MXPA97009974A - Metodo y aparato mejorado para un dispositivo fusible montado en una superficie - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de circuito de película delgada es un dispositivo de protección de sobrevoltaje subministra en una configuración montable en superficies para uso en tablillas de circuito impreso o en tecnología de circuitos híbridos de película delgada. El dispositivo montable en superficies (SMD) estádiseñado para protección contra daño por descarga electrostática (ESD) a componentes electrónica. El dispositivo de protección de circuito comprende tres subensambles de material. El primer subensamble generalmente incluye un portador de substrato, electrodos, y conectores terminales para conectar el dispositivo de protección a una tablilla de CI. El segundo subensamble incluye un material polimérico para voltaje variable con características no lineales y el tercer subensamble comprende una carga de cubierta para proteger otros elementos del dispositivo de protección de circuito.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA UN DISPOSITIVO MONTADO EN UNA SUPERFICIE PARA PROTECCIÓN CONTRA DAÑO ELECTROSTÁTICO A COMPONENTES ELECTRÓNICAS La presente solicitud se relaciona generalmente con dispositivos montables sobre una superficie (S Ds) para protección de circuitos eléctricos. Más particularmente, esta invención se relaciona con dispositivos montables sobre superficies para protección contra descarga electrostática dentro de circuitos eléctricos. Antecedentes de la Técnica Previa Las tablillas de circuito impreso (Cl) han encontrado cada vez más aplicación en equipo eléctrico y electrónico de todos los tipos . Los circuitos eléctricos formados de estas tablillas Cl, como circuitos eléctricos convencionales de gran escala de integración, necesitan protección contra el sobrevoltaje eléctrico. Esta protección es típicamente proporcionada por dispositivos de descarga electrostática que están asegurados físicamente a lß tablilla Cl . Ejemplos de tales dispositivos incluyen diodos de silicio, y dispositivos varistores de óxido metálico (MOV) . Sien embargo, existen varios problemas con estos dispositivos. Primero, existen numerosos problemas de deterioro asociados con este tipo de dispositivos, como es bien conocido. Segundo, estos tipos de dispositivos pueden experimentar fallas catrastóficas, como también es« bien sabido. Tercero, estos tipos de dispositivos pueden quemarse o fallar durante un modo de situación corta. Otras numerosas desventajas se vienen a la mente cuando se usan estos dispositivos durante la fabricación de tablillas PC. Se ha encontrado en el pasado que ciertos tipos de materiales pueden proporcionar * protección contra pulsos de sobrevoltaje transitorios dentro de la circuitería electrónica. Estos materiales al menos incluyen aquellos tipos de materiales encontrados en las Patentes norteamericanas Nos. 4,097,834, 4,726,991, 4,977, 357 y 5,262,754. Sin embargo, el tiempo y costos asociados con la incorporación y uso efectivo de estos materiales en circuitería microelectrónica es y ha sido significante. La presente invención se proporciona para aliviar y resolver estos y otros problemas . La presente invención es un dispositivo de descarga electrostática montado sobre superficie (ESD/SMD) , el cual comprende tres subensambles de material . El primer subensamble incluye el portador de substrato. El primer subsensamble portador de substrato comprende una base portadora que tiene dos electrodos en la superficie superior, los cuales están separados por una abertura de ancho controlado, y contactos terminales enrrollados alrededor en los lados y la parte inferior de la base portadora. El segundo subensamble o material polimérico para voltaje variable se aplica entre los dos electrodos y puentea de forma efectiva los electrodos . El tercer subensamble o capa de cubierta se coloca sobre el material polimérico y electrodos sobre la superficie superior del primer subensamble o subensamble substrato. El tercer subesamble proporciona una capa protectora que cubre al segundo subensamble a los electrodos, así como también parte de los contactos terminales conectados a los electrodos, para proporcionar protección contra golpes, oxidación y otros efectos, como se describirá más adelante. El tercer subensamble' o capa protectora está hecho preferentemente de un material polimérico, tal como poliuretano o policarbonato. En adición, el substrato de soporte más preferido es un es un epoxi FR-4 o una poliimida. Otro aspecto de la invención es una configuración de película delgada montable en superficie del ESD/SMD. En particular, el dispositivo comprende electrodos hechos de metal conductor. El primer metal conductor preferentemente, pero no exclusivamente se selecciona del grupo que incluye cobre, plata, níquel, titanio, aluminio, o aleaciones de estos materiales conductores. Un metal preferido para los eletrodos del ESD/SMD de la invención es el cobre. El primer material conductor o electrodos pueden ser depositados en el primer subensamble en muchas formas. Pueden emplearse técnicas de procesamiento fotolitográficas, mecánicas y láser para crear geometrías de electrodo intrincadas y complejas, así como también para crea un ancho de abertura apropiado. Esta capacidad, cuando se combina con los revestimientos de película extremadamente delgada aplicados a través de técnicas de depósito electroquímico y de vapor físico (PVD) , permite que estos dispositivos protectores subminiatura controlen la abertura entre electrodos y protejan los circuitos de niveles importantes de sobrevoltaje. La ubicación de los electrodos en la parte superior del substrato del EDS/SMD permite que alguien usar métodos de procesamiento láser como una operación secundaria de alta precisión, a fin de recortar el ancho de abertura, y de esta manera la valoración del dispositivo. Otras características y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente especificación tomada en conjunto con los dibujos acompañantes. Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de una hoja de epoxi FR-4 bañada o chapeada con cobre, usada para hacer ESD/SMDs subminiatura de acuerdo con la presente invención La Figura 2 es una vista en sección transversal de una porción de la hoja de la figura 1, tomada a lo largo de las líneas 2-2 de la figura 1. La figura 3 es una vista en perspectiva de la hoja de epoxi FR-4 de la figura 1, pero desprovista de su baño o chapa de cobre, y con una pluralidad dé ranuras, teniendo cada una un ancho Wl y una longitud L, ruteadas en cuadrantes separados de esa hoja. La Figura 4 es una vista de corte en perspectiva agrandada de una porción de la hoja ruteada de la figura 3, pero con una capa de chapa de cobre que se ha vuelto a aplicar. La figura 5 es una vista en perspectiva de varias porciones de las superficies planas orientadas hacia arriba de la hoja de cobre re-chapeada de la figura 4, después de que esas porciones fueron enmascaradas con un panel en patrón de una sustancia opaca a la luz ultravioleta (UV) . La figura 6 es un vista en perspectiva del lado inverso de la figura 5, pero después del retiro de una porción tipo tira del baño de cobre de la hoja re-chapeada de la figura 5. La figura 7 es una vista en perspectiva de la parte superior de las tiras 26 de la figura 6, y que muestra regiones lineales 40 definidas por líneas punteadas. La figura 8 es una vista en perspectiva de una sola tira 26 después de sumergirse la hoja en un baño de chapeado de cobre y luego en un baño de chapeado de níquel, con el resultado de que las capas de cobre y níquel adicionales se depositan en las porciones de los contactos terminales de la capa base de cobre. La figura 9 es una vista en perspectiva de la tira de la figura 8, pero después de la inmersión en un baño de estaño-plomo para crear otra capa sobre las capas de cobre y níquel de los contactos terminales. La Figura 10 muestra la tira de la figura 9, representando la región donde se aplicará la tira polimérica para voltaje variable. La figura 11 muestra la tira de la figura 10, pero con un material polimérico agregado 43 en la abertura 25 de la tira. La figura 12 muestra la tira de la figura 11, pero con una capa de cubierta 56 sobre los electrodos 21 y el material polimérico 43. La figura 13 muestra al ESD/SMD individual de acuerdo con la invención como queda finalmente hecho y después de una operación llamada corte en cuadritos en la cual se usa una sierra de diamante para cortar las tiras para formar los dispositivos individuales. La figura 14 es una vista frontal de la máquina de impresión de plantilla o cliché usada para realizar la etapa de impresión de plantilla del proceso de fabricación del ESD/SMD.

Descripción detallada de las modalidades preferidas Mientras que esta invención es susceptible de materializar de muchas formas diferentes, se muestra en los dibujos y se describirá aquí a detalle una modalidad preferida de la invención en la inteligencia de que la presente divulgación debe ser considerada como una ejemplificación de los principios de la invención y no está destinada a limitar invención. Esta divulgación no está destinada a limitar los aspectos amplios de la invención a la modalidad ilustrada. Una modalidad preferida de la presente invención está mostrada en la figura 13. El dispositivo de circuito de película delgada es un dispositivo miniatura de protección de sobrevoltaje, en una configuración montable en superficie para uso en tecnología para tablillas de circuito impreso o para circuitos híbridos de película delgada. Uno nombre dado para el dispositivo es el de un dispositivo para descarga electrostática montable en superficies /ESD/SMD) . El dispositivo montable en superficies /SMD) está diseñado para proteger contra daño de descarga electrostática a componentes electrónicas. La disposición y diseño del dispositivo ESD/SMD es tal que puede ser fabricado de muchos tamaños. Un tamaño estándar de la industria para dispositivos montables sobre superficies, es generalmente de 3.2 mm de largo por 1.52 mm de ancho. Este dimensionamiento es aplicable a la presente invención, y puede ser diseñado para propósitos urgentes tales como dispositivos dimensionados "1206". Sin embargo, se sobrentiende que la presente invención puede ser usada en todos los otros tamaños estándar para dispositivos montables sobre superficie, tales como 1210, 0805, 0603 y 0402, así como también tamaños no estándares. El dispositivo de protección de la presente invención está diseñado para reemplazar diodos de silicio y tecnología MOV los cuales se usan comúnmente para aplicaciones de protección de baja potencia. La invención comprende generalmente tres subensambles de material . Como podrá notarse el primer subensamble incluye al elemento fusible o enlace fusible 42, su substrato de soporte o núcleo 13 y contactos terminales 34 y 36 para conectar el interruptor fusible 58 a la tablilla de Cl. El segundo subensamble es una capa protectora 56, la cual cubre al enlace fusible 42 y una porción sustancial de la porción superior de fusible, para al menos proporcionar protección de los impactos los cuales pueden" ocurrir durante el ensamble automatizado y protección contra oxidación durante el uso. El primer