用于表面安装式和嵌入式部件的放电保护制造技术

本发明专利技术披露了包括电压可转换介电材料(VSDM)的多种印刷电路板。该VSDM用来保护在印刷电路板上排列或嵌入其中的电子部件不受到放电影响，例如静电放电或电过载。在一个过电压事件期间，一个VSDM层将过多电流分流到接地，因此防止电子部件破坏或损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体上涉及保护电子器件不受到浪涌事件影响，并更具体地涉及将电压可切换介电材料用于电路板以便保护其表面安装式或嵌入式电子部件不受到放电事件影响的应用。
技术介绍
电荷例如静电放电(ESD)和电过载(EOS)是电子部件和器件故障的主要原因之一。将电子器件小型化和愈加小尺寸的部件集成进入电路的持续趋势导致了 ESD易感性增加的问题。因此，这些故障普遍导致归因于不希望的过电压和/或过电流影响的电子器件性能降低或破坏。各种解决方案已可用于保护电子器件不受到ESD和EOS效应影响。为处理ESD问 题，工程师普遍使用不同的基于电容器的排列、齐纳二极管、瞬态抑制(TVS) 二极管、多层变阻器、肖特基二极管等等。然而，上述器件需要安装在电路板上，并因此除了提高设计的复杂性之外需要额外的空间。此外，不能用现有ESD解决方案完全保护大多数集成电路。
技术实现思路
各种实施方案涉及电压可切换介电材料在印刷电路板中使用的技术，以便提供在过电压和/或过电流事件的情况下将电流分流到接地，因此防止损坏电子部件。在一个实施方案中，提供了一种印刷电路板，其包括至少一个非导电层、一个导体、应用到该导体的一种电压可切换介电材料(VSDM)、以及具有至少一条引线的一个电子部件，其中该至少一条引线电气连接到该VSDM层。当施加到该材料的电压超过一个特征电压电平时，该VSDM从介电切换成导电。该电子部件可以是一个嵌入式部件或一个表面安装部件。该电子部件可以是一个无源部件，例如电阻器、电感器或电容器。该电子部件可以是一个有源部件，例如二极管、晶体管、半导体器件、电路、芯片或集成电路。在另一实施方案中，提供了一种印刷电路板，其包括至少一个非导电层、一个导体、应用到该至少一个非导电层的一种电压可切换介电材料(VSDM)、以及具有至少一条引线的一个电子部件，其中该至少一条引线电气连接到该VSDM层。当施加到该材料的电压超过一个特征电压电平时，该VSDM从介电切换成导电。该电子部件可以是一个嵌入式部件或一个表面安装部件。该电子部件可以是一个无源部件，例如电阻器、电感器或电容器。该电子部件可以是一个有源部件，例如二极管、晶体管、半导体器件、电路、芯片或集成电路。附图说明通过举例但不限于附图中的图示展示了多个实施方案，其中相似参考号表示相似元素。图I根据示例性实施方案展示了一种示例性VSDM。图2根据示例性实施方案展示了将VSDM层和表面安装电子部件合并的层叠。图3根据示例性实施方案展示了将VSDM层和表面安装电子部件合并的层叠。图4-8根据各种示例性实施方案展示了将VSDM层和嵌入电子部件合并的层叠。图9A-C展示了合并VSDM元件的若干电路。具体实施例方式在一些示例性实施方案中，防护ESD或EOS可以包括使用VSDM。VSDM可以在较低电压表现为绝缘体，并在较高电压表现为导体。VSDM可以具有特定开关电压，该开关电压是在低和高电导率的状态之间的范围。VSDM可以提供到接地的分流，该分流通过允许在较高电压值的电流通过VSDM转到接地而不是通过受保护的器件或部件，保护电路和/或电子部件不受到高于开关电压的电压值影响。 在本文档中，如同在专利文档中普遍，术语“一个”或“一种”用来包括一个或多于一个。在本文档中，术语“或”用来指代非排他的“或”，从而使得“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，在本文档中提到的全部出版物、专利和专利文档通过引用以其全文结合在此，尽管通过引用个别地结合。