CN1079571C - 可变电压保护结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的可变电压保护部件,包括嵌入可变电压材料中具有大体为恒定厚度的绝缘材料的加固层。利用该结构,该加固层限定了一个用于可变电压保护部件的可以抵抗可以造成可变电压材料中的钳位电压降低或短路的均匀厚度。此外,该可变电压保护部件可以结合到一个可压缩的接地平面,形成一个可变电压保护装置。本发明也提供了用于制作该可变电压保护部件和装置的方法。

Description

可变电压保护结构及其制作方法
本发明涉及一种可变电压保护装置,用于保护电子线路免受由闪电、电磁脉冲、静电放电、接地环路感应瞬变、或感应电涌所引起的过压瞬变带来的侵害。本发明尤其涉及一种可变电压保护部件,它具有一个基本上恒定的厚度,装配在一个可变电压保护装置中。
电压瞬变可能引起极高的电流和电压,穿透电气设备并损害它们,或者导致硬件损害,如半导体烧坏,或者引起电子故障,如传输信号丢失或存储数据的丢失。电压瞬变产生带有高峰电流的巨大电压尖峰(即:过压)。有三种基本的过压危险情况:静电放电、线路瞬变和闪电。典型的静电放电发生于从人体逸出的静电荷与一个正在运行的电子系统或集成电路芯片直接产生物理接触。线路瞬变就是AC电路中的电涌。线路瞬变也可能因.为关闭开关或启动马达而产生。闪电电弧可以袭击静止目标,如一幢大楼,或运动目标,如飞机或导弹。这类电弧可以突然增加一个系统的电子设备的负载。处于电高峰时,每一种这样的危险情况都可能摧毁一块集成电路芯片的敏感结构。
以前人们一直在使用各种各样的过压保护材料。这些材料属于非线性电阻材料,又称为电压可变材料。在操作中,电压可变材料在初始状态具有很高的电阻抗。当电路经受到一次过压打击时,电压可变材料迅速改变成低电阻抗状态,使过压同地线短路。当过压过去之后,电压可变材料立刻转换回高电阻抗状态。电压可变材料的关键运作参数为反应时间,箝位电压和电压峰值。电压可变材料从绝缘状态转换到导电状态所花费的时间就是反应时间。电压可变材料限制电压涌动时的电压即为箝位电压。换句话说,当材料转换为导电状态后,该材料要确保集成电路芯片不至于有高于箝位电压的电压。电压可变材料将从绝缘状态转换为导电状态(在涌动条件下)时的电压就是开关电压。这些材料典型地由分布在有机树脂或绝缘介质上的、精细分割的粒子构成。例如,美国专利4977357号(Shrier)和美国专利4726991号(Hyatt et al.)披露了这类材料。
电压可变材料和包含电压可变材料的部件一直被以各种方法用于过压保护装置。例如,美国专利5142263号和美国专利5189387号(两者皆授权给Childers et al.)披露了一种表面封装装置,它由一对导电片和放置在该对导电片之间的电压可变材料组成。美国专利4928199号(Diaz et al.)披露了一种集成电路封装件,它由一个引线架,一块集成电路芯片——该芯片被一个一端接地的电极所保护——和一个可变电压开关装置——该装置包含与电极的另一端相连接的电压可变材料——组成。美国专利5246388号(Collins et al.)说明了一种装置,该装置中第一组电气接头与一个电气连接器的信号接头互连,第二组接头接地,一个刚性的塑料套固定第一和第二组接头,从而形成一个细小的隙缝以便用过压材料填充。美国专利5248517号(Shrier et al.)披露了将电压可变材料涂或印在一个基片上的方法,以便得到具有大面积和精致表面的电压可变材料的共形涂层。通过直接将电压可变材料印制在基片上的方法,电压可变材料既可以用作一个分离装置也可以用作所连接电路的一部分。
