用于电部件的静电放电保护、包括这样的保护的器件和用于制作器件的方法
【专利说明】用于电部件的静电放电保护、包括这样的保护的器件和用于制作器件的方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是要求2012年12月21日提交的且题为“ELECTROSTATIC DISCHARGEPROTECT1N FOR ELECTRICAL COMPONENTS, DEVICES INCLUDING SUCH PROTECT1N ANDMETHODS FOR MAKING THE SAME (用于电部件的静电放电保护、包括这样的保护的器件和用于制作其的方法)”的美国专利申请N0.13/724，713的权益的国际申请，该美国申请的整体内容藉此被通过引用而合并。
技术领域
[0002]该申请一般涉及提供印刷电路板上的静电放电(ESD)保护，并且更特别地涉及在发光二极管(LED)系统中提供这样的保护。
【背景技术】
[0003]来自静电放电的、对电子部件的损害是得到充分证实的问题。通过一些估计，这样的损害的财务成本可以超过电子产品的年销售总额的百分之十。它还可能跨宽范围的电子工业而影响生产力和产品可靠性。
[0004]发光二极管(LED)是受到由ESD进行的损害的一个类型的电子部件。ESD损害可以发生在LED的制造、处置、封装或装配期间。大数量的LED经常被聚集到模块上以创建要求ESD保护的照明系统。表面安装和板上芯片技术已经被开发以为LED和其它电子电路提供ESD保护，但是遭受到一个或更多个缺陷。例如，这样的技术可能要求大数量的表面安装二极管的拾取和放置、和/或复杂的制造技术。包括完整的(例如，嵌入的)ESD保护的电路板也已经被开发以解决这些问题，但是不可以为诸如LED的部件提供充分的保护。特别是，具有完整的ESD保护的电路板不可以保护这样的部件免受在反向偏置中产生相对小的电压和相关联的电流的ESD事件。
【附图说明】
[0005]现在对以下的详细描述做出参照，将结合以下各图来阅读以下的详细描述，其中，类似的标号表不类似的部分。
[0006]图1A和图1B分别图表地图解包括根据本公开的ESD保护的不例性模块和阵列； 图2图解根据本公开的示例性ESD嵌入的电路板；
图3是根据本公开的电压可切换的介电材料的某个电特性的示例性绘图；
图4是根据本公开的示例性ESD保护电路；
图5图表地图解包括根据本公开的ESD保护的另一示例性模块；
图6图表地图解包括根据本公开的ESD保护的另一示例性阵列；
图7图表地图解根据本公开的另一 ESD保护电路；
图8图表地图解包括根据本公开的ESD保护的电部件的示例性布置； 图9A图表地图解包括根据本公开的ESD保护的电部件的另一示例性布置；
图9B是在图9A的线A处截取的横截面的示意性示图；
图10是根据本公开的示例性方法的框流程图；以及图11描绘根据本公开的示例性卷到卷(reel to reel)制造处理。
【具体实施方式】
[0007]发光二极管(LED)(—类型的光电器件)在暴露到(例如，由诸如静电放电(ESD)的暂态事件导致的)反向偏置电压和相关联的电流时可能被损害。确实，现代的LED对生成反向偏置电压和相关联的电流的ESD事件经常高度敏感，而不管那些反向偏置电压/电流相对大或相对小。本公开的系统和方法通过使用ESD嵌入的电路板和一个或更多个二极管的组合以保护诸如LED的电子部件不遭受在暂态事件(诸如静电放电)期间产生的电压来解决该问题。如下面将详细地描述的那样，这样的系统和方法可以保护敏感的电子部件不遭受低水平和高水平ESD事件。
[0008]为了本公开的目的，术语“ESD嵌入的电路板”意味着在不使用可能被附接或沉积到电路板上的其它部件的情况下，并且特别是在不使用一个或更多个二极管的情况下提供免受ESD事件的内在水平的保护的电路板(例如，印刷电路板)。在一些实施例中，在此描述的ESD嵌入的电路板可以保护电子部件不遭受产生或另外牵涉超过ESD嵌入的电路板的特性电压的电压的ESD事件。这样的ESD事件在此被提及为“高水平ESD事件”或“高水平ESD ”。
[0009]术语“特性电压”在此被用于意味着“触发”或“引起”ESD嵌入的电路板的至少一部分从在电上非导电的状态转变到在电上导电的状态的所施加的电压。术语“低水平ESD”和“低水平ESD事件”在此可互换地被用于意味着产生或另外牵涉小于ESD嵌入的电路板的特性电压的电压的ESD事件。
[0010]ESD嵌入的电路板可以例如具有约70V或更大(诸如约80V、约90V、约100V、约110V、约120V或甚至约240V)的特性电压。作为结果，通过将电压分流并且将相关联的电流传导到地面，ESD嵌入的电路板可以保护被附接至其的部件不遭受高水平ESD事件，如稍后将描述的那样。然而，因为ESD嵌入的电路板的特性电压相对高，它不可以保护被附接至其的部件不遭受低水平ESD事件(即，产生低于约70V的电压的事件，或者无论ESD嵌入的电路板的特性电压可以是什么)。作为结果，被附接到ESD嵌入的电路板的诸如LED的部件仍可以容易受到来自低水平ESD事件的损害。
