本明細書で提供される見出しは、もしあるとしても、便宜上のためだけのものであり、特許請求の範囲の発明または意味に必ずしも影響を与えない。
概要
本明細書で説明されているのは、絶縁体基板等のような基板に形成された1つまたは複数の電極を有するフラット型ガス放電管(GDT)に関するデバイスおよび方法の例である。フラット型GDTに関する追加的な詳細は、DEVICES AND METHODS RELATED TO FLAT GAS DISCHARGE TUBESという表題の米国特許出願公開第2014/0239804号に見出すことができ、それは、その全体が参照により明示的に組み込まれ、その開示は、本出願の明細書の一部と考えられるべきである。
図1は、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDT100の側断面図を示している。フラット型GDT100は、開口部108を画定する第1の絶縁体基板102を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、そのような第1の絶縁体基板は、例えば、セラミックを含む。第1の絶縁体基板102は、第1の側(例えば、図1に示されているような下側)および第2の側(例えば、図1に示されているような上側)を含むように示されている。
図1は、第1の絶縁体基板102の第1の側に実装される第2の絶縁体基板104と、第1の絶縁体基板102の第2の側に実装される第3の絶縁体基板106とをさらに示している。幾つかの実施形態では、第2の絶縁体基板104および第3の絶縁体基板106のいずれかまたは両方は、例えば、セラミックを含んでいてもよい。そのような第1、第2、および第3の絶縁体基板を用いて、さまざまな例が本明細書で説明されているが、本開示の1つまたは複数の特徴は、また、3つよりも多くのまたは3つよりも少ない絶縁体基板を利用して実装されてもよいことが理解されよう。例えば、フラット型GDTは、それを通る開口部を有する絶縁体基板と、本明細書で説明されているような電極を有する上側絶縁体基板または下側絶縁体基板とを含んでいてもよい。そのような構成では、他方の電極は、絶縁体基板ベースの電極として、対向する側に装着されていてもよい。別の例では、フラット型GDTは、チャンバを有する2つの絶縁体基板を含むことが可能であり、チャンバは、一方または両方の絶縁体基板によって画定され、それぞれの絶縁体基板は、本明細書で説明されているような電極を有している。さまざまな例が、事前焼成されたセラミック基板の使用に基づいて本明細書で説明されているが、本開示の1つまたは複数の特徴は、また、例えば、同時焼成セラミック基板および関連の製造プロセスを利用して、または、低温同時焼成セラミック(LTCC)基板および関連の製造プロセスを利用して、実装されてもよいことが理解されよう。
図1の例では、シール120によって、第2の絶縁体基板104が第1の絶縁体基板102の下側に装着されてもよい。同様に、第3の絶縁体基板106は、シール122によって、第1の絶縁体基板102の上側に装着されてもよい。シール120、122のそれぞれは、電気導体または電気絶縁体であることが可能である。導電性シールは、例えば、銅-銀(CuSil)材料などのようなろう付け/はんだ材料によって形成されてもよい。非導電性のシールは、例えば、ガラス/グルーの非導電性接着剤材料によって形成されてもよい。幾つかの実施形態では、対応する基板どうしを接合するのに先立って、シールが対応する絶縁体基板(104または106)の表面に形成され、および/または、第1の絶縁体基板102の対応する表面に形成されてもよい。幾つかの実施形態では、すべての3つの絶縁体基板は、例えば、ろう付けまたは封止オーブンを利用して同時に接合されてもよい。同時焼成セラミック基板または低温セラミック(LTCC)基板を利用する実施形態では、絶縁体基板間のシールは、例えば、焼成プロセスの間に、隣接する基板どうしのダイレクトボンディングによって実現されてもよい。
図1の例では、電極114が、第2の絶縁体基板104に実装されるように示されている。同様に、電極116は、第3の絶縁体基板106に実装されるように示されている。したがって、実質的に封止されたチャンバが、開口部108と、それらのそれぞれ第1および第2の電極を備える第2および第3の絶縁体基板104、106とによって形成されてもよい。
図1の例では、第1および第2の電極114、116は、124として全体的に示されている2つ以上の端子に電気的に接続されてもよい。そのような電気的な接続が電極114、116と端子124のうちの幾つかまたはすべてとの間でどのように実装されるかのさまざまな例が、より詳細に本明細書で説明されている。
シールの例
図1の例示的なフラット型GDT100および本明細書で説明されている他のより具体的な例では、シール120、122は、導電性のシール、非導電性のシール、または、それらの任意の組合せであってもよい。そのような導電性のシールおよび非導電性のシールに関連する例が、より詳細に本明細書で説明されている。同時焼成セラミック基板または低温セラミック(LTCC)基板を利用する実施形態では、絶縁体基板間のシールは、例えば、焼成プロセスの間に、隣接する基板どうしのダイレクトボンディングによって実現されてもよい。
電極と端子との間の接続の例
図2~図4は、電極114、116がそれらのそれぞれの端子にどのように電気的に接続され得るかのより多くの例を示している。図2は、電極114、116のそれぞれは、導電性ビアなどのような1つまたは複数の内部基板貫通接続部を通じて、その対応する端子に電気的に接続され得る例を示している。図3は、電極114、116とそれらのそれぞれの端子との間の電気的な接続が、1つまたは複数の導電性ビアと、フラット型GDT100のそれぞれのエッジに沿った1つまたは複数の外部導電性特徴部とを含んでいてもよい例を示している。図4は、電極114、116のそれぞれが、絶縁体基板104、106に形成されているコネクタトレースを通じて、および、フラット型GDT100のそれぞれのエッジに沿った1つまたは複数の外部導電性特徴部を通じて、その対応する端子に電気的に接続され得る例を示している。説明の目的のために、そのようなトレースは、コネクタ、導体、メタライズ層、または、それらの任意の組合せであるとして説明されてもよく、電気的な経路を提供するようになっていることが理解されよう。
図2を参照すると、フラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102、第2の絶縁体基板104、第3の絶縁体基板106、シール120、122、および電極114、116を含むように示されており、それらは、図1の例と同様であってもよく、第1の絶縁体基板102の開口部108によって容易にされる封止されたチャンバを形成するようになっている。シール120、122は、導電性でもよいしまたは非導電性でもよい。
図2の例では、端子150、160は、フラット型GDT100の下側に実装されるように示されており、例えば、表面装着用途を容易にするようになっている。第2の絶縁体基板104の電極114は、ビア152などのような基板貫通接続部を通じて、端子150に電気的に接続されるように示されている。第3の絶縁体基板106の電極116は、ビア166などのような基板貫通接続部、第3の絶縁体基板106の表面のコネクタトレース164、ならびに、第3の絶縁体基板106、第1の絶縁体基板102、および第2の絶縁体基板104を通じて延在するビア162などのような接続を通じて、端子160に電気的に接続されるように示されている。幾つかの実施形態では、基板貫通接続部152、166、162のうちの幾つかまたはすべては、導電性ビアであることが可能である。そのような導電性ビアがどのように形成され得るかという例はより詳細には米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
図3を参照すると、フラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102、第2の絶縁体基板104、第3の絶縁体基板106、シール120、122、および電極114、116を含むように示されており、それらは、図1の例と同様であってもよく、第1の絶縁体基板102の開口部108によって容易にされる封止されたチャンバを形成するようになっている。シール120、122は、導電性でもよいしまたは非導電性でもよい。
図3の例では、端子170、180は、フラット型GDT100の下側(端子170a、180aを備える)および上側(端子170b、180bを備える)の両方に実装されるように示されており、例えば、直立配向または倒置配向のいずれかで表面装着用途を容易にするようになっている。第2の絶縁体基板104の電極114は、ビア172などのような基板貫通接続部を通じて、端子170に電気的に接続されるように示されている。第3の絶縁体基板106の電極116は、ビア186などのような基板貫通接続部、第3の絶縁体基板106の表面のコネクタトレース184、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーション182などのような外部導電性特徴部を通じて、端子180に電気的に接続されるように示されている。
幾つかの実施形態では、端子170に電気的に接続されているキャスタレーション174などのような外部導電性特徴部が実装されていてもよいしまたはされていなくてもよい。例えば、フラット型GDT100が、示されているように、端子170、180によって下側を通じて表面装着されるように設計されている場合、外部導電性特徴部174は、必要とされない可能性があり、または、望まれない可能性がある。別の例では、端子は、(図3に示されているように見たときに)上側に実装されていてもよい。そのような構成を実現するために、外部導電性特徴部174に(したがって電極114に)電気的に接続されている端子が、図3のフラット型GDT100の左上側に形成されてもよい。上側の他方の端子に関し、コネクタトレース184が端子として設けられ、それによって、電極116への電気的な接続が提供されてもよい。
幾つかの実施形態では、外部導電性特徴部182、174のうちの幾つかまたはすべては、例えば、ビアまたはその一部分などのような、充填および/またはめっきされたキャスタレーション特徴部を含んでいてもよい。そのようなキャスタレーション特徴部がどのように形成され得るかという例はより詳細に米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
図4を参照すると、フラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102、第2の絶縁体基板104、第3の絶縁体基板106、シール120、122、および電極114、116を含むように示され、それらは、図1の例と同様であってもよく、第1の絶縁体基板102の開口部108によって容易にされる封止されたチャンバを形成するようになっている。シール120、122は導電性でも非導電性でもよい。
図4の例では、端子は、フラット型GDT100の下側および上側の両方に実装されるように示されており、例えば、フラット型GDT100のいずれかの側に表面装着することを容易にするようになっている。より具体的には、端子190a、200aは、フラット型GDT100の下側に実装されており、端子190b、200bは、フラット型GDT100の上側に実装されている。図4のフラット型GDT100は、そのような構成で説明されているが、本開示の1つまたは複数の特徴は、一方の側だけに端子を備えた状態でも実装されてもよいことが理解されよう。
図4の例では、第2の絶縁体基板104の電極114は、導電性トレース194などのような横方向接続、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーション192などのような外部導電性特徴部を通じて、端子190a、190bに電気的に接続されるように示されている。同様に、第3の絶縁体基板106の電極116は、導電性トレース204などのような横方向接続、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーション202などのような外部導電性特徴部を通じて、端子200a、200bに電気的に接続されるように示されている。
幾つかの実施形態では、外部導電性特徴部192、202のうちの幾つかまたはすべては、例えば、ビアまたはその一部分などのような、充填および/またはめっきされたキャスタレーション特徴部を含んでいてもよい。そのようなキャスタレーション特徴部がどのように形成されてもよいかという例が、より詳細に米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
フラット型GDTのより具体的な例
図5~図8は、図2~図4を参照して上記に説明されている構成のより具体的な例を示している。所定の電極から端子への構成に関して、シールは、導電性でも非導電性でもよい。
図5~図8のさまざまな例では、第1の絶縁体基板102およびそれらのそれぞれの開口部108、第2の絶縁体基板104、ならびに、第3の絶縁体基板106は、図1~図4を参照して説明されているものと概して同様であることが可能である。同様に、図5~図8のさまざまな例における導電性のシールおよび/または非導電性のシールは、図1~図4を参照して説明されているものと概して同様であることが可能である。幾つかの具体的な例では、そのようなシールは、対応する設計を適当に収納するように構成されてもよく、そのような変形例が、より詳細に本明細書で説明されている。
内部導電性ビアを備えるフラット型GDTに関する例
図5A~図5Dは、電極と端子との間に電気的な接続を提供するための複数の内部基板貫通ビアを有する例示的なフラット型GDT100のさまざまな図を示している。図5Aは、側断面図を示しており、図5Bは、上側斜視図を示しており、図5Cは、組み立てられていない上側斜視図を示しており、図5Dは、組み立てられていない下側斜視図を示している。図5A~図5Dの例では、シールは、本明細書で説明されているように、導電性でも非導電性でもよい。図5A~図5Dのそのようなフラット型GDT100は、図2を参照して本明細書で説明されているフラット型GDT100の具体的な例であり得る。