在本文档和通过引用如此结合的这些文档之间的不一致用法的情况下，应认为在所结合引用中的用法是对本文档的用法的补充；对于不可调和的不一致性，在本文档中的用法支配。在此中使用的单词“示例性”意为“用作实例、例子或展示”。在此描述为“示例性”的任何实施方案不应解释为优于其他实施方案优选或有利。同样，术语“实施方案”不需要全部实施方案包括所讨论的特征、优点或操作模式。如在此所使用的，术语印刷电路板(PCB)指代印刷接线板、蚀刻接线板或相似结构。PCB用来机械地支撑分立式电子部件，并使用层叠或附装到非导电基板上的引线、电线、线路、路径、轨迹或信号线迹来电气连接分立式电子部件。在一些情况下，可以包括金属引线(例如，作为随后蚀刻的Cu层)以便在各种附装电子部件之间提供电气连通性。根据在此所披露的一些实施方案，PCB可以实施为单个基板或在不同的层具有不同电导率的多层基板。如在此所使用的，术语电子部件可以指代无源部件和/或有源部件，并包括但不限于电阻器、电感器、电容器、二极管、晶体管、半导体器件、电路、芯片、集成电路等。典型地，电子部件具有用于其电气连接到其他部件或路径的导电引线。根据在此所披露的实施方案，电子部件包括表面安装部件和嵌入式部件。电子部件可以实施为分立式元件或薄膜(例如，电阻层、电容层等)，并淀积或溅射在PCB的基板或层上。如在此所使用的，VSDM指代具有是介电的或非导电特征的任何合成物或合成物的组合，除非超过特定值的电场或电压施加到该材料，在此情况下该材料变得导电。因此，VSDM是介电的，除非超过与材料相关联的值的电压(或电场)(例如，由ESD或EOS事件提供)施加到该材料，在此情况下VSDM切换成导电状态。VSDM可以进一步定义为非线性电阻材料。在许多应用中，VSDM的特征电压范围在超过电路或器件的操作电压电平若干倍的值内。这样的电压电平可以大约是瞬态状况(例如，由电荷如静电放电产生)，尽管多个实施方案可以包括计划电气事件的使用。此外，一个或多个实施方案提供了在不存在超过特征电压的电压的情况下相似于非导电或介电材料表现的VSDM。根据在此所披露的实施方案，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绝缘体、导体和半导体材料的混合物。绝缘材料的实例包括但不限于硅酮聚合物、环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶胶凝胶材料、奶精、二氧化硅酮、三氧化二铝、氧化锆、以及其他金属氧化物绝缘体。导电材料的实例包括金属，例如铜、铝、镍、不锈钢等。半导电材料的实例包括有机和无机半导体。一些无机半导体包括硅、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化镍、氧化锌、以及硫化锌。有机半导体的实例包括聚-3-己基噻吩、并五苯、茈、碳纳米管、富勒烯等。可以为良好地适用于VSDM的特别应用的机械和电气性质选择特定配方与合成物。额外地，在此所披露的一个或多个实施方案将VSDM层在PCB上方合并。VSDM层可以提供到接地的分流，该分流通过允许电压高于开关电压的电流通过VSDM层转到接地而不是通过受保护的电路和/或电子部件，保护电路和/或电子部件不受到高于开关电压的电压影响。图I展示了示例性VSDM100。VSDM100可以包括导电相110和绝缘和/或半导电 相120。在低电压，VSDM100表现为绝缘体。在高于开关电压的电压(例如，高于触发电压、高于钳位电压等)，VSDM100可以表现为导体。典型地，VSDM100可以连接到电气接地，并可以在器件的保护期间将电流分流到接地。图2展示了将VSDM层合并的示例性层叠200。层叠200包括非导电基板202 (例如，PCB和/或其层，如预浸料层等)。层叠200还包括VSDM层210，该VSDM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·科索斯基，R·弗莱明，B·格雷顿，D·瓦斯克斯，
申请(专利权)人：肖克科技有限公司，
类型：
国别省市：