subensamble contiene y soporta dos electrodos o contactos metálicas 34, 36 y al elemento o enlace fusible 42, los cuales están unidos al substrato como una sola película continua como se muestra en la figura 5. Los > contactos 34, 36 se localizan en la parte superior, la parte inferior y a los lados del substrato o núcleo 13, mientras que el enlace fusible 42 se localiza en la parte superior del substrato 13. Más específicamente, los contactos 34, 36 se extienden dentro de las ranuras 16 (cada ranura 16 es una mitad de cada agujero 14) en cada interruptor fusible creado por los agujeros 14 y la operación de corte en cuadritos durante el proceso de fabricación, como se describirá adicionalmente más adelante . Como se verá, en la modalidad preferida, los contactos se fabrican de varias capas, incluyendo una capa base de cobre, una capa de cobre complementaria, una capa de níquel y una capa de estaño-plomo. f-a capa de cobre base de los contactos y el enlace fusible ds película delgada se depositan de forma simultánea mediante (1) procesos electroquímicos, tales como el chapeado descrito en la modalidad preferida a continuación; o (2) por PVD. Tal depósito simultáneo asegura una buena trayectoria conductora' entre el enlace fusible 42 y los contactos terminales 34, 36. Este tipo de depósitos también facilita la fabricación y permite el control muy preciso del espesor del enlace fusible 42. Después de la colocación del enlace fusible 42 y del cobre base en el substrato 13, se colocan capas adicionales de un material conductor en los contactos terminales 34, 36. Estas capas adicionales podrían ser definidas y colocadas sobre estos contactos mediante técnicas de fotolitografía y depósito, respectivamente . Este interruptor fusible también puede hacerse mediante los siguientes procedimientos. Se muestra en las figuras 1 y 2, una hoja sólida 10 de un epoxi FR-4 con chapeado de cobre 12. El chapeado de cobre 12 y el núcleo 13 de epoxi FR-4 de esta hoja sólida 10 puede verse mejor en la figura 2. Esta hoja de epoxi FR-4 recubierta con cobre 10 está a la venta de Allier Signal Lamínate Systems, Hoosick Falls, New York, como la parte No 0200BEDI30C1/C1GFN0200C1/C1A2C. Aunque el epoxi FR-4 es una material preferido, otros materiales apropiados que incluyen cualquier material que sea compatible con este, por ejemplo de naturaleza química física y estructuralmente similar, a los materiales de los cuales se fabrican las tablillas Cl . De esta manera, otro material apropiado para esta hoja sólida 10 es poliimida. El epoxi FR-4 y la poliimida están entre la clase de materiales que tienen propiedades físicas que son cercanamente idénticas con los materiales de substrato estándar usados en la industria de tablillas Cl . Como resultado, el interruptor fusible de la invención y la tablilla Cl a la cual el interruptor fusible se asegura, tienen propiedades técnicas y mecánicas extremadamente bien compatibles. El substrato del fusible de la presente invención también proporciona características deseadas de II formación de arcos voltaicos, y exhibe simultáneamente la suficiente flexibilidad mecánica" para permanecer intacto cuando se expone a liberación rápida de energía asociada con la formación de arcos voltaicos. En la siguiente etapa del proceso de manufactura de los interruptores fusibles de la presente invención, el chapeado de baño de cobre 12 es grabado de la hoja sólida 10 mediante un proceso de grabado al aguafuerte convencional . En estos procesos de grabado convencionales, el cobre es grabado del cobre mediante una solución de cloruro férrico. Aunque se sobrentiende que después del término de esta etapa, todas las capas de cobre 12 de la figura 2 son grabadas del núcleo 13 de epoxi FR-4 de esta hoja sólida 10, el núcleo de epoxi restante 13 de esta hoja 10 de epoxi FR-4 es diferente de una hoja "limpia" de epoxi FR-4 que no ha sido inicialmente tratada con una capa de cobre. En particular, un tratamiento de superficie grabada químicamente permanece sobre la superficie del núcleo 13 de epoxi después de que la capa de cobre 12 ha sido retirada mediante grabado. La superficie tratada del núcleo de epoxi 13 es más receptiva a operaciones subsecuentes que son necesarias en la fabricación del presente interruptor fusible miniatura montado en superficie. La hoja 10 de epoxi FR-4 que tiene esta superficie tratada libre de cobre, y sin tratar, es después perforada para crear agujeros o barrenos 14 a lo largo de 4 cuadrantes 10a, 10b, 10c, lOd de la hoja 10, como puede verse en la figura 3. Las líneas punteadas separan estos cuatro cuadrantes 10a, 10b, 10c, lOd en la figura 3. Debe notarse adicionalmente que en la figura 3, los agujeros 14 están alineados en filas 27 y columnas 29. Aunque solo 4 filas 27 de los agujeros 14 se muestran en la figura 3 en un cuadrante 10a por conveniencia, las hileras 27 de los agujeros 14 se disponen realmente sobre casi toda la hoja 10 en los cuatro cuadrantes 10a, 10b, 10c, lOd, como está designado por las tres líneas punteadas 11. Para el tamaño estándar "603" de los dispositivos montados sobre superficie mencionados anteriormente, la longitud L entre el centro de los núcleos de los agujeros 14 es de aproximadamente 1778 mieras (70 mils) y el ancho W entre el centro de los agujeros 14 es aproximadamente 127 mieras (50 mils) , y el ancho W entre el centro de los agujeros 14 es de aproximadamente 762 mieras (30 t»ils) . Una vez más, el tamaño estándar mayo y los dimensionamien os no estándar son posibles para la presente invención. El diámetro de la figura 4 para cada agujero 14 para el tamaño "603" es de aproximadamente 457 