[发明专利]用于ESD保护的垂直切换的构造

说明书

技术领域

此处所公开的实施例一般涉及使用电压可切换的介电材料来实现针对ESD及其他过电压事件的垂直切换保护的结构、方法以及设备。

背景技术

电子设备常常是通过组装并连接各种组件(例如，集成电路、无源组件、芯片等等，下面简称为“芯片”)而制成的。许多组件，特别是半导体，对在所谓的过电压状态下向设备施加过量电压的杂散电气事件敏感。过电压状态的源的示例包括静电放电(ESD)、反电动势(EMF)、闪电、太阳风、诸如电动机和电磁体之类的切换的电磁感应负载、切换的重电阻性负载、大的电流变化、电磁脉冲等等。过电压状态可能会在包含有源和/或无源电子组件或电路元件(诸如半导体IC芯片)的设备中导致高电压，这些有源和/或无源电子组件或电路元件可能会导致大的电流流动通过组件或在组件内。大的电流流动可能会有效地损坏或者否则对这样的有源或无源组件或电路元件的功能造成负面的影响。

某些芯片包括针对在芯片的封装或相应的电子设备的操作过程中可能预期发生的某些过电压事件(例如，温和的ESD事件)的“芯片内”保护(例如，针对“人体模型”事件的保护)。

芯片可以被封装(例如，附接到衬底)。封装的芯片可以连接到额外的(例如，从芯片(ex-chip))过电压保护装置，这些保护装置保护封装的芯片，防止更严重的(例如，较高的电压)过电压事件。由于芯片内和芯片外过电压保护装置处于电气通信，因此，可能需要芯片外过电压保护装置来“保护”芯片内过电压保护装置。使用分离的组件的芯片外过电压保护装置难以在衬底的制造过程中添加。此外，芯片内保护难以跨完整的系统或子系统优化。对于ESD测试的规范的示例包括IEC61000-4-2和JESD22-A114E。

可以使用印刷电路板、印刷线路板，或类似的衬底(下面也简称为“PCB”)来组装、支持以及连接电子组件。PCB通常包括介电材料和一个或多个导电引线的衬底，以提供各种附接的组件、芯片等等之间的导电性。通常，在电介质衬底中印制(例如，使用诸如丝网印刷之类的印刷技术)金属引线的图案，以提供电连接。可另选地，向衬底施加金属层(例如，Cu、Ag、Au的层)，随后，去除(例如，蚀刻)金属层的某些部分，导致所需的图案。可以在PCB上布置多层导电图案和/或介电材料。各层可以使用通道来连接。包括14层或更多层的印刷电路板并不少见。

PCB通常用于支持和连接各种集成的电子组件，诸如芯片、封装及其他集成器件。PCB也可以支持和连接分离的组件，诸如电阻器、电容器、感应器等等，并在集成的和分离的组件之间提供连接。电子设备内的PCB及其他组件或区域中的导电图案和/或层有时提供用于传导可能会损坏或者否则负面地影响组件的过电压事件的路径。

在现有技术中存在用于提供对电子设备的过压保护的各种结构、方法以及设备(例如，表面安装到PCB的分离的浪涌抑制组件)，但是，它们一般在可制造性、性能、操作特征和成本方面表现出各种限制。需要改善的过压保护结构、方法以及设备。

附图说明

关于下面的详细描述被包括，并构成了说明书的一部分的附图，用于进一步说明各种实施例，并说明根据此处所公开的示例实施例的各种原理和优点。

图1示出了可以用于电子组件的ESD保护的包括VSD材料的水平切换VSDM构造。

图2示出了可以用于电子组件的ESD保护的包括VSD材料的水平切换圆柱形构造。

图3示出了关于各种实施例所使用的PCB和相关联的方向参考。

图4A示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换以及可以集成在衬底设备中的VSDM构造。

图4B示出了根据实施例的可以集成在PCB中或另一衬底中并适用于实现垂直切换的包括VSD材料层的VSDM构造。

图5示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换的VSDM构造。

图6示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换的VSDM构造。

图7示出了根据实施例的用于在垂直切换的VSDM构造内产生诸如分层互连之类的一个或多个导电结构的方法。

图8示出了根据实施例的具有垂直切换的VSDM构造的样本响应电压包络的图。

图9示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换的VSD材料构造。

图10示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换的VSD材料构造。

图11示出了根据实施例的适用于使用VSD材料来实现垂直切换的VSD材料构造。