电压可变材料的厚度和该材料的体积对其性能来说非常重要,这一点在现有技术中是众所周知。参见美国专利4977357号(Shrier)、美国专利4928199号(Diaz et al.)和美国专利4726991号(Hyatt et al.)。类似的,众所周知,如果置于压力之下,箝位电压会减小或者电压可变材料可以短路。参见美国专利4977357号(Shrier)。因此,在现有技术中一直迫切需要能够准确地、节约成本地生产一种可变电压保护部件,它具有统一厚度的电压可变材料,如果有压力施加给该材料,可以防止短路或箝位电压中的变化。除了这些性质以外,人们还希望能让电压可变材料连续通过可变电压保护装置的至少一个表面,以便通用于该部件,例如,通过一条单一电路线或多条电路线。
美国专利5246388号(Collins et al.)披露了一种过压保护元件,它可以替代目前在保护电子电路中所使用的分离装置。该过压保护元件包括一个绝缘材料层,其第一和第二相隔的主要表面隔开一预定的距离,它决定了该元件的厚度,有一些相隔的孔洞在主要表面之间延伸,还有一种过压保护材料包含在绝缘材料中形成的孔洞内,并在相隔的主要表面之间延伸。这些相隔的孔洞通过机械打孔、激光处理及切割、化学蚀刻等方法在绝缘材料层上钻孔而成。孔洞在图形上形成,其宽度要比孔洞将要覆盖的所连接电路的宽度宽出大约一半。孔洞的距离由电路中引线的距离来决定。
上述美国专利在此作为参考。
虽然现有技术披露了各种材料和装置,但人们还是不断有迫切需要,希望提供改进的、成本效益更好的电压可变材料和性能更加一致的装置,以防止在该材料和装置所使用的各种条件下箝位电压的变化。
本发明提供一种可变电压保护装置中使用的可变电压保护部件,尤其提供一种可变电压保护部件,它具有精确控制的、统一厚度的、用于抵抗该部件所受到的压力的电压可变材料。本发明还提供了一种可变电压保护装置,它由一个可变电压保护部件组成,该部件连接在一个可压缩的、富有弹性的导电接地平面,从而使该装置顺应不规则表面。
根据本发明的一种可变电压保护部件由一个加固绝缘层组成,该绝缘层的厚度为一常量,并由电压可变材料灌注。根据这一配置,该加固层为可变电压保护部件确定了一个统一的厚度,以抵抗可能引起箝位电压减少或电压可变材料中短路情况发生的压力。此外,该电压可变材料可以连续通过该可变电压保护装置的至少一个表面,以通用于电子线路。
根据本发明的一个方面,提供一种放置在系统地线和电子线路之间的可变电压保护部件,它由一种电压可变材料和一个嵌入在该可变电压材料中的、厚度为一常量的加固层组成。
根据本发明的另一方面,提供一种放置在系统地线和电子线路之间的可变电压保护部件,它由一个厚度为一常量、包含一组绝缘材料片——该组绝缘片彼此之间构成很多空穴——的加固层和一种灌注该加固层并填充这些空穴的电压可变材料组成。
再根据本发明的另一个方面,提供一种与系统地线结合使用的可变电压保护装置,它由一个可变电压保护部件和一个与该可变电压保护部件相接触的可压缩的导电接地平面组成。
根据其方法发明的一个方面,提供了一种制作可变电压保护装置的方法,包括提供一种具有常量厚度的加固层的可变电压保护材料,提供一种导电基片,在该导电基片上淀积包含该加固层的可变电压保护材料。
根据其方法发明的另一个方面,提供了一种制作可变电压保护装置的方法,包括提供一种导电基片,在该基片的一个表面上有一个厚度为定量的加固层,并在该加固层中灌注一种可变电压保护材料。
再根据其方法发明的另一个方面,提供了一种制作可变电压保护装置的方法,包括提供一种可压缩导电接地平面,提供一种可变电压保护材料,以及在该可压缩导电接地平面上淀积该可变电压保护材料。
当结合附图阅读本说明书时,本发明的许多目标和优点对于现有技术中的普通技术人员而言是非常明显的。现在结合附图对本发明进行描述,其中相应的参考数字与相应的元件一致。
附图1是中心部分被取掉的可变电压保护部件的一个实施例的横截面透视图的一部分,以显示该加固层是一个纺造玻璃垫;
附图2是本发明另一个实施例的横截面图,其中该加固层是一个无纺玻璃垫;
附图3是封装在导电接地平面上的本发明另一个实施例的横截面图,其中该加固层是带垫片的无纺玻璃垫;
附图4是本发明另一个实施例的横截面图,其中该加固层是尺寸定好的垫片;
