TWI375494B - Selective deposition of embedded transient protection for printed circuit boards - Google Patents

Selective deposition of embedded transient protection for printed circuit boards Download PDF

Info

Publication number
TWI375494B
TWI375494B TW095105219A TW95105219A TWI375494B TW I375494 B TWI375494 B TW I375494B TW 095105219 A TW095105219 A TW 095105219A TW 95105219 A TW95105219 A TW 95105219A TW I375494 B TWI375494 B TW I375494B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transient protection
printed circuit
transient
circuit board
conductive
Prior art date
Application number
TW095105219A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200642548A (en
Inventor
George Dudnikov
Gregory Schroeder
Franz Gisin
Original Assignee
Sanmina Sci Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanmina Sci Corp filed Critical Sanmina Sci Corp
Publication of TW200642548A publication Critical patent/TW200642548A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI375494B publication Critical patent/TWI375494B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257Overvoltage protection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0254High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
    • H05K1/0257Overvoltage protection
    • H05K1/0259Electrostatic discharge [ESD] protection
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0296Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
    • H05K1/0298Multilayer circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/167Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed resistors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/07Electric details
    • H05K2201/073High voltage adaptations
    • H05K2201/0738Use of voltage responsive materials, e.g. voltage switchable dielectric or varistor materials
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/0929Conductive planes
    • H05K2201/09309Core having two or more power planes; Capacitive laminate of two power planes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

1375494 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種印刷電路板,特別是,關於一種具 集積的(integrated)瞬態保護之印制電路板。
【先前技術】
印刷電路板、背板(backplanes)、中板(midplanes)、印 刷線路板(printed wiring boards)、撓性電路(flex circuits)、 剛性撓性電路(rigid flex-circuits)、多晶片模組(multi-chip modules ’ MCM)、中介層(interposers)及其同類於文中將總 稱作「印刷電路板(PCBs)」。
一介層(via)結構一般在z軸方向(正交於一印刷電路 板之x-y平面)提供一導電途徑於導電層間。介層孔(via holes)由種種技術形成,包含但不限於雷射鑽孔(laser drilling)、機械鑽孔(mechanical drilling)、以及基於光定義 (photo definition)之技術。介層孔接著部分或全部以一導電 材料填滿或覆蓋(coated),通常是金屬。這樣的介層結構可 能為遮蔽的(blind)、埋入的(buried)、穿孔的(through-hole), 且可包含或不包含墊(pads)於導電層上,如熟悉印刷電路 板設計技藝者所習知。 一電路板上的敏感組件可能被靜電放電(electr〇static discharges ’ ESD)的瞬間產生而傷害。舉例而言,一靜電 放電特徵係於數微微秒(picoseconds)中,以萬伏特等級而 ,速上升。具較低峰值電壓等級與較慢上升時間之其他瞬 態現象亦可導致對印刷電路板的傷害。舉例而言,電壓之 -5- 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 一突然上升可肇因於一接地不良的烙鐵(soldering iron),或 一功率切換繼電器(power switching relay),或連接至印刷 電路板之電信線(telecommunication lines)上的一閃電電 擊。「瞬態(transient)」一詞於文中不只用以包含靜電放電 事件,還有任何歷時短、直接或間接引致電壓與電流進入 —印刷電珞板的現象,且其中這樣的電壓與電流之振幅夠 高,足以導致印刷電路板上電子組件之劣化(degradation;) 或失效。 圖一 A係一示意圖,用以描述由導電性保護環(^^4 rings)104所保護之一印刷電路板1〇2 ^印刷電路板1〇2具 有一長度L與一寬度W。圖一 A中,導電性保護環ι〇4(於 圖一只看得到一個)被加在印刷電路板1〇2之每一外層週 邊,且一或更多分離瞬態保護裝置可附接至印刷電路板 102。保護環1〇4附接至輸入/輸出連接器1〇6裝在印刷電 路板102之處的機架(chassis)接地。一般而言,當一個人 撿起一印刷電路板,此人會先接觸到印刷電路板之週邊。 