mieras (18 mils) . » Cuando la perforación de las barreras 14 ha sido completada, la hoja grabada y perforada 10 mostrada en la figura 3 es otra vez chapeada con cobre. Esta re-aplicación de cobre ocurre a través de la inmersión de la hoja grabada y perforada de la figura 3 en un baño de chapeado con cobre. Este método de chapeado de cobre es bien conocido en la técnica. Esta etapa de chapeado con cobre resulta en la colocación de una capa de cobre que tiene un espesor uniforme a través de cada una de las superficies expuestas de la hoja 10. Por ejemplo, como puede verse en la figura 4, el chapeado de cobre 18 resultante de esta etapa cubre tanto (1) las superficies superiores planas 22 de la hoja 10; y (2) las regiones verticales de las ranuras 16 y/o las regiones verticales de los agujeros 14. Esta porción vertical de las ranuras 16 y/o agujeros 14 debe ser chapeada con cobre hasta que formen por último una porción de los contactos 34, 36 del interruptor fusible final como se describirá a continuación. El espesor uniforme del chapeado dependerá de las necesidades últimas del usuario* Particularmente, como puede verse en la figura 4, para un interruptor fusible designado a abrirse en 1/16 amp, el plateado con cobre 18 tiene un espesor de 2500 Angstroms. Para un interruptor fusible destinado a abrirse en 5 amperes, el plateado de cobre 18 tiene un espesor de aproximadamente 75000 Angstroms para un ancho particular del enlace fusible. Después de que el chapeado ha sido completado, para accesar a la estructura chapeada con cobre, de la figura 4, la superficie totalmente expuesta de esta estructura está cubierta con un llamado polímero fotosintético. Se coloca una máscara clara en otro caso sobre la hoja chapeada con cobre 20 de la figura 4 después de que ha sido cubierta con el foto-resi rstor. Paneles cuadrados son parte de y están uniformemente separados a través de esta máscara transparente de acuerdo con el tamaño del interruptor fusible que se está fabricando. Estos paneles cuadrados están hechos de una sustancia opaca a la luz UV, y se muestra generalmente como el rectángulo 30 mostrado en la figura 5. Esencialmente, al colocar esta máscara que tiene estos paneles en la hoja 20 re-chapeada con cobre, con varias porciones de las superficies planas orientadas hacia arriba 22 de la hoja de cobre re-chapeada 20 de la figura 4 quedan blindadas de forma efectiva de los ejemplos de la luz UV. Se sobrentiende que la siguiente discusión de estos paneles cuadrados definirá esencialmente las formas y tamaños de los llamados enlaces de fusible 42 y las áreas terminales superiores 60 de los contactos terminales 34, 36 en la porción superior del interruptor fusible. El enlace fusible 42 está en comunicación eléctrica con las áreas terminales superiores 60. Se apreciará que el ancho, longitud y forma tanto del enlace fusible 42, como estas áreas terminales 60, pueden ser alteradas a cambiar el tamaño y forma de estos paneles opacos a la luz UV. Adicionalmente, el lado trasero de la hoja está cubierto con un material foto-resistente y en otro caso una máscara transparente se coloca sobre la hoja chapeada de cobre 20 después de que ha sido cubierta con el foto-resistor. Un panel rectangular es parte de esta máscara transparente. Los paneles rectangulares están hechos de una sustancia opaca a la luz UV y son de un tamaño que corresponde al tamaño del panel 18 mostrado en la figura 6. Esencialmente, al colocar esta máscara que tiene éstos paneles en la hoja de cobre re-chapeada 20, varias tiras de las superficies planas orientadas hacia arriba 28 de la hoja de cobre re-chapeada 20 se blindan de forma efectiva de los efectos de la luz UV. El panel rectangular definirá esencialmente las formas y tamaños de las áreas terminales inferiores 62 dje los contactos terminales 34, 36 y las porciones medias inferiores 28 de la hoja 20, como se muestra en la figura 6. El chapeado de cobre de una porción del lado interno de la hoja 20 está definido por una máscara foto-resistente. Particularmente, el chapeado con cobre de las porciones medias, inferiores 28 del lado interno de la hoja 20 es retirado. Las porciones medias inferiores 28 del lado interno de la hoja 20 son esa parte de la tira a lo largo de una línea inmediatamente por debajo de las áreas 30 de epoxi transparente y de los enlaces fusibles 42. Una vista en perspectiva de esta hoja re-chapeada 20 se muestra en la figura 6. La hoja entera re-chapeada cubierta con foto-resistor 20, es decir la parte superior, inferior y los lados de esa hoja, se somete después a luz UV. La hoja re-chapeada 20 se somete a la luz UV durante un tiempo suficiente para asegurar el curado de todo el foto-resistor que no es cubierto por los paneles cuadrados y tiros rectangulares de las máscaras . Después de esto, las máscaras que contienen estos paneles cuadrados y tiras rectangulares son retirados de la hoja re-chapeada 20. El foto-resistor que estaba anteriormente debajo de estos paneles cuadrados permanece sin curar. Este foto-resistor sin curar puede ser layado de la hoja re-chapeada 20 usando un solvente. El foto-resistor curado sobre el resto de la hoja re-chapeada 20 provee protección contra la siguiente etapa en el proceso. Particularmente, el foto-resistor curado evita el retiro del cobre debajo de esas áreas de foto-resistor curado. Las regiones inicialmente debajo de los paneles cuadrados no tienen foto-resistor curado ni tal protección. Así, el cobre de esas regiones puede ser retirado mediante grabado. Este grabado se realiza con una solución de cloruro férrico a través de conceptos de grabado bien conocidos .

