DE19615395C2

DE19615395C2 - Funkenstrecken-Schutzvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19615395C2
Application number: DE19615395A
Authority: DE
Inventors: Kouichi Tsuyama; Atsushi Suzunaga; Atsushi Nishimura; Tadashi Isono
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2016-04-19
Also published as: KR960039343A; TW299494B; KR100196633B1; GB2300070B; GB9607888D0; GB2300070A; US5714794A; DE19615395A1; US5915757A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mikrobausteinartige Funkenstrec ken-Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Sie basiert auf der Technologie zur Herstellung von Schaltkreiskarten. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.

STAND DER TECHNIK

Eine Funkenstrecken-Schutzvorrichtung wird zum Schutz elektronischer Ausrü stung vor elektrostatischen Schäden verwendet. Genauer gesagt meint der in die ser Beschreibung verwendete Begriff "Funkenstrecken-Schutzvorrichtung" eine Vorrichtung, die parallel mit einem integrierten Schaltkreis (IC) oder einem groß integrierten Schaltkreis (LSI), die zu schützen sind, verbunden ist, und unter Nor malbedingungen (in Abwesenheit von elektrostatischen Pulsen) ein elektrischer Isolator bleibt, um den Schaltkreis nicht zu beeinflussen, jedoch elektrisch leitend wird, wenn elektrostatische Pulse auf sie aufgebracht werden (S1 in Fig. 4 ist angeschaltet), um elektronische Vorrichtungen, wie etwa IC's und LSI's vor elek trostatischen Schäden zu schützen.

Die zum Schützen von IC's und LSI's vor elektrostatischen Schäden verwendeten Vorrichtungen umfassen Varistoren, Zener-Dioden sowie Entladestrecken-Vor richtungen, wobei diese verschiedenen Schutzvorrichtungen bei unterschiedli chen Anwendungen ausgewählt werden. Varistoren und Zener-Dioden sind dafür bekannt, einen hohen Leckstrom mit sich zu bringen. Im Fall der Zener-Dioden ist es notwendig, falls sie eine Polarität aufweisen, für Anwendungen, bei denen elektrischer Strom in beide Richtungen fließen kann, zwei von ihnen in entgegen gesetzte Richtungen parallel zueinander zu schalten, wodurch die Kosten relativ hoch sind.

Andererseits sind die Vorrichtungen vom Entladetyp mit praktisch keinem Leck strom verbunden und weisen eine einfache Struktur auf, so daß sie weniger zu Fehlfunktionen neigen. Die Entladespannung kann durch Ändern der Entlade strecke eingestellt werden. In Fällen einer abgedichteten Struktur kann die Entla despannung durch Ändern des Drucks des abgedichteten Gases und der Art des abgedichteten Gases eingestellt werden.

Einige der kommerziell erhältlichen Vorrichtungen, z. B. die von Mitsubishi Mate rial unter dem Markennamen "Dia Surge Protector" verkaufte, machen von einem zylindrischen Keramikblock Gebrauch, der mit einem elektrisch leitenden Film bedeckt ist. Die Entladestrecke wird in diesem Film durch Schneiden mit einem Laser ausgebildet und die gesamte Baugruppe wird im Innern eines Glasbehäl ters abgedichtet.

Entsprechend diesen in den japanischen Patentoffenlegungsschriften (Kokai) Nr. 2-223182, 3-89588, 3-261086, 4-22086 und 5-67851 beschriebenen Vorrichtun gen wird die Entladestrecke direkt auf einer gedruckten Schaltkreiskarte ausge bildet.

Die in Behältern abgedichteten Vorrichtungen vom Entladestreckentyp, die kom merziell erhältlich sind, weisen günstige Eigenschaften auf, sind jedoch aufgrund ihrer komplexen Strukturen relativ groß. Es ist sehr schwierig, die Größe einer Vorrichtung vom Entladestreckentyp auf ein Niveau zu reduzieren, welches für eine kleine, im Auflötverfahren herzustellende Vorrichtung oder für eine Mikro baustein(chip)-Vorrichtung geeignet ist, z. B. 1 bis 2 mm in der Breite, 2 bis 4 mm in der Länge und 1 bis 2 mm in der Höhe. Des weiteren kann davon ausgegangen werden, daß das Bedürfnis nach einer großen Anzahl verschiedener Werkstoffe für ihre Herstellung der Anstrengung, die Kosten zu reduzieren, entgegenwirkt.

Diejenigen Vorrichtungen, die in den japanischen Patentoffenlegungsschriften (Kokai) Nr. 2-223182, 3-89588, 3-261086, 4-22086 und 5-67851 beschrieben sind, basieren auf dem Konzept des Ausbildens einer Entladestrecke direkt auf der gedruckten Schaltkreiskarte. Gemäß dem normalen Herstellungsverfahren ist die mögliche Größe der Strecke nicht geringer als 150 µm und deren Dimension stoleranz liegt typischerweise im Bereich von ±20 bis 30 µm. Bei sachlicher Be trachtung wird die Abmessung der Entladestrecke in der japanischen Offenle gungsschrift Nr. 2-223182 mit einigen Millimetern, in der japanischen Offenle gungsschrift Nr. 2-89588 mit 4 mm, in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 3-261 086 mit 0,5 mm und in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-678518 mit 0,15 mm angegeben. Mit einer Größe der Entladestrecke in einem derartigen Be reich ist die Entladespannung so hoch, daß die Wirksamkeit dieser Vorrichtungen ziemlich begrenzt ist und diese Vorrichtungen sich nicht zum Schutz von IC's und LSI's eignen, die gegenüber elektrostatischen Schäden sehr empfindlich sind. Vermutlich sind die in diesen japanischen Offenlegungsschriften vorgeschlagenen Vorrichtungen für elektronische Ausrüstung mit höheren Spannungsniveaus als IC'S vorgesehen, was gegensätzlich zum Ziel der vorliegenden Erfindung ist. So mit kann gefolgert werden, daß es keinen Stand der Technik gibt, der erfolgreich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch Anwenden der Technologie des Herstellens von gedruckten Schaltkreiskarten gelöst hat.

Die Beziehung zwischen den Größen der Entladestrecken und den tatsächlichen Entladespannungsniveaus wird im folgenden diskutiert.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Entladespannung (Überschlagsspannung) und der Strecke zwischen einem Paar paralleler Elektro den (der Graph basiert auf den auf Seite 221 des "Electrostatic Handbook" ange gebenen Gleichungen, das von der Elektrostatischen Vereinigung Japans her ausgegeben wurde, veröffentlicht bei Ohm, 20. Juni 1988). Selbst im Fall einer Entladestrecke von 0,15 mm oder bei der kleinsten Entladestrecke, die sich unter all den in den früheren japanischen Offenlegungsschriften diskutierten Strecken befindet, ergibt sich aus Fig. 3, daß die Entladespannung zwischen den paral lelen Elektroden ungefähr 1,5 kV beträgt. Im Falle von vorsprungartigen Elektro den liegt die Entladespannung 10 bis 20% unter diesem Niveau, jedoch würde sie immer noch nicht ausreichen, um IC's und LSI's zu schützen. Die Ungenauig keit in der Größe der Strecken macht die vorangegangenen Vorschläge ebenso ungeeignet für den Zweck der vorliegenden Erfindung.