附图5是附图4的可变电压保护部件带有较小尺寸垫片时的横截面图;
附图6是本发明所利用的集成电路芯片载体的透视图;
附图7是本发明所利用的电话连接器的透视图;
附图8是安装在一个印刷电路板边缘上的本发明的横截面透视图的一部分;
附图9是根据本发明,一个标准封装的可变电压保护装置的透视图;
附图9A是根据本发明,一个标准封装的可变电压保护装置另一个实施例的横截面透视图;
附图10是生产可变电压保护装置的一个引线框架的透视图;
附图11是一个集成电路芯片引线框架,安装有本发明的可变电压保护部件;
附图12是附图11的芯片引线框架沿引线12-12的横截面图;
附图13是一个根据本发明的分离的可变电压保护部件;
附图14是一个印刷电路板的横截面图,本发明的可变电压保护部件层压在该印刷电路板中;
附图15是利用本发明的可变电压保护部件与一个预定的引线板接触的另一个装置的横截面图;
附图16是一个集成电路芯片引线框架横截面图,横过一个模垫地线安装有本发明的可变电压保护部件;
附图17是利用本发明的可变电压保护部件的一个印刷电路板的另一个
实施例的横截面图;
附图18是一个集成电路芯片引线框架的另一个实施例的横截面图,安装有本发明的可变电压保护部件。
在本发明的一个实施例中(附图1),提供了一种可变电压保护部件1,包括一个加固层3嵌入在电压可变材料5中,或者换句话说,该加固层用该电压可变材料灌注。该加固层3有较低的可压缩度,选用其作为预定的厚度,从而该可变电压保护部件1将具有一个预定的、统一的厚度7。通过使用加固层3得到一个统一的厚度,可以获得重复性的电气性能。
最好的情况是,该加固层3是较低可压缩度的建筑材料,其热膨胀系数和介电常数都比较低。该加固层3可以是任何绝缘材料,包括,但不限于,多孔聚合物支持材料,例如美国专利4950546号(Dubrow et al.)所提到的,以及美国专利申请,系列号711119,1985年3月12日提交,(等同公开出版物,为欧洲专利申请,EP194872,1986年9月17日)所公开的,多孔合成树脂聚合物绝缘带例如以“TEFLON”商标销售的产品(由E.I.Du Pont de Nemours&Co.,Wilmington,Delaware制造),聚丙烯,玻璃,芬芳聚酰胺例如以“KEVLAR”商标销售的产品(由E.I.Du Pontde Nemours&Co.,Wilmington,Delaware制造),聚酯,热塑聚合物,热固聚合物,环氧树脂和陶瓷。加固层3可以由纤维绝缘材料9所形成的小垫组成,如附图1所示,或是由颗粒绝缘材料11所形成的无纺垫组成,如附图2所示。该无纺垫可以通过将颗粒物随机压制或粘合以形成小片组成。小片经过压制和对齐,皆处于同一水平线。此外,无纺垫可以是附图1所示纺造纤维垫经破裂或切割成更小的片而得到。另外,纤维或绝缘材料在排布时可以用金属涂层涂敷,从而在流通时不致引起短路,或者也可以是金属粒子用绝缘材料涂敷。
加固层3包括在组成该加固层的小垫中的绝缘材料片9(或无纺垫中的小片11)之间的一些空穴或空间13。在一个实施例中,电压可变材料5灌注于加固层3,从而从顶表面17到底表面19(附图2)形成一个连续的电压可变材料的路径15。可以通过现有技术中普通技术人员所熟知的一系列方法将电压可变材料灌注于加固层3,例如:将加固层浸泡在电压可变材料中,然后在两个压辊之间挤压加固层;将电压可变材料涂或印在加固层上;浇注;砑光;等等。应当有足够量的电压可变材料5填充空穴13,以负荷发生在过压状态时的电压尖峰或电流。电压可变材料可以连续经过可变电压保护部件的顶及底表面,从而使该部件可以通用于电路上的可变引线图形而不必精加工。取决于电压可变材料中导电粒子的尺寸,存在于空穴13中的导电粒子数量或少或多。例如,如果导电粒子比较大,则几乎没有粒子会适合空穴,所以如果电压可变材料只用于顶表面,则更多的粒子会在顶表面上。类似的,如果电压可变材料用于顶和底表面,则更多的导电粒子会在顶和底表面上。反之,如果粒子比较小,则更多的粒子会通过空穴。