藉由沿印刷電路板102之週邊安置保護環104,保護環1〇4 將所不希望得到的瞬態電流重新導向至機架而接地。因 此’有害的電流不容許流至印刷電路板1〇2上的瞬態敏感 組件。然而’保護環無法保護印刷電路板102之内部表面 112。另一形式的瞬態保護是使用分離保護裝置。 分離瞬態保護裝置(像是分離瞬態保護裝置108)可在 “號及/或電源線進入印刷電路板1〇2之處(像是連接器 =6),附接至印刷電路板1〇2。然而,分離瞬態保護裝置 ’耗印刷電路板上的可貴面積。舉例而言,美國專利號 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8U2.TW01 -6 - 6,657,532揭露分離過電壓保護組件,其係由位於一接地平 面與一電導器間之平滑介電聚合物或玻璃之一薄層所製 作。美國專利號6,657,532亦揭露具多層不同電壓材料之 ^離過電1保護組件。分離瞬態保護裝置之另—非限制性 範例係一可重置(resettable)聚合物正溫度係數 polymeric-positive-temperature coefficient,PPTC)裝置 〇 就 像保險絲,聚合物正溫度係數裝置(ppTC)幫助保護電路免 於過電流(overcurrent)傷害。然而,分離的ppTC耗費印 電路板上的可貴面積。 其他形式的瞬態保護包含晶片上瞬態保護裝置n〇, 舉例而5 ’像是齊納二極體(zener diodes)。然而,這樣的 晶片上瞬態保護裝置沒有足夠能力有效地消除大的瞬態 事=。分離以及晶片上的瞬態保護裝置兩者都常有超量的 ^質電容(intrinsic capacitance),使這樣的裝置不適合用於 高,應用中。分離以及晶片上的瞬態保護裝置兩者的主要 保護機制是透過將所不希望得到的瞬態能量轉換為熱。因 此’大的瞬態量及/或重複暴露於大的瞬態量下,可能導致 過熱,而使這樣的裝置性能劣化。 圖 B係圖一 A之印刷電路板1〇2的一剖面15〇。剖 面150顯示印刷電路板包含材料多層160。剖面150亦& 示保護環104、晶片上瞬態保護裝置11〇、連接器1〇6以 及分離保護裝置1〇8。 一根據此發明某些實施例,一電壓可切換介電材料可用 作瞬態保護材料。過去,電壓可切換介電材料係用來製作 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8U2.TW01 可變成導電性的一絕緣基板。當 介電材,可接受電化學處理,像是供製作導電線=可1換 ίϊ直it的一方法揭露於美國專6,797,145的 ==,145建議使帽可“介電二 因此’鑑於前述,需要瞬態保護之一有效形式。 【發明内容】 ^些範例實施例中,具集積的瞬態保護之—印刷電路 板包3 —瞬態保護材料選擇性地沉積於選自一信號 面、-電源、平面及—接地平面或其任意組合之-或ϋ 面之部分Jl。選雜沉積的瞬祕騎触任何一或更多 平面中的導電材料接觸,並橋接印刷電路板内的導電元 件0 Λ A某些實施例中,透過非限制性的例子,選擇性沉積的 瞬態保護材料之不同的沉積具有可變的特性,其係取決於 有巧印刷電路板上瞬態敏感組件中的沉積位置,以及取決 於瞬態敏感組件所需的保護位準。 使用這樣選擇性沉積的瞬態保護材料以將過量電流 f向一接地、信號或電源分散平面的一優點是,這樣一分 政平面係作為一散熱座(heat sink)’而因此改善印刷電路板 上敏感電子組件的劣化。 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 在閱讀以下說明及研究幾個圖式後,熟此技藝者將會 明白文中揭露的這些與其他實施例及其他特徵。 【實施方式】 根據某些實施例,瞬態保護可藉選擇性地沉積瞬態保 護材料於印刷電物板堆疊來設立。這樣的選擇性沉積^態 材料於文中稱作瞬態保護材料。瞬態保護材料為包含基g 樹脂的電壓可切換介電材料(voltage switchable dieleetrie material ’ VSDM),基礎樹脂包含矽橡膠(silic〇n mbber)、 環氧樹脂(epoxy)、聚酿亞胺(polyimide)、鐵氟龍(teflon)、 及其他在穩定狀態下為電介電質但在以特定位準的電壓 或電流激發時會變為電導性之聚合物。瞬態保護材料可為 任何對保護PCB上組件有利的形狀,且可沉積於一或更 夕層材料於PCB堆疊中,不論在堆疊的外表面或堆疊的 内,。再者,在一給定的PCB堆疊中之選擇性沉積瞬態 材料可具不同的特性,其係取決於瞬態材料所沉積於堆疊 上的位置。 ,二係一示意圖,用以說明需要保護免於瞬態之一電 的-^觸區域A與C間的-聚合物區域(瞬態保護區 诞」圖二中’符號B #選擇性沉積之嵌入式瞬態保護材 桿螬:it。圖二中,區域A與區域C示意地代表瞬態 :ή :二附加於需要保護免於過電流(over currents)及/ ^電壓之電路的兩個接觸區域。區域A、B與C係-給 電路板堆疊中的測定體積的(V〇1_triC)區域,而非 4PC-CA/06004TW/SC! : 58689-8112.TW01 根據某些實施例,選擇性沉積瞬態保護材料為一雔向 (bi-directional)形式,如此材料有棚正與負瞬態兩者ς能 贿由選擇航積_㈣材料所提供的電 1制之圖式:提供雙向保護的選擇性沉積瞬態保護材料 之電阻’以圖三A所示的方式改變,以回應所施加電壓。 圖f A中,電阻由曲線302之斜率代表。一陡峭斜率 對應一高電阻。類似地,一淺斜率對應一低電阻。在正 運作^間,賴、保護區域所賴的電壓為低,而對應的電 =為,。然而,當瞬態保護區域遭遇一高瞬態電壓事 時,瞬態保濩聚合物材料之電阻減少,而因此容許更 ^流經瞬祕域。義保域之餘的減少係 籍制瞬態f壓至_安全辦’來限綱態電壓的峰值偏離 ifrursion) ’而同時重新導向㈣irecting)與此瞬態電 堡相關的電流至-鄰近的恤抗(impedanee)參考平面區 域。如熟此技藝者所知,低阻抗參考面區域在大多數的情 二兄下為一底板(chassis)接地平面,但也可為一配電bower ^stnbUtlon)平面、一信號平面、v•接地平面、一類比接地 平面、一數位接地平面、或一低電壓配電平面。 圖三B係一示意圖,根據特定實施例而說明用以限制 =位準之瞬祕護材料的配置。圖三B顯示瞬態保護材 ;8 #並聯於導電材料304與低阻抗參考面3〇6之間。 ^四A為描述由選擇性沉積瞬態保護材料所提供之 電k柑制。在圖四A中,電阻由曲線4〇2之斜率代表。一 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW0! -10- 阻:-淺斜率對應-低電 而對應的電阻為高:妙m區域所經歷的電壓為低, 電流時,瞬態保護繁二物姑:瞬態保護區域遭遇-高瞬態 減少限制電辨值至—安全辦。^保故域之电阻的 雷、ί=f、圖,根雜定實施例而說姻以限制 ㈣顯示瞬態保護材 c 瞬態保雜料4〇8係串聯於導電材料與低阻抗參考面 414之間。圖四(:也顯示了瞬態保護材料412係並聯 電材料410與低阻抗參考面414之間。 當瞬態保護材料係選擇性地沉積遍佈印刷電路板 時’許多保護點可納入印刷電路板中。圖五Α係一示意 圖’用以說明藉使用選擇性沉積瞬態保護材料去接觸電路 線的一部分,來保護一電路線免於瞬態。圖五A顯示印刷 電路板區域500、受害電路504、受害電路參考5〇6、以及 欲入式保護區域508。為解釋之目的,假設一瞬態電壓5〇2 於受害電珞504進入印刷電路板區域5〇〇。瞬態保護區域 508被納入互連(interconnect)的中間。當瞬態保護區域5〇8 遭遇瞬態502時’瞬態保護區域508將運作以箝制峰值電 壓至一安全位準。