Die vorangegangenen Vorschläge haben sich auch nicht mit dem Problem des Schutzes der Entladestrecke vor Umgebungseinflüssen beschäftigt. Ohne geeig neten Schutz vor Umgebungseinflüssen kann sich jedoch die Entladespannung aufgrund von Verunreinigung der Oberfläche der elektrisch leitenden Elemente durch Feuchtigkeit und Gase, die in der Umgebung enthalten sein können, än dern. Wenn die Entladestrecke mit einem Resist (Abdeckmittel) o. dgl. zu ihrem Schutz überzogen wird, wird dieses in den Spalt gefüllt, woraus eine wesentliche Änderung der Entladespannung resultiert. Selbst wenn der Spalt trotz seiner Fül lung mit Resist erfolgreich auf einen hinreichend kleinen Wert für eine zu errei chende zufriedenstellende Schutzwirkung reduziert worden ist (dies ist jedoch eine ziemlich unrealistische Annahme, da ein Spalt von weniger als 1 bis 2 µm erforderlich ist, um die angestrebte Schutzwirksamkeit zu erreichen), bleibt immer noch das Problem, daß die Resistfüllung in dem Spalt durch die elektrischen Entladungen beeinflußt wird und eine Reduktion des elektrischen Widerstands oder gar der Leitfähigkeit des Spalts auftritt.

Aus der DE 28 35 017 C2 ist eine Funkenstrecken-Schutzvorrichtung bekannt, welche eine Isolierschicht mit einem Luftstreckenloch aufweist. Paare von Schalt kreisflächen sind an der Isolierschicht befestigt und die Schaltkreisflächen bilden zwischen sich eine Entladestrecke. Des weiteren sind Paare von Anschlüssen auf beiden Seitenflächen der bekannten Schutzvorrichtung ausgebildet, wobei jeder zur Verbindung mit der jeweils zugehörigen Schaltkreisfläche dient. Die elektri schen Verbindungen zwischen den Anschlüssen und den jeweiligen Schaltkreis flächen verlaufen auf jeder Seitenfläche der Schutzvorrichtung, so daß es un möglich ist, eine einzelne Funkenstrecken-Schutzvorrichtung mit nur einem einzi gen Paar von Schaltkreisflächen, welche eine Entlandestrecke zwischen sich bil den, herauszuschneiden.

Aus der FR 1 554 478 ist eine Schutzvorrichtung bekannt, welche zwei beabstan dete Elektroden aufweist, die von einer äußeren, aus einem synthetischen Harz hergestellten Isolierummantelung umgeben sind. Zwei elektrische Leiter sind an die entsprechenden Elektroden angeschweißt und erstrecken sich nach außen aus der äußeren Isolierummantelung heraus. Die Herstellung dieser bekannten Schutzvorrichtung ist verhältnismäßig kostspielig.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mikrobausteinartige Funken strecken-Schutzvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen, welche bzw. welches für die Massenherstellung geeignet ist und bei welcher bzw. mittels welchem die Herstellungskosten so gering wie möglich ge halten werden können.

Diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mittels einer mikrobausteinartigen Funkenstrecken-Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 1 und mittels eines Verfah rens gemäß Anspruch 25 gelöst.

Die vorliegende Erfindung, die ein Paar Schaltkreisflächen in der Funkenstrec ken-Schutzvorrichtung aufweist, welche in einer isolierenden Grundplatte einge schlossen sind, zeichnet sich durch eine im wesentlichen einfachere Struktur als die herkömmliche Vorrichtung aus, die in einem Glasbehälter eingeschlossen ist. Daher ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Vorrichtung bei niedrigeren Kosten herzustellen. Da die Luftstrecke innerhalb einer laminierten Baugruppe eingeschlossen ist und das Entladesegment nach außen isoliert ist, kann die Vor richtung sehr widerstandsfähig gegenüber Umgebungseinflüssen hergestellt wer den. Typischerweise wird jeder Anschluß zur Verbindung von einer Metallisier schicht gebildet, die entlang einem entsprechenden Seitenende einer Baugruppe ausgebildet ist, welche die innere Isolierschicht, eine der Schaltkreisflächen und die äußeren Isolierschichten beinhaltet.

Insbesondere kann ein Qualitätsverlust der Vorrichtung durch elektrische Entla dungen durch Verwendung eines Fluoridharzes oder eines Polyimidharzes als die Entladestrecke umgebenden Werkstoff minimiert und die Stabilität der Vorrich tung verbessert werden. Wird ein Fluoridharzwerkstoff verwendet, so kann er aus der aus Polytetrafluorethylenharz, Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Perfluoalkoxy propylen-Copolymer und einem durch Modifizieren eines Fluoridharzes mit einem unterschiedlichen organischen Harz hergestellten modifizierten Harz bestehen den Gruppe ausgewählt werden. Da diese Harzwerkstoffe sehr widerstandsfähig gegenüber Wärme sind, kann ein Qualitätsverlust der Harzwerkstoffe, die die Entladestrecken bilden, vermieden werden und jedes unerwünschte andauernde Leiten eines elektrischen Stroms kann dadurch verhindert werden. Somit kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein normaler Harzwerkstoff für die Entladestrecke verwendet wird, auch die Sicherheit der Vorrichtung verbessert werden.

Der metallische Werkstoff zur Herstellung der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung wird unter Berücksichtigung der elektrischen Leitfähigkeit, der Korrosionswider standsfähigkeit und der Fähigkeit, leicht gemustert werden zu können, ausgewählt und kann, nicht ausschließlich, aus Kupfer, Nickel, Gold, Silber, Aluminium oder einer Legierung aus diesen Metallen bestehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jede Schaltkreisfläche zwischen der inneren Isolierschicht und einer zugehörigen Schicht der äußeren Isolierschichten angeordnet. Die beiden axialen Enden der Luftstreckenlöcher können im wesentlichen durch die entsprechenden Schalt kreisflächen verschlossen werden. In diesem Fall ist die Größe der Entladestrec ke, welche die Schaltkreisflächenschichten trennt, sehr kritisch und sollte zum Schutz normaler elektronischer Vorrichtungen im Bereich von 15 bis 60 µm lie gen. Wird die Größe der Entladestrecke auf weniger als 15 µm reduziert, so wird die Steuerung der Größe sehr schwierig und die mit dem Herstellungsprozeß ver bundenen Schwierigkeiten wachsen an. Zum Schutz normaler IC's und LSI's ist es ausreichend, wenn die Entladestrecke im Bereich von 15 bis 60 µm liegt. Zum Schutz empfindlicherer IC's und LSI's sollte die Entladestrecke im Bereich von 15 bis 30 µm liegen. In Anwendungsfällen, in denen nur solche elektrostatischen Pulse von signifikant hohen Spannungsniveaus abgebaut werden sollen, kann die Größe der Entladestrecke auf ungefähr 150 µm gesteigert werden. Wenn die Größe der Entladestrecke über dieses Niveau anwächst, wird die Entladespan nung so groß, daß die Vorrichtung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung oder zum Schutz der elektronischen Vorrichtungen und der elektronischen Ausrü stung nicht mehr brauchbar ist. Es ist auch möglich, daß die beiden axialen En den des Luftstreckenlochs durch die entsprechenden äußeren Isolierschichten verschlossen werden und das Luftstreckenloch durch die Schaltkreisflächen hin durch verläuft. In diesem Fall kann die Größe der Entladestrecke auf ungefähr 5 µm reduziert werden, ohne die Gewalt über die Steuerung der Größe zu verlieren oder die mit dem Herstellungsprozeß verbundenen Schwierigkeiten übermäßig zu steigern.