在另一个实施例中,加固层3嵌入在电压可变材料5中。可以通过现有技术中普通技术人员所熟知的一系列方法将加固层嵌入在电压可变材料中,例如用电压可变材料封装一个基片,然后将加固层层压至湿套(wetcoating)中;准备一层电压可变材料,然后将加固层压进电压可变材料中;等等。
可变电压保护部件1的电压可变特性由所使用的电压可变材料和该部件的厚度所决定。厚度越大则箝位电压越高。如果希望箝位电压在20至30伏特之间,则用于可变电压保护部件的典型厚度7可以是0.8至1.0密耳。如果希望箝位电压在30至40伏特之间,则典型厚度可以是1.0至2.0密耳。如果希望箝位电压在40至70伏特之间,则典型厚度可以是2.0至3.0密耳。
附图3显示绝缘垫块21如陶瓷或玻璃球可以加进绝缘层3(垫或非弯曲垫)以更精确地控制厚度7。垫块21在顶表面17和底表面19之间延伸。如果有压力施加到可变电压保护部件,垫块21将充当支持物并防止电压可变材料被压缩,从而防止短路或箝位电压的减小。特别地,在固化温度下处理期间抗压阻抗是非常重要的。垫决21可以是任何由性能所决定(即箝位电压,等等)可变电压保护部件所希望的预定尺寸。例如,如果希望得到1密耳厚的可变电压保护部件,则垫块应当是0.9至1.1密耳,最好是1密耳。一般而言,大多数所希望的可变电压保护部件的孔洞宽度都在0.2至10密耳之间。也可考虑将垫块制成其它形状而不是圆球形。垫块的形状和尺寸也取决于电压可变材料中金属粒子的尺寸。
附图3进一步显示可变电压保护部件1可以连接到一个导电接地平面23以构成可变电压保护装置25。可变电压保护部件可以通过导电黏合剂,导电底漆,非导电底漆,直接粘合等等连接到接地平面23。此外,可变电压保护部件1还可通过诸如喷涂,辊压,旋转涂膜,层压,浇铸或挤压等方法连接到接地平面23。例如,导电接地平面23可以是预定的长度,可变电压保护部件1可以层压到接地平面23,或者可变电压保护部件1和接地平面23可以通过挤压或层压方法连续卷绕和连接。
导电接地平面23可以是现有技术中普通技术人员所熟知的任何导电材料,如铜,镍板铜,青铜,铍铜等等。导电接地平面23可以有弹性(如金属薄片)以适应不规则的用途。
在另一个实施例中,导电接地平面23最好是可压缩的。由于导电接地平面23可压缩,可变电压保护装置25可以在一条电引线和一条金属引线之间放置和压缩,如一个连接器的外套而不改变可变电压保护部件1的厚度,从而防止短路并确保可靠的电气性能和箝位电压。可压缩导电接地平面23可以是任何材料,如导电聚合材料,导电硅环氧树脂,固化的导电硅橡胶,导电底漆等等。可压缩导电接地平面最好是导电弹性体或导电橡胶。可压缩导电接地平面既可以在所有电压下导电,也可以只在高电压下导电,类似于电压可变材料。
在另一个实施例中,23在至少一个表面上具有顺应的坚实度,从而使可变电压保护装置能够适应不规则的表面。此外,导电接地平面可以有至少一个粘合表面,以使该导电接地平面能够粘合,并维持与一个电气部件表面的电接触。最好是,当它被压进适当位置时该粘合表面具有“快速粘合”特性。
附图4和5显示加固层3可以只由孔洞21组成。在附图4中,孔洞21在顶表面17和底表面19之间延伸以构成所希望之厚度7的加固层。电压可变材料5填充孔洞之间的空穴13以提供顶和底表面之间的连续路径。在附图5中,孔洞21以同样方式运作,但球体尺寸更小,它们彼此迭加在顶部以构成所希望厚度7之加固层。孔洞21可以是任何形状和尺寸,并迭加任意层以构成加固层。
根据本发明所使用的电压可变材料5可以是现有技术中所知的任何电压可变材料,例如,在美国专利4977357号(Shrier)或美国专利4726991号(Hyatt et al.)中所披露的材料。一般的,电压可变材料由一种黏合剂和在黏合剂中均匀分布并隔开以提供导电性的紧密间隔的导电粒子所组成。此外,根据本发明可以使用如美国专利4103274号(Burgess et al.)中所披露的各种材料。
