[发明专利]使用具有垂直切换构造的电压可切换电介质材料嵌入层的衬底器件或封装

说明书

相关申请

本申请要求于2008年4月14日递交的第61/044,883号美国临时专利申请的优先权；前述优先权申请以引用方式整体纳入本说明书。

技术领域

本说明书中描述的实施方案涉及利用了电压可切换电介质材料(voltage switchable dielectric material)的衬底器件和封装。具体而言，本说明书中描述的实施方案涉及嵌入了具有垂直切换构造的电压可切换电介质材料层的衬底器件和封装。

背景技术

电压可切换电介质(VSD)材料已知是在低电压下绝缘而在较高电压下导电的材料。这些材料一般是由绝缘聚合物基质(matrix)中的导体、半导体和绝缘体颗粒(particle)组成的复合物(composites)。这些材料用于电子设备的瞬态保护，最显著的是用于静电放电保护(ESD)和电过载(EOS)。通常，VSD材料表现为电介质，除非被施加特征电压(characteristic voltage)或电压范围才表现为导体。存在各种类型的VSD材料。电压可切换电介质材料的实例被提供在诸如以下的参考文献中：第4,977,357号美国专利、第5,068,634号美国专利、第5,099,380号美国专利、第5,142,263号美国专利、第5,189,387号美国专利、第5,248,517号美国专利、第5,807,509号美国专利、WO96/02924以及WO 97/26665，它们都以引用方式纳入本说明书。

可以使用各种方法和材料或组分(compositions)来形成VSD材料。一种常规技术是，向聚合物层中填充高水平的金属颗粒直到十分接近渗透阈(percolation threshold)(一般就体积而言大于25％)。然后将半导体和/或绝缘体材料添加至该混合物。

另一种用于形成VSD材料的常规技术是：将掺杂的金属氧化物粉末混合，然后烧结(sinter)该粉末以制造带有晶界(grain boundaries)的颗粒，然后将该颗粒添加至聚合物基质直到超过该渗透阈。

其他的用于形成VSD材料的技术和组分被描述在以下文献中：题为“VOLTAGE SWITCHABLE DIELECTRIC MATERIAL HAVING CONDUCTIVE ORSEMI-CONDUCTIVE ORGANIC MATERIAL”的第11/829,946号美国专利申请；以及题为“VOLTAGE SWITCHABLE DIELECTRIC MATERIAL HAVING HIGHASPECT RATIO PARTICLES”的第11/829,948号美国专利申请。

附图说明

图1是一层或一厚度的VSD材料的说明性(未按比例绘制)截面图，其描绘了根据各种实施方案的VSD材料的成分(constituents)。

图2A图示了根据一个实施方案的具有VSD材料嵌入层的衬底器件，该VSD材料嵌入层被置于该衬底上以垂直地切换。

图2B图示了用于衬底器件的横向切换排布。

图3A至图3C描绘了用于制造诸如图2A的实施方案所示出和描绘的衬底器件的方法或技术。

图4图示了根据一个实施方案的用于开口314的实际上用激光钻出的孔(hole)。

图5示出了根据一个或更多个实施方案的包含了VSD材料垂直切换层的多层印刷电路板(或其他衬底器件)。

图6图示了根据本发明的一个实施方案的制造多层印刷电路板的流程，该电路板使用VSD材料嵌入层来提供针对瞬态电学事件(transient electrical event)的垂直切换的保护元件。

图7图示了图2A所示实施方案的变体。

具体实施方式

本说明书中描述的实施方案涉及嵌入了具有垂直切换构造的电压可切换电介质(VSD)材料层的衬底器件和封装。

根据一个实施方案，衬底器件包括覆盖在提供地(ground)的导电元件或层之上的VSD材料嵌入层。电极——其连接到待被保护的电路元件——延伸到该衬底的厚度中以与该VSD层接触。当该电路元件在正常电压下运行时，该VSD层是不导电的，从而该第一电极不连接到地。当该电路元件上发生瞬态电学事件时，该VSD层立即切换至导电状态，以使该第一电极连接到地。该构造保护连接到该第一电极的电路元件和连接器件免受该瞬态电学事件之害。