図5A~図5Dの例では、基板貫通接続部(図2の中の152、166、162)は、導電性の基板貫通ビア152、166、162として示されている。より具体的には、ビア152は、第2の絶縁体基板104を通じて形成されるように示されており、電極114を端子150に電気的に接続する。ビア166は、第3の絶縁体基板106を通じて形成されるように示されており、電極116を第3の絶縁体基板106の上側のコネクタトレース164に電気的に接続する。ビア162は、第3の絶縁体基板106、第1の絶縁体基板102、および、第2の絶縁体基板104を通じて形成されるように示されており、コネクタトレース164(したがって電極116)を端子160に電気的に接続する。
図5B、図5Cを参照すると、2つの例示的なビア166が、コネクタトレース164に電気的に接続されるように示されている。同様に、2つの例示的なビア162が、コネクタトレース164に電気的に接続されるように示されている。他の数のビア(例えば、2つよりも少ない、または、2つよりも多い)が利用されてもよいことが理解されよう。
また、図5B、図5Cを参照すると、コネクタトレース164は、メタライズ層であってもよく、メタライズ層は、デバイスのオン状態の間に発生させられる熱エネルギーをパッケージの内側の電極116から除去するために、十分な熱経路を提供するように構成されている。同様に、端子150は、ヒートシンクとして作用するように構成され、電極114から熱を除去するように構成されてもよい。
また、図5B、図5Cを参照すると、コネクタトレース164は、ビア166とビア162との間に電気的な接続を提供するように寸法決めされているメタライズ層であることが可能である。そのようなメタライズ層は、例えば、厚膜のプリンティング、めっき、または、他の蒸着およびパターニング、例えば、エッチングなどを含む、複数の技術を利用して、第3の絶縁体基板106の上側表面に形成されてもよい。
図5A~図5Dの例では、フラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102と第2の絶縁体基板104との間にシール120を含み、第1の絶縁体基板102と第3の絶縁体基板106との間にシール122を含むように示されている。そのようなシールは、導電性のシール、非導電性のシール、または、それらの任意の組合せであってもよい。
図5C、図5Dを参照すると、2つのビア162は、シール120、122を通って延在するように示されている。したがって、シール120、122が導電性の場合、電極116および対応する端子160は、導電性のシール120、122に電気的に接続されている。そのような構成では、電極114、116のいずれかまたは両方は、2つの電極の間に十分な電気的な絶縁ギャップを提供するように適当に寸法決めされてもよい。シール120、122が非導電性の場合には、または、2つのビア162が絶縁のエリアによって取り囲まれており、したがって、導電性のシール120、122に電気的に接続されていない場合には、電極114、116のいずれかまたは両方のエリアが、2つの電極の間に十分な電気的な絶縁距離を維持しながら増加させられ得る。
図5A、図5Dに示されているように、電極116は、第3の絶縁体基板106の下側に形成されてもよい。同様に、図5A、図5Cに示されているように、電極114は、第2の絶縁体基板104の上側に形成されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような電極(114、116)のそれぞれは、簡単な金属層であってもよく、または、ワッフルパターンなどのような特徴部を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、放射性コーティングが、電極にプリントされてもよい。幾つかの実施形態では、予備電離ラインおよび/またはパターンが、絶縁体基板のうちの1つまたは複数に形成され、ブレークダウンパラメータを制御することが可能である。そのような特徴のうちの1つまたは複数に関する例が、より詳細に米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
内部ビアおよび外部接続を備えるフラット型GDTに関する例
図6A~図6Cは、電極と端子との間に電気的な接続を提供するための内部基板貫通ビアおよび外部導電性特徴部の両方を有する例示的なフラット型GDT100のさまざまな図を示している。図6Aは、側断面図を示しており、図6Bは、組み立てられていない上側斜視図を示しており、図6Cは、組み立てられていない下側斜視図を示している。図6A~図6Cの例では、シールは、本明細書で説明されているように、導電性でも非導電性でもよい。図6A~図6Cのそのようなフラット型GDT100は、図3を参照して本明細書で説明されているフラット型GDT100のより具体的な例であることが可能である。
図6A~図6Cの例では、基板貫通接続部(図3の中の172、186)は、導電性の基板貫通ビア172、186として示されており、外部導電性特徴部(図3の中の174、182)は、メタライズされたキャスタレーション174、182であることが可能である。より具体的には、ビア172は、第2の絶縁体基板104を通じて形成されるように示されており、電極114を端子170に電気的に接続する。キャスタレーション174は、フラット型GDT100のサイドエッジに含まれ得、端子170に電気的に接続される。ビア186は、第3の絶縁体基板106を通じて形成されるように示されており、電極116を第3の絶縁体基板106の上側のコネクタトレース184に電気的に接続する。キャスタレーション182は、フラット型GDT100のサイドエッジに含まれるように示されており、コネクタトレース184(したがって電極116)を端子180に電気的に接続する。
図6B、図6Cを参照すると、2つの例示的なビア186が、電極116とコネクタトレース184との間に電気的な接続を提供するように示されている。他の数のビア(例えば、2つよりも少ない、または、2つよりも多い)が利用されてもよいことが理解されよう。コネクタトレース184は、ビア186と側部キャスタレーション182との間に電気的な接続を提供するように寸法決めされたメタライズ層であってもよい。幾つかの実施形態では、コネクタトレース184は、例えば、厚膜のプリンティング、めっき、または、他の蒸着およびパターニング、例えば、エッチングなどを含む、複数の技術を利用して、形成されてもよい。
図6A~図6Cの例では、フラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102と第2の絶縁体基板104との間にシール120を含み、第1の絶縁体基板102と第3の絶縁体基板106との間にシール122を含むように示されている。そのようなシールは、導電性のシール、非導電性のシール、または、それらの任意の組合せであることが可能である。
図6A、図6Bに示されているように、電極114は、第2の絶縁体基板104に形成されてもよい。同様に、図6A、図6Cに示されているように、電極116は、第3の絶縁体基板106に形成されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような電極(114、116)のそれぞれは、簡単な金属層であってもよく、または、ワッフルパターンなどのような特徴部を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、放射性コーティングが、電極にプリントされてもよい。幾つかの実施形態では、予備電離ラインおよび/またはパターンが、絶縁体基板のうちの1つまたは複数に形成され、ブレークダウンパラメータを制御することが可能である。そのような特徴のうちの1つまたは複数に関する例が、より詳細に米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
ビアなしのフラット型GDTに関する例
図7、図8は、フラット型GDTの例を示しており、その例においては、電極とそれらのそれぞれの端子との間の電気的な接続は内部導電性ビアの使用なしに作製されてもよい。図7A~図7Cは、2つの端子がフラット型GDTの一方のサイドに実装されてもよい例を示している。図8A~図8Cは、2つの端子がフラット型GDTの両方の側のそれぞれに実装されてもよい例を示している。
図7A~図7Cは、電極とキャスタレーションビアなどのような外部導電性特徴部との間に電気的な接続を提供するためのメタライズされたトレースを有する例示的なフラット型GDT100のさまざまな図を示しており、外部導電性特徴部は、それらのそれぞれの端子に電気的に接続されている。図7Aは、側断面図を示しており、図7Bは、組み立てられていない上側斜視図を示しており、図7Cは、組み立てられていない下側斜視図を示している。図7A~図7Cの例では、シール120、122は、本明細書で説明されているように導電性でも非導電性でもよい。図7A~図7Cのそのようなフラット型GDT100は、図4を参照して本明細書で説明されているフラット型GDT100のより具体的な例であり得る。
図7A~図7Cの例では、横方向接続(図4の中の194、204)が、メタライズされたトレース194、204として示されている。より具体的には、メタライズされたトレース194は、第2の絶縁体基板104に実装されるように示されており、フラット型GDT100の対応する側に形成されているキャスタレーションビア192に電極114を電気的に接続する。キャスタレーションビア192は、端子190に電気的に接続されるように示されており、電極114が端子190に電気的に接続される。同様に、メタライズされたトレース204は、第3の絶縁体基板106に実装されるように示されており、フラット型GDT100の対応する側に形成されているキャスタレーションビア202に電極116を電気的に接続する。キャスタレーションビア202は、端子200に電気的に接続されるように示されており、電極116が端子200に電気的に接続される。
幾つかの実施形態では、ならびに、図7A、図7Bを参照すると、メタライズされたトレース194は第2の絶縁体基板104に形成されてもよい。電極114のいくらかまたはすべては、メタライズされたトレース194の一部分に形成されてもよく、メタライズされたトレース194が電極114とキャスタレーションビア192との間に電気的な接続を提供する。同様に、シール120の一部分が、メタライズされたトレース194の一部分に形成されてもよい。シール120が導電性の場合には、シール120がキャスタレーションビア202に電気的接触をしていないという条件で、シール120は、メタライズされたトレース194を通じて電極114に電気的接触をしていながら封止機能を提供してもよい。シール120が非導電性の場合には、シール120は、電極114に電気的接触をしていない状態で封止機能を提供することが可能である。幾つかの実施形態では、メタライズされたトレース194は、例えば、厚膜モリブデンマンガン(molly manganese)または厚膜タングステンによって形成されてもよく、例えば、プリンティング技術を利用して、ニッケルまたはろう付け/はんだ材料(例えば、銅-銀(CuSil)材料)によってめっきされてもよい。
同様に、図7A、図7Cを参照すると、メタライズされたトレース204は、第3の絶縁体基板106に形成されてもよい。電極116のいくらかまたはすべては、メタライズされたトレース204の一部分に形成されてもよく、メタライズされたトレース204が電極116とキャスタレーションビア202との間に電気的な接続を提供する。同様に、シール122がキャスタレーションビア192に電気的接触をしていないという条件で、シール122の一部分が、メタライズされたトレース204の一部分に形成されてもよい。シール122が導電性の場合には、シール122は、メタライズされたトレース204を通じて電極116に電気的接触をしていながら封止機能を提供することが可能である。シール122が非導電性の場合には、シール122は、電極116に電気的接触をしていない状態で封止機能を提供することが可能である。幾つかの実施形態では、メタライズされたトレース204は、例えば、厚膜モリブデンマンガンまたは厚膜タングステンによって形成されてもよく、例えば、プリンティング技術を利用して、ニッケルまたはろう付け/はんだ材料(例えば、銅-銀(CuSil)材料)によってめっきされてもよい。
図7A~図7Cの例では、メタライズされたトレース(194または204)およびその対応するシール(120または122)は、別々の層として形成されているものとして説明されている。幾つかの実施形態においては、シール120、122が導電性の場合、メタライズされたトレース(194または204)およびその対応する導電性シール(120または122)は、単一の導電性層としてパターン化され、一緒に形成されてもよいことが理解されよう。また、幾つかの実施形態では、シール120、122が導電性の場合には、メタライズされたトレース(194または204)は、ガラス、金属酸化物、またはポリマーなどのような、絶縁体層によって分離されてもよく、メタライズされたトレースが、対応する導電性シール(120または122)に電気的接触をしないようになっていることが理解されよう。メタライズされたトレース(194または204)を対応するシール(120または122)から電気的に隔離することによって、非導電性のシールを使用する設計上の利点の幾つかまたはすべてが、本明細書で説明されているように実現されてもよい。
図7A~図7Cの例では、電極114、116のそれぞれは、簡単な金属層として実装されてもよく、または、ワッフルパターンなどのような特徴部を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、放射性コーティングが、電極にプリントされてもよい。幾つかの実施形態では、予備電離ラインおよび/またはパターンが、絶縁体基板のうちの1つまたは複数に形成され、ブレークダウンパラメータを制御することが可能である。そのような特徴のうちの1つまたは複数に関する例が、より詳細に米国特許出願公開第2014/0239804号に説明されている。