Die Gesamtdicke der Flächen der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung muß ledig lich ausreichend sein, um einen momentanen elektrischen Strom zu leiten, und kann sich im Falle des Gasphasen-Metallisierens in der Größenordnung von 1 µm und im Falle des Flüssigphasen-Metallisierens und der metallischen Folie im Be reich von 5 bis 70 µm bewegen, obwohl sie hinsichtlich der Problemlosigkeit bei der Herstellung und bei den Kosten keinen Beschränkungen unterliegt.

Die erfindungsgemäße Struktur der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung kann ir gendeine vieler möglicher Formen annehmen. Z. B. ist es effektiv, einen dünnen Harzfilm für die innere Isolierschicht, die die Entladestreckenschicht bildet, zu verwenden und die Entladespannung zu senken, um effektiv solche elektronische Vorrichtungen zu schützen, die gegenüber elektrostatischen Schäden relativ empfindlich sind. Wenn die Größe der Entladestrecke, die von der inneren Iso lierschicht begrenzt wird, relativ groß ist, kann die innere Isolierschicht entweder aus einem verstärkten Harzwerkstoff oder aus einem Harzfilm bestehen. Wenig stens der Werkstoff für den Teil, der die Entladestrecke bildet, sollte aus einem Fluoridharzwerkstoff oder aus einem Polyimidharzwerkstoff bestehen, da diese gegenüber einer Verschlechterung ihres Zustands relativ wenig anfällig sind.

Der Fluoridharzwerkstoff kann aus der aus Polytetrafluorethylenharz, Ethy len/Tetrafluorethylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Perfluoralkoxypropylen-Copolymer und einem durch Modifizie ren eines Fluoridharzes mit einem unterschiedlichen organischen Harz herge stellten modifizierten Harz bestehenden Gruppe ausgewählt werden. Hinsichtlich der Kosten ist Polytetrafluorethylen relativ preiswert und daher günstig. Tetrafluo rethylen/Perfluoralkoxypropylen-Copolymer wird bevorzugt, da es eine relativ niedrige Gießtemperatur aufweist, und Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer bringt eine noch niedrigere Gießtemperatur mit sich.

Wenn Polyimidharzwerkstoff gewählt wird, kann er entweder alleine nach dem Versehen mit einer Haftfähigkeit durch Modifizieren oder in Kombination mit einer Haftschicht verwendet werden, die aus einem Fluorid- oder Polyimidharz mit dau erhafter Haftfähigkeit hergestellt ist. Es gibt eine große Anzahl derartiger mögli cher Kombinationen, ohne das erfinderische Konzept der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Im letzteren Fall kann die Affinität zu einem Haftmittel durch Auf bringen von Plasma, einer Coronaentladung oder kurzwelliger Ultraviolettstrah lung auf die Oberfläche des Polyimidharzwerkstoffs verbessert werden. Diese Prozesse können jedoch wahlweise entsprechend jedem speziellen Anwen dungsfall ausgewählt werden und sollten nicht im Sinne einer Beschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.

Die Verwendung von verstärktem Harzwerkstoff für ein Teil oder für alle Struktur werkstoffe der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ist ebenso rein optional und sollte unter Berücksichtigung der erforderlichen mechanischen Festigkeit, der Aufgabe und der Kosten festgelegt werden. Die Werkstoffe, die zum Verstärken des Harzwerkstoffs gewählt werden können, sind Glasfaser, Glaspapier usw.

Um zu verhindern, daß der Isolierwerkstoff, der in einem Schritt laminiert und in einem diesem folgenden Schritt die Löcher zur Bildung der Luftstrecken ausgebil det werden, in die Löcher zur Bildung der Luftstrecken fließt, ist es vorteilhaft, die elektrisch leitenden Schichten zum Ausbilden der Flächen der Funken strecken-Schutzvorrichtung vor dem Bohren der Löcher zu ätzen, den Isolierwerkstoff (Oberflächenschichten) zwecks Steigerung der Größe der Luftstrecken zu lami nieren und zu verbinden und dann die Löcher zur Bildung der Luftstrecken zu bohren. Da der Abstand zwischen dem offenen Ende jedes Lochs zum Bilden ei ner Luftstrecke und der Schaltkreisflächenschicht zum Bilden einer Entladestrec ke vergrößert wird, ist es somit weniger wahrscheinlich, daß, selbst wenn eine geringe Menge Isolierwerkstoff während des Laminier- und Verbindungsschritts in die Löcher gelangen sollte, Isolierwerkstoff an einer inneren Oberfläche der Schaltkreisflächenschicht zum Bilden einer Entladestrecke befestigt oder abgela gert wird. Die Dicke des Isolierwerkstoffs (Oberflächenschichten) zum Vergrößern der Größe der Luftstrecken kann frei gewählt werden, außer angesichts der Ein fachheit der Herstellung, der Kosten und der Größe des Produkts vorzugsweise im Bereich von weniger als 50 µm und mehr als 500 µm.

Die elektrisch leitenden Schichten können durch Anbringen metallischer Folien schichten oder durch Anwendung des Gasphasen- oder Flüssigphasenmetallisie rens direkt an der Grundplatte ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind beide Schaltkreisflächen zwischen der inneren Isolierschicht und einer der äußeren Isolierschichten angeordnet, wobei wechselseitig gegenüberliegende Kanten der Schaltkreisflächen in dem Luftstreckenloch angeordnet sind. Vor zugsweise weist jedes Schaltkreissegment eine Größe im Bereich von 3 bis 10 µm auf.

Die Größe der Entladestrecke, die die Segmentschichten trennt, ist sehr kritisch und sollte zum Schutz normaler elektronischer Vorrichtungen im Bereich von 15 bis 60 µm liegen. Wird die Größe der Entladestrecke auf weniger als 15 µm redu ziert, so wird die Steuerung der Größe sehr schwierig und die mit dem Herstel lungsprozeß verbundenen Schwierigkeiten wachsen an. Zum Schutz normaler IC's und LSI's ist es ausreichend, wenn die Entladestrecke in einem Bereich von 15 bis 60 µm liegt. Zum Schutz empfindlicherer IC's und LSI's sollte die Entlade strecke im Bereich von 15 bis 30 µm liegen. In Anwendungsfällen, in denen nur solche elektrostatischen Pulse mit signifikant hohen Spannungsniveaus abgebaut werden sollen, kann die Größe der Entladestrecke auf ungefähr 150 µm gestei gert werden. Wird die Größe der Entladestrecke über dieses Niveau hinaus ge steigert, wird die Entladespannung so groß, daß die Vorrichtung zum Zwecke der vorliegenden Erfindung oder für den Schutz elektronischer Vorrichtungen und elektronischer Ausrüstung nicht mehr brauchbar ist.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß das Verfahren des Ätzens metallischer Folie mit einer Dicke von weniger als 10 µm beim Ausbilden derart extrem kleiner Entladestrecken mit hoher Präzision und geringen Kosten effektiv ist.

Die minimale Dicke der elektrisch leitenden Schicht der Schaltkreisfläche der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ist nur insoweit erforderlich, als ein momenta ner elektrischer Strom hinreichend geleitet werden kann. Daher kann die Dicke extrem dünn sein und angesichts der Herstellungsvereinfachung und der Kosten festgelegt werden. In der Praxis wird das Steuern der Präzision der Dicke sehr schwierig und es können sich Nadellöcher entwickeln, wenn die Dicke der Schalt kreisflächen der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nicht mehr als 3 µm beträgt. Ist die Dicke größer als 10 µm, so wird die Präzision beim Ausbilden der Entlade strecken reduziert, und es wird schwierig, einheitliche Ergebnisse zu produzieren.