任何源自瞬態電壓502之過高位準的電 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TWO 1 -11- ^皮分流(shunted)至受害電路參考 =平面等等。換言之,過電流被重新丄 ㈣式,用以說明未受選擇性沉積瞬態保言* 材巧保紅區域的不安全電壓位準,以二 積瞬態保護材料所保護之區域的受、/儿 顯示-圖,其中電壓沿垂直軸二制電二準。圖五Β :二瞬態辑像是瞬^^以 象是瞬態保護區域5,電:= 瞬態:======擇性沉積 Ϊ 選位置不會有瞬態注入點。如圖六所 路,附⑽護外部電 據特定實施例’選擇性沉積瞬態保護材 ϋίϊ交Ϊ特性,其係取決於有關印刷電路板堆疊上 =或電流_、敏感組件之瞬態保護材料的位置。在非限 中’選擇性沉積瞬態保護材料鄰近驅動器及接 特性:相較其他沒有鄰近任何印刷電路板 隹豐上敏感、,且件之面積,將限制電壓至一較低的位準。 圖七係-示意圖,用以說明導電線之差分信號對及選 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 •12· 擇性沉積瞬態保護材料於一印刷電路板之接地平面上。圖 七顯示瞬態保護材料702可置於導電路徑長度上的分^ 點。 圖八係一示意圖,用以說明選擇性沉積瞬態保護材料 802於鄰近一連結器(connector)804之接地平面上。 圖九係一示意圖,用以說明選擇性沉積瞬態保護材料 902於接地平面906及電源平面904之間。 ’ 在印刷電路板中使用瞬態保護材料牽涉兩個主要面 向。第一,瞬態保護材料需要最佳化定位於印刷電路板堆 疊中。第二,必須增加導電線與介層圖案,用以連接 積之VSDM至電路。 根據某些實施例,瞬態保護材料可選擇性地沉積於層 與核心之表面上。瞬態保護材料的選擇性沉積可例如透^ 網版印刷(SCreen-printed)、油印(stenciling)、注射分配(職此 dispensing)、或喷墨印刷(inkjet rinti )來 會沉積指定的體積與形狀之瞬態保護材料,;將 用適當的硬財法硬化。可變德行聚合無攸積可沉 於PCB内的同一層或不同層。因為沉積為選擇性 ;本。圖十及圖十一所描述之結構的 衣适孜w肿I1 通貫做而變。 -13- 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8U2.TW01 護材料選雜地沉積於分散平Φ之導電部紅間 Γΐ之其覆蓋於PCB之相同層上。圖十顯示在選擇 1 >儿積瞬態保護材料1004上之一導電材料層1〇〇2。圖十 也顯示了一預浸潰體(pre_preg)材料層丨〇〇6。 圖十一係一方塊圖,用以說明瞬態保護材料選擇性地 沉積於導電部分之間,以及―介層純蓋於PCB之相同 層上。圖十一顯示瞬態保護材料1104在一導電平面上, 選擇性地沉積於一導電部分1102(像是銅材料)與一介層墊 1106之間。圖十一及圖十二可以各種方法堆疊使得^擇 性/儿積瞬態保護材料可在PCB堆疊的表面上或在堆疊之 内層内。 圖十二係一方塊圖,用以說明瞬態保護材料在導電平 面上選擇性地沉積於導電部分(像是銅材料的二個部分)之 間。特別是,圖十二顯示包含選擇性地沉積於導電層12〇4 上之瞬態巧護聚合物1202之瞬態保護區域的剖面圖。圖 十一也顯示了 一介電材料層1206。圖十二之结構可提供綠 態保護料種電路拓樸,其中兩辦電區域彼此鄰U 由一非導電性區域分開。這些區域可由PCB製程中的習 ,製程(光學微影成像及化學韻刻)來形成,但也可由像是 雷射指向成像(laser direct imaging)或雷射建造(iaser tuctunng)等其他方法來形成。範例包含但不限於傳輸線 結構’其嵌入於一分散層。其他非限制性範例包含槽線(sl〇t es)共平面波導、邊緣麵合差分對(edge-coupled differential pair)傳輸線 '以及非導電面積槽溝(m〇ats),分 隔分散面中不同接地與電源區域。 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 -14· •圖十三係一方塊圖’用以說明在有一介層墊(viapad) 選擇性地沉積而橫跨一介層反墊(via anti_pad)之一瞬 態保護區域。反塾及介層墊形成一環狀物於一接地平面内 (但不限於此接地平面内)’其中瞬態保護材料係選擇性地 沉積於此接地平面内。這樣的圖案係藉由使用與PCB製 程共同的印刷及蝕刻製程而產生於銅覆蓋層化核心 (copper dad laminate core)上。銅覆蓋層化核心可為以樹脂 注入而強化的玻璃、隨機玻璃或纖維複合物,像是杜邦公 司生產的“Dupont Thermount” ,或可為薄臈材料,像是 杜邦公司生產的聚銑亞胺(DupontKapton)”。介層塾及 反塾面積可覆蓋貴重金屬或其他沉積,以減少銅與Vsdm 材料介面之間的接觸電阻。圖十三顯示在一介層墊13〇8 存在下,一瞬態保護區域1302橋接一介層結構 1306之反墊區域1304之剖面。圖十三亦顯示接觸區域a 與c ’其令瞬態保護材料分別接觸介層墊13〇8以及導電 材料1312。這樣一結構可用來提供瞬態保護給多種電路拓 撲’其中#保護之電路導電部分係安排於印刷電路板堆疊 之内層上,或其中待保護之電路導電部分係在pcB堆疊 中f瞬態保護區域的一不同層上。每個核心可接著使用此 技藝中所習知的傳統技術而層化至一印刷電路板,因此而 嵌入瞬態保護材料。貫穿孔(thr〇ugh h〇les)可接著被鑽孔及 鍵銅,且將墊連接至敏感組件之所製造的外部電路將接著 封裝至嵌入式瞬態保護元件。 圖十四係一方塊圖,用以說明一瞬態保護區域選擇性 地沉積而橫跨一介層反墊,而無一介層墊。圖十四顯示一 4PC-CA/06004TW/SCi ; 58689-8112.TW01 -15- 瞬態保護區域1402橋接一介層結構14〇6之_ 剛」而無介層墊的一剖面。稿一結構可用來提: 態保護給沒有非功能性塾的電路。 ’、 ㈣以月之實施例已參照許多具體細節 s尤月而廷些具體細郎會隨實作而改變。因此,說明奎4 圖式係視為例示性而非限制性。 σ 【圖式簡單說明】 之-Γ意圖’肋描述_性保護環所保護 圖一 B係圖一 A之印刷電路板102於1B的一叫面· 一意圖,用以說日卜電路之二接觸區^間的 一聚口,區域,此區域需要保護以免於瞬態; 箝制係描述由嵌人式賴保護材料所提供的電壓 雷厭係圖’根據特定實施例而說明用以限制 電壓俊準之瞬祕紐_配置 制 電流^ A為描述由選擇性沉積瞬態保護材料所提供之 電流實細峨娜以限制 電壓ίΐϋ示意圖’根據特定實施例而說明用以限制 準兩者之瞬態保護材料的配置; ㈣示4圖,用以綱#使用選擇性沉積瞬態 能、;才枓去接觸魏線的一部分,來保護一電路線免於瞬 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 •16- 圖五B係-圖式’用以說明未受選擇性沉積瞬態保護 材料所保護之區域的不安全電壓位準,以及由」性 積瞬態保護材料所保護之區域的受箝制電壓位準.' 圖六係-示意圖’用以說明單端信號線及選擇性沉積 瞬態保護材料於-印刷電路板之接地平面或電源平面上;、 圖七係-綠圖,用峨明導魏之差分信號對及 擇性沉積瞬態保護材料於一印刷電路板之接地平面或電 源平面上; 圖八係-示意圖’用以說明選擇性沉積瞬 802於鄰近一連結器之接地平面上; Μ71 圖九係-示意®,用以綱鱗性沉麟態保護材料 於接地平面及電源平面之間; 圖十係-方塊圖,用以說明瞬態保護材料選擇性地沉 積於分散平©之導電部分之間、或分散平面之間, 於PCB之相同層上; /、復孟 圖十一係一方塊圖,用以說明瞬態保護材料選擇性地 沉積於導電部分之間’以及—介層紐蓋於pCB 層上; 圖十二係一方塊圖,用以說明瞬態保護材料在導電平 面上選擇性地沉積於導電部分(像是銅材料的二個部分)之 間, 圖十三係一方塊圖,用以說明在有一介層墊時,選擇 性地沉積而橫跨一介層反墊之一瞬態保護區域;以及 圖十四係一方塊圖,用以說明一瞬態保護區域 地沉積而橫跨一介層反墊,而無一介層墊。 、 【主要元件符號說明】 4PC-CA/06004TW/SCI :58689-81I2.TW01 •17- 1375494 102、印刷電路板 104、導電性保護環 106、輸入/輸出連接器 108、分離瞬態保護裝置 110、晶片上瞬態保護裝置 112、内部表面 150、剖面 160、材料多層