Después de que el cobre ha sido retirado, como puede verse en la figuras 5 y 6, las regiones originalmente debajo de los paneles cuadrado y las tiras rectangulares de la máscara no están cubiertas del todo. En vez de esto, esas regiones ahora comprenden áreas 28 y 30 de epoxi transparente. La hoja re-chapeada 20 es colocada después en un baño químico para retirar todo el foto-resistor curado restante de las áreas previamente curadas de esa hoja 20. Después del término de varias operaciones descritas en esa especificación, esta hoja 20 será cortada por último en i una pluralidad de piezas y cada una de estas piezas se convertirá en un interruptor . fusible de acuerdo con la invención, como se describirá ádicionalmente a continuación. Sin embargo, con el propósito de brevedad solo una porción de corte desplazado de la hoja completa que incluye tres hileras y cuatro columnas 29 están mostradas en las figuras 5 a 7. También pueden verse de las figuras 5 a 7, los agujeros 14 y las ranuras de la hoja 20 aún incluyen chapeado de cobre. Estos agujeros 14 y ranuras 16 forman parte de los contactos 34-36. Esas contactos 34-36 servirán por último como el medio para asegurar el fusible entero, terminado para la tablilla Cl . La figura 7 es una vista en perspectiva del lado opuesto de la hoja 20 de la figura 6. Directamente opuestas y coincidiendo con las porciones medias inferiores 28 de la hoja 20, están las regiones lineales 40 en el lado superior 38 de la hoja 20. Estas regiones linéales 40 son definidas por las líneas punteadas de la figura 7. La figura 7 es para ser referida en conexión con la siguiente etapa en la fabricación de la invención. En esta siguiente etapa se coloca un polímero foto-resistente a lo largo de cada una de las regiones lineales 40 entre el lado superior de la hoja 20. Mediante el cubrimiento de estas regiones lineales 40, también se coloca un polímero foto-resistente a lo largo de las porciones relativamente delgadas las cuales comprenden los enlaces fusibles 42. Estos enlaces de fusible 42 están hechos de un material conductor, aquí, el cobre. El polímero foto-resistente fué tratado con luz UV, resultando en una curación del polímero en la región lineal 40 y sus enlaces fusibles. Como resultado de la curación de este foto-resistor en la región lineal 40 y sus enlaces de fusible 42, el metal no se adherirá a esta región lineal 40 cuando la hoja 20 se sumerja dentro del baño electrolítico, que contiene un metal para el propósito de chapeado. En adición, como se explicó anteriormente, la porción media 28 del lado subyacente de la hoja 20 tampoco se someterá al chapeado cuando la hoja 20 se someta dentro del baño electrostático. El metal de cobre que previamente cubre esta porción de metal había sido retirado, revelando la barra epoxi que forma la base de la hoja 20. El metal no se adhiere a, o la placa en este epóxido de barra usando un proceso de chapeado electrolítico. La hoja entera 20 se sumerge en un baño de chapeado de plata a un baño de chapeado electrolítico de cobre y después a un baño electrolítico con níquel. Como resultado, como puede verse en la figura 8 se depositó una capa de cobre y una capa de níquel sobre la capa de cobre de la base 44. Después del depósito de estas capas de cobre 46 y níquel 48 el polímero foto-resistente se curó sobre la región lineal 40, incluyendo al polímero foto-resistente sobre el enlace fusible, es retirado de esta región. Se aplica después polímero foto-resistor a través de la región entera 40. Como puede verse en la figura 9, sin embargo, una porción 50 en el centro del enlace fusible 42 se enmascaró con una sustancia opaca a la luz UV. La región lineal de entrada 40 se somete después a luz UV, con el resultado de que la curación del polímero foto-resistente ocurre en toda esa región, excepto en la porción central enmascarada 50 del enlace fusible 42. La máscara se retira de la porción central 50 del enlace fusible, y la hoja 20 se enjuaga. Como resultado de este enjuague, el foto-resistor arriba de la porción central 50 del enlace fusible 42, es retirado del enlace fusible 42. El foto-resistor curado junto con el resto de la región lineal 40 sin embargo permanece. El chapeado de metal no ocurrirá en la porción de la hoja 20 cubierta por el foto-resistor curado. Debido a la ausencia de foto-resistor de la porción central 50 del enlace fusible 42, sin embargo puede chapearse con metal esta porción central 50. Cuando la tira mostrada en la figura 9, se sumerge en un baño electrolítico de chapeado de estaño-plomo, se superpone una capa de estaño-plomo sobre la capa de plomo 46 (figura 10) y las capas de níquel 48. Una gota de estaño-plomo 54 también se deposita sobre la superficie del enlace fusible 42, es decir colocada esencialmente mediante un proceso de chapeado electrolítico en la porción central 50 del enlace fusible 42. Este proceso de chapeado electrolítico es esencialmente un proceso de depósito de película delgada. Se sobrentiende sin embargo que este estaño-plomo también puede ser agregado a la superficie del enlace fusible 42 mediante un proceso de litografía o por medio de un proceso de depósito fijo al vapor, tal como chisporroteo o evaporación en una cámara de depósito al alto vacío. Esta gota 54 está comprendida de un segundo metal conductor, por ejemplo estaño-plomo o estaño, que no es similar al metal de cobre del enlace fusible 42. Este segundo metal conductor en la forma de una., gota de estaño-plomo 54 se deposita sobre la enlace fusible 42 en forma de rectángulo. La gota de estaño-plomo 54 sobre el enlace fusible 42 proporciona a éste con ciertas ventajas. Primero, la gota de estaño-plomo 54 se funde bajo condiciones de sobrecarga de corriente, creando un enlace fusible 42 que se convierte en una aleación de estaño-plomo-cobre. Esta aleación de estaño-plomo-cobre resulta en un enlace fusible que tiene una temperatura de fusión menor que la del cobre solo. La temperatura de fusión menor reduce la temperatura de operación del dispositivo interruptor fusible de la invención, y esto resulta en el desempeño mejorado del dispositivo. Aunque una aleación de'estaño-plomo se deposita sobre el enlace fusible de cobre 42 en este ejemplo, se interpretará con aquéllos en habilidad en la técnica que otros metales conductores pueden ser colocados sobre el enlace fusible 42 para disminuir su temperatura __ de fusión, y que el enlace fusible 42 en sí puede hacerse de metales conductores diferentes que el cobre. En adición, la aleación de estaño-plomo u otro metal depositado solare el enlace de depósito 42 no necesita ser de forma rectangular, sino que puede ser de cualquier número de configuraciones adicionales . El segundo metal conductor puede colocarse en una sección de muestra del enlace o en los agujeros o huecos del enlace. También son posibles enlaces fusibles paralelos. Como resultado de esta flexibilidad, las características eléctricas específicas pueden ser ingeniadas dentro del interruptor fusible para cumplir varias necesidades del usuario final. Como se indicó anteriormente, una de las posibles configuraciones de enlace fusible es una configuración en serpentín. Mediante el uso de una configuración de serpentín la longitud del enlace fusible puede ser incrementada, aunque la distancia entre los terminales en los lados opuestos de ese enlace permanezca igual. De esta manera, una configuración en serpentín proporciona un enlace -fusible mayor sin incrementar las dimensiones de interruptor fusible en sí.