図7A~図7Cの例では、フラット型GDT100は、一方の側に実装された端子190、200を有している。したがって、そのようなフラット型GDTは、例えば、その側が回路基板に接触する状態で装着されてもよい。幾つかの用途では、フラット型GDTをいずれかの側に装着することができることが望ましい場合がある。図8A~図8Cは、フラット型GDTの例を示しており、それは、図7A~図7Cの例と内部的には同様であるが、フラット型GDTの上側表面および下側表面の両方に端子を有している。
図8A~図8Cは、図7A~図7Cの例と内部的には同様であるが、フラット型GDTの上側表面および下側表面の両方に端子を有する、例示的なフラット型GDT100のさまざまな図を示している。図8Aは、側断面図を示しており、図8Bは、組み立てられていない上側斜視図を示しており、図8Cは、組み立てられていない下側斜視図を示している。図8A~図8Cの例では、シール120、122は、本明細書で説明されているように、導電性でも非導電性でもよい。図8A~図8Cのそのようなフラット型GDT100は、図4を参照して本明細書で説明されているフラット型GDT100のより具体的な例であり得る。
図8A~図8Cの例では、キャスタレーションビア192(メタライズされたトレース194を通じて電極114に電気的に接続されている)は、下側端子190aおよび上側端子190bのそれぞれに電気的に接続されるように示されている。同様に、キャスタレーションビア202(メタライズされたトレース204を通じて電極116に電気的に接続されている)は、下側端子200aおよび上側端子200bのそれぞれに電気的に接続されるように示されている。したがって、フラット型GDT100は、下側端子190a、200aまたは上側端子190b、200bを利用して装着されてもよい。
図7、図8の例では、それらのそれぞれの電極からそれぞれのキャスタレーションビアへ横方向に延在するメタライズされたトレースは、内部基板貫通ビアを使用することなく、それぞれの端子への電気的な接続が作製されることを可能にすることができる。したがって、所定の電極は、導電性ビアなしで実装されてもよく、それによって、所定の隔離経路のための電極のいずれかまたは両方の最大化された寸法またはより大きい寸法を可能にする。そのように導電性ビアがないことは、電極がより柔軟性を備えて実装されることを可能にすることができる(例えばより大きい面積の電極)。
フラット型GDTの追加的な例
図31~図33は、フラット型GDTの例を示しており、その例では、電極とそれらのそれぞれの端子との間の電気的な接続が、導電性キャスタレーションなどのような外部導電性特徴部を使用することによって、または、内部導電性ビアを使用することによって、作製されてもよい。図31~図33の例では、1つの端子が、フラット型GDTの両サイドのそれぞれに実装されてもよい。
図31、図33A~図33Cは、電極とキャスタレーションビアなどのような外部導電性特徴部との間に電気的な接続を提供するためのメタライズされたトレースを有する例示的なフラット型GDT100のさまざまな図を示しており、外部導電性特徴部はそれらのそれぞれの端子に電気的に接続されている。図31は、第1のサイド(例えば、図31に示されているような下側)および第2のサイド(例えば、図31に示されているような上側)を有する第1の絶縁体基板を有するフラット型GDT100の側断面図を示している。例示的なフラット型GDT100は、第1の絶縁体基板102の第1のサイドに実装される第2の絶縁体基板104と、第1の絶縁体基板102の第2のサイドに実装される第3の絶縁体基板106とをさらに含むように示されている。幾つかの実施形態では、第1、第2、および第3の絶縁体基板102、104、106のそれぞれは、例えば、アルミナセラミックなどのようなセラミックを含んでいてもよい。そのようなアルミナセラミックは、優秀な電気的な絶縁、望ましい機械的な特性、望ましい熱特性(例えば、高い融点)、および、望ましい耐腐食性などのような、1つまたは複数の特性を提供することができる。
図32Aは、図31の例示的なGDT100と同様の例示的なフラット型GDT100を示している。しかし、図32Aのフラット型GDT100は、内部導電性ビア191、201を含むように示されており、内部導電性ビア191、201は、それぞれの電極(114、116、横方向接続194、204を通じて)と端子(190、200)との間に電気的な接続を提供する。したがって、図33B、図33Cの組み立てられていない図は、そのような内部導電性ビアを含むように、および、キャスタレーションビアなどのような外部導電性特徴部を除去するように、適当に修正されてもよいことが理解されよう。
図32Aの例では、導電性トレースなどのような横方向接続194、204が、それぞれの電極114、116を導電性ビア191、201に電気的に接続するために利用されている。幾つかの実施形態では、電極と導電性ビアとの間の電気的な接続は直接的に作製されてもよい。
例えば、図32Bは、図32Aの例示的なGDT100と同様のGDT100を示している。しかし、図32Bのフラット型GDT100は、内部の電気的な接続115a、115bを含むように示されており、内部の電気的な接続115a、115bは、それぞれの電極114、116と端子190、200との間に直接的な電気的な接続を提供することが可能である。そのような内部の電気的な接続(115a、115b)は、例えば導電性ビアであってもよい。幾つかの実施形態では、図32Bの例示的な構成は、複数のチャンバが積層に配置されている積層構造が望まれるときに、とりわけ有用である可能性がある。そのような積層構造に関する例が、より詳細に本明細書で説明されている。
幾つかの用途では、そのような内部導電性ビアの使用は、メタライズされた絶縁体貫通接続部が、実質的に完全なままで残され、シンギュレーションプロセスの間に分割されないことを可能にすることができる。そのような実質的に完全な内部導電性ビアは、電極とそれらのそれぞれの端子との間の導電性の維持を可能にすることができる。
また、幾つかの実施形態では、図31~図33に関連して説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDTは、キャスタレーションビアなどのような1つまたは複数の外部導電性特徴部と、1つまたは複数の内部導電性ビアとを含んでいてもよいことが理解されよう。
図33Aは、第1の絶縁体基板102の組み立てられていない平面図を示しており、図33B、図33Cは、図31の例示的なフラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい、絶縁体基板(104、106)の端子側(図33B)および電極側(図33C)の組み立てられていない平面図を示している。本明細書で説明されているように、適当な修正が図33B、図33Cの例に対して行われてもよく、図32の例示的なフラット型GDTが設けられ、図32では、内部導電性ビア(191、201)が図31の外部導電性キャスタレーション(191、201)の代わりに利用されている。
図31、図33A~図33Cを参照すると、第1の絶縁体基板102は、開口部108を含むことが可能であり、開口部108は、封止された容積の形成を可能にするように寸法決めされており、第1および第2の電極114、116が、封止された容積の対向する側に実装されている。第1の電極114は、横方向接続(例えば、メタライズされたトレース)194を通じて、図31の外部接続(例えば、導電性キャスタレーション)191、または、図32の内部接続(例えば、導電性ビア)191を通じて、フラット型GDT100の第1のサイドの第1の端子190に電気的に接続されるように示されている。同様に、第2の電極116は、横方向接続(例えば、メタライズされたトレース)204を通じて、図31の外部接続(例えば、導電性キャスタレーション)201、または、図32の内部接続(例えば、導電性ビア)201を通じて、フラット型GDT100の第2のサイドの第2の端子200に電気的に接続されるように示されている。
図31~図33を参照すると、シール120は、第1の絶縁体基板102と第2の絶縁体基板104との間に実装されてもよい。同様に、シール122は、第1の絶縁体基板102と第3の絶縁体基板106との間に実装されてもよい。幾つかの実施形態では、シール120、122は、本明細書で説明されているように、導電性でも非導電性でもよい。
図31~図33の例では、第1の絶縁体基板102は、第2および第3の絶縁体基板104、106に対して概して対称であり得る。さらに、第2および第3の絶縁体基板104、106のそれぞれは、電極、横方向の導電性トレース、シール、および導電性キャスタレーションを有する共通の絶縁体基板によって実装されてもよい。どのようにフラット型GDTがそのような共通の絶縁体基板を利用して製造されてもよいかの例が、図34~図38を参照して説明されている。
図31~図33の例では、横方向接続がメタライズされたトレース194、204として示されている。より具体的には、メタライズされたトレース194は、第2の絶縁体基板104に実装されるように示されており、図31のフラット型GDT100の対応するサイドに形成されている導電性キャスタレーション191または図32のフラット型GDTの導電性ビア191に第1の電極114を電気的に接続する。導電性キャスタレーション191は、第1の端子190に電気的に接続されるように示されており、第1の電極114がフラット型GDT100の第1のサイドの第1の端子190に電気的に接続される。
同様に、メタライズされたトレース204は、第3の絶縁体基板106に実装されるように示されており、図31のフラット型GDT100の対応するサイドに形成されている導電性キャスタレーション201または図32のフラット型GDTの導電性ビア201に第2の電極116を電気的に接続する。導電性キャスタレーション201は、第2の端子200に電気的に接続されるように示されており、第2の電極116がフラット型GDT100の第2のサイドの第2の端子200に電気的に接続される。
幾つかの実施形態では、図31~図33を参照すると、メタライズされたトレース194は、第2の絶縁体基板104に形成されてもよい。第1の電極114のいくらかまたはすべては、メタライズされたトレース194の一部分に形成されてもよく、メタライズされたトレース194が第1の電極114と図31の導電性キャスタレーション191または図32の導電性ビア191との間に電気的な接続を提供する。幾つかの実施形態では、シール120は、メタライズされたトレース194に形成されてもよい。シール120が非導電性の場合には、シール120は、第1の電極114に電気的接触をしていない状態で封止機能を提供することが可能である。
同様に、メタライズされたトレース204は、第3の絶縁体基板106に形成されてもよい。第2の電極116のいくらかまたはすべては、メタライズされたトレース204の一部分に形成されてもよく、メタライズされたトレース204が第2の電極116と図31の導電性キャスタレーション201または図32の導電性ビア201との間に電気的な接続を提供する。幾つかの実施形態では、シール122は、メタライズされたトレース204に形成されてもよい。シール122が非導電性の場合には、シール122が、第2の電極116に電気的接触をしていない状態で封止機能を提供することが可能である。
図31~図33の例では、電極114、116のそれぞれは、簡単な金属層として実装されてもよく、または、ワッフルパターンなどのような特徴部を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、放射性コーティングが電極にプリントされてもよい。幾つかの実施形態では、予備電離ラインおよび/またはパターンが、絶縁体基板および/または封止された容積108に関連付けられた表面のうちの1つまたは複数に形成され、ブレークダウンパラメータを制御することが可能である。
図31~図33の例では、フラット型GDT100は、フラット型GDT100の対向する側に実装された端子190、200を有している。したがって、そのようなフラット型GDTは、電気的なコンポーネントと直列に利用されてもよく、比較的に大きいはんだ付け可能な端子を提供し得る。例えば、フラット型の金属酸化物バリスタ(MOV)が、フラット型デバイスとして実装されてもよく、図31~図33を参照して説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDT100は、そのようなフラット型のMOVデバイスのいずれかの側または両方の側のそれぞれにはんだ付けされ、フラット型GDT100によって提供される1つまたは複数の大きいはんだ付け可能な端子を設けることが可能である。
製造プロセスの例
図9~図29、図34~図38は、図1~図8、図31~図33を参照して本明細書で説明されているさまざまなフラット型GDTを製造するために利用されてもよいプロセスの例を示している。本明細書で説明されているプロセス例では、さまざまなステップのうちの幾つかまたは実質的にすべては、絶縁体基板に対応するユニットのアレイを有する絶縁体プレートに実装されてもよい。そのようなユニットは、複数の個々のユニットを設けるために分離されてもよく、複数の個々のユニットは、実質的に最終的な形態であるか、または、さらに加工されてもよい。次いで、そのような完成された形態の個々のユニットのそれぞれが、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDTになることが可能である。
図9A、図9Bは、概して境界線301aによって画定された個々のユニットのアレイを有する第1の絶縁体プレート300aが、どのように、チャンバホール108のアレイおよび基板貫通ビア162のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図2、図5を参照して本明細書で説明されている第1の絶縁体基板102として利用されてもよい。
図9A、図9Bの例では、チャンバホール108および基板貫通ビア162は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図10A、図10Bは、概して境界線301bによって画定された個々のユニットのアレイを有する第2の絶縁体プレート300bが、どのように、基板貫通ビア152のアレイおよび基板貫通ビア162のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図2、図5を参照して本明細書で説明されている第2の絶縁体基板104として利用されてもよい。