302、402、曲線 304、410、導電材料 306、低阻抗參考面 3〇8、404、408、412、602、604、瞬態保護材料 405、信號平面 414、低阻抗參考面 500、印刷電路板區域 502、瞬態電壓 504、受害電路 506、受害電路參考
508、嵌入式保護區域 509a、垂直轴 509b、水平轴 510、不安全位準 512、安全位準 606、702、802、902、1004、1104、1302、瞬態保護材料 804、連結器 904、電源平面 906、接地平面 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 -18 - 1375494 # 、導電材料層 、預浸潰體材料層 、導電部分 、1308介層塾 、瞬態保護聚合物 、導電層 、介電材料層 、1404反墊區域 、1406介層結構 、導電材料 、瞬態保護區域 4PC-CA/06004TW/SCI ; 58689-8112.TW01 -19-

Claims (1)

  1. 案號:95105219 98年2月丨3曰修正_替換頁 P年工月β日修正皆換I 十、申請專利範園: 1·種具集積的瞬態保護之印刷電路板’該印刷電路板包含: 一導電介層管(via barrel);以及 電源平面(power plane)及一接地平面(gr〇und plane) 一瞬態(transient)保護材料,選擇性地沉積於選自 =一平面之部分之上或之中,且其中該所選擇性地沉積之瞬 L保濩材料接觸並橋接(bridges)在該平面中之一導電材料與 選自該導電介層管之-介層結構及連接至該導電介層管之 層墊之_ —區域’其中該_保護材料形成自該介層 釔構延伸之一瞬態保護放電路徑的部分。 2.如請求項丨所述之具集積的瞬態保護之印刷電路板其中 該瞬態保護材料係沉積於-獅外型(annular· shape)、^合 曲線(closed curve)及多邊形之一或多個中。 3·如言^項1所述之具集積的瞬態保護之印刷電路板,其中 該瞬態保歸料包含具有敎過電雜過電流(___叫
    4· 1 一一
    係於§玄平面之上或之中。 4PC-CA/06004TW/SCI : 58689-81I2.TW0! •20* 索號:95105219 98年2月13曰修正-替換頁 保護之印刷電路板,其中 6·如請求項1所述之具集積的瞬態 該介層結構包含該導電介層管。 7, 8· 項1所述之具集積的瞬態保護之印刷電路板,其中 護材料擁有可變特性,該可變特性係取決於鄰近 孩印刷電路板上之敏感組件的程度。 9· -種供製作具集積的瞬態保護之印刷電路板的方法該方 法包含: =刷及蝕刻一銅覆蓋層化核心(copper clad core)材料,該 銅覆蓋核心材料包含以下任一:樹脂注入之纖維玻璃布料 (resin impregnated fiber glass cloth)、隨機纖維(ran(i〇m fiber) 及薄膜材料; 、,選擇性地沉積一瞬態保護材料於選自一訊號平面、一電 源平面及一接地平面之一平面之部分之上或之中,且其中該 選擇性沉積之瞬態保護材料接觸並橋接在該平面中之一導 電材料與選自一介層墊及一導電介層管之一介層結構之間 的一區域,其中該瞬態保護材料形成自該介層結構延伸之一 瞬態保護放電路徑的部分;以及 層化(laminating)該核心至一多層印刷電路板結構以及 完成該印刷電路板之一製造程序,其係藉由鑽孔(drilling holes)、>儿積導電晶種(seed)、成像(imaging)、鑛(plating)、以 4PC-CA/06004TW/SCI : 58689-8II2.TW0I 21 案號:95105219 98年2月13曰修正-替換頁 及蝕刻外層銅,以形成連接至選擇性沉積之瞬態保護材料之 元件的纟且件裝置塾(component mounting pads)。 10·如請求項9所述之方法,其中該瞬態保護材料係沉積於一 或多個之一環狀外型、閉合曲線及多邊形中。 11·如凊求項9所述之方法,其中該瞬態保護材料包含以下任 一:可重置(resettable)非線性聚合物及具有避免過電壓及 電流之特㈣可婦介電㈣。 ^ ^ 求項9所述之方法’其中該瞬祕護材料以一雙向方 式作用,供箝制電流或電壓之正與負之瞬態。 13·ϋ^9所述之方法’其巾該介層結構包含該介層塾, 且具中該導電材料與該介層墊係於該平面之上或之中。 »月求項9所述之方法,其中該介層結構包含該導電介層 電材料包含銅,且其中 面積係覆蓋有一貴重金 15·如清求項9所述之方法,其中該導 ^該瞬態保護材料接觸該銅處的一 屬,以減少或控制該接觸電阻。 16· 集積的瞬態保護之系統,該系統包含·· 複數度與一剖面面積之一多層印刷電路板; 電子組件’於該多層印刷電路板之—或多層上, ,、‘層印刷電路板包含至少—錢區域、至少—電源區 4PC-CA/06004TW/SCI : 58689-8112.TW0I -22· 98年2月13曰修正-替換頁 域、以及至少一接地區域;以及 -^保護材料,選擇性地沉積於該—或多層或區域之 ,之中’財該選擇性沉積瞬祕護材 一或多層或區域中之-導電材料與橫跨^;二 之:介層之—介層結構之間,該介層結構係選自一介 導,其中該瞬態保護材料形成自該介層結 構i伸之一瞬態保護放電路徑的部分。 ϋίίί?賴顧之平面分舰容結構,該平面分散 一次混合結構,包含多層及沉積橫跨該多層之一介層, 構包含瞬態保護材料,該_保護材料^觸 並叹置在該;1層之一介層結構與該次混合結構之至少一導 電^'料層之間,其中該介層結構係選自-介層墊及一導電介 層管,其中該瞬態保護材料形成自該介層結構延伸之一 保護放電路徑的部分。 啤^ 18. 士請求項17所述之平面分散電容結構,更包含厚度在(U 密耳至4密耳之至少一介電材料層。 19. ,請求項η所述之平面分散電容結構,其中該瞬態保護材 係選擇性地沉積在該次混合結構之部分中且與該至一 導電材料層接觸。 20·-種具有集輯態保護之系統,該系統包含: 具一長度、一寬度與一剖面面積之一多層平面分散電容 結構;以及 4PC-CA/06004TW/SCI : 58689-8112.TWOI 案號:95105219 98年2月13曰修正*替換頁 複數個電子組件,於該多層平面分散電容結構之一或多 層上, 其中該多層平面分散電容結構包含至少一次混合結 構,其中該次混合結構包含瞬態保護材料,該瞬態保護材& 係接觸並設置在一介層結構與一導電材料層之一區域之 間,該介層結構係選自一介層墊及一導電介層管,該瞬態保 濩材料形成自該介層結構延伸之一瞬態保護放電路徑的部 分,該次混合結構具有每平方英吋至少1〇微微法拉 (picofarads)之一電容。 21·如請求項2〇所述之系統,其中該多層平面分散電容結構更 包含厚度在0.1密耳至4密耳之至少一介電材料層。 4PC-CA/06004TW/SCI : 58689-8112.TW0I -24- 1375494 年r月/|曰修(\)正替換頁
    圖一 B(習知技術)