然而最好是,电压可变材料5可以是一种电压可变厚胶片材料,典型地由50%的溶剂和50%的固体涂料组成,该固体材料由38%按重量计(30%按体积计)的导体如10微米的铝,3.5%按重量计(3.4%按体积计)的用作导体的硅石涂料,和58.5%按重量计(66.6%按体积计)的增强型含氟硅有机树脂聚合物所组成,其中该增强型含氟硅有机树脂聚合物的介质击穿强度通过增加抗氧化剂和稳定剂如特殊尺寸的铝氧化物而得以修改。该铝氧化物的尺寸范围可以是0.01至5微米。电压可变材料还可以是层压至加固垫的一种固体。电压可变材料也可按照1994年7月14日提交的系列号为08/275154的美国专利申请所披露的方法制备。
本发明的可变电压保护部件1可以用于很多场合。例如,可变电压保护部件1可以与一个导电接地平面23一起使用以构成一个可变电压保护装置25从而用于一个集成电路芯片支撑框架27中(附图6)。该集成电路芯片支撑框架27包含集成电路芯片29。芯片29的导电输入/输出板(未显示)是典型的电线,它通过电线31与芯片支撑框架27中的导电引线33结合。可变电压保护部件1与芯片支撑框架27中的导电引线33相接,导电接地平面23典型地与芯片支撑框架27中的一条或几条系统地线,或者是芯片包中任何其它适当的点接地。
可变电压保护装置25包括了芯片支撑框架27中的每条导电引线33的一部分,而每条导电引线33的另一部分则留给通过电线33与芯片29结合的电线。在另一个实施例中,导电引线33可以是与芯片29结合的电线,而可变电压保护装置25是一个包括芯片29和导电引线33的罩。
在一个实施例中,通过首先将可变电压保护部件1放置在导电引线33的适当区域上,然后再将导电接地平面23连接到可变电压保护部件1,在芯片支撑框架27上构成可变电压保护装置。然后将导电接地平面23与芯片支撑框架27中的一条系统地线,或者是芯片包中任何其它适当的点相接。芯片支撑框架27中的可变电压保护装置25允许所有的输入/输出引线与可变电压保护部件1相接,后者反过来又与导电接地平面23相接。因此,通过任何输入/输出引线或导电板而进入芯片包的任何过压尖峰均可立刻通过可变电压保护部件1到达导电接地平面23。通过导电黏合剂或其它适当的方法,可以将可变电压保护部件1与导电引线33相接。此外,以类似于胶带自动粘合的方法可以将可变电压保护部件粘贴并热层压到引线。
本发明的可变电压保护部件1另一个用途可以是任何一种电气连接器,如RJ(即电话),同轴电缆,D-Sub(即多脚计算机电缆连接器),38999(即飞机),ARINC,SCSI(小型计算机接口),印刷电路板输入输出连接器,芯片插座(针脚网格阵列,PLCC),等等。可变电压保护部件在所有的电气连接器中基本上是一样的,除了形状以外,比如用于D-Sub是矩形,用于38999连接器是圆形。在每一种连接器中设计都是一样的,就是说,可变电压保护部件与一个表面上的连接针脚电相通,而在另一个表面与一条地线或接地的导体相接。因此,出于图示目的只描述RJ连接器。
可变电压保护部件1可以与一个导电接地平面23一起使用以构成一个可变电压保护装置25从而用于一个RJ电气连接器35中(附图7)。RJ电气连接器35由绝缘套37组成,它有一个垫状连接器开口39用于接收一个垫状连接器,如电话插座。绝缘套37还有一个可变电压保护装置槽41用于接收可变电压保护装置25。在可变电压保护装置槽41中是一组电引线43。可变电压保护装置25与同电引线43相接的可变电压保护部件1一起放置在可变电压保护装置槽41中。电气连接器外套45的前端47插入接收槽49并向前推直到外套罩51定位在可变电压保护装置25之上,导体53完全插入导体槽55。外套罩51可以向导电接地平面23偏斜从而得到更好的电接触效果。最好是,导电接地平面23是可压缩的,以防止压力被传输到过压保护部件1,从而防止短路或箝位电压的变化。经过任何引线43进入电气连接器35的任何过压尖峰可以立刻通过可变电压保护部件1到达导电接地平面23,然后经过外套罩51到达连接器套45再分流到地线。