Die metallische Folie, die an einer Isolierschicht zum Ausbilden der Schaltkreis flächen verwendet werden kann, beinhaltet eine extrem dünne Kupferfolie, eine extrem dünne, mit einem Aluminiumträger kombinierte Kupferfolie und die Ver bundfolie aus Kupfer (Träger), einer Nickellegierung (Stopper) und Kupfer (extrem dünne Folie), die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-217815 beschrie ben ist.

Wenn Polyimidharz-Werkstoff gewählt wird, soll der Harzwerkstoff vorzugsweise direkt an der Kupferfolie befestigt werden, ohne irgendein Haftmittel zu verwen den. Modifiziertes Polyimid ist ebenso akzeptabel, obwohl es mit einer geringfügi gen Reduktion hinsichtlich der Leistungsfähigkeit verbunden sein kann.

Ein Teil jeder Schaltkreisfläche, welche mit einem Anschluß zur Verbindung ver bunden ist, kann mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 50 µm versehen sein, wäh rend die Dicke des verbleibenden Teils der metallischen Schicht im Bereich von 3 bis 10 µm liegt. Dadurch werden die Anschlußsegmente zur Zwischenschaltung bzw. Verbindung verstärkt und die Betriebssicherheit der mikrobausteinartigen Funkenstrecken-Schutzvorrichtung gegenüber Temperaturänderungen wird ver bessert.

Genauer gesagt, neigt die thermische Beanspruchung, die durch die Temperatu ränderung aufgrund von Änderungen in der Umgebungstemperatur verursacht wird, dazu, sich im Bereich der Schaltkreisflächen der Funken strecken-Schutzvorrichtung, der mit den Löchern zur Verbindung verbindet, zu konzentrie ren. Ein Steigern der Dicke des entsprechenden Teils der Schaltkreisflächen ist daher hinsichtlich des Verbesserns der Zuverlässigkeit der elektrischen Verbin dung zwischen diesen Teilen effektiv. Die Dicke soll möglichst groß sein, jedoch verursacht eine extreme Dicke Probleme beim Herstellungsprozeß (ein Anwach sen der Arbeitszeit, ein Anwachsen des Werkstoffs und Änderungen bei den La minierbedingungen aufgrund der Verminderung der Fähigkeit des Harzwerkstoffs, sich der Dicke anzupassen). Der durch eine vergrößerte Dicke gewonnene Vorteil verringert sich ebenso, wenn die Dicke über ein gewisses Niveau hinaus ansteigt. Aufgrund dieser Überlegungen wird eine Dicke im Bereich von 10 bis 50 µm be vorzugt.

Das Verbinden zwischen dem mit Löchern zur Bildung von Luftstrecken versehe nen Isolierwerkstoff und anderen Elementen kann entweder dadurch, daß als mit Löchern zur Bildung von Luftstrecken versehener Isolierwerkstoff ein Werkstoff ausgewählt wird, der eine für die nachfolgenden Schritte geeignete Haftfähigkeit aufweist, oder dadurch, daß der Isolierwerkstoff ohne irgendeine Haftfähigkeit mit einem Werkstoff, der einen niedrigeren Erweichungspunkt aufweist, bedeckt wird, bewerkstelligt werden. Es ist auch möglich, einen Harzfilm mit einer Dicke im Be reich von 5 bis 30 µm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 µm, und mit einem Erweichungspunkt, der niedriger liegt als der des mit Löchern versehenen Werk stoffs, zwischen dem mit Löchern versehenen Isolierwerkstoff und den anderen Elementen anzuordnen.

Die beiden Verfahren können kombiniert werden. Genauer gesagt ist es auch möglich, die Oberfläche des mit Löchern versehenen Isolierwerkstoffs mit einem Werkstoff zu bedecken, der einen niedrigeren Erweichungspunkt aufweist, und zum Laminieren und Verbinden dazwischen einen Harzfilm vorzusehen.

In diesem Fall ergibt sich der bevorzugte Bereich der Dicke aus der kombinierten Dicke des Werkstoffs, der einen niedrigeren Erweichungspunkt aufweist und den mit Löchern versehenen Isolierwerkstoff bedeckt, und des Harzfilms. Wenn der Harzfilm dazwischen angeordnet wird, bedeckt er die Schaltkreisflächen der Fun kenstrecken-Schutzvorrichtung und dient als Schutzschicht zum Bedecken der Schaltkreisflächen der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung.

In diesen Fällen müssen die Art des Harzfilms, die Laminierbedingungen sowie die Größe und Form der Entladestrecken geeignet gewählt werden, so daß das thermisch erweichte Harz nicht in die Entladestrecken gefüllt wird.

Beim Laminier- und Verbindungsschritt können die Isolierwerkstoffe, die nicht zu Verbindungszwecken dienen, aus Polytetrafluorethylen bestehen und diejenigen, die zu Verbindungszwecken dienen, können aus Tetrafluorethylen/ Ethylen-Copolymer-Harz sein, welches einen niedrigeren Erweichungspunkt als Poly tetrafluorethylen aufweist. Da die Werkstoffe, die einen niedrigeren Erweichungs punkt als die Harzwerkstoffe, welche die Schaltkreissegmente der elektrostati schen Schutzvorrichtung tragen, aufweisen, kann die Verbindungstemperatur durch Auswahl einer derartigen Kombination verringert werden, wodurch die thermische Verformung der Schaltkreissegmente der elektrostatischen Schutzvor richtung reduziert wird.

Es ist bekannt, daß in der Umgebung enthaltene Substanzen, wie etwa Feuchtig keit, Schwefeldioxidgas, durch die Grundplatte sickern und die Schaltkreisflächen der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung korrodieren können. Wenn ein solcher Zustand auftritt, ändert sich die Entladespannung allmählich und die Eigenschaf ten der Vorrichtung können wesentlich variieren, wodurch die Vorrichtung für An wendungen ungeeignet wird, die hohe Präzision erfordern.

Wenn die Vorrichtung in Anwendungsfällen verwendet wird, in denen hohe Präzi sion erforderlich ist, oder die Vorrichtung in einer sehr ungünstigen Umgebung anzuwenden ist, ist das Verfahren mit Verwendung eines zwischenangeordneten Harzfilms effektiv, und zwar vermutlich deshalb, weil es bei diesem kein sich quer erstreckendes Verstärkungsteil gibt, das den Luftstrecken ausgesetzt ist, wodurch die Diffusion von Umgebungssubstanzen durch die Grenzflächen eines derartigen Verstärkungsteils vermieden werden kann.

Das Bedecken der Oberfläche der Schaltkreisflächen der Funken strecken-Schutzvorrichtung mit einer Schutzschicht kann das Verstopfen der Entladestrec kenbereiche verursachen, jedoch ist es möglich, da die entsprechenden Bereiche keinem Druck ausgesetzt sind, das Verstopfen der Entladestreckenbereiche zu vermeiden, indem ein Harzfilm, der bei hoher Temperatur eine hohe Viskosität aufweist, verwendet wird und indem die Verbindungsbedingungen geeignet ge wählt werden. Die Dicke der Schutzschicht beträgt vorzugsweise nicht mehr als 30 µm, außerordentlich bevorzugt nicht mehr als 15 µm. Die untere Grenze der Dicke des Films wird durch die untere Grenze festgelegt, die aufgrund der verfüg baren Herstellungstechnik, der Handhabung und der Möglichkeit der Entstehung von Nadellöchern möglich ist und beträgt typischerweise ungefähr 5 µm. Ob eine Schutzschicht verwendet werden soll oder nicht und welche Dicke die Schutz schicht haben sollte, kann ermittelt werden, indem die Spezifikationen, die Eigen schaften und die Betriebsumgebung der beabsichtigten elektrostatischen Schutz vorrichtung berücksichtigt werden.