La siguiente etapa en la manufactura del dispositivo de la invención es la colocación a través de una porción importante de la porción superior de la hoja 20 entre los contactos terminales 34, 36 de la capa protectora 56 (figura 11) . Esta capa protectora 56 es el segundo subensamble del presente interruptor fusible y forma un sello relativamente hermético sobre la porción de la parte superior de la hoja donde el enlace fusible 42 existe. De esta manera la capa protectora 56 inhibe la corrosión del enlace fusible 42 durante su vida de uso. La capa protectora 56 también proporciona protección contra oxidación y golpes durante la sujeción a la tablilla Cl. Esta capa protectora también sirve como un medio para proporcionar a una superficie a operaciones de levantamiento y colocación en las cuales usan una herramienta de levantamiento al vacío. Esta capa protectora 56 ayuda a controlar la fusión, y ionización y arco voltaico de que ocurra en el enlace fusible 42 durante condiciones de sobrecarga de corriente. La capa protectora 56 o material de revestimiento de cubierta proporciona características deseadas de extinguimiento de arco voltaico, especialmente importantes bajo la interrupción del enlace fusible 42. La capa protectora 56 también puede estar comprendida de un polímero, preferentemente un gel o pasta de poliuretano cuando se usa una operación de impresión en plantilla o cliché para aplicar el revestimiento "de cubierta. Un poliuretano preferido es hecho por Dymax Corporation. Otros geles pastas o adhesivos similares son apropiados para la invención. En adición a los polímeros, la capa protectora 56 también puede estar comprendida de revestimientos conformacionales y epóxicos. Esta capa protectora 56 se aplica a la tira 26 usando un proceso de impresión de plantilla o cliché, el cual incluye el uso de una máquina común de impresión de plantilla o cliché. En el pasado, una inyección del material en un molde de troquel se realizaba mientras que la hoja 20 era sujetada entre los dos troqueles. Sin embargo, la impresión de plantilla o cliché es un proceso mucho más rápido. Específicamente, se ha encontrado que el uso de un proceso de impresión de plantilla o cliché mientras que use una máquina cde impresión de plantilla o cliché, al menos, dobles salidas de producción del número de interruptores fusibles desde una operación de troquelado previo. La máquina de impresión de plantilla o cliché es fabricada por Affiliated Manufácturers, Inc. de Northbranch, New Jersey, Modelo No. PC-885. En el proceso de impresión de plantilla o cliché, se aplica material a la hoja 20 en tiras de forma simultánea, en vez de dos tiras a la vez en el proceso de moldeo de troquel/llenado por inyección. Como se explicará más adelante, el material se cura mucho más rápido que el proceso de llenado por inyección debido a que en el proceso de impresión de plantilla o cliché, el material de revestimiento de cubierta queda completamente expuesto a la radiación UV de las lámparas en oposición al proceso de llenado por inyección en donde se tiene un filtro al que se le tiene que transmitir la energía de la lámpara al revestimiento en sí ya que el molde actuó en sí como un filtro. Además/ el proceso de impresión de plantilla o cliché produce un revestimiento de cubierta más uniforme que el proceso de llenado por inyección, en términos de la altura, el ancho del revestimiento de cubierta. Debido a esta uniformidad, los interruptores fusibles pueden ser probados y empaquetados de forma automática. Con el proceso de llenado por inyección es algunas veces más difícil alinear de forma precisa los interruptores fusibles en el equipo de prueba y empacamiento debido a algunas alturas y anchos no uniformes del revestimiento de cubierta. La máquina de impresión de plantilla o cliché comprende una placa deslizable ?70, una base 