在另一个用途中,可变电压保护部件1可以用作带状物,胶带,标签或胶片,可以随意切割成所希望的长度以用于不平坦和不规则的表面,如印刷线路板。由可变电压保护部件1和导电接地平面23组成的可变电压保护装置可以用粘合胶带59粘到印刷电路板57。可变电压保护部件1覆盖任何外露的印刷电路引线61。用粘合胶带59将地线63。如一条电线,导电环氧树脂,焊料等从印刷电路板上预设的地线引线通过任何开口65连接到导电接地平面23。开口65可以是一个连续槽。印刷电路引线中的任何过压尖峰可以立刻通过可变电压保护部件1到达导电接地平面23,然后再分流到地线。在另一个实施例中,可变电压保护部件本身粘合到印刷电路板,所以粘合胶带59可以省略。
可变电压保护部件可以作成标准的封装部件,如小外廓,单列封装和双列封装以用于印刷电路板。小外廓封装67(附图9)是每个封装类型的图示。小外廓封装67由多针脚69组成,可变电压保护部件1与每个针脚相接。一个共同的导电接地平面23与可变电压保护部件1相接。地线针脚71通过接头73与导电接地平面23相接。标准的连接技术如电线粘合,焊料,或导电环氧树脂均可用于接头73。为了保护该装置,可以使用环氧树脂或标准浇铸化合物在该装置周围浇铸,以密封针脚--可变电压保护部件--导电接地平面接口,从而保护该装置。
小外廓封装67平行连接到印刷电路板上的印刷电路以提供过压保护给电路。在没有过压的情况下,小外廓封装67处于被动状态,不对印刷电路产生影响。然而,如果过压存在,可变电压保护部件1将尖峰通过导电接地平面23和地线针脚71导向系统地线。
附图9A显示了一个与小外廓封装67类似的装置68,但可以是上述任何标准封装部件。装置68由在该装置一边的多输入引线70和与输入引线70相对的多地线引线72组成。可变电压保护部件1连接输入引线70到地线引线72。一个共同的导电接地平面23与可变电压保护部件1相接。如附图9所示的装置,装置68可以用一个保护套如环氧树脂或标准浇铸化合物套上。
装置68以与上述小外廓封装67相同的方式平行连接到印刷电路。在没有过压的情况下,装置68处于被动状态。然而,如果过压存在于任何输入引线70中,可变电压保护部件1将尖峰导向共同的导电接地平面23,然后再从共同的导电接地平面23经过任何地线引线72导向系统地线。
如附图10所示,使用一个分离的引线框架(典型的大约7英寸长带有40个引线集或冲垫)或一个连续的卷绕引线框架75,任何封装部件都能以分离的、半自动方式或全自动装配生产线来生产。引线框架充当一个导电基片。在一个实施例中,引线框架75有带导孔79的进料轨77,用于矫正和通过生产线向引线框架进料。也可使用现有技术中普通技术人员所熟知的其它矫正和进料方法,如与进料轨77邻接的静止导轨和摩擦轮通过生产线推拉引线框架。
在一个实施例中,可变电压保护部件1放置在引线框架75上。可在引线框架上使用稀薄的绝缘聚合物以帮助可变电压保护部件粘合到引线框架,或者可以通过层压,导电黏合剂,导电环氧树脂,气压,温度,喷涂,辊压,旋转封装,浇铸,挤压等等方法将可变电压保护部件粘合到引线框架。然后导电接地平面23与可变电压保护部件1相接。每个地线针脚71再通过接头73与导电接地平面23相接。为了制作装置68,不要将地线引线与接地平面23相接。封装之后,每个引线集81从引线框架75成方块形引出,以形成附图9和9A所示的标准封装。附图10所示的引线框架75中每个引线集81有8条引线,但引线框架可以有任意数量的引线。
可以考虑将刚刚描述的步骤以不同的顺序来完成,如将可变电压保护部件1应用到导电接地平面23,并在连接到引线集81(或冲垫)之前印模冲压。或者在引线集从引线框架75成方块形引出之后,再将导电接地平面23连接到地线针脚71。
