[发明专利]具有电压可切换电介质材料的元件

说明书

关联申请的交叉引用

本申请要求2009年3月26日提交的题为“Discrete Component for Handling Transient Electrical Events Using Voltage Switchable Dielectric Material(使用电压可切换电介质材料处理瞬时电气事件的分立元件)”的美国临时专利申请No.61/163,842的优先权益，其内容通过引用结合与此。

背景

技术领域

本发明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。

发明概述

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)。