[發明專利]防電磁干擾的保護裝置

無效

• 申請號: 201080046408.2
• 申請日: 2010-10-11
• 公開（公告）號: CN102550134A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: C.斯普拉特勒
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H05K1/16
• 分類號: H05K1/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;李家麟

技術領域

本發明涉及一種用于減少有線（leitungsgebunden）干擾的保護裝置，該保護裝置具有保護電路作為電子電路的輸入濾波器，其中，電子電路施加在多層印刷電路板上或至少部分地集成到該多層印刷電路板中，其中，電路的各個元件實施為在多層印刷電路板中的嵌入式結構。

背景技術

例如靜電放電（ESD）的有線干擾，可能耦合輸入到電子部件中和損壞這些電子部件。為了保護這些電路，采用大多由分立的組件所構建的所謂的阻隔結構（Abblockstrukturen）。

對此的示例是可變電阻、與電壓有關的電阻、或布置在要保護的電路的耦合輸入路徑的開端處的火花隙。這些通常是昂貴的，并且部分地擁有大的位置需求。除此之外，放置在要保護的電路的輸入端處的SMD電容器也是公知的，所述SMD電容器將耦合輸入脈沖的一部分引向地。按照經驗值對電容確定尺寸，但是這在實際上常常可能導致保護布線的非最佳的設計。此外，觀察到一定的退化性能，即由于多次的脈沖負載而引起的電容減小和隨之出現的阻隔能力損失。除了該效應之外，寄生的串聯的電感可以防止隨著脈沖沿耦合輸入的載流子的迅速流走，由此裝置的濾波特性變差。因此尤其是脈沖的高頻分量一如既往地可以侵入要保護的電路。

在公開文獻US?2005/0162790?A1中，例如描述了一種ESD保護裝置，該保護裝置具有在其間布置了不同的保護濾波器的輸入端子和輸出端子。

在多層構建的印刷電路板（PCB）情況下，在此期間公知所謂的嵌入式構件結構，其中，構件集成在印刷電路板上和內。此外，可以構成嵌入式電容器結構。若干IEEE出版物此外描述了這樣的嵌入式電容器結構（例如Bruce?Su等人的“AC?coupled?backplane?communication?using?embedded?capacitor”或Minjia?Xu等人的“Power-Bus?decoupling?with?embedded?capacitance?in?printed?circuit?board?design”）。在US專利文獻6,351,880?B1中例如描述了一種用于制造集成在多層構建的襯底中的電容器元件的方法。

發明內容

本發明的任務是提供一種保護裝置，用該保護裝置尤其是在較高的頻率時可以獲得相對于有線干擾的改善的保護，以及可以實現與要保護電路的需要的抗干擾性的改善的適配。此外應避免在常規保護布線中的上述缺點。

通過權利要求1至8所述的特征來解決該任務。

根據本發明規定，由用低電感的印制導線結構互相耦合的至少兩個電容的級聯來形成保護電路，其中，電容構成為在多層印刷電路板上或內的嵌入式電容結構。該裝置相對于分立裝配的保護布線是有利的，因為以此尤其是在較高的頻率時可以獲得較好的濾波品質，使得也可以阻隔在1?GHz頻率那側的高頻干擾分量。除了電容的尺寸確定之外，這因此尤其是可能的，因為通過將電容實施為嵌入式組件，可以實現特別低電感的耦合。由以下事實：即在多重脈沖負載情況下不發生退化，得出相對于常規保護布線的其它的優點。這樣的阻隔結構嵌入PCB中還使得相對于分立裝配期望改善的老化性能。因此此外可以實現具有小結構高度的緊湊的電路。對于有線干擾的所有可能的形式可以優化和采用該結構。

在一種可能的實施形式中，由一個接一個地連接的三個電容來形成保護電路，其中，低電感的印制導線結構分別具有模擬優化的線路長度。因此可以相對于許多不同干擾脈沖形狀獲得最佳的濾波特性。實現傳輸頻率響應，該傳輸頻率響應在二位數的MHz范圍中的極限頻率之上直至多個GHz范圍中明顯地在-10dB下伸展。

如果由用電容性面積元件和印制導線所組成的面積優化的裝置來形成輸入濾波器的濾波器結構，則在緊湊的結構尺寸方面是有利的。

為了可以在最小的位置需求情況下實現足夠大的電容值，可以由第一和第二電極形成嵌入多層印刷電路板中的電容器結構，用于構成其層構造中的電容，所述電極分別通過電介質相間隔地與布置在電極之間的接地的導體層絕緣地布置。

如果由具有高介電值和高絕緣強度的原料形成在電極和接地的導體層之間的電介質，并且所述電介質分別具有小于150μm的層厚，則尤其是可以獲得要追求的最小的位置需求。這樣的特別薄的層的采用能夠實現比較大的電容值。例如陶瓷PTFE復合原料（例如Rogers公司的Ro3010）適合于作為電介質，該電介質具有大約10的介電常數ε_r，并且尤其是在HF范圍中具有非常好的材料特性。這樣的材料還擁有用于制造印刷電路板的良好的可處理性。