， 一实施例可使受到漏电流约束、最大要求钳位电压以及最大器件体积影响的间隙宽度最大化。某些实施例通过使VSDM的有效体积和无效体积之比最大化而使钳位电压和器件尺寸最小化。图IA和IB示出包含电压可切换电介质材料的示例性器件。器件100包括通过 VSDM 120连接的至少两个导电焊盘(或电极)110、112。典型地，一个焊盘(例如焊盘110) 配置成接地，而另一焊盘(例如焊盘112)配置成连接于受保护的元件(例如电路、芯片、电阻器、电容器、电感器、二极管等)。器件100具有封装间距170的特征。在正常工作状态下，VSDM 120表现为绝缘体，并因此在正常电压下电流不从焊盘 112流至焊盘110。当受到保护的器件暴露于损害性电气事件时(即在高于切换电压的电压下)，VSDM 120可以是导电的，并且电流可通过VSDM 120和焊盘110分流至地。VSDM 1 的电、热和物理性质可因变于VSDM 120的化学组成。器件100的响应 (例如分流行为)也可因变于某些几何因素，包括间隙130、间隙高度140和间隙宽度150。 这些尺寸通常表征电流在焊盘间流动所通过的VSDM的体积。在图IA和IB所示示例中，接触区160可表述与VSDM 120接触并在分流事件中通过电流的导电焊盘的面积。相对的焊盘112可包括与VSDM 120的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·科索沃斯基，R·弗莱明，B·格雷登，
申请(专利权)人：肖克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：