72, un brazo de rodillo 74, un rodillo de goma 76, y una cubierta 78, la cubierta 78 está montada sobre la base 72 y el rodillo de goma 76 está montado de forma móvil en el brazo de rodillo 74 arriba de la base 72 y la cubierta 78. La placa 70 es deslizable por debajo de la base 72 y la cubierta 78. La cubierta 78 tiene aberturas paralelas 80 las cuales corresponden con el ancho de revestimiento de cubierta 56. El proceso de impresión de plantilla o cliché comienza al unir una cinta adhesiva bajo la hoja fusible 20. La hoja de fusible 20, se coloca sobre la placa 70 con la cinta adhesiva 70 y la hoja de fusible 20. El material de revestimiento de cubierta se aplica después con una jeringa en extremo de la cubierta 78. La placa 70 se desliza luego debajo de la cubierta 78 y carga la hoja 20 debajo de esta en alineamiento correcto con las .aberturas paralelas 80. Los rodillos de goma 76 bajan luego para hacer contacto con la cubierta 78 más allá del material sobre la parte superior de la cubierta 78. En donde las aberturas 80 existen, forzando con ello al material de revestimiento de cubierta a través de las aberturas 80 y sobre la hoja. De esta manera, el recubrimiento de cubierta ahora cubre el área de enlace fusible 40 (figuras 8 y 9) . El rodillo de goma 76 es elevado después, la hoja 20 es descargada de la cubierta 78, y se desplaza en una cámara de £ luz UV de tal manera que el material pueda solidificarse y formar la capa protectora 56 (figuras 11 y 12) . Las aberturas 80 en la cubierta 78 son los suficientemente amplias para que la capa protectora cubra parcialmente los contactos 34, 36 como se muestra en las figuras 11 y 12. En adición, el material usado para el revestimiento ÍJe cubierta debe tener una viscosidad en el intervalo de gel o pasta para que después el material se difunda sobre la hoja 20, fluirá de una manera que crea una superficie superior generalmente plana 49, pero no fluirá dentro de los agujeros 14 o ranuras 16. Aunque un revestimiento de cubierta transparente sin color es estéticamente agradable, pueden usarse tipos alternos de revestimientos de cubierta, por ejemplo, pueden usarse materiales transparentes con color. Esos materiales con color pueden fabricarse simplemente mediante la adición de un tinte a un gel o pasta de poliuretano transparente. La codificación del color puede ser lograda a través de estos geles o pastas con color. En otras palabras/ diferentes colores de geles pueden corresponder a diferentes amperajes, proporcionando al usuario con un medio de lectura para determinar el amperaje de algún interruptor fusible dado. La transparencia de ambos revestimientos permite al usuario inspeccionar visualmente en el enlace fusible 42 antes de la instalación y durante el uso, en el dispositivo electrónico en el que se usa el interruptor fusible. El uso de esta capa protectora 56 tiene ventajas significativas sobre la técnica previa, incluyendo el llamado método de "taponeo" de la técnica previa. Debido a la colocación de la capa protectora 56 sobre la parte superior completa de un cuerpo de fusible, la ubicación de la capa protectora con respecto a la localización del enlace fusible 42 no es crítica. La hoja 20 queda luego lista para una operación de cortar en cuadritos, la cual separa las filas y columnas 27, 29 entre sí, y en interruptores fusibles individuales, en esta operación de corte en cuadritos, se usa una sierra de diamante para cortar la hoja 20 a lo largo de planos paralelos 57 (FIG 11) , y una vez más perpendicular a los planos 57, a través del centro de los agujeros 14, en interruptores fusibles individuales 58 de película delgada de montaje en superficie (FIGURA 12) . Una de las direcciones de corte bisecta las áreas 2& terminales a través del centro de los agujeros 14, exponiendo y creando las ranuras 16 de los contactos terminales 34, 36.