図10A、図10Bの例では、基板貫通ビア152および基板貫通ビア162は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図11A、図11Bは、概して境界線301cによって画定された個々のユニットのアレイを有する第3の絶縁体プレート300cが、どのように、基板貫通ビア166のアレイおよび基板貫通ビア162のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図2、図5を参照して本明細書で説明されている第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。
図11A、図11Bの例では、基板貫通ビア166および基板貫通ビア162は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図12Aは、図9Bの部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を示している。図12Bは、そのような絶縁体プレートが、ビア162を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302の両方の側にシールリング120、122を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、ビア162は、導電性金属をビア162の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。シールリング120、122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。上述の充填されたビアおよびシールリングが形成されると、アセンブリは、さらなる処理に先立って乾燥および焼成させられ得る。
本明細書で説明されているように、シールリング120、122は、導電性でも非導電性でもよい。シールリング120、122が導電性である場合には、そのようなリングは、導電性ビア162と第2および第3の絶縁体プレート304、306の中のそれらの対応するビアとの電気的な接続を容易にすることができる。シールリング120、122が非導電性である場合には(例えば、ガラスまたはエポキシなどのような絶縁体)、適当にサイズ決めされた開口部が、シールリング120、122の中に形成されてもよく(例えば、プリンティングプロセスの間に形成される円形開口部)、異なる絶縁体プレートの導電性ビア間の電気的な接続の形成を可能にする。例えば、シールリング120、122の中のそのような開口部は、導電性材料(例えば、はんだ、ろう付け、または導電性エポキシ)(例えば、銅-銀(CuSil)材料)によって、選択的に充填および/またはめっきされてもよい。シールリング120、122の中の開口部の中のそのような導電性材料は、封止プロセスの間に溶融し、溶解し、または硬化し、エンドツーエンドで隣接する充填された2つの導電性ビアの間に電気的な接続を設けることが可能である。幾つかの実施形態では、充填されたビアおよびシールリングの上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート302のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
図13Aは、図10Bの部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を示している。図13Bは、そのような絶縁体プレートが、ビア152およびビア162を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側にシールリング120を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、ビア152、162は、導電性金属をビア152、162の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。シールリング120は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。
図13Bの例では、シールリング120およびビア162の形成は、図12Bを参照して説明されているように実装され、導電性のシールリングおよび非導電性のシールリングを収納することが可能である。
図13Bの例では、電極114は、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側に形成されてもよく、端子150、160は、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の下側に形成されてもよい。(所定のユニットに関して)電極114および端子150の両方がともに導電性であるので、それらは、充填された導電性ビア152に直接的に形成されてもよい。示されている例では、単一の導電性層が、近接するユニットの端子150、160のために形成されるように示されており、分離される際、それぞれが、対応する個々のユニットの端子となる。また、そのような近接する端子は、別々にパターン化および形成されてもよいことが理解されよう。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、シールリング、電極、および端子の上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート304のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
図14Aは、図11Bの部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を示している。図14Bは、そのような絶縁体プレートが、ビア166およびビア162を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側にシールリング122を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、ビア166、162は、導電性金属をビア166、162の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。シールリング122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。
図14Bの例では、シールリング120およびビア162の形成は、図12Bを参照して説明されているように実装され、導電性のシールリングおよび非導電性のシールリングを収納することが可能である。
図14Bの例では、電極116は、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側に形成されてもよく、コネクタトレース164は、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の上側に形成されてもよい。(所定のユニットに関して)電極116およびコネクタトレース164の両方がともに導電性であるので、それらは、充填された導電性ビア166に直接的に形成されてもよい。同様に、コネクタトレース164は、充填された導電性ビア162に直接的に形成されてもよい。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、シールリング、電極、およびコネクタトレースの上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート306のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
幾つかの実施形態では、次いで、絶縁体プレート302、304、306は、メタライズされたエリアをカバーするようにめっきされてもよい。そのようなめっきは、例えば、ニッケル、および、選択的に選択的な銅を含んでいてもよい。
図15A~図15Dは、図12B、図13B、図14Bの加工された絶縁体プレート302、304、306が、それぞれ、どのように積層され、さらに、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有する複数の個々のフラット型GDTを設けるように加工されてもよいかの例を示している。図15Aでは、第2の絶縁体プレート304に第1の絶縁体プレート302を位置決めすることによって、および、次いで、第1の絶縁体プレート302に第3の絶縁体プレート306を位置決めすることによって、積層が形成されてもよい。幾つかの実施形態では、スタッキング装置(積層装置)が、3つの絶縁体プレートの個々のユニットのアライメントにおいて十分な精度を確保するように利用されてもよい。そのようなアライメントは、例えば、すべての3つの絶縁体プレートを通じて電気的な接続を提供することになるビア162のアライメントを含んでいてもよい。
図15Bは、個々のフラット型GDT100になることになるもののアレイを画定するように積層および配列させられた3つの絶縁体層304、302、306を示している。そのような積層アセンブリは、フラット型GDT100のアレイを形成するように硬化させられ得、それぞれが、所望のガスで充填されている封止されたチャンバを有している。例えば、積層アセンブリは、炉の中に設置されてもよく、空気が、所望のガス混合物と交換されてもよい。次いで、絶縁体プレート間のシールリング層が溶融または硬化する点まで、温度が上昇させられ、それによって、所望のガス混合物で充填されたそれぞれのチャンバを実質的に封止することが可能である。
図15Cは、絶縁体プレートのそのようなアセンブリの例を示しており、そこでは、チャンバが、一対の絶縁体プレートの間のシールリングによって実質的に封止されている。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、炉から取り出され、例えば、露出された端子および金属特徴部(例えば、コネクタトレース164および任意の露出されたビア)にめっきを形成させることが可能である。そのようなめっきは、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、選択的に、デバイスのアレイの中にある状態で所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。
図15Dは、図15Cの加工ステップから結果として生じる絶縁体プレートのアセンブリが、複数の個々のフラット型GDT100を設けるように分離されることの例を示している。そのようなシンギュレーションは、例えば、切断、ソーイングなどによって実現されてもよい。幾つかの実施形態では、2つ以上のフラット型GDT100が、機械的に接続した状態、および、選択的に、電気的に接続した状態のままにされ、アレイ化されたGDTデバイスを生成させることが可能である。
幾つかの実施形態では、分離されたフラット型GDT100のそれぞれは、選択的に、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料によってめっきされてもよく、もしまだ行われていなければ、所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。次いで、そのような完成した製品は、回路基板などのような別の装置の中にパッケージ化されるかまたは実装されてもよい。
図16A、図16Bは、概して境界線301aによって画定された個々のユニットのアレイを有する第1の絶縁体プレート300aが、どのように、チャンバホール108のアレイおよびキャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図3、図6を参照して本明細書で説明されている第1の絶縁体基板102として利用されてもよい。
図16A、図16Bの例では、チャンバホール108およびキャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図17A、図17Bは、概して境界線301bによって画定された個々のユニットのアレイを有する第2の絶縁体プレート300bが、どのように、基板貫通ビア172のアレイおよびキャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図3、図6を参照して本明細書で説明されている第2の絶縁体基板104として利用されてもよい。
図17A、図17Bの例では、基板貫通ビア172およびキャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図18A、図18Bは、概して境界線301cによって画定された個々のユニットのアレイを有する第3の絶縁体プレート300cが、どのように、基板貫通ビア186のアレイおよびキャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図3、図6を参照して本明細書で説明されている第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。
図18A、図18Bの例では、基板貫通ビア186およびキャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図19Aは、図16Bの部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を示している。図19Bは、そのような絶縁体プレートが、キャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302の両方の側にシールリング120、122を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、キャスタレーションビア320は、導電性金属をビア320の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、または、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。シールリング120、122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング120、122は、導電性でも非導電性でもよい。上述の充填されたビアおよびシールリングが形成されると、アセンブリは、さらなる処理に先立って乾燥および焼成させられ得る。