在另一个实施例中,制作封装装置的方法可以是完全自动化的,如喷涂,辊压,层压,或挤压方法,其中引线框架是连续的,并且多引线框架针脚69垂直于进料轨77,以及可变电压保护部件1应用到引线框架。例如,可变电压保护部件1和导电接地平面23可以用连续胶带层压到连续引线框架。然后,装配好的部件可以划分成预定量的引线。对附图9所示的装置而言,可选择一条引线作为地线针脚并连接到导电接地平面。
在另一个实施例中,引线框架75可以是一个导电基片,上有预定的图形与印刷电路板上的引线匹配,或者该导电基片是一个光蚀刻的连续片以构成一个预定的图形并与印刷电路板或集成电路上的引线匹配。然后该光蚀刻区域再用电压可变材料填充。
附图11显示本发明的另一个用途,其中可变电压保护装置25可以用胶带形式用于集成电路芯片引线框架83。集成电路芯片引线框架有一组引线85连接到集成电路芯片29并与一个印刷电路板或多芯片模块连接。如附图12所示,可变电压保护装置25,由可变电压保护部件1和导电接地平面23组成,被“粘到”该组引线85。引线85通过电线31连接到芯片29。当集成电路芯片引线框架83与一个印刷电路板或多芯片模块连接时,每条导电接地平面23可以连接到系统地线。
在另一个实施例中,利用集成电路芯片引线框架83,可变电压保护部件可应用到引线85和集成电路芯片引线框架83底部的冲垫地线109(附图16)。当集成电路芯片引线框架83与一个印刷电路板或多芯片模块连接时,冲垫地线109与系统地线连接。用这种方法,一条引线85经受到一个电压尖峰时,可变电压保护部件1将该尖峰侧向通过该可变电压保护部件导向冲垫地线109以保护芯片29。作为选择,可以增加接地平面23以增强可变电压保护装置的性能。连接有接地平面23时,当一条引线85经受到一个电压尖峰,可变电压保护部件1将该尖峰导向接地平面23然后再导向冲垫地线109。
还是在另一个实施例中,利用一个集成电路芯片引线框架通过电线31将电线粘合到芯片29,可变电压保护部件可以应用到引线85和冲垫地线109之间(附图18)。当集成电路芯片引线框架83与一个印刷电路板或多芯片模块连接时,冲垫地线109与系统地线连接。当任何一条引线85经受到一个电压尖峰时,可变电压保护部件1将该尖峰通过冲垫地线109导向系统地线。
附图13显示了一个分离的表面封装装置87。装置87由在两个导电接地平面23和两个用于表面封装该装置87的外层导电层89之间层叠的可变电压保护部件1的合成物组成。合成层可以通过层压或涂层法装配。可将保护性的环氧树脂涂层应用到(如喷涂)装置87以保护可变电压保护部件1。
在附图14中,可变电压保护装置25被层压进带有信号引线93的印刷电路板91。可变电压保护部件1连接到信号引线93或其周围。在可变电压保护装置25任何一面的层95和信号引线93构成该印刷电路板。导电接地平面23与系统地线连接。如果信号引线经受到过压情况,可变电压保护部件1将该尖峰导向导电接地平面23,后者再分流到系统地线。
在另一个实施例中,使用印刷电路板中的通道或通过孔111,可以在印刷电路板91中利用可变电压保护部件1(附图17)。通道111可以与可变电压保护部件1排列在一起,后者与导电接地平面23和印刷电路板中的信号引线93相接。重要的是,导电接地平面23在可变电压保护部件1处终止。同样重要的是,信号引线93延伸通过可变电压保护部件1与一层覆盖可变电压保护部件1的导电材料113,如焊料相接。用这种方法,当一个针脚(未显示)插进通道111时,该针脚与信号引线93电相通。如果信号引线93经受到过压情况,可变电压保护部件1将该尖峰导向导电接地平面23,后者再分流到系统地线。
