[發明專利]用于在基底器件中包括電壓可切換保護材料的幾何和電場考量

有效

• 申請號: 200980150252.X
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN102246247A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: L·科索斯蓋;R·弗萊明;史寧
• 申請（專利權）人: 肖克科技有限公司
• 主分類號: H01C7/12
• 分類號: H01C7/12
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;楊勇

L.科索斯蓋，R.弗萊明，史寧

相關申請

本申請要求標題為“GEOMETRIC?CONFIGURATIONS?OF?LAYERS?FORMING?SUBSTRATE?DEVICE?WITH?INTEGRATED?TRANSIENT?PROTECTIVE?LAYER”的第61/111,673號美國臨時專利申請，以及標題為“SUBSTRATE?DEVICE?HAVING?SHAPED?OR?REDUCED?CONTACT?BETWEEN?PROTECTIVE?VSD?LAYER?AND?ELECTRICAL?CONTACTS”的第61/140,060號美國臨時專利申請的優先權；上述申請特此通過引用的方式全文納入。

技術領域

本文描述的實施方案總體屬于基底(substrate)器件，并且更具體地，屬于包括瞬態保護材料以防止電氣事件的基底器件。

背景技術

電壓可切換電介質(VSD)材料是在低電壓絕緣并且在較高電壓導電的材料。這些材料通常是由絕緣聚合物基質(matrix)中的導電粒子、半導電粒子和絕緣粒子組成的組合物(composite)。這些材料用于電子器件的瞬態保護，尤其用于靜電放電保護(ESD)和電過載(EOS)。通常，VSD材料是介電的，除非施加一個特征電壓或電壓范圍，在這種情況下，VSD材料就像導體。存在多種VSD材料。在諸如美國專利第4,977,357號，美國專利第5,068,634號，美國專利第5,099,380號，美國專利第5,142,263號，美國專利第5,189,387號，美國專利第5,248,517號，美國專利第5,807,509號，WO?96/02924以及WO?97/26665中提供了電壓可切換電介質材料的實例；所有上述專利通過引用的方式納入本說明書。

可使用多種方法形成VSD材料。一種傳統的技術是：聚合物層填充有高水平金屬粒子，直到非常接近滲出閾值，通常為大于20％(按體積計)。然后將半導體和/或絕緣體材料添加到該混合物。

另一傳統的技術是：通過將摻雜的金屬氧化物粉末混合，然后燒結所述粉末以制成具有晶界(grain?boundary)的粒子，以及然后將所述粒子添加到聚合物基質直到超過滲出閾值，來形成VSD材料。

在標題為“VOLTAGE?SWITCHABLE?DIELECTRIC?MATERIAL?HAVING?CONDUCTIVE?OR?SEMI-CONDUCTIVE?ORGANIC?MATERIAL”的第11/829,946號美國專利申請，以及標題為“VOLTAGE?SWITCHABLE?DIELECTRIC?MATERIAL?HAVING?HIGH?ASPECT?RATIO?PARTICLES”的第11/829,948號美國專利申請中記載了用于形成VSD材料的其他技術。

附圖說明

圖1是電壓可切換電介質(VSD)材料層或厚度的示意性(未按比例)截面圖，描繪了根據多個實施方案的VSD材料的組分(constituent)。

圖2A示出了一種配置有VSD材料的基底器件，該VSD材料具有本文提供的任一實施方案中描述的成分(composition)。

圖2B示出了其中導電層被嵌入在基底中的一種配置。

圖2C示出了一種豎直切換布置，用于將VSD材料納入基底中。

圖3表示了兩個電極的電場分布，這兩個電極被物理分隔開，但是通過(由于瞬態電氣事件)切換進入導電狀態的VSD材料的底層或覆層橋接，以越過所述分隔而進行電連接。

圖4A示出了具有根據一個實施方案的具有單體電極的基底，所述單體電極包括凸起結構或構造，以便于在由VSD材料所橋接的間隙(gap)兩端水平或者橫向切換。

圖4B示出了一個實施方案，其中基底的單體電極設有粗糙的表面形貌。

圖5A是一示意圖，示出了根據一個實施方案使用電阻層以增強包括瞬態保護材料的結構的耐用性以及電氣特征。

圖5B示出了一個實施方案，其使用了高擊穿強度和低導電性的電介質層。

圖6示出了根據一個實施方案的基底，其包括被內置在VSD材料層和電介質層之間的導電材料的附加構造。

圖7示出了根據一個實施方案的基底，其包括了在具有VSD材料的水平切換布置中的成形電極。

圖8示出了根據一個實施方案的包括水平間隙構造的基底，所述水平間隙構造將VSD材料包括作為間隙填充物(filler)。