Estas ranuras 16 aparecen en cada lado del enlace fusible 42. Esta operación de corfce completa la fabricación del interruptor fusible de película delgada de montaje en superficie (FIG. 12) de la prese «nte invención. Los interruptores fusibles de acuerdo con esta invención están tazados en voltajes y amperajes mayores que las tasas de los dispositivos de la técnica previa. Las pruebas han indicado que los interruptores" fusibles que caen dentro del estándar de dimensionamiento ''603" tiene una estimación de voltaje de fusión de 32 volts CA, y una amperaje de fusión que fluctúa entre 1/16 amp y 2 amp. Aún cuando los interruptores fusibles de acuerdo con la presente invención puedan proteger circuitos sobre un amplio intervalo de estimaciones de amperaje, el tamaño físico de estos interruptores fusibles permanece constante. En resumen, el uso de la* presente invención exhibe control mejorado de características de fusión mediante la regulación de caídas de voltaje a través del enlace fusible 42. Tiempos de borrado consistentes son asegurados mediante (1) la habilidad de control a través de los procesos de depósito y fotolitografía , las dimensiones y formas del enlace fusible 42 y los contactos terminales 34, 36; y (2) la apropiada selección de los materiales de enlace fusible 42. Las tendencias restrictivas se minimizan mediante la sección de un material optimizado para el substrato 13 y la capa protectora 56. Mientras que se han ilustrado y descrito modalidades específicas, numerosas modificaciones se pueden venir a la mente sin apartarse significativamente del espíritu de la invención y el alcance de protección que limitado solo por el alcance de las reivindicaciones acompañantes.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo de protección de circuito montable en superficies, comprendiendo: un substrato portador; un par de electrodos dispuestos sobre la superficie del substrato, los electrodos están hechos de una capa de un primer metal conductor y están separados por una abertura; y un material polimérico depositado entre los electrodos en la abertura.
2. 2. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el primer metal conductor se selecciona del grupo que incluye cobre, plata, níquel, titanio, aluminio o sus aleaciones.
3. 3. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además un par de contactos terminales adaptados para conexión a una tablilla de protección de circuito (PC) , la capa del primer metal conductor de los electrodos forma parte de los conectores terminales .
4. 4. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la capa del primer metal conductor de los electrodos y parte de los conectores terminales es una capa continua.
5. 5. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los electrodos se extienden substancialmente a lo ancho del dispositivo de protección de circuito.
6. 6. Un dispositivo de protección de circuito montable en superficies, comprendiendo: un primer subensamble que incluye un substrato, conectores terminales y electrodos, estando los electrodos separados para formar una abertura; y un segundo subensamble que incluye un material polimérico de voltaje variable despositado en la abertura.
7. 7. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 6, comprendiendo además un tercer subensamble que incluye una capa protectora que cubre al material polimérico para voltaje variable y a los electrodos para proporcionar protección contra golpes y oxidación.
8. 8. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la capa protectora está hecha de un material polimérico.
9. 9. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el substrato de soporte está hecho de un epoxi FR-4 o una poliimida.
10. 10. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la capa protectora es transparente e incolora.
11. 11. El dispositivo de protección montable sobre superficies de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la capa protectora es transparente y con color.
12. 12. Un método para fabricar un dispositivo de protección de circuito de película delgada montable en superficies que comprende depositar simultáneamente sobre la parte superior de un substrato, un par de electrodos y un par de conectores terminales .
13. 13. El método de acuerdo con la reivindicación 12 , comprendiendo además el depósito sobre los lados y parte inferior de un substrato, los conectores terminales eléctricamente comunicativos con los electrodos , los conectores para conectar el dispositivo de protección montable en superficies con una tablilla de circuito impreso.
14. 14. El método de acuerdo con la reivindicación 12 , en donde los electrodos y los conectores terminales se depositan por depósito al vapor.
15. 15. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde los electrodos se deposita electroquímicamente.
16. 16. Un método para proteger un dispositivo de protección de circuito montable en superficies, de película delgada que tienen un par de electrones separados por una abertura en la superficie superior de un substrato, con un material polimérico para voltaje variable depositado en la abertura, el método comprende colocar una capa protectora sobre los electrodos, el material polimérico para voltaje variable y la abertura.