用于電部件的靜電放電保護(hù)、包括這樣的保護(hù)的器件和用于制作器件的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于電部件的靜電放電保護(hù)、包括這樣的保護(hù)的器件和用于制作器件的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)是要求2012年12月21日提交的且題為“ELECTROSTATIC DISCHARGEPROTECT1N FOR ELECTRICAL COMPONENTS, DEVICES INCLUDING SUCH PROTECT1N ANDMETHODS FOR MAKING THE SAME (用于電部件的靜電放電保護(hù)、包括這樣的保護(hù)的器件和用于制作其的方法)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/724，713的權(quán)益的國(guó)際申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)的整體內(nèi)容藉此被通過(guò)引用而合并。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]該申請(qǐng)一般涉及提供印刷電路板上的靜電放電(ESD)保護(hù)，并且更特別地涉及在發(fā)光二極管(LED)系統(tǒng)中提供這樣的保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0003]來(lái)自靜電放電的、對(duì)電子部件的損害是得到充分證實(shí)的問(wèn)題。通過(guò)一些估計(jì)，這樣的損害的財(cái)務(wù)成本可以超過(guò)電子產(chǎn)品的年銷(xiāo)售總額的百分之十。它還可能跨寬范圍的電子工業(yè)而影響生產(chǎn)力和產(chǎn)品可靠性。
[0004]發(fā)光二極管(LED)是受到由ESD進(jìn)行的損害的一個(gè)類(lèi)型的電子部件。ESD損害可以發(fā)生在LED的制造、處置、封裝或裝配期間。大數(shù)量的LED經(jīng)常被聚集到模塊上以創(chuàng)建要求ESD保護(hù)的照明系統(tǒng)。表面安裝和板上芯片技術(shù)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)以為L(zhǎng)ED和其它電子電路提供ESD保護(hù)，但是遭受到一個(gè)或更多個(gè)缺陷。例如，這樣的技術(shù)可能要求大數(shù)量的表面安裝二極管的拾取和放置、和/或復(fù)雜的制造技術(shù)。包括完整的(例如，嵌入的)ESD保護(hù)的電路板也已經(jīng)被開(kāi)發(fā)以解決這些問(wèn)題，但是不可以為諸如LED的部件提供充分的保護(hù)。特別是，具有完整的ESD保護(hù)的電路板不可以保護(hù)這樣的部件免受在反向偏置中產(chǎn)生相對(duì)小的電壓和相關(guān)聯(lián)的電流的ESD事件。
【附圖說(shuō)明】
[0005]現(xiàn)在對(duì)以下的詳細(xì)描述做出參照，將結(jié)合以下各圖來(lái)閱讀以下的詳細(xì)描述，其中，類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表不類(lèi)似的部分。
[0006]圖1A和圖1B分別圖表地圖解包括根據(jù)本公開(kāi)的ESD保護(hù)的不例性模塊和陣列； 圖2圖解根據(jù)本公開(kāi)的示例性ESD嵌入的電路板；
圖3是根據(jù)本公開(kāi)的電壓可切換的介電材料的某個(gè)電特性的示例性繪圖；
圖4是根據(jù)本公開(kāi)的示例性ESD保護(hù)電路；
圖5圖表地圖解包括根據(jù)本公開(kāi)的ESD保護(hù)的另一示例性模塊；
圖6圖表地圖解包括根據(jù)本公開(kāi)的ESD保護(hù)的另一示例性陣列；
圖7圖表地圖解根據(jù)本公開(kāi)的另一 ESD保護(hù)電路；
圖8圖表地圖解包括根據(jù)本公開(kāi)的ESD保護(hù)的電部件的示例性布置； 圖9A圖表地圖解包括根據(jù)本公開(kāi)的ESD保護(hù)的電部件的另一示例性布置；
圖9B是在圖9A的線(xiàn)A處截取的橫截面的示意性示圖；