Die Verwendung einer derart dünnen Schutzschicht allein kann zu einer nicht ausreichenden mechanischen Festigkeit führen und das angestrebte Ergebnis kann aufgrund der Abnutzung durch Reibung mit anderen Elementen nicht er reicht werden. Da die Schaltkreisfläche der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung in einem Luftspalt eingeschlossen ist, der innerhalb einer isolierenden Grundplatte ausgebildet ist, muß jedoch der Schutzfilm gemäß der vorliegenden Erfindung keine wesentliche mechanische Festigkeit aufweisen. Es reicht aus, wenn Umge bungssubstanzen von der Schaltkreisfläche der Funkenstrecken-Schutz vorrichtung ferngehalten werden, wobei ein dünner Film für einen derarti gen Zweck hinreichend ist.

Wenn jede Schaltkreisfläche zwischen der inneren Isolierschicht und einer zuge hörigen Schicht der äußeren Isolierschichten angeordnet ist und die beiden axia len Enden der Luftstreckenlöcher entweder im wesentlichen durch die entspre chenden Schaltkreisflächen verschlossen sind oder durch die Schaltkreisflächen hindurchlaufen, können Teile der Schaltkreisflächen, die mit der Metallisierschicht beschichtet und in dem Luftstreckenloch angeordnet sind, aus einer Innen wandoberfläche des Luftstreckenlochs mit einer Höhe im Bereich von 5 bis 100 µm herausragen. Somit wird die Entladestrecke gebildet, indem die Stirnflächen der Anschlußflächen, die von der oberen und der unteren Oberfläche der inneren Isolierschicht hervorstehen, metallisiert und so gestaltet werden, daß sie heraus ragen. Dabei kann die Größe der Entladestrecke mit hoher Präzision gesteuert werden. Die elektrische Entladung zwischen den hervorstehenden metallisierten Teilen ist eine Luftentladung und der Qualitätsverlust der Werkstoffoberflächen aufgrund wiederholter elektrischer Entladungen kann praktisch eliminiert werden.

Bei der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung, bei der beide Schaltkreisflächen zwi schen der inneren Isolierschicht und einer der äußeren Isolierschichten angeord net sind, wobei wechselseitig gegenüberliegende Kanten der Schaltkreisseg mente in dem Luftstreckenloch angeordnet sind, kann jede Schaltkreisfläche we nigstens an einem an die Kante, die der Kante der anderen Schaltkreisfläche ge genüberliegt, angrenzenden Teil mit einer metallischen Metallisierschicht verse hen sein. Vorzugsweise bewegt sich ein Minimumabstand zwischen Teilen der Schaltkreisflächen, die mit der Metallisierschicht beschichtet und in dem Luft streckenloch angeordnet sind, zwischen 5 und 150 µm.

Da die Entladestrecken zunächst durch Ätzen gebildet werden und, nachdem die Größe der Strecken ermittelt wurde, das Metallisieren bis zum die Entladestrec ken bildenden Muster durchgeführt wird, kann die Größe der Entladestrecken mit hoher Präzision gesteuert werden. Derselbe Vorteil kann auch erreicht werden wenn das Metallisieren durchgeführt wird, um die Entladestreckenbereiche zu bilden, und der unnötige Teil der elektrisch leitenden Schicht durch Ätzen entfernt wird.

Da die Größe der Strecken auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht wegen der Gegenwart der Metallisierschicht kleiner ist als an der Grenzfläche zwischen dem Grundwerkstoff und der elektrisch leitenden Schicht, ist die elektri sche Entladung zwischen den herausragenden metallisierten Teilen eine Luftent ladung anstatt eine Oberflächenentladung, wobei nicht nur verhindert wird, daß die Entladung durch Oberflächenunregelmäßigkeiten des Grundwerkstoffs beein flußt wird, sondern auch bewirkt wird, daß die Qualitätsverschlechterung der Werkstoffoberflächen aufgrund wiederholter elektrischer Entladungen praktisch eliminiert werden kann.

Ein Verfahren zur Herstellung einer mikrobausteinartigen Funken strecken-Schutzvorrichtung kann vorzugsweise folgende Schritte aufweisen: Herstellen einer laminierten Baugruppe, die ein Paar von metallischen Schichten, zwischen denen eine innere Isolierschicht angeordnet ist, aufweist; Ausbilden mehrerer Durchgangslöcher zum Bilden von Luftstrecken in der laminierten Baugruppe; Ausbilden von Schalt kreisflächen durch selektives Entfernen der metallischen Schichten durch Ätzen wobei jede Schaltkreisfläche einen Teil beinhaltet, der eines der Luftstreckenlö cher umgibt; Laminieren und Verbinden einer äußeren Isolierschicht und einer metallischen Folie an jeder Seite einer aus der inneren Isolierschicht und den Schaltkreisflächen bestehenden Baugruppe; Ausbilden von Durchgangslöchern zur Verbindung in einer nach dem vorangegangenen Schritt hergestellten Bau gruppe zwischen den Luftstreckenlöchern; Ausbilden von Anschlußsegmenten zur Verbindung um die Löcher zur Verbindung herum durch selektives Ätzen der me tallischen Folie; Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht an einer Innenwand der Löcher zur Verbindung, und Auseinanderschneiden einer gemäß dem voran gegangenen Schritt hergestellten Baugruppe in individuelle mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen durch Durchschneiden eines jeden Loches zur Verbindung, so daß Anschlüsse zur Verbindung entstehen, wobei jedes Loch zur Verbindung halb auseinandergeschnitten ist.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer mikrobausteinartigen Funken strecken-Schutzvorrichtung kann auch die folgenden Schritte aufweisen: Herstellen einer ersten äußeren Isolierschicht mit einer an jeder Seite befindlichen metallischen Schicht, wobei wenigstens eine der metallischen Schichten eine Dicke im Bereich von 3 bis 10 µm aufweist; Ausbilden mehrerer Schaltkreisflächen an der ersten äußeren Isolierschicht durch Wegätzen unnötiger Teile der einen metallischen Schicht von der äußeren Isolierschicht, wobei jedes zugehörige Paar von Schalt kreisflächen mit wechselseitig gegenüberliegenden Kanten in dem Luftstrecken loch versehen ist; Herstellen einer inneren Isolierschicht, die mit mehreren Lö chern zum Bilden von Luftstrecken versehen ist; Laminieren und Verbinden der inneren Isolierschicht zwischen der ersten äußeren Isolierschicht und einer zwei ten äußeren Isolierschicht, an deren einer Seite eine metallische Schicht ausge bildet ist, wobei die andere metallische Schicht der ersten äußeren Isolierschicht und die metallische Schicht, die an der einen Seite der zweiten äußeren Isolier schicht ausgebildet ist, voneinander wegweisen; Ausbilden von Durchgangslö chern zur Verbindung in einer nach dem vorangegangenen Schritt hergestellten Baugruppe zwischen den Luftstreckenlöchern; Ausbilden von Anschlußbereichen zur Verbindung um die Löcher zur Verbindung herum durch selektives Ätzen der metallischen Folie; Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht an einer Innen wand der Löcher zur Verbindung, und Auseinanderschneiden einer gemäß dem vorangegangenen Schritt hergestellten Baugruppe in individuelle mikrobau steinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen durch Durchschneiden eines jeden Loches zur Verbindung, so daß Anschlüsse zur Verbindung entstehen, wo bei jedes Loch zur Verbindung halb auseinandergeschnitten ist.