附图15显示一个装置97,它利用可变电压保护部件1与信号引线99和地线引线101的一个预定图形相接。一个导电条103有一个导电凸起部105的图形,它经过蚀刻,粘贴或机械加工以与地线引线101的一个预定图形相配。可变电压保护部件1放置在导电凸起部105之间,并经过平整使其与导电凸起部105一样平坦。一层导电材料107,如导电环氧树脂或导电黏合剂,被应用到导电凸起部105和可变电压保护部件1以与信号引线99和地线引线101的一个预定图形相配。当一个信号引线99经受到一次过压尖峰时,可变电压保护部件1将该尖峰导向导电条103。然后该尖峰通过导电材料层107被导向地线引线101。此外,装置97的层107可以省略,可变电压保护部件1可以直接粘合到引线。
以上描述了本发明的原理,最佳实施例和运作方式。但是不应将本发明限于所讨论的特定实施例。因此应当将上述实施例看成是示范性的而不是限制性的,应当理解由现有技术中的普通技术人员可以对这些实施例作出改动而不脱离下述权利要求所确定的本发明的范围。

Claims (23)

1.一种放置在地线和电子线路之间的可变电压保护部件,包括:一种电压可变材料;其特征在于一个有常量厚度的加固层嵌入在该电压可变材料中。
2.根据权利要求1的可变电压保护部件,其中该加固层是一个纤维垫。
3.根据权利要求1的可变电压保护部件,其中该加固层是无纺的绝缘材料片。
4.根据权利要求3的可变电压保护部件,其中该无纺的绝缘材料片是同一尺寸的球体。
5.根据权利要求1的可变电压保护部件,其中该加固层呈带形式或纤维形式或片状形式,是一种从聚合物、陶瓷或玻璃中选择的绝缘材料。
6.根据权利要求5的可变电压保护部件,其中该加固层是一种呈多孔合成树脂聚合物胶带形式的绝缘材料。
7.根据权利要求1的可变电压保护部件,其中该电压可变材料还包括绝缘垫块以向可变电压保护部件提供精确的厚度尺寸。
8.一种放置在地线和电子线路之间的可变电压保护部件,包括:一个有常量厚度的加固层包括:一组绝缘材料片,该组绝缘材料片确定其间的一些空穴;其特征在于一种电压可变材料灌注该加固层并填充那些空穴。
9.根据权利要求8的可变电压保护部件,其中该加固层是无纺的绝缘材料片。
10.根据权利要求9的可变电压保护部件,其中该无纺的绝缘材料片是同一尺寸的球体。
11.根据权利要求8的可变电压保护部件,其中该加固层呈多带形式或纤维形式或片状形式,是一种从聚合物、陶瓷或玻璃中选择的绝缘材料。
12.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是热塑聚合物。
13.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是热固聚合物。
14.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是环氧树脂。
15.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是芬芳聚酰胺。
16.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是聚脂。
17.根据权利要求5或11的可变电压保护部件,其中上述聚合物是聚丙烯。
18.根据权利要求11的可变电压保护部件,其中上述加固层是一种多孔合成树脂聚合物胶带形式的绝缘体。
19.根据权利要求8的可变电压保护部件,其中该电压可变材料还包括绝缘垫块以向可变电压保护部件提供精确的厚度尺寸。
20.一种制作可变电压保护装置的方法,包括:提供带有常量厚度的加固层的可变电压保护材料;提供一个导电基片;和在该导电基片上淀积包含加固层的可变电压保护材料。
21.根据权利要求20的方法,其中该可变电压保护材料通过喷涂,辊压或旋转涂层,层压或挤压方法应用到该导电基片。
22.一种制作可变电压保护装置的方法,包括:提供一个在基片表面上带有常量厚度的加固层的导电基片;和在该加固层中灌注一种可变电压保护材料。
23.根据权利要求22的方法,其中该可变电压保护材料通过喷涂,辊压或旋转涂层,层压或挤压方法应用到该导电基片。
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