圖10是根據(jù)本公開(kāi)的示例性方法的框流程圖；以及圖11描繪根據(jù)本公開(kāi)的示例性卷到卷(reel to reel)制造處理。
【具體實(shí)施方式】
[0007]發(fā)光二極管(LED)(—類(lèi)型的光電器件)在暴露到(例如，由諸如靜電放電(ESD)的暫態(tài)事件導(dǎo)致的)反向偏置電壓和相關(guān)聯(lián)的電流時(shí)可能被損害。確實(shí)，現(xiàn)代的LED對(duì)生成反向偏置電壓和相關(guān)聯(lián)的電流的ESD事件經(jīng)常高度敏感，而不管那些反向偏置電壓/電流相對(duì)大或相對(duì)小。本公開(kāi)的系統(tǒng)和方法通過(guò)使用ESD嵌入的電路板和一個(gè)或更多個(gè)二極管的組合以保護(hù)諸如LED的電子部件不遭受在暫態(tài)事件(諸如靜電放電)期間產(chǎn)生的電壓來(lái)解決該問(wèn)題。如下面將詳細(xì)地描述的那樣，這樣的系統(tǒng)和方法可以保護(hù)敏感的電子部件不遭受低水平和高水平ESD事件。
[0008]為了本公開(kāi)的目的，術(shù)語(yǔ)“ESD嵌入的電路板”意味著在不使用可能被附接或沉積到電路板上的其它部件的情況下，并且特別是在不使用一個(gè)或更多個(gè)二極管的情況下提供免受ESD事件的內(nèi)在水平的保護(hù)的電路板(例如，印刷電路板)。在一些實(shí)施例中，在此描述的ESD嵌入的電路板可以保護(hù)電子部件不遭受產(chǎn)生或另外牽涉超過(guò)ESD嵌入的電路板的特性電壓的電壓的ESD事件。這樣的ESD事件在此被提及為“高水平ESD事件”或“高水平ESD ”。
[0009]術(shù)語(yǔ)“特性電壓”在此被用于意味著“觸發(fā)”或“引起”ESD嵌入的電路板的至少一部分從在電上非導(dǎo)電的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到在電上導(dǎo)電的狀態(tài)的所施加的電壓。術(shù)語(yǔ)“低水平ESD”和“低水平ESD事件”在此可互換地被用于意味著產(chǎn)生或另外牽涉小于ESD嵌入的電路板的特性電壓的電壓的ESD事件。
[0010]ESD嵌入的電路板可以例如具有約70V或更大(諸如約80V、約90V、約100V、約110V、約120V或甚至約240V)的特性電壓。作為結(jié)果，通過(guò)將電壓分流并且將相關(guān)聯(lián)的電流傳導(dǎo)到地面，ESD嵌入的電路板可以保護(hù)被附接至其的部件不遭受高水平ESD事件，如稍后將描述的那樣。然而，因?yàn)镋SD嵌入的電路板的特性電壓相對(duì)高，它不可以保護(hù)被附接至其的部件不遭受低水平ESD事件(即，產(chǎn)生低于約70V的電壓的事件，或者無(wú)論ESD嵌入的電路板的特性電壓可以是什么)。作為結(jié)果，被附接到ESD嵌入的電路板的諸如LED的部件仍可以容易受到來(lái)自低水平ESD事件的損害。
[0011]為了保護(hù)部件不遭受低水平ESD，本公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以利用被附接到ESD嵌入的電路板和/或被沉積在ESD嵌入的電路板上的一個(gè)或更多個(gè)二極管。在此描述的二極管可以是任何適當(dāng)?shù)亩O管，諸如表面安裝二極管、薄膜二極管(“TFD”)及其組合等。如稍后將描述的那樣，本公開(kāi)的(多個(gè))二極管可以與電子部件并聯(lián)或串聯(lián)耦合。在任一情況下，在此描述的(多個(gè))二極管可以具有保護(hù)諸如LED的相關(guān)聯(lián)的電子部件不遭受被暴露到由低水平ESD事件產(chǎn)生的損害電壓和電流的電特性。
[0012]現(xiàn)在對(duì)圖1A和圖1B做出參照，圖1A和圖1B描繪根據(jù)本公開(kāi)的模塊和模塊的陣列的非限制示例。如圖1A中所示出的那樣，模塊100包括支持多個(gè)電子部件104的ESD嵌入的電路板102。ESD嵌入的電路板102還支持單個(gè)二極管106，單個(gè)二極管106與多個(gè)電子部件104并聯(lián)或串聯(lián)連接。如在圖1B中圖解的那樣，多個(gè)模塊100可以被組織為陣列110，例如，如可以在照明器件部件中找到的那樣。