Die metallischen Schichten, die eine Dicke im Bereich von 3 bis 10 µm aufweisen und an der ersten äußeren Isolierschicht ausgebildet sind, können mittels der fol genden Schritte hergestellt werden: Laminieren einer metallischen Komposit schicht, die eine erste Kupferschicht mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 50 µm, eine aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellte Zwischenschicht mit einer Dicke von weniger als 1 µm und eine zweite Kupferschicht mit einer Dicke im Be reich von 3 bis 10 µm aufweist, an die erste äußere Isolierschicht, wobei die zweite Kupferschicht der ersten äußeren Isolierschicht gegenüberliegt; Entfernen der ersten Kupferschicht, und Entfernen der Zwischenschicht bis die zweite Kup ferschicht frei liegt.

Die erste Kupferschicht wird in Bereichen, die an Verbindungspunkte mit den Durchgangslöchern zur Verbindung angrenzen, nicht entfernt. Dadurch wird ein Teil jede Schaltkreisfläche, der mit einem zugehörigen Anschluß zur Verbindung verbunden ist, mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 50 µm versehen, während die Dicke des übrigen Teils der metallischen Schicht im Bereich von 3 bis 10 µm liegt. Dadurch werden die Anschlußbereiche zur Verbindung verstärkt und die Betriebssicherheit der mikrobausteinartigen Funkenstrecken-Schutzvorrichtung gegenüber Temperaturänderungen kann verbessert werden.

Für eine bestmögliche Steuerung der Entladestreckengröße und der Entla despannung kann das oben beschriebene Verfahren des weiteren den Schritt enthalten, daß vor dem Laminier- und Verbindungsschritt eine kontrollierte Menge einer schützenden Metallisierschicht auf die Schaltkreisflächen aufgebracht wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beige fügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1(a) bis 1(l) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) bis (e) und (h) bis (k) Schnittansichten sind, (f) und (g) Aufsichten sind, die die Schaltkreismuster bei Schritt (e) auf der vorderen und der rückwärtigen Oberfläche der Grundplatte zei gen, und (l) eine Aufsicht ist, die zeigt, wie die Grundplatte zu individuellen Vor richtungen auseinandergeschnitten wird;

Fig. 2 eine externe perspektivische Ansicht, die die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstrecken-Schutzvorrichtung zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Streckenlänge zwi schen einem Paar paralleler Elektroden und der Überschlagsspannung zeigt,

Fig. 4 ein Blockdiagramm, welches das Verfahren zur Messung der Wirksamkeit der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung bei Aufbringen elektrostatischer Pulse auf eine IC zeigt;

Fig. 5(a) bis 5(i) Schnittansichten, die verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 6(a) bis 6(k) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) bis (c) und (g) bis (j) Schnittansichten sind, (e) und (f) Aufsichten sind, die die Schaltkreismuster bei Schritt (d) an der vorderen und der rückwärtigen Oberfläche der Grundplatte zei gen, und (k) eine Aufsicht ist, die zeigt, wie die Grundplatte zu individuellen Vor richtungen auseinandergeschnitten wird;

Fig. 7(a) bis 7(j) Schnittansichten, die verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 8(a) bis 8(g) Schnittansichten, die verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 9(a) bis 9(c) Aufsichten, die mögliche Lagezuordnungen zwischen den Löchern zur Bildung der Luftstrecken und den Schaltkreisflächen zeigen;

Fig. 10(a) bis 10(l) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) bis (d) und (g) bis (k) Schnittansichten sind, (e) und (f) Aufsichten sind, die die Schaltkreismuster bei Schritt (d) an der vorderen und der rückwärtigen Oberfläche der Grundplatte zeigen, und (l) eine Aufsicht ist, die zeigt, wie die Grundplatte zu individuellen Vorrichtungen auseinandergeschnitten wird;

Fig. 11(a) bis 11(k) Schnittansichten, die verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 12(a) bis 12(j) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der ach ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) und (c) bis (i) Schnit tansichten sind, (b) eine Aufsicht ist, die die Schaltkreismuster bei Schritt (a) an der vorderen Oberfläche der Grundplatte zeigt, und (j) eine Aufsicht ist, die zeigt, wie die Grundplatte zu individuellen Vorrichtungen auseinandergeschnitten wird;

Fig. 13(a) bis 13(g) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) und (c) bis (g) Schnittansichten sind und (b) eine Aufsicht ist, die die Schaltkreismuster bei Schritt (a) an der vorderen Oberfläche der Grundplatte zeigt;

Fig. 14(a) bis 14(j) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) bis (d) und (f) bis (j) Schnittansichten sind und (c) eine Aufsicht ist, die die Schaltkreismuster bei Schritt (d) an der vorderen Oberfläche der Grundplatte zeigt;

Fig. 15(a) bis 15(g) Aufsichten, die mögliche Variationen der Entladestrecken zeigen;

Fig. 16(a) bis 16(k) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der elf ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) und (c) bis (j) Schnit tansichten sind, (b) eine Aufsicht ist, die die Schaltkreismuster bei Schritt (a) an der vorderen Oberfläche der Grundplatte zeigt, und (k) eine Aufsicht ist, die zeigt, wie die Grundplatte zu individuellen Vorrichtungen auseinandergeschnitten wird und

Fig. 17(a) bis 17(h) verschiedene Herstellungsschritte zur Illustration der elf ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (a) und (c) bis (h) Schnittansichten sind und (b) eine Aufsicht ist, die die Schaltkreismuster bei Schritt (a) an der vorderen Oberfläche der Grundplatte zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1

Es wird Bezug auf die Fig. 1(a) bis 1(l) genommen, die verschiedene Schritte zur Herstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Eine aus Kupferfolie bestehende metallische Schicht 130 mit einer Dicke von 18 µm wurde an den beiden Seiten einer isolierenden Grundplatte befestigt, wie in Fig. 1(a) dargestellt. Diese isolierende Grundplatte wurde durch Schichten einer inneren Isolierschicht 121, die aus Polyimidfilm besteht und unter dem Marken namen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, und einem Paar von Oberflächenschichten hergestellt, von denen jede aus einem Tetrafluorethy len/Ethylen-Copolymer-Blatt, das unter dem Markennamen Aflex Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, mit einer Dicke von 6 µm und einem niedrigeren Er weichungspunkt als die innere Isolierschicht 121 besteht, wobei die Kupferfolie 130 unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² auf jede äußere Oberfläche der isolierenden Grundplatte aufgebracht worden ist. Der Apical-Film (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) war in Dicken von 7,5, 12.5, 25, 38, 50, 75 und 125 µm erhält lich.

Es wurden Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zum Bilden von Luft strecken in die Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 1(b) dargestellt. Die Kupferfolie ermöglicht es, derart kleine Löcher mit der erforderlichen Präzision zu bohren. Die Kupferfolie wurde dann durch Ätzen von den beiden Seiten der Grundplatte ent fernt, um die aus einer inneren Isolierschicht 121 und einem Paar von Oberflä chenschichten 121 bestehende Grundplatte, wie in Fig. 1(c) gezeigt, zu erhal ten.

