CN202068672U

CN202068672U - 一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板

Info

Publication number: CN202068672U
Application number: CN2011201857682U
Authority: CN
Inventors: 蔡晖; 雷华敏; 蔡峰
Original assignee: WUHAN POLYMART NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUHAN POLYMART NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2021-06-03

Abstract

本实用新型涉及印刷电路板领域，提供一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，所述印刷电路板中设有抗瞬间电气过载层。所述印刷电路板由多层电路层和至少一层抗瞬间电气过载层构成，所述电路层上的瞬间电气过载敏感元件通过导电通孔连接到抗瞬间电气过载层。本实用新型可用于保护安装在这种印刷电路板上面的瞬间电气过载敏感元件免受瞬间电气过载的破坏，尤其是能抑制静电放电对安装在板上ESD敏感元件的损害。

Description

一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板

技术领域

本实用新型涉及印刷电路板领域，具体地说是一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板。

背景技术

随着信息时代的到来，电子产品的总趋势是小型化，高频化。电路设计者采用了复合的超大规模集成电路（VLSI）及新集成电路的技术。然而，使用这些技术使得电子设备更易招受瞬间电气过载的损伤，如静电放电（以下简称ESD）、电气快瞬变及闪电感应等。由于瞬间电气过载现象会导致局部热产生，高电流密度，高电场强度，以致会导致集成电路块失效，如半导体元件烧毁,或者导致电子干扰,如失去转递和储存的数据等。其中,静电放电是电子产品在装配,使用过程中的一种最常见的瞬间电气过载现象。ESD是一种快速,低能量,峰值压电极高的能量形式。对电子元件，特别是高密度集成块电子元件，有极大的威胁。便携式电子产品尤其容易受到人体接触产生的ESD的损坏。静电危害造成了相当严重的后果和损失。它曾造成全球电子工业每年的直接经济损失达上百亿美元。而潜在的损失，如在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行，战场上电子设备失灵等，其损失则无可估量。

当今的电子产品中，通常用分立瞬间电气过载保护元件(如TVS，MOV，齐纳二极管，EDS抑制器等)安装在印刷电路板（PCB）上来保护对瞬间电气过载敏感的元件。但分立瞬间电气过载保护元件需占用大量PCB的面积，不适应当今电子产品微型化发展趋势。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，可用于保护安装在这种印刷电路板上面的瞬间电气过载敏感元件免受瞬间电气过载的破坏，尤其是能抑制静电放电对安装在板上ESD敏感元件的损害。

本实用新型的目的是通过如下技术措施来实现的：一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，所述印刷电路板中设有抗瞬间电气过载层。

在上述技术方案中，所述印刷电路板由多层电路层和至少一层抗瞬间电气过载层构成，所述电路层上的瞬间电气过载敏感元件通过导电通孔连接到抗瞬间电气过载层。

在上述技术方案中，所述抗瞬间电气过载层是由具有导电性质的连接线路层、接地层和夹在中间的绝缘介质层等构成，所述抗瞬间电气过载层上设有孔洞，孔洞内填有电压敏感性部件，该电压敏感性部件将连接线路层与接地层连接起来。

在上述技术方案中，所述孔洞为盲孔，孔洞穿过连接线路层和介质层，没有穿过接地层或孔洞穿过接地层和介质层，没有穿过连接线路层。

在上述技术方案中，所述孔洞为通孔，孔洞穿过连接线路层、介质层和接地层。

在上述技术方案中，电压敏感性部件由电压敏感性材料制成，电压敏感性材料具有非线性导电特性。在低电压状态，电阻率很高，是绝缘体；当电压达到或超过某一高电压值时，电压敏感性材料的电阻率急剧降低，变成导电体。当高电压消失后，电压敏感性材料又变成绝缘体。

在正常工作电压下，本实用新型中的电压敏感性材料为绝缘体，输入电流经过电路层通到安装在PCB上的各个元件。当印刷电路板受到瞬间电气过载冲击时，如ESD，瞬间快速电压，闪电等，瞬间电气过载所产生的高电压使孔洞里的电压敏感性材料变成导电体，将电路层中的过载强电流经孔洞中的电压敏感性材料流到接地层，使瞬间电气过载所产生的高能量通过地线释放，减轻对电路中被保护电路元件的冲击。从而保护了印刷电路板上的瞬间电气过载敏感元件免受瞬间电气过载的损伤。当瞬间电气过载产生的高电压脉冲过后，电压敏感性材料又变成绝缘体。因此，安装在本实用新型上的瞬间电气过载敏感元件可获得多次保护。