図20Aは、図17Bの部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を示している。図20Bは、そのような絶縁体プレートが、ビア172およびキャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側にシールリング120を形成するようにさらに加工されてもよいことを示している。例えば、ビア172、320は、導電性金属をビア172、320の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、または、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。シールリング120は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング120は、導電性でも非導電性でもよい。
図20Bの例では、電極114は、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側に形成されてもよく、端子170、180は、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の下側に形成されてもよい。(所定のユニットに関して)電極114および端子170の両方がともに導電性であるので、それらは、充填された導電性ビア172のそれぞれの端部に直接的に形成されてもよい。示されている例では、単一の導電性層が、近接するユニットの端子170、180のために形成されるように示されており、分離される際、それぞれが、対応する個々のユニットの端子になる。また、そのような近接する端子は、別々にパターン化および形成されてもよいことが理解されよう。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、シールリング、電極、および端子の上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート304のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
図21Aは、図18Bの部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を示している。図21Bは、そのような絶縁体プレートが、ビア186およびキャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側にシールリング122を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、ビア186、320は、導電性金属をビア186、320の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、または、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。シールリング122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング122は、導電性でも非導電性でもよい。
図21Bの例では、電極116は、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側に形成されてもよく、コネクタトレース184は、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の上側に形成されてもよい。(所定のユニットに関して)電極116およびコネクタトレース164の両方がともに導電性であるので、それらは、充填された導電性ビア186のそれぞれの端部に直接的に形成されてもよい。同様に、コネクタトレース164は、充填されたキャスタレーションビア320に直接的に形成されてもよい。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、シールリング、電極、およびコネクタトレースの上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート306のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
幾つかの実施形態では、次いで、絶縁体プレート302、304、306は、メタライズされたエリアをカバーするようにめっきされてもよい。そのようなめっきは、例えば、ニッケル、および、選択的に選択的な銅を含んでいてもよい。
図22A~図22Dは、図19B、図20B、図21Bの加工された絶縁体プレート302、304、306が、それぞれ、どのように積層され、さらに、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有する複数の個々のフラット型GDTを設けるように加工されてもよいかの例を示している。図22Aでは、第2の絶縁体プレート304に第1の絶縁体プレート302を位置決めすることによって、および、次いで、第1の絶縁体プレート302に第3の絶縁体プレート306を位置決めすることによって、積層が形成されてもよい。幾つかの実施形態では、積層装置が、3つの絶縁体プレートの個々のユニットのアライメントにおいて十分な精度を確保するように利用されてもよい。そのようなアライメントは、例えば、外部の電気的な接続を提供することになるキャスタレーションビア320のアライメントを含んでいてもよい。
図22Bは、個々のフラット型GDT100のアレイを画定するように積層および配列させられた3つの絶縁体層304、302、306を示している。そのような積層された積層アセンブリは、フラット型GDT100のアレイを形成するように硬化させられてもよく、それぞれが、所望のガスで充填されている封止されたチャンバを有している。例えば、積層アセンブリは、炉の中に設置されてもよく、空気が、所望のガス混合物と交換されてもよい。次いで、絶縁体プレート間のシールリング層が溶融または硬化する点まで、温度が上昇させられ、それによって、所望のガス混合物で充填されたそれぞれのチャンバを実質的に封止することが可能である。
図22Cは、絶縁体プレートのそのようなアセンブリの例を示しており、そこでは、チャンバが、一対の絶縁体プレートの間のシールリングによって実質的に封止されている。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、炉から取り出されてもよく、例えば、露出された端子および金属特徴部(例えば、コネクタトレース164および任意の露出されたビア)にめっきを形成させることが可能である。そのようなめっきは、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、選択的に、デバイスのアレイの中にある状態で所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。
図22Dは、図22Cの加工ステップから結果として生じる絶縁体プレートのアセンブリが、複数の個々のフラット型GDT100を設けるように分離されることの例を示している。そのようなシンギュレーションは、例えば、切断、ソーイングなどによって実現されてもよい。幾つかの実施形態では、2つ以上のフラット型GDT100が、機械的に接続した状態、および、選択的に、電気的に接続した状態のままにされ、アレイ化されたGDTデバイスを生成させることが可能である。
個々のフラット型GDT100が分離される際、一対の近接するユニットの間のキャスタレーションビア320は、おおよそ半分にされたビアになり、それによって、図3、図6を参照して説明されているキャスタレーション174、182になる。そのようなキャスタレーションの露出された表面は、例えば、ニッケルおよびスズによってめっきされてもよい。
幾つかの実施形態では、分離されたフラット型GDT100のそれぞれは、選択的に、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料によってめっきされてもよく、次いで、もしまだ行われていなければ、所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。次いで、そのような完成した製品は、回路基板などのような別の装置の中にパッケージ化されるかまたは実装されてもよい。
図23A、図23Bは、概して境界線301aによって画定された個々のユニットのアレイを有する第1の絶縁体プレート300aが、どのように、チャンバホール108のアレイおよびキャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図4、図7、図8を参照して本明細書で説明されている第1の絶縁体基板102として利用されてもよい。
図23A、図23Bの例では、チャンバホール108およびキャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図24A、図24Bは、概して境界線301bによって画定された個々のユニットのアレイを有する第2の絶縁体プレート300bが、どのように、キャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図4、図7、図8を参照して本明細書で説明されている第2の絶縁体基板104として利用されてもよい。
図24A、図24Bの例では、キャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図25A、図25Bは、概して境界線301cによって画定された個々のユニットのアレイを有する第3の絶縁体プレート300cが、どのように、キャスタレーションビア320のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図4、図7、図8を参照して本明細書で説明されている第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。
図25A、図25Bの例では、キャスタレーションビア320は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図26Aは、図23Bの部分的に加工された第1の絶縁体プレート302を示している。図26Bは、そのような絶縁体プレートが、キャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第1の絶縁体プレート302の両方の側にシールリング120、122を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。例えば、キャスタレーションビア320は、導電性金属をビア320の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、また、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。シールリング120、122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング120、122は、導電性でも非導電性でもよい。上述の充填されたビアおよびシールリングが形成されると、アセンブリは、さらなる処理に先立って乾燥および焼成させられ得る。
図27Aは、図24Bの部分的に加工された第2の絶縁体プレート304を示している。図27Bは、そのような絶縁体プレートが、キャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側に導電性トレース194を形成するようにさらに加工されてもよいことを示している。また、シールリング120も、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側に形成されてもよい。それぞれのシールリング120の一部分は、導電性トレース194の対応する部分をカバーしてもよい。
キャスタレーションビア320は、導電性金属をビア320の中へ引き込むために真空を利用し導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、または、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。導電性トレース194およびシールリング120は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング120は、導電性でも非導電性でもよい。
図27Bの例では、電極114は、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の上側に形成されてもよく、端子190a、200aは、部分的に加工された第2の絶縁体プレート304の下側に形成されてもよい。示されている例では、単一の導電性層が、近接するユニットの端子190a、200aのために形成されるように示されており、分離される際、それぞれが、対応する個々のユニットの端子になる。また、そのような近接する端子は、別々にパターン化および形成されてもよいことが理解されよう。
図27Bの例では、それぞれの電極114は、対応する導電性トレース194を少なくとも部分的にカバーするように形成されてもよい。したがって、電極114は、本明細書で説明されているように、対応するキャスタレーションビア320に電気的に接続されてもよい。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、導電性トレース、シールリング、電極、および端子の上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート304のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