Kupferfolie 130 wurde dann auf die beiden Seiten der Grundplatte geschichtet, wie in Fig. 1(d) gezeigt, und die Kupferfolie wurde gemustert, um die Funken strecken-Schutzvorrichtungsflächen 150 durch Ätzen zu bilden, wie in Fig. 1(e) dargestellt. Das Muster für die Funkenstrecken- Schutzvorrichtungsflächen wurde so festgelegt, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Schutzvorrichtung, von denen jede ein Anschlußsegment 140 zwecks Verbindung aufweist, entlang der Längsrichtung alternierend angeordnet waren und diese Längsreihe wurde in ei ner Parallelanordnung in der Querrichtung wiederholt (Fig. 1(f) zeigt die vordere Oberfläche der gemusterten Grundplatte und Fig. 1(g) zeigt die rückwärtige Oberfläche der gemusterten Grundplatte). Fig. 2 zeigt eine fertiggestellte, erfin dungsgemäße, Funkenstrecken-Schutzvorrichtung.

Danach wurde eine Baugruppe, bestehend aus einer äußeren Isolierschicht 123 und einer äußeren metallischen Schicht 130, welche aus einer mit hochpolyme rem Epoxidpolymer MCF300E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) beschich teten Kupferfolie besteht, auf jeder Seite der mit den Schaltkreisflächen 150 der Schutzvorrichtung ausgebildeten Baugruppe angeordnet, wobei die äußeren Iso lierschichten 123 einander gegenüberlagen. Die gesamte Baugruppe wurde unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minu ten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² thermisch verbunden. Die resultierende Baugruppe ist in Fig. 1(h) dargestellt.

Nachdem die Löcher 170 zum Verbinden in die in Fig. 1(i) gezeigte Baugruppe gebohrt worden sind, wurde eine Metallisierschicht 180, z. B. durch stromloses Metallisieren, bis zu einer Dicke von 15 µm gebildet (Fig. 1(j)) und die Anschlüs se 190 für die Verbindung wurden durch Entfernen der unnötigen Teile der durch stromloses Metallisieren erhaltenen Schicht 180 und der Kupferfolienschicht 130 mittels Ätzen ausgebildet (Fig. 1(k) und 1(l)).

Es wurden Proben für Vergleichszwecke hergestellt. Die Proben waren mit denje nigen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl hinsichtlich des Herstellungsprozesses als auch der Werkstoffe identisch, mit der Ausnahme, daß die Löcher für die Luftstrecken nicht ausgebildet wurden.

Die Grundplatte für Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen, die als Vergleichspro ben und als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, wurden in individuelle Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen geschaltet und verschiedenen Tests unterworfen, um ihre Entladespannungsniveaus sowie ihre Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von integrierten Schaltungen (IC's) zu be stimmen.

Tabelle 1

Entladespannungsniveaus

Die Entladespannungsniveaus wurden durch Anlegen einer Gleichspannung (DC) gemessen. Die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's wurde durch Ver wendung eines in Fig. 4 dargestellten Schaltkreises und Testen der Betriebs weise des IC (IC: SN 75189 AN, hergestellt von Texas Instruments) nach Aufbrin gen von 10 elektrostatischen Pulsen von 10 kV (interner Puls: eine Sekunde), die durch den von Sanki Denshi Kogyo KK hergestellten ESD8012 erzeugt wur den (Wellenform: IEC801-2 Standard), auf den Schaltkreis ermittelt.

Die gemessenen Werte der Entladespannungsniveaus sind in Tabelle 1 zusam mengefaßt. Während der Wirksamkeitstests hinsichtlich des Schutzes der IC's arbeiteten die IC's in denjenigen Fällen der Ausführungsform gemäß der vorlie genden Erfindung normal, in denen die Apical-Filmdicke 7.5, 12.5 und 25 µm be trug, jedoch versagten die IC's in allen Fällen der Vergleichsproben einschließlich dem Fall, in dem die Apical-Filmdicke 7.5 µm betrug.

Ausführungsform 2

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 5(a) bis 5(i), die verschiedene Schritte der Herstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zei gen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsform entspre chen, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde ein Paar von äußeren Isolierschichtbaugruppen hergestellt. Jede der äußeren Isolier schichtbaugruppen bestand aus einer äußeren Isolierschicht 120 und einem Paar äußerer metallischer Schichten 130, die aus Kupferfolie bestehen. Die äußere Isolierschicht 120 kann aus hochpolymerem Epoxidpolymer MCF300E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) bestehen. Eine der äußeren metallischen Schichten 130 wurde durch Ätzen so gemustert, daß in derselben Weise wie bei der vorangegangenen Ausführungsform mehrere Schaltkreisflächen 150 gebildet wurden, wie in Fig. 5(a) gezeigt. Eine innere Isolierschichtbaugruppe wurde durch Schichten einer inneren Isolierschicht 121, die aus Polyimidfilm, der unter dem Markennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, be steht, und einem Paar von Oberflächenschichten hergestellt, von denen jede aus einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer-Blatt, welches unter dem Markenna men Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, mit einer Dicke von 6 µm und einem niedrigeren Erweichungspunkt als die innere Isolierschicht 121 besteht, wobei die Kupferfolie, wie in Fig. 5(b) gezeigt, an jeder äußeren Oberfläche der isolierenden Grundplatte angeordnet ist. Der Apical-Film (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) war in Dicken von 7, 5, 12.5, 25, 38, 50, 75 und 125 µm erhältlich. Die Dicke der Kupferfolie betrug 18 µm. Der Schichtungs- und Verbindungsschritt wurde unter Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² durchgeführt.

Die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zum Bilden von Luftstrec ken wurden in die Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 5(c) dargestellt, und die Kup ferfolie wurde durch Ätzen von den beiden Seiten der Grundplatte entfernt, um die aus einer inneren Isolierschicht 121 und einem Paar von Oberflächenschichten 122 bestehende perforierte Grundplatte zu schaffen, wie in Fig. 5(d) gezeigt.

Danach wurde die mit den Löchern 160 zum Bilden von Luftstrecken versehene innere Isolierschichtbaugruppe zwischen den beiden äußeren Isolierschicht baugruppen angeordnet, wobei die Schaltkreisflächen 150 einander zugewandt waren, wie in Fig. 5(e) gezeigt. Die Beschichtung wurde unter Preßbedingungen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² durchgeführt. Die resultierende Baugruppe ist in Fig. 5(f) gezeigt.

Nachdem die Löcher 170 zur Verbindung, wie in Fig. 5(g) dargestellt, in die Baugruppe gebohrt worden waren, wurde eine Metallisierschicht 180, z. B. durch stromloses Metallisieren, bis zu einer Dicke von 15 µm gebildet (Fig. 5(h)) und die Anschlüsse 190 zwecks Verbindung wurden durch Entfernen unnötiger Teile der durch stromloses Metallisieren erhaltenen Schacht 180 und der Kupferfolien schicht 130 mittels Ätzen ausgebildet (Fig. 5(i).

Diese Ausführungsform weist im wesentlichen dieselben Eigenschaften auf, wie die erste Ausführungsform.

Ausführungsform 3

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 6(a) bis 6(k), die verschiedene Schritte der Herstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm thermisch unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² auf die beiden Seiten einer inneren Isolierschicht 121 geschichtet, welche aus einem Aflex-Film (Markenname, Asahi Glass KK) mit Dicken von 6 µm, 12 µm, 25 µm, 50 µm, 100 µm, 150 µm und 200 µm besteht. Die dem Harz film gegenüberliegende Kontaktoberfläche der Kupferfolie war die blankere Seite. Die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 µm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in diese Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 6(a) gezeigt.