TW095105219A 2005-02-16 2006-02-16 Selective deposition of embedded transient protection for printed circuit boards TWI375494B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US65372305P 2005-02-16 2005-02-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200642548A TW200642548A (en) 2006-12-01
TWI375494B true TWI375494B (en) 2012-10-21

Family

ID=36917156

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095105219A TWI375494B (en) 2005-02-16 2006-02-16 Selective deposition of embedded transient protection for printed circuit boards
TW095105218A TWI397356B (zh) 2005-02-16 2006-02-16 印刷電路板用嵌入式瞬態保護之實質連續層

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095105218A TWI397356B (zh) 2005-02-16 2006-02-16 印刷電路板用嵌入式瞬態保護之實質連續層

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7688598B2 (zh)
JP (3) JP5241238B2 (zh)
CN (2) CN101595769B (zh)
TW (2) TWI375494B (zh)
WO (2) WO2006089272A2 (zh)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6531600A (en) * 1999-08-27 2001-03-26 Lex Kosowsky Current carrying structure using voltage switchable dielectric material
US7695644B2 (en) * 1999-08-27 2010-04-13 Shocking Technologies, Inc. Device applications for voltage switchable dielectric material having high aspect ratio particles
US7446030B2 (en) * 1999-08-27 2008-11-04 Shocking Technologies, Inc. Methods for fabricating current-carrying structures using voltage switchable dielectric materials
US20100038119A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-18 Lex Kosowsky Metal Deposition
US7825491B2 (en) 2005-11-22 2010-11-02 Shocking Technologies, Inc. Light-emitting device using voltage switchable dielectric material
US20100044080A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-25 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20080035370A1 (en) * 1999-08-27 2008-02-14 Lex Kosowsky Device applications for voltage switchable dielectric material having conductive or semi-conductive organic material
US20100038121A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-18 Lex Kosowsky Metal Deposition
US20100044079A1 (en) * 1999-08-27 2010-02-25 Lex Kosowsky Metal Deposition
JP5241238B2 (ja) * 2005-02-16 2013-07-17 サンミナ−エスシーアイ コーポレーション プリント回路基板のための埋め込み過渡保護の実質的に連続する層
TWI389205B (zh) * 2005-03-04 2013-03-11 Sanmina Sci Corp 使用抗鍍層分隔介層結構
US9781830B2 (en) 2005-03-04 2017-10-03 Sanmina Corporation Simultaneous and selective wide gap partitioning of via structures using plating resist
JP3993211B2 (ja) * 2005-11-18 2007-10-17 シャープ株式会社 多層プリント配線板およびその製造方法
US20100264224A1 (en) * 2005-11-22 2010-10-21 Lex Kosowsky Wireless communication device using voltage switchable dielectric material
KR20080084812A (ko) 2005-11-22 2008-09-19 쇼킹 테크놀로지스 인코포레이티드 과전압 보호를 위해 전압 변환가능 재료를 포함하는 반도체디바이스
TWI276382B (en) * 2006-02-07 2007-03-11 Asustek Comp Inc Circuit board
US7981325B2 (en) 2006-07-29 2011-07-19 Shocking Technologies, Inc. Electronic device for voltage switchable dielectric material having high aspect ratio particles
US20080029405A1 (en) * 2006-07-29 2008-02-07 Lex Kosowsky Voltage switchable dielectric material having conductive or semi-conductive organic material
EP2084748A4 (en) 2006-09-24 2011-09-28 Shocking Technologies Inc FORMULATIONS FOR A VOLTAGE-SWITCHABLE DIELECTRIC MATERIAL WITH A DEVICED VOLTAGE CONTACT BEHAVIOR AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