図28Aは、図25Bの部分的に加工された第3の絶縁体プレート306を示している。図28Bは、そのような絶縁体プレートが、キャスタレーションビア320を導電性材料で充填するようにさらに加工され、また、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側に導電性トレース204を形成するようにさらに加工されてもよいことを示されている。また、シールリング122も、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側に形成されてもよい。それぞれのシールリング122の一部分が、導電性トレース204の対応する部分をカバーしてもよい。
キャスタレーションビア320は、導電性金属をビア320の中へ引き込むために真空を利用して、導電性金属によって充填されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような充填されたキャスタレーションビアは、表面レベルを越えて延在していてもよく、または、追加的な導電性材料が、そのようなビアの端部に導入されてもよく、別の絶縁体プレートと積層される際、対応するキャスタレーションビアと接合することを可能にする。導電性トレース204およびシールリング122は、例えば、プリンティングによって形成されてもよい。本明細書で説明されているように、シールリング122は、導電性でも非導電性でもよい。
図28Bの例では、電極116は、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の下側に形成されてもよく、端子190b、200bは、部分的に加工された第3の絶縁体プレート306の上側に形成されてもよい。示されている例では、単一の導電性層が、近接するユニットの端子190b、200bのために形成されるように示されており、分離される際、それぞれが、対応する個々のユニットの端子になる。また、そのような近接する端子は、別々にパターン化および形成されてもよいことが理解されよう。
図28Bの例では、それぞれの電極116は、対応する導電性トレース204を少なくとも部分的にカバーするように形成されてもよい。したがって、電極116は、本明細書で説明されているように、対応するキャスタレーションビア320に電気的に接続されてもよい。
幾つかの実施形態では、充填されたビア、導電性トレース、シールリング、電極、および端子の上述の形成の間および/または後に、1つまたは複数の乾燥プロセスおよび焼成プロセスが実施されてもよい。そのような乾燥プロセスおよび焼成プロセスは、絶縁体プレート306のさらなる処理に先立って実施されてもよい。
幾つかの実施形態では、次いで、絶縁体プレート302、304、306は、メタライズされたエリアをカバーするようにめっきされてもよい。そのようなめっきは、例えば、ニッケル、および、選択的に選択的な銅を含んでいてもよい。
図28A、図28Bの例では、上側端子109b、200bは、図8A~図8Cの例示的な構成を設けるために含まれてもよく、図8A~図8Cにおいて、フラット型GDT100は、いずれかの側を通じて装着されてもよい。そのような上側端子(109b、200b)は、図7A~図7Cの例示的な構成を設けるために、図28A、図28Bの例では省略されてもよく、図7A~図7Cにおいて、フラット型GDT100は、一方の側だけに端子を有している。
図29A~図29Dは、図26B、図27B、図28Bの加工された絶縁体プレート302、304、306が、それぞれ、どのように積層され、さらに、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有する複数の個々のフラット型GDTを設けるように加工されてもよいかの例を示している。図29Aでは、第2の絶縁体プレート304に第1の絶縁体プレート302を位置決めすることによって、および、次いで、第1の絶縁体プレート302に第3の絶縁体プレート306を位置決めすることによって、積層が形成されてもよい。幾つかの実施形態では、積層装置が、3つの絶縁体プレートの個々のユニットのアライメントにおいて十分な精度を確保するように利用されてもよい。そのようなアライメントは、例えば、外部の電気的な接続を提供することになるキャスタレーションビア320のアライメントを含んでいてもよい。
図29Bは、個々のフラット型GDT100になることになるもののアレイを画定するように積層および配列させられた3つの絶縁体層304、302、306を示している。そのような積層アセンブリは、フラット型GDT100のアレイを形成するように硬化させられ得、それぞれが、所望のガスで充填されている封止されたチャンバを有している。例えば、積層アセンブリは、炉の中に設置されてもよく、空気が、所望のガス混合物と交換されてもよい。次いで、絶縁体プレート間のシールリング層が溶融または硬化する点まで、温度が上昇させられ、それによって、所望のガス混合物で充填されたそれぞれのチャンバを実質的に封止することができる。
図29Cは、絶縁体プレートのそのようなアセンブリの例を示しており、そこでは、チャンバが、一対の絶縁体プレートの間のシールリングによって実質的に封止されている。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、炉から取り出されてもよく、例えば、露出された端子および金属特徴部(例えば、任意の露出されたビア)にめっきを形成させることができる。そのようなめっきは、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、絶縁体プレートの封止されたアセンブリは、選択的に、デバイスのアレイの中にある状態で所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。
図29Dは、図29Cの加工ステップから結果として生じる絶縁体プレートのアセンブリが、複数の個々のフラット型GDT100を設けるように分離されることの例を示している。そのようなシンギュレーションは、例えば、切断、ソーイングなどによって実現されてもよい。幾つかの実施形態では、2つ以上のフラット型GDT100が、機械的に接続した状態、および、選択的に、電気的に接続した状態のままにされ、アレイ化されたGDTデバイスを生成させることができる。
個々のフラット型GDT100が分離される際、一対の近接するユニットの間のキャスタレーションビア320は、おおよそ半分にされたビアになり、それによって、図4、図7、図8を参照して説明されているキャスタレーション192、202になる。そのようなキャスタレーションの露出された表面は、例えば、ニッケルおよびスズによってめっきされてもよい。
幾つかの実施形態では、分離されたフラット型GDT100のそれぞれは、選択的に、例えば、スズまたは他のはんだ付け可能な材料によってめっきされてもよく、次いで、もしまだ行われていなければ、所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。次いで、そのような完成した製品は、回路基板などのような別の装置の中にパッケージ化されるかまたは実装されてもよい。
図34A、図34Bは、概して境界線501によって画定された個々のユニットのアレイを有する第1の絶縁体プレート500が、どのように、チャンバホール108のアレイを形成するように加工されてもよく、部分的に加工された第1の絶縁体プレート502を設けるようになっているかの例を示している。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図4、図31~図33を参照して本明細書で説明されている第1の絶縁体基板102として利用されてもよい。
図34A、図34Bの例では、第1の絶縁体プレート500は、アルミナセラミックプレートなどのようなセラミックプレートであり得る。しかし、第1の絶縁体プレート500は、1つまたは複数の他の電気絶縁材料から形成されてもよいことが理解されよう。図34A、図34Bの例では、チャンバホール108は、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を利用して形成されてもよい。
図35A~図35Eは、絶縁体プレートが、どのように第2の絶縁体プレートおよび/または第3の絶縁体プレートとして構成され、図4、図31~図33に関連して本明細書で説明されている複数の第2の絶縁体基板(104)および複数の第3の絶縁体基板(106)を設けることが可能であるかの例を示している。概して境界線(図35Aの中の505)によって画定された個々のユニットのそのようなアレイは、部分的に加工された絶縁体プレート520を設けるように加工されてもよい。個々のユニットに分離される際、それぞれのユニットは、図4、図31~図33を参照して本明細書で説明されている第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。
図35A、図31、図33B、図33Cを参照すると、504として示されている絶縁体プレートが、形成または提供されてもよい。本明細書で説明されているように、そのような絶縁体プレートは、概して境界線505によって画定された個々のユニットのアレイを加工することを可能にするように構成されてもよい。
図35B、図31、図33B、図33Cを参照すると、導電性キャスタレーション特徴部508が、図35Aの絶縁体プレート504の選択された場所に形成されてもよく、アセンブリ506を設けるようになっている。幾つかの実施形態では、所定の導電性キャスタレーション508が、境界線(図35Aの中の505)において形成されてもよい。本明細書で説明されているように、さらに加工される際、アセンブリ506のそれぞれの個々のユニットは、フラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。したがって、第2の絶縁体基板104として利用される際、導電性キャスタレーション特徴部508のおおおよそ半分が、導電性キャスタレーション191(例えば、図31、図33B、図33C)であってもよい。第3の絶縁体基板106として利用される際、導電性キャスタレーション特徴部508のおおおよそ半分が、導電性キャスタレーション201(例えば、図31、図33B、図33C)になることが可能である。
幾つかの実施形態では、導電性キャスタレーション特徴部508は、本明細書で説明されているように形成されてもよく、それは、例えば、レーザおよび/または他のホール形成技術を含み、その後に金属充填技術またはめっき技術が続く。また、他の技術も、導電性キャスタレーション特徴部を形成するために利用されてもよいことが理解されよう。
図32のフラット型GDTの第2および第3の絶縁体基板104、106を得るために、図35Bの例示的なプロセスステップは、絶縁体プレート504のそれぞれのユニットの境界線の中に1つまたは複数の内部導電性ビアを形成するように修正されてもよいことに留意されたい。そのような導電性ビアは、導電性キャスタレーション特徴部508の代わりに、または、導電性キャスタレーション特徴部508に加えて実装されてもよい。図35A~図35Eの例の中の他のプロセスステップのうちの幾つかまたはすべては、内部導電性ビアを有するそのような構成を収納するように適当に修正されてもよいことが理解されよう。
図35C、図31、図33Cを参照すると、導電性トレース512が、図35Bの絶縁体プレートアセンブリ506の選択された場所に形成されてもよく、アセンブリ510を設けるようになっている。幾つかの実施形態では、所定の導電性トレース512が、所定の境界線500の両方の側にあるように形成されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような導電性トレースは、対応する導電性キャスタレーション特徴部508に電気的接触をし、導電性キャスタレーション特徴部508の周りの2つの近接するユニットの両方の中へ延在することが可能である。さらに加工される際、アセンブリ510のそれぞれの個々のユニットは、フラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。したがって、第2の絶縁体基板104として利用される際、導電性トレース512は、導電性トレース194(例えば、図31、図33C)であってもよい。第3の絶縁体基板106として利用される際、導電性トレース512は、導電性トレース204(例えば、図31、図33C)であってもよい。
幾つかの実施形態では、導電性トレース512は、例えば、厚膜モリブデンマンガンまたは厚膜タングステンによって形成されてもよく、例えば、プリンティング技術、焼成技術、およびめっき技術を利用して、銅またはニッケルまたはろう付け/はんだ材料(例えば、銅-銀(CuSil)材料)によってめっきされてもよい。また、他の技術も、導電性トレースを形成するために利用されてもよいことが理解されよう。
図35C、図31、図33Cを依然として参照すると、端子514が、絶縁体プレートアセンブリ510の選択された場所に形成されてもよい。幾つかの実施形態では、所定の端子514が、所定の境界線500の両方の側にあるように形成されてもよい。幾つかの実施形態では、そのような端子は、対応する導電性キャスタレーション特徴部508に電気的接触をし、導電性キャスタレーション特徴部508の周りの2つの近接するユニットの両方の中へ延在することが可能である。さらに加工される際、アセンブリ510のそれぞれの個々のユニットは、フラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。したがって、第2の絶縁体基板104として利用される際、端子514は、端子190(例えば、図31、図33B)であってもよい。第3の絶縁体基板106として利用される際、端子514は、端子200(例えば、図31、図33B)であってもよい。
幾つかの実施形態では、端子514は、例えば、モリブデン-マンガンまたは厚膜タングステンなどのような導体材料の厚膜をプリンティングおよび焼成することによって形成されてもよく、その後に、焼成させられた厚膜導体材料に銅層がめっきされ、銅層にニッケル層がめっきされ、ニッケル層にスズ層または金層がめっきされる。また、他の技術も、端子を形成するために利用されてもよいことが理解されよう。