[0011]为了保护部件不遭受低水平ESD，本公开的系统和方法可以利用被附接到ESD嵌入的电路板和/或被沉积在ESD嵌入的电路板上的一个或更多个二极管。在此描述的二极管可以是任何适当的二极管，诸如表面安装二极管、薄膜二极管(“TFD”)及其组合等。如稍后将描述的那样，本公开的(多个)二极管可以与电子部件并联或串联耦合。在任一情况下，在此描述的(多个)二极管可以具有保护诸如LED的相关联的电子部件不遭受被暴露到由低水平ESD事件产生的损害电压和电流的电特性。
[0012]现在对图1A和图1B做出参照，图1A和图1B描绘根据本公开的模块和模块的阵列的非限制示例。如图1A中所示出的那样，模块100包括支持多个电子部件104的ESD嵌入的电路板102。ESD嵌入的电路板102还支持单个二极管106，单个二极管106与多个电子部件104并联或串联连接。如在图1B中图解的那样，多个模块100可以被组织为阵列110，例如，如可以在照明器件部件中找到的那样。
[0013]ESD嵌入的电路板102可以是柔性的或刚性的，并且包括一个或更多个电压可切换的介电材料，在此还被提及为“电压可切换的介电”或VSD。术语“电压可切换的介电材料”、“电压可切换的介电”、“电压可切换的材料”和“VSD”在此可互换地被用于意味着直到施加大于或等于VSD材料的特性电压的电压为止(于是，VSD材料变得导电)为介电的或非导电的任何成分或成分的组合。换言之，在施加大于或等于特性电压的电压(例如，如由ESD事件所提供的)时，VSD材料变得导电，但否则是非导电的。替换地或附加地，VSD材料可以被理解为非线性电阻材料。
[0014]任何类型的VSD材料可以被用于在此描述的ESD嵌入的电路板中。在一些实施例中，在此描述的VSD材料包括各向异性地(heterogeneously)或各向同性地(homogenously)被分布在粘合剂(诸如聚合物粘合剂)中的导电和/或半导体颗粒。例如，在此描述的VSD材料可以包括被分布在粘合剂材料中的第一颗粒和第二颗粒，其中，第二颗粒不同于第一颗粒。第一和第二颗粒可以选择自导电和/或半导体颗粒。
[0015]在一些实施例中，在此描述的VSD材料中的第一和第二颗粒中的至少一个是高纵横比颗粒(HAR)颗粒。HAR颗粒可以被理解为具有范围在从约10:1到约100:1或者甚至约10:1到约1000:1的纵横比(最大尺寸:最小尺寸，例如，长度:直径、或长度:横截面)的颗粒。当然，具有大于前述范围或在前述范围内的纵横比的颗粒被由本公开所预期，并且可以被使用。相应地，本公开的颗粒的全部或一部分可以是椭球体、小板、纤维(例如，纳米纤维)、棒(例如，纳米棒)、管(例如，纳米管)及其组合等的形状。HAR颗粒的非限制示例包括单壁或多壁碳纳米管、碳黑和碳富勒烯。
[0016]对HAR颗粒替换地或附加地，在此描述的VSD材料可以包括可以是导电的或半导体的有机和/或无机颗粒。这样的颗粒的非限制示例包括形成自或包括如下的颗粒:铜、镍、金、银、钴、氧化锌、氧化锡、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化铋、氧化铈、锑氧化锌、硅、碳化娃、二氧化钛、氮化硼、氮化铝、氧化镲、氧化锌、硫化锌、氧化秘、氧化钟、氧化铁、金属，和/或选择自氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物、金属硫化物及其组合等的复合物。没有限制地，在此描述的VSD材料中包括的颗粒可以包括金属导电颗粒与半导体颗粒的组合，包括如下中的一个或更多个:硅、碳化硅、二氧化钛、氮化硼、氮化铝、氧化镍、氧化锌、硫化锌、氧化铋、氧化铈、氧化铁、金属，和/或选择自氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属硼化物和金属硫化物的复合物。
[0017]任何适当类型的粘合剂可以被用于在此描述的VSD材料中。在一些实施例中，粘合剂包括如下中的一个或更多个:硅聚合物、酚醛树脂、环氧、聚氨酯、聚(甲基)丙烯酸、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶胶-凝胶材料、陶瓷及其组合等。
[0018]没有限制地，根据本公开可以使用的优选的VSD材料包括在美国专利N0.7，695，644中描述的那些，该美国专利的整体内容在此被引用。
[0019]现在对图2做出参照，图2图解根据本公开可以使用的ESD嵌入的电路板的非限制示例。如所示出的那样，ESD嵌入的电路板200包括地面202、VSD材料层204和可选的第二层206。一般而言，地面202提供到电地的路径。因此，例如，地面202可以包括或者形成自导电材料，诸如铜、银、金或铝等。在一些实施例中，地面202是衬底(诸如纤维补强的合成物)上或衬底内的铜