JP2010504437A (ja) * 2006-09-24 2010-02-12 ショッキング テクノロジーズ インコーポレイテッド 電圧で切替可能な誘電体材料および光補助を用いた基板デバイスをメッキする技法
US20120119168A9 (en) * 2006-11-21 2012-05-17 Robert Fleming Voltage switchable dielectric materials with low band gap polymer binder or composite
US7793236B2 (en) * 2007-06-13 2010-09-07 Shocking Technologies, Inc. System and method for including protective voltage switchable dielectric material in the design or simulation of substrate devices
US20090050856A1 (en) * 2007-08-20 2009-02-26 Lex Kosowsky Voltage switchable dielectric material incorporating modified high aspect ratio particles
TWI421996B (zh) * 2008-01-10 2014-01-01 Ind Tech Res Inst 靜電放電防護架構
US8206614B2 (en) 2008-01-18 2012-06-26 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material having bonded particle constituents
US20090220771A1 (en) * 2008-02-12 2009-09-03 Robert Fleming Voltage switchable dielectric material with superior physical properties for structural applications
US8203421B2 (en) 2008-04-14 2012-06-19 Shocking Technologies, Inc. Substrate device or package using embedded layer of voltage switchable dielectric material in a vertical switching configuration
US20100047535A1 (en) 2008-08-22 2010-02-25 Lex Kosowsky Core layer structure having voltage switchable dielectric material
WO2010033635A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material containing boron compound
US9208931B2 (en) 2008-09-30 2015-12-08 Littelfuse, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductor-on-conductor core shelled particles
US9208930B2 (en) 2008-09-30 2015-12-08 Littelfuse, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductive core shelled particles
US8362871B2 (en) 2008-11-05 2013-01-29 Shocking Technologies, Inc. Geometric and electric field considerations for including transient protective material in substrate devices
US8399773B2 (en) 2009-01-27 2013-03-19 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US9226391B2 (en) * 2009-01-27 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US8272123B2 (en) * 2009-01-27 2012-09-25 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
CN102550132A (zh) 2009-03-26 2012-07-04 肖克科技有限公司 具有电压可切换电介质材料的元件
TWI363583B (en) * 2009-07-15 2012-05-01 Quanta Comp Inc Audio circuit board
US9053844B2 (en) 2009-09-09 2015-06-09 Littelfuse, Inc. Geometric configuration or alignment of protective material in a gap structure for electrical devices
US9224728B2 (en) * 2010-02-26 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Embedded protection against spurious electrical events
US9082622B2 (en) * 2010-02-26 2015-07-14 Littelfuse, Inc. Circuit elements comprising ferroic materials
US9320135B2 (en) * 2010-02-26 2016-04-19 Littelfuse, Inc. Electric discharge protection for surface mounted and embedded components
WO2011137261A1 (en) * 2010-04-28 2011-11-03 Shocking Technologies, Inc. Embedded protection against spurious electrical events
JP2012018907A (ja) * 2010-06-11 2012-01-26 Nissan Motor Co Ltd 電機部品
EP2758992A4 (en) * 2011-09-21 2015-08-12 Littelfuse Inc VERTICAL SWITCHING TRAINING FOR PROTECTION AGAINST ELECTROSTATIC DISCHARGE
CN103716994B (zh) * 2012-09-28 2016-09-07 珠海方正科技高密电子有限公司 一种印制电路板的制作方法及其印制电路板
TWI496516B (zh) * 2013-08-06 2015-08-11 Pegatron Corp 電路板結構
TWI501709B (zh) * 2013-08-16 2015-09-21 Pegatron Corp 電路板