図35D、図31、図33Cを参照すると、電極518が、図35Cの絶縁体プレートアセンブリ510の選択された場所に形成されてもよく、アセンブリ516を設けるようになっている。幾つかの実施形態では、所定の電極518が、対応する導電性トレース512に形成されてもよい。本明細書で説明されているように、さらに加工される際、アセンブリ516のそれぞれの個々のユニットは、フラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。したがって、第2の絶縁体基板104として利用される際、電極518が、電極114(例えば、図31、図33C)であってもよい。第3の絶縁体基板106として利用される際、電極518が、電極116(例えば、図31、図33C)であってもよい。
幾つかの実施形態では、電極518は、本明細書で説明されているように、形成および構成されてもよい。例えば、それぞれの電極518は、簡単な金属層であってもよく、または、ワッフルパターンなどのような特徴部を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、放射性コーティングが、電極にプリントされてもよい。幾つかの実施形態では、予備電離ラインおよび/またはパターンが、絶縁体基板のうちの1つまたは複数に形成され、ブレークダウンパラメータを制御することが可能である。
図35E、図31、図33Cを参照すると、シール522が、図35Dの絶縁体プレートアセンブリ516の選択された場所に形成されてもよく、アセンブリ520を設けるようになっている。幾つかの実施形態では、シール522は、導電性トレース512を実質的にカバーすることが可能であり、電極518を露出させるようにパターン化されてもよい。本明細書で説明されているように、さらに加工される際、アセンブリ520のそれぞれの個々のユニットは、フラット型GDTの第2の絶縁体基板104および/または第3の絶縁体基板106として利用されてもよい。したがって、第2の絶縁体基板104として利用される際、シール522が、シール120(例えば、図31、図33C)であってもよい。第3の絶縁体基板106として利用される際、シール522が、シール122(例えば、図31、図33C)であってもよい。
幾つかの実施形態では、シール522は、本明細書で説明されているように形成されてもよく、それは、例えば、グレイジング技術によって形成されたガラスとして含む。また、他の技術も、シールを形成するために利用されてもよいことが理解されよう。
図36~図38は、図34B、図35Eの加工された絶縁体プレート502および520が、それぞれ、どのように積層され、さらに、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有する複数の個々のフラット型GDTを設けるように加工されてもよいかの例を示している。図36では、第2の絶縁体プレートとして利用されている図35Eの絶縁体プレート520に、図34Bの第1の絶縁体プレート502を位置決めすることによって、および、次いで、第1の絶縁体プレート502に、第3の絶縁体プレートとして利用されている同様の図35Eの絶縁体プレート520を位置決めすることによって、積層が形成されてもよい。幾つかの実施形態では、積層装置が、3つの絶縁体プレートの個々のユニットのアライメントにおいて十分な精度を確保するように利用されてもよい。
幾つかの実施形態では、さまざまなプレートの上述の積層は、ネオンまたはアルゴンなどのような所望のガスを有する環境におけるラミネーションプロセスによって実施されてもよい。したがって、ラミネーションプロセスが完了すると、所望のガスが、それぞれの容積108(例えば、図31)によって実質的に密封されたチャンバの中に捕捉されてもよい。
図37は、個々のフラット型GDT100になることになるもののアレイを画定するように積層およびラミネートされた3つの絶縁体層520、502、520を示している。そのような積層アセンブリは、フラット型GDT100のアレイを形成するように硬化させられ得、それぞれが、所望のガスで充填されている封止されたチャンバを有している。そのようなラミネーションプロセスでは、積層アセンブリは、炉の中に設置されてもよく、空気が、所望のガス混合物(例えば、ネオンおよび/またはアルゴンを有する混合物)と交換されてもよい。次いで、絶縁体プレート間のシールが溶融または硬化する点まで、温度が上昇させられ、それによって、所望のガス混合物で充填されたそれぞれのチャンバを実質的に封止することができる。
図38は、図37の加工ステップから結果として生じる絶縁体プレートのアセンブリが、複数の個々のフラット型GDT100を設けるように分離されることの例を示している。そのようなシンギュレーションは、実質的に配列させられた境界線505、501、505に沿って、例えば、切断、ソーイングなどによって実現されてもよい。幾つかの実施形態では、2つ以上のフラット型GDT100が、機械的に接続した状態、および、選択的に、電気的に接続した状態のままにされ、アレイ化されたGDTデバイスを生成させることができる。
個々のフラット型GDT100が分離される際、一対の近接するユニットの間のキャスタレーション特徴部(508)は、おおよそ半分にされた特徴部になり、それによって、図31、図33を参照して説明されているキャスタレーション191、201になる。そのようなキャスタレーションの露出された表面は、例えば、銅、ニッケル、およびスズによってめっきされてもよい。
幾つかの実施形態では、分離されたフラット型GDT100のそれぞれは、選択的に、所望の性能レベルを満たすように調整およびテストされてもよい。次いで、そのような完成した製品は、回路基板などのような別の装置の中にパッケージ化されるかまたは実装されてもよい。
図31、図35~図38を参照して説明されている例では、第2および第3の絶縁体基板(104、106)のそれぞれは、一方の側に導電性キャスタレーションを有するものとして説明されている。さらに、一方の絶縁体基板の導電性キャスタレーションが、他方の絶縁体基板の導電性キャスタレーションが実装されたエッジとは反対側のエッジになるように示されている。また、他の構成も実装されてもよいことが理解されよう。例えば、導電性キャスタレーションは、第2および第3の絶縁体基板の両方に関してフラット型GDTの同じ側に実装されてもよい。
また、図31、図35~図38の例では、第2および第3の絶縁体基板104、106が、互いに対して横方向にオフセットされている同じ絶縁体プレートアセンブリ520のうちの一般的に2つから結果として生じるように説明されていることに留意されたい。しかし、第2および第3の絶縁体基板104、106は、同じでもそうでなくてもよいことが理解されよう。
他の構成を有するフラット型GDTの例
さまざまな例が、2つの端子デバイスの文脈において説明されている。幾つかの実施形態では、本開示の1つまたは複数の特徴が、3つ以上の端子を有するフラット型GDTの中に実装されてもよい。例えば、図30A、図30Bは、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDT100が3つの端子414、416、418を含んでいてもよい例を示している。図30Aは、本明細書で説明されているさまざまな例と同様の様式で製造および積層された3つの絶縁体層304、302、306のアセンブリを示している。図30Bは、図30Aの積層体から分離された後の個々のフラット型GDT100を示している。
図30A、図30Bを参照すると、フラット型GDT100は、第1の端子414を含むことが可能であり、第1の端子414は、導電性トレース402aを通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部403aを通じて、第1の電極114に電気的に接続されている。同様に、第2の端子416は、導電性トレース402bを通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部403bを通じて、第2の電極116に電気的に接続されてもよい。フラット型GDT100は、第3の端子418をさらに含むことが可能であり、第3の端子418は、導電性ビア404を通じて第3の電極118に電気的に接続されている。
幾つかの実施形態では、第1の電極118は、3端子GDTの中の放電の間にL1グランド経路およびL2グランド経路(L1およびL2は、第1および第2の電極114、116に対応する)を提供するための中央電極であり得る。そのような放電経路は、共通のチャンバ108を通じて実現されてもよく、コモンモードサージに関してバランスのとれたGDTを設けることができる。
図30A、図30Bの例では、電極118は、フラット型GDT100の一方の側(例えば、図30Bに示されているように配向されているときの下側)に実装された端子418に電気的に接続されるように示されている。幾つかの実施形態では、そのような電極(118)は、フラット型GDTの両方のサイドに実装された端子に接続されてもよい。
例えば、図30C、図30Dは、本明細書で説明されているような1つまたは複数の特徴を有するフラット型GDT100が3つの端子414、416、418を含んでいてもよいことの例を示している。図30Cは、本明細書で説明されているさまざまな例と同様の様式で製造および積層された3つの絶縁体層304、302、306のアセンブリを示している。図30Dは、図30Cの積層体から分離された後の個々のフラット型GDT100を示している。
図30C、図30Dを参照すると、フラット型GDT100は、フラット型GDT100の上側および下側の両方に実装された第3の端子418を含んでいてもよい。そのような第3の端子は、例えば、他の電極に関する電気的な接続のために利用されていない側壁部のキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部409を通じて、第3の電極118に電気的に接続されてもよい。図30Dに示されている例では、そのような側壁部は、前側壁部または裏側壁部であり得る。第3の電極118は、導電性トレース401を通じてキャスタレーション409に電気的に接続されてもよい。
図30C、図30Dの例では、第1の端子414は、導電性トレース402aを通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部403aを通じて、第1の電極114に電気的に接続されている。同様に、第2の端子416は、導電性トレース402bを通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部403bを通じて、第2の電極116に電気的に接続されてもよい。
幾つかの実施形態では、第3の電極118は、3端子GDTの中の放電の間にL1グランド経路およびL2グランド経路(L1およびL2は、第1および第2の電極114、116に対応する)を提供するための中央の電極としてもよい。そのような放電経路は、共通のチャンバ108を通じて実現されてもよく、コモンモードサージに関してバランスのとれたGDTを設けることができる。
上述の様式で構成されているので、図30Dの例示的なフラット型GDTは、端子のすべての3つが上側および下側のそれぞれに存在していることに起因して、直立配向または倒置配向のいずれかで装着されてもよい。
さまざまな例が、チャンバの対向する側に実装された電極の文脈において説明されている。幾つかの実施形態では、本開示の1つまたは複数の特徴が、電極がチャンバの一方の側だけに実装されてもよいフラット型GDTの中に実装されてもよい。例えば、図30E、図30Fは、フラット型GDT100が、開口部を有する第1の絶縁体基板102と、第2の絶縁体基板104と、第3の絶縁体基板106とを含み、それらが、チャンバ108を画定するように一緒に積層されている例を示している。第1のシール120は、第1の絶縁体基板102と第2の絶縁体基板104との間に実装されてもよく、第2のシール122は、第1の絶縁体基板102と第3の絶縁体基板106との間に実装されてもよい。幾つかの実施形態では、第1および第2のシールは、本明細書で説明されているように、導電性または非導電性(例えば、ガラス)ことが可能である。幾つかの実施形態では、第1および第2の電極114、116は、第2の絶縁体基板104の表面に実装されてもよく、両方の電極が、チャンバ108の中へ同じ方向を向くようになっている。
図30Eは、本明細書で説明されているさまざまな例と同様の様式で製造および積層された3つの絶縁体層304、302、306のアセンブリを示している。図30Fは、図30Eの積層体から分離された後の、上述の特徴を有する個々のフラット型GDT100を示している。
図30E、図30Fの例では、第1の電極114は、導電性トレース194を通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部405aを通じて、第1の端子190に電気的に接続されるように示されている。同様に、第2の電極114は、導電性トレース204を通じて、および、フラット型GDT100の対応するエッジのキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部405bを通じて、第2の端子200に電気的に接続されるように示されている。
図30E、図30Fの例では、電極は、キャスタレーションなどのような外部導電性特徴部を通じて、それらのそれぞれの端子に電気的に接続されている。また、電極と端子との間の電気的な接続は、他の様式で実装されてもよいことが理解されよう。例えば、図30G、図30Hは、両方の電極114、116が同じ絶縁体基板(例えば、第2の絶縁体基板104)に実装されている点において、図30E、図30Fの例と同様のフラット型GDT100を示している。しかし、図30G、図30Hの例では、そのような電極は、内部導電性ビア407a、407bを通じて、第1および第2の端子190、200に電気的に接続されるように示されている。
図30Gは、本明細書で説明されているさまざまな例と同様の様式で製造および積層された3つの絶縁体層304、302、306のアセンブリを示している。図30Hは、図30Gの積層体から分離された後の、上述の特徴を有する個々のフラット型GDT100を示している。
幾つかの実装形態では、図30E~図30Hの例示的なフラット型GDTは、表面装着可能となる簡単で低コストの構成として実装されてもよい。同じ側にある電極の両方は、電極が互いの方を向く構成と同様の性能のレベルを提供しない可能性があるが、図30E~図30Hのフラット型GDTが利用されてもよい幾つかの用途が存在する可能性がある。