本实用新型的有益效果是，可为印刷电路板上所有需要抗瞬间电气过载的元件提供保护，减少印刷电路板上电子元件在安装，储藏，运输和使用过程中的瞬间电气过载损伤，提高整个电子产品系统的可靠性，减少在PCB上分立保护元件的使用需求，从而节省了PCB的板面占用面积，为电子器件的小型化提供了机会。同时，由于简化了电子产品的安装工艺，有利于节省电子产品的制造成本，提高生产效益。

附图说明

图1 为具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板的剖视结构示意图。

图2 为抗瞬间电气过载层的剖视结构示意图。

图3 为抗瞬间电气过载层中的盲孔结构示意图。

图4 为抗瞬间电气过载层中的通孔结构示意图。

图5 为具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板中瞬间电气过载保护电路原理图。

其中：1印刷电路板，2电路层，3抗瞬间电气过载层，4连接线路层，5接地层,6介质层,7孔洞,8电压敏感性部件，9盲孔，10通孔，11瞬间电气过载敏感元件，12电压敏感性材料，13导电通孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实施例提供一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板1，它由常规的多层电路层2和抗瞬间电气过载层3构成。抗瞬间电气过载层3可根据需要安置在抗瞬间电气过载能力的印刷电路板的任何层级。如，置于安装元件的外层，或是置于连接电路的内层。所述电路层2上的瞬间电气过载敏感元件11通过导电通孔13连接到抗瞬间电气过载层3。

如图2所示，所述抗瞬间电气过载层3由具有导电性质的连接线路层4、接地层5和夹在中间的介质层6构成。所述抗瞬间电气过载层3上设有孔洞7，孔洞7内填有电压敏感性部件8，该电压敏感性部件8将连接线路层4与接地层5连接起来，形成保护电路。

连接线路层4和接地层5可采用任何导电材料构成，如金属箔、导电胶、导电高分子、电镀金属、金属线等。

介质层6可为印刷电路板制造业中常用的任何硬质或软质的介质材料，如，酚醛树脂复合材料、环氧树脂复合材料、陶瓷、聚酰亚胺、氰酸脂，双马来酰亚胺三嗪树脂、金属材料等。

所述电压敏感性部件8由电压敏感性材料12制成，电压敏感性材料12可以是无机硅，金属氧化物压敏材料, 也可为聚合物电压诱变材料。电压敏感性材料12具有非线性导电特性，在低电压状态，电压敏感性材料12的电阻率很高，为绝缘体；当电压达到某一高电压值，临界电压时，电压敏感性材料12的电阻率急剧降低，变成导电体。

根据需要，抗瞬间电气过载层3中的孔洞7可以为盲孔9结构，也可以为通孔10结构。往孔洞7里填满电压敏感性部件8将连接线路层4和接地层5连接起来。

如图3所示，为抗瞬间电气过载层中的盲孔9结构示意图。孔洞7穿过连接线路层4和介质层6，而没有钻通接地层5；或孔洞穿过接地层5和介质层6，而没有穿过连接线路层4。

如图4所示，为抗瞬间电气过载层中的通孔10结构示意图。孔洞7穿过连接线路层4，介质层6和接地层5。

如图5所示，为具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板的等效保护电路原理图。在正常情况下，电压敏感性材料12为绝缘体。来自印刷电路板电路（PCB）的电流I经过输入电路通到瞬间电气过载敏感元件11。当电路遭遇电气过载冲击时，产生瞬间高电压，电压敏感性材料12的电阻急剧降低，变成导体。由瞬间电气过载所产生的电流I_ESD通过由电压敏感性材料12构成的抗瞬间电气过载使层3中的电压敏感性部件8接地，将瞬间电气过载所产生的高能量通过地线释放，从而集成电路芯片免受瞬间电气过载的损害。

Claims

1.一种具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，其特征是：所述印刷电路板中设有抗瞬间电气过载层。

2.根据权利要求1所述的具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，其特征是：所述印刷电路板由多层电路层和至少一层抗瞬间电气过载层构成，所述电路层上的瞬间电气过载敏感元件通过导电通孔连接到抗瞬间电气过载层。

3.根据权利要求2所述的具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，其特征是：所述抗瞬间电气过载层是由具有导电性质的连接线路层、接地层和夹在中间的绝缘介质层构成，所述抗瞬间电气过载层上设有孔洞，孔洞内填有电压敏感性部件，该电压敏感性部件将连接线路层与接地层连接起来。

4.根据权利要求3所述的具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，其特征是：所述孔洞为盲孔，孔洞穿过连接线路层和介质层，没有穿过接地层或孔洞穿过接地层和介质层，没有穿过连接线路层。

5.根据权利要求3所述的具有抗瞬间电气过载能力的印刷电路板，其特征是：所述孔洞为通孔，孔洞穿过连接线路层、介质层和接地层。