US9510439B2 (en) * 2014-03-13 2016-11-29 Honeywell International Inc. Fault containment routing
US9503090B2 (en) * 2014-08-19 2016-11-22 International Business Machines Corporation High speed level translator
TWI569392B (zh) * 2014-10-20 2017-02-01 欣興電子股份有限公司 凹槽式載板製造方法
US9980381B2 (en) 2014-12-16 2018-05-22 Motorola Solutions, Inc. Method and apparatus for intrinsically safe circuit board arrangement for portable electronic devices
CN114814669A (zh) * 2022-05-06 2022-07-29 中国科学院近代物理研究所 一种磁场纹波测量方法及装置

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4133735A (en) 1977-09-27 1979-01-09 The Board Of Regents Of The University Of Washington Ion-sensitive electrode and processes for making the same
US4628022A (en) * 1983-07-13 1986-12-09 At&T Technologies, Inc. Multilayer circuit board fabrication process and polymer insulator used therein
US4992333A (en) * 1988-11-18 1991-02-12 G&H Technology, Inc. Electrical overstress pulse protection
DE3911711A1 (de) 1989-04-10 1990-10-11 Ibm Modul-aufbau mit integriertem halbleiterchip und chiptraeger
US5010641A (en) * 1989-06-30 1991-04-30 Unisys Corp. Method of making multilayer printed circuit board
US5260848A (en) 1990-07-27 1993-11-09 Electromer Corporation Foldback switching material and devices
JP2773578B2 (ja) * 1992-10-02 1998-07-09 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5382928A (en) * 1993-01-22 1995-01-17 The Whitaker Corporation RF filter having composite dielectric layer and method of manufacture
GB2277197B (en) * 1993-04-13 1997-08-27 Motorola Inc Voltage protection arrangement
US5479031A (en) * 1993-09-10 1995-12-26 Teccor Electronics, Inc. Four layer overvoltage protection device having buried regions aligned with shorting dots to increase the accuracy of overshoot voltage value
AU704862B2 (en) * 1994-07-14 1999-05-06 Surgx Corporation Variable voltage protection structures and methods for making same
CN1094237C (zh) * 1994-07-14 2002-11-13 苏吉克斯公司 单层及多层可变电压保护装置及其制作方法
US6210537B1 (en) * 1995-06-19 2001-04-03 Lynntech, Inc. Method of forming electronically conducting polymers on conducting and nonconducting substrates
US5906042A (en) * 1995-10-04 1999-05-25 Prolinx Labs Corporation Method and structure to interconnect traces of two conductive layers in a printed circuit board
US6172590B1 (en) 1996-01-22 2001-01-09 Surgx Corporation Over-voltage protection device and method for making same
US5796570A (en) * 1996-09-19 1998-08-18 National Semiconductor Corporation Electrostatic discharge protection package
US6013358A (en) * 1997-11-18 2000-01-11 Cooper Industries, Inc. Transient voltage protection device with ceramic substrate
US6251513B1 (en) * 1997-11-08 2001-06-26 Littlefuse, Inc. Polymer composites for overvoltage protection
TW511103B (en) * 1998-01-16 2002-11-21 Littelfuse Inc Polymer composite materials for electrostatic discharge protection
GB2334627B (en) * 1998-02-21 2003-03-12 Mitel Corp Vertical spark gap for microelectronic circuits
US6130459A (en) 1998-03-10 2000-10-10 Oryx Technology Corporation Over-voltage protection device for integrated circuits
US6064094A (en) * 1998-03-10 2000-05-16 Oryx Technology Corporation Over-voltage protection system for integrated circuits using the bonding pads and passivation layer