他の数の電極および/または端子は、本開示の1つまたは複数の特徴を利用して実装されてもよいことが理解されよう。
有利な特徴の例
本明細書で説明されているさまざまな例では、電極がセラミック層などのような基板層の表面に実装されてもよいことに留意されたい。幾つかの実施形態では、そのような電極は、他の導電性層を形成するためにすでに使用されている同じまたは同様の技術を利用して形成されてもよい。したがって、そのような電極構成は、他の有利な特徴の中でも、フラット型GDTの製造におけるコスト効率性を提供することができる。
また、セラミック層などのような基板層の使用は、部分的にまたは完全に製造された層のアセンブリがどのように個々のユニットに分離されてもよいかについての一貫性をより容易にすることができる。
本明細書で説明されている例のうちの幾つかまたはすべてにおいて、所定のフラット型GDTのための端子は、対応する電極も支持する1つまたは複数の基板層に実装されてもよい。したがって、そのようなフラット型GDTは、さらにパッケージングすることなく、例えば、回路基板の上で利用され、それによって、より小さいパッケージおよび/またはより良好な電気的な性能を結果として生じさせることができる。
変形例
米国特許出願公開第2014/0239804号は、なかでも、実装されてもよい予備電離ライン(例えば、図6C、図6Dの中の242)を開示している。また、そのような予備電離ラインは、本開示のフラット型GDTのうちの幾つかまたはすべてにおいて実装されてもよいことが理解されよう。
本明細書で説明されているさまざまな例では、第1の絶縁体基板102の中の開口部108は、簡単な円筒状の形状を有するように示されている。米国特許出願公開第2014/0239804号に開示されている例を含む、他の開口部プロファイルも実装されてもよいことが理解されよう。
本明細書で説明されているさまざまな例では、フラット型GDTは、一対の電極を有する1つの封止されたチャンバの文脈において説明されている。幾つかの実施形態では、2つ以上の封止されたチャンバが組み合わせられ、フラット型GDTになることが可能であることが理解されよう。1つのフラット型GDT当たり2つ以上のチャンバを有するそのような構成は、米国特許出願公開第2014/0239804号に開示されている例を含んでいてもよい(例えば、図7~図10)。
また、それらのそれぞれの電極を支持する基板層の使用は、積層構造で配置されている複数の封止されたチャンバをフラット型GDTが有することを可能にすることができる。例えば、本明細書で説明されているようなフラット型GDTの層のアセンブリの概して平坦な性質は、2つ以上のフラット型GDTが積層されることを可能にし、また、内部および/または外部に設けられた電気的な接続を有することを可能にすることができる。
別の例では、所定の基板層は、両方の側に電極を支持することが可能である。そのような構成は、2つの封止されたチャンバが積層された構成になっている際、1つの基板層が省略されることを可能にすることができる。
図39~図44は、複数のチャンバが積層構造で実装されてもよいGDTデバイスの例を示している。図39~図44のそれぞれのGDTデバイス100では、第1のチャンバ108aは、絶縁体基板102a(開口部を備える)、104a、および106の積層によって実装されてもよい。第2のチャンバ108bは、絶縁体基板102b(開口部を備える)、第1のチャンバ108aを備える上述の積層からの上側絶縁体基板106、および絶縁体基板104bの積層によって、第1のチャンバ108bの上方に実装されてもよい。
図39~図44のそれぞれのGDTデバイス100では、シールが、2つの近接する絶縁体基板の間に実装されてもよい。より具体的には、シール120aは、絶縁体基板104aと絶縁体基板102aとの間に実装されるように示されている。シール122aは、絶縁体基板102aと絶縁体基板106との間に実装されるように示されている。シール120bは、絶縁体基板106と絶縁体基板102bとの間に実装されるように示されている。シール122bは、絶縁体基板102bと絶縁体基板104bとの間に実装されるように示されている。
第1のチャンバ108aに関して、第1の端部電極114が、絶縁体基板104aの上側表面に実装されるように示されており、第1の中央電極118aが、絶縁体基板106の下側表面に実装されるように示されている。同様に、第2のチャンバ108bに関して、第2の中央電極118bが、絶縁体基板106の上側表面に実装されるように示されており、第2の端部電極116が、絶縁体基板104bの下側表面に実装されるように示されている。
図39の例では、2つのチャンバ108a、108bは、全体的に互いから封止されてもよく、2つのチャンバ108a、108bに関連付けられている2つのGDTユニットが、直列に電気的に接続されてもよい。より具体的には、第1のチャンバ108aの第1の中央電極118aおよび第2のチャンバ108bの第2の中央電極118bは、例えば、導電性ビア115を通じて電気的に接続され、2つのGDTユニットの上述の直列配置を設けることが可能である。
図39の例では、第1の端部電極114は、2つのGDTユニットの上述の直列配置の一方の端部を形成しており、第1の端部電極114は、第1の端子190に電気的に接続されるように示されている。同様に、第2の端部電極116は、2つのGDTユニットの上述の直列配置の他方の端部を形成しており、第2の端部電極116は、第2の端子200に電気的に接続されるように示されている。電極と対応する端子との間のそのような電気的な接続は、本明細書で説明されているような異なる方式で実装されてもよい。例えば、電極114は、導電性トレース194を通じて、および、GDTデバイス100の対応する側に形成されているキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部191を通じて、第1の端子190に電気的に接続されてもよい。同様に、電極116は、導電性トレース204を通じて、および、GDTデバイス100の対応する側に形成されているキャスタレーションなどのような外部導電性特徴部201を通じて、第2の端子200に電気的に接続されてもよい。
図40の例では、図39の例と同様に、2つのチャンバ108a、108bは、全体的に互いから封止されてもよく、2つのチャンバ108a、108bに関連付けられている2つのGDTユニットが、直列に電気的に接続されてもよい。より具体的には、第1のチャンバ108aの第1の中央電極118aおよび第2のチャンバ108bの第2の中央電極118bは、例えば、導電性ビア115bを通じて電気的に接続され、2つのGDTユニットの上述の直列配置を設けることが可能である。
図40の例では、第1の端部電極114は、2つのGDTユニットの上述の直列配置の一方の端部を形成しており、第1の端部電極114は、導電性ビア115aを通じて第1の端子190に電気的に接続されるように示されている。同様に、第2の端部電極116は、2つのGDTユニットの上述の直列配置の他方の端部を形成しており、第2の端部電極116は、導電性ビア115cを通じて第2の端子200に電気的に接続されるように示されている。上述の様式で構成されているので、GDTデバイス100は、一方の側(例えば、下側)に第1の端子190を有し、反対側の側(例えば、上側)に第2の端子200を有することが可能である。したがって、図40のGDTデバイス100は、例えば、図31~図38を参照して本明細書で説明されている用途において利用されてもよい。
図41は、図39の例と同様の例示的なGDTデバイス100を示している。しかし、図41の例では、第1および第2のチャンバ108a、108bは、2つのチャンバを全体的に分離する絶縁体基板106を通じて形成された1つまたは複数の開口部117を通じて、互いに連通した状態になっていてもよい。さまざまな電極および端子の間の電気的な接続は、図39の例と同様に実装されてもよい。
図42は、図40の例と同様の例示的なGDTデバイス100を示している。しかし、図42の例では、第1および第2のチャンバ108a、108bは、2つのチャンバを全体的に分離する絶縁体基板106を通じて形成された1つまたは複数の開口部117を通じて、互いに連通した状態になっていいてもよい。さまざまな電極および端子の間の電気的な接続は、図40の例と同様に実装されてもよい。
図43は、図39の例と同様の例示的なGDTデバイス100を示しているが、中央電極118a、118bが、第3の端子203に電気的に接続されている。より具体的には、図43の例では、2つのチャンバ108a、108bは、互いから全体的に封止されてもよい。第1のチャンバ108aの第1の中央電極118aおよび第2のチャンバ108bの第2の中央電極118bは、例えば、導電性トレース119aと、キャスタレーションなどのような外部導電性特徴部111と、導電性トレース119bとを通じて、電気的に接続されてもよい。そのようなキャスタレーションは、他の電極に関する電気的な接続のために利用されていない側壁部に実装されてもよい。図43に示されている例では、そのような側壁部は、前側壁部または裏側壁部であり得る。
図43の例では、キャスタレーション111は、下側表面まで延在しており、GDTデバイス100の下側表面に形成されている第3の電極203と電気的接触をしていることが可能である。キャスタレーション111は、上側表面まで延在しており、GDTデバイス100の上側表面に形成されている第3の電極203と電気的接触をしていることが可能である。図43の例では、他の電極(例えば、114、116)および端子(190、200)の間の電気的な接続は、図39の例と同様に実装されてもよい。
図44は、図43の例と同様の例示的なGDTデバイス100を示している。しかし、図44の例では、第1および第2のチャンバ108a、108bは、2つのチャンバを全体的に分離する絶縁体基板106を通じて形成された1つまたは複数の開口部117を通じて、互いに連通した状態になっていることが可能である。さまざまな電極および端子の間の電気的な接続は、図43の例と同様に実装されてもよい。
図39~図44において積層構造のさまざまな例では、電極および端子の間のおよび/または電極と端子との間の電気的な接続は、さまざまな電気的な接続技術のより具体的な例の文脈において説明されていることが理解されよう。また、そのような積層構造は、本明細書で説明されている電気的な接続概念のいずれかを、個別にまたは任意の組合せで利用して実装されてもよいことが理解されよう。
幾つかの実施形態では、電流ハンドリング能力などのような特徴、ならびに/または、インダクタンスおよび/もしくは他の寄生値(parasitics)の低減が必要とされまたは望まれる幾つかの用途において、第3の端子(例えば、図43、図44)を備える上述の積層構造が望ましい可能性がある。幾つかの実施形態では、2つのガスチャンバを接続することは(例えば、図41、図42、図44)、2層式の(例えば、3端子構成)GDT100デバイスの上部半分と底部半分との間のインパルス放電開始バランスを改善することが可能であり、したがって、コモンモードサージの間のトランスバース電圧を低減させることができる。
明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、文脈上明白に他の意味に解釈すべき場合を除いて、「含む(comprise)」および「含む(comprising)」などの用語は、排他的なまたは包括的な意味とは対照的に、包含的な意味で解釈されるべきであり、すなわち、「含むが、それに限定されない」の意味で解釈されるべきである。全体的に本明細書で使用されているように、「連結されている」の用語は、2つ以上のエレメントが直接的に接続されているか、または、1つもしくは複数の中間エレメントによって接続されているかのいずれかを表している。追加的に、「本明細書で」、「上記に」、「下記に」の用語、および、同様の取り込み(import)の用語は、本出願の中で使用されるときには、本出願を全体として参照するべきであり、本出願の任意の特定の部分を参照するべきではない。文脈が許す場合には、単数形または複数形を使用した上記の詳細な説明の中の用語は、複数形または単数形をそれぞれ含むことができる。2つ以上の項目のリストを参照した「または」の用語に関して、その用語は、以下の用語の解釈:リストの中の項目のいずれか、リストの中の項目のすべて、および、リストの中の項目の任意の組合せ、のすべてをカバーする。
本発明の実施形態の上記の詳細な説明は、包括的であることを意図しておらず、または、上記に開示されている正確な形態に本発明を限定することを意図していない。本発明の特定の実施形態、および、本発明に関する例は、例示目的のために上記に説明されているが、当業者なら理解するように、さまざまな均等な修正例が、本発明の範囲の中で可能である。例えば、プロセスまたはブロックは、所定の順序で提示されているが、代替的な実施形態は、異なる順序で、ステップを有するルーチンを実施し、または、ブロックを有するシステムを用いることが可能であり、また、幾つかのプロセスまたはブロックは、削除、移動、追加、分割、組み合わせ、および/または、修正することができる。これらのプロセスまたはブロックのそれぞれは、さまざまな異なる方式で実装されてもよい。また、プロセスまたはブロックは、直列に実施されるように示されている場合があるが、これらのプロセスまたはブロックは、その代わりに、並列に実施することもでき、または、異なる時間に実施することもできる。
本明細書で提供されている本発明の教示は、必ずしも上記に説明されているシステムではなく、他のシステムにも適用されてもよい。上記に説明されているさまざまな実施形態のエレメントおよび行為は、さらなる実施形態を提供するために組み合わせられ得る。
本発明の幾つかの実施形態が説明されてきたが、これらの実施形態は、単なる例として提示されており、本開示の範囲を限定することは意図していない。実際に、本明細書で説明されている新規の方法およびシステムは、さまざまな他の形態で具現化されてもよく、そのうえ、本明細書で説明されている方法およびシステムの形態のさまざまな省略、置換、および変化を、本開示の精神から逸脱することなく行うことができる。添付の特許請求の範囲およびその均等物は、本開示の範囲および精神に当てはまるそのような形態または修正をカバーすることを意図している。