Die Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung wurden durch Aufbringen eines Fotoresist 132 in der Form der gewünschten Schaltkreisseg mente auf die Kupferfolie, Ätzen der Kupferfolie und Entfernen des Fotoresist ausgebildet. (wie in den Fig. 6(b) bis 6(d) dargestellt). Das Muster wurde so angeordnet, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutz vorrichtung, von denen jedes ein Anschlußsegment 140 zwecks Verbin dung aufweist, in Reihen entlang der Längsrichtung aufgereiht wurden und sich dieses Muster selbst in Querrichtung wiederholt, wie in den Fig. 6(e) bis 6(f) gezeigt.

Danach wurde eine Baugruppe, bestehend aus einer äußeren Isolierschicht 123 und einer äußeren metallischen Schicht 130, welche aus einer mit einem hoch polymeren Epoxidpolymer MCF300E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) be schichteten Kupferfolie besteht, auf jeder Seite der Baugruppe angeordnet, die die Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung aufweist, wobei sich die äußeren Isolierschichten 123 gegenüberlagen. Die gesamte Vorrichtung wurde unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² thermisch verbunden. Die resultierende Baugruppe ist in Fig. 6(g) gezeigt.

Nachdem die Löcher 170 zur Verbindung in die Baugruppe gebohrt worden wa ren, wie in Fig. 6(h) dargestellt, wurde eine Metallisierschicht 180, z. B. durch stromloses Metallisieren, bis zu einer Dicke von 15 µm (Fig. 6(i)) ausgebildet und die Anschlüsse 190 für die Verbindung wurden durch Entfernen unnötiger Teile der durch stormloses Metallisieren erhaltenen Schicht 180 und der Kupfer folienschicht 130 mittels Ätzen geformt (Fig. 6(j) und 6(k)).

Die Reihenfolge von Bohrschritt gemäß Fig. 6(a) und Herstellungsschritt des Schaltkreises gemäß der Fig. 6(b) bis 6(d) kann umgedreht werden. Fig. 6 zeigt den Fall, in dem zum Ätzen ein trockener Film verwendet wurde, jedoch ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf diesen Ätzprozeß beschränkt.

Ausführungsform 4

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 7(a) bis 7(j), die verschiedene Schritte der Herstellung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² thermisch auf die beiden Seiten einer inneren Isolierschicht 121 ge schichtet, welche aus einem Aflex-Film (Markenname, Asahi Glass KK) mit Dicken von 6 µm, 12 µm, 25 µm, 50 µm, 100 µm, 150 µm und 200 µm besteht. Die dem Harzfilm gegenüberliegende Kontaktoberfläche der Kupferfolie war die blankere Seite (wie in Fig. 7(a) dargestellt).

Die Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung wurden durch Aufbringen eines Fotoresist 132 in der Form der gewünschten Schaltkreisflächen auf die Kupferfolie, Ätzen der Kupferfolie und Entfernen des Fotoresist ausgebil det (wie in den Fig. 7 (b) bis 7(d) gezeigt). Das Muster wurde so angeordnet, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung, von denen jedes ein Anschlußsegment 140 zwecks Verbindung aufweist, in Reihen entlang der Längsrichtung aufgereiht wurden und sich dieses Muster selbst in der Querrichtung wiederholt.

Eine Oberflächenschichtbaugruppe, bestehend aus einer Kupferfolie, die mit ei ner aus einem hochpolymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) bestehenden Oberflächenschicht 122 beschichtet ist, wurde unter den thermischen Preßbedingungen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² auf jede Seite der inneren Isolierschichtbaugruppe geschichtet. Die Kupferfolie wurde dann gänzlich entfernt (wie in Fig. 7(e) gezeigt).

Bei dieser Ausführungsform wurde eine mit einem hochpolymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) beschichtete Kupferfolie ver wendet, jedoch ist es nicht obligatorisch, einen mit Kupferfolie beschichteten Iso lierwerkstoff zu verwenden. Selbst wenn ein mit Kupferfolie beschichteter Werk stoff verwendet wird, ist es ebenso möglich, die Reihenfolge des Bohrens der Lö cher und des Entfernens der Kupferfolie umzudrehen.

Danach wurden die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zur Bildung der Luftstrecken gebohrt (wie in Fig. 7(f) gezeigt) und die mit dem polymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK), welches eine geringe Neigung zum Fließen während des Erwärmungsprozesses aufweist, be schichtete Kupferfolie wurde zum Zwecke der Verbindung auf der Baugruppe an geordnet. Die Baugruppe wurde dann erneut unter denselben Bedingungen ei nem Preßprozeß unterzogen (wie in Fig. 7(g) gezeigt).

Die Löcher 170 zur Verbindung wurden, wie in Fig. 7(h) gezeigt, gebohrt und eine durch stromloses Metallisieren erhaltene Schicht 180 wurde bis zur Dicke von 15 µm ausgebildet. Dann wurden die Anschlüsse 190 zur Verbindung durch Ätzen geformt (wie in Fig. 7(j) gezeigt).

Ausführungsform 5

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 8(a) bis 8(g), die verschiedene Schritte der Herstellung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben. Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde ein Paar von Oberflächenschicht-Baugruppen hergestellt. Jede der Oberflächen schicht-Baugruppen bestand aus einer Oberflächenschicht 122 und einer eine Seite der Oberflächenschicht 122 bedeckenden Kupferfolie. Die Oberflächenschicht 122 kann aus einem Tetrafluorethylen/Ethylen-Copolymer-Blatt mit einer Dicke von 6 µm bestehen, welches unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) ver trieben wird. Die Kupferfolie 130 wurde dann so gemustert, daß mehrere Schalt kreissegmente 150 in derselben Weise wie bei den vorangegangenen Ausfüh rungsformen entstanden sind.

Eine innere Isolierschicht, die aus einem Polyimidfilm, der unter dem Markenna men Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, wurde hergestellt. Die innere Isolierschicht 121 wurde, wie in Fig. 8(b) gezeigt, unter Preßbedin gungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² zwischen die beiden Oberflächenschicht-Baugruppen geschichtet, wobei die Schaltkreisflächen 150 der inneren Isolierschicht 121 ge genüberliegen. Der Apical-Film (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) war in den Dic ken 7,5, 12.5, 25, 38, 50, 75 und 125 µm erhältlich und die Dicke der Kupferfolie betrug 18 µm. Der Aflex-Film weist einen Erweichungspunkt wie der Apical-Film auf.

Es wurden Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zur Bildung von Luftstrecken in die Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 8(c) gezeigt, und ein Paar Isolierschichtbaugruppen wurde an der Baugruppe angeordnet, wie in Fig. 8(d) dargestellt. Jede der äußeren Isolierschichtbaugruppen weist eine Kupferfolie 130 auf, die mit einer äußeren Isolierschicht 120 beschichtet ist, welche aus einem hochpolymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) mit einer geringen Neigung zum Fließen während des Erwärmungsprozesses für Verbindungszwecke besteht. Die Baugruppe wurde wieder einem Preßprozeß unter denselben Bedingungen ausgesetzt.

Nachdem die Löcher 170 zur Verbindung in die Baugruppe gebohrt worden wa ren, wie in Fig. 8(e) gezeigt, wurde eine Metallisierschicht 180, z. B. durch strom loses Metallisieren, bis zu einer Dicke von 15 µm ausgebildet (Fig. 8(f)) und die Anschlüsse 190 zur Verbindung