[0013]ESD嵌入的電路板102可以是柔性的或剛性的，并且包括一個(gè)或更多個(gè)電壓可切換的介電材料，在此還被提及為“電壓可切換的介電”或VSD。術(shù)語(yǔ)“電壓可切換的介電材料”、“電壓可切換的介電”、“電壓可切換的材料”和“VSD”在此可互換地被用于意味著直到施加大于或等于VSD材料的特性電壓的電壓為止(于是，VSD材料變得導(dǎo)電)為介電的或非導(dǎo)電的任何成分或成分的組合。換言之，在施加大于或等于特性電壓的電壓(例如，如由ESD事件所提供的)時(shí)，VSD材料變得導(dǎo)電，但否則是非導(dǎo)電的。替換地或附加地，VSD材料可以被理解為非線(xiàn)性電阻材料。
[0014]任何類(lèi)型的VSD材料可以被用于在此描述的ESD嵌入的電路板中。在一些實(shí)施例中，在此描述的VSD材料包括各向異性地(heterogeneously)或各向同性地(homogenously)被分布在粘合劑(諸如聚合物粘合劑)中的導(dǎo)電和/或半導(dǎo)體顆粒。例如，在此描述的VSD材料可以包括被分布在粘合劑材料中的第一顆粒和第二顆粒，其中，第二顆粒不同于第一顆粒。第一和第二顆?？梢赃x擇自導(dǎo)電和/或半導(dǎo)體顆粒。
[0015]在一些實(shí)施例中，在此描述的VSD材料中的第一和第二顆粒中的至少一個(gè)是高縱橫比顆粒(HAR)顆粒。HAR顆粒可以被理解為具有范圍在從約10:1到約100:1或者甚至約10:1到約1000:1的縱橫比(最大尺寸:最小尺寸，例如，長(zhǎng)度:直徑、或長(zhǎng)度:橫截面)的顆粒。當(dāng)然，具有大于前述范圍或在前述范圍內(nèi)的縱橫比的顆粒被由本公開(kāi)所預(yù)期，并且可以被使用。相應(yīng)地，本公開(kāi)的顆粒的全部或一部分可以是橢球體、小板、纖維(例如，納米纖維)、棒(例如，納米棒)、管(例如，納米管)及其組合等的形狀。HAR顆粒的非限制示例包括單壁或多壁碳納米管、碳黑和碳富勒烯。
[0016]對(duì)HAR顆粒替換地或附加地，在此描述的VSD材料可以包括可以是導(dǎo)電的或半導(dǎo)體的有機(jī)和/或無(wú)機(jī)顆粒。這樣的顆粒的非限制示例包括形成自或包括如下的顆粒:銅、鎳、金、銀、鈷、氧化鋅、氧化錫、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鉍、氧化鈰、銻氧化鋅、硅、碳化娃、二氧化鈦、氮化硼、氮化鋁、氧化镲、氧化鋅、硫化鋅、氧化秘、氧化鐘、氧化鐵、金屬，和/或選擇自氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硫化物及其組合等的復(fù)合物。沒(méi)有限制地，在此描述的VSD材料中包括的顆?？梢园ń饘賹?dǎo)電顆粒與半導(dǎo)體顆粒的組合，包括如下中的一個(gè)或更多個(gè):硅、碳化硅、二氧化鈦、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、硫化鋅、氧化鉍、氧化鈰、氧化鐵、金屬，和/或選擇自氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物和金屬硫化物的復(fù)合物。
[0017]任何適當(dāng)類(lèi)型的粘合劑可以被用于在此描述的VSD材料中。在一些實(shí)施例中，粘合劑包括如下中的一個(gè)或更多個(gè):硅聚合物、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶膠-凝膠材料、陶瓷及其組合等。
[0018]沒(méi)有限制地，根據(jù)本公開(kāi)可以使用的優(yōu)選的VSD材料包括在美國(guó)專(zhuān)利N0.7，695，644中描述的那些，該美國(guó)專(zhuān)利的整體內(nèi)容在此被引用。
[0019]現(xiàn)在對(duì)圖2做出參照，圖2圖解根據(jù)本公開(kāi)可以使用的ESD嵌入的電路板的非限制示例。如所示出的那樣，ESD嵌入的電路板200包括地面202、VSD材料層204和可選的第二層206。一般而言，地面202提供到電地的路徑。因此，例如，地面202可以包括或者形成自導(dǎo)電材料，諸如銅、銀、金或鋁等。在一些實(shí)施例中，地面202是襯底(諸如纖維補(bǔ)強(qiáng)的合成物)上或襯底內(nèi)的銅