US6549114B2 (en) * 1998-08-20 2003-04-15 Littelfuse, Inc. Protection of electrical devices with voltage variable materials
US6211554B1 (en) * 1998-12-08 2001-04-03 Littelfuse, Inc. Protection of an integrated circuit with voltage variable materials
US6329603B1 (en) 1999-04-07 2001-12-11 International Business Machines Corporation Low CTE power and ground planes
AU6531600A (en) * 1999-08-27 2001-03-26 Lex Kosowsky Current carrying structure using voltage switchable dielectric material
US7446030B2 (en) * 1999-08-27 2008-11-04 Shocking Technologies, Inc. Methods for fabricating current-carrying structures using voltage switchable dielectric materials
NL1014319C2 (nl) 2000-02-08 2001-08-09 Fci S Hertogenbosch B V Connector omvattende een ESD onderdrukker.
US6373719B1 (en) 2000-04-13 2002-04-16 Surgx Corporation Over-voltage protection for electronic circuits
US6669871B2 (en) * 2000-11-21 2003-12-30 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. ESD dissipative ceramics
US7258819B2 (en) * 2001-10-11 2007-08-21 Littelfuse, Inc. Voltage variable substrate material
JP4902944B2 (ja) * 2002-04-08 2012-03-21 リッテルフューズ,インコーポレイティド 直接塗布するための電圧可変物質、及び電圧可変物質を使用するデバイス
US6981319B2 (en) * 2003-02-13 2006-01-03 Shrier Karen P Method of manufacturing devices to protect election components
US20040183135A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Oh-Hun Kwon ESD dissipative structural components
US6853036B1 (en) * 2003-08-06 2005-02-08 Esd Pulse, Inc. Method and apparatus for preventing microcircuit dynamic thermo-mechanical damage during an ESD event
JP5241238B2 (ja) 2005-02-16 2013-07-17 サンミナ−エスシーアイ コーポレーション プリント回路基板のための埋め込み過渡保護の実質的に連続する層

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006089272A3 (en) 2009-04-16
US7593203B2 (en) 2009-09-22
TW200642548A (en) 2006-12-01
CN101595769B (zh) 2011-09-14
TWI397356B (zh) 2013-05-21
US20060181826A1 (en) 2006-08-17
JP2011109121A (ja) 2011-06-02
US20060181827A1 (en) 2006-08-17
CN101595769A (zh) 2009-12-02
US7688598B2 (en) 2010-03-30
WO2007050114A3 (en) 2007-12-21
TW200642547A (en) 2006-12-01
CN101189365A (zh) 2008-05-28
CN101189365B (zh) 2015-09-16
JP5588362B2 (ja) 2014-09-10
JP2008529309A (ja) 2008-07-31
WO2006089272A2 (en) 2006-08-24
JP2008533699A (ja) 2008-08-21
WO2007050114A2 (en) 2007-05-03
JP5241238B2 (ja) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI375494B (en) Selective deposition of embedded transient protection for printed circuit boards
JP4298791B2 (ja) 過電圧保護装置及び過電圧保護方法
US6172590B1 (en) Over-voltage protection device and method for making same
JP5259289B2 (ja) 一体化されたサーミスタ及び金属素子装置並びに方法
US7180719B2 (en) Integrated overvoltage and overcurrent device
CN100477438C (zh) 为数据总线接口提供过电流和过电压保护及共模滤波的集成装置
US20160081201A1 (en) Multilayer electronic structure with integral faraday shielding
JP2011517138A (ja) 縦型スイッチング構成において電圧で切替可能な誘電体材料の埋込層を用いる基板デバイスまたはパッケージ
JP2008527726A (ja) 埋め込み式コンポーネント用の静電放電保護
JP2013521633A (ja) 表面実装素子および埋め込み素子用の放電保護
JP2012501066A (ja) 電圧で切替可能な誘電体材料を有するコア層構造
WO1997026665A9 (en) Over-voltage protection device and method for making same
CN102573286B (zh) 多层电路板以及静电放电保护结构
US8156640B2 (en) Substantially continuous layer of embedded transient protection for printed circuit boards
US10176925B2 (en) Precision laser adjustable thin film capacitors
TWI399135B (zh) 抗靜電之電路結構及製造方法
TW202037244A (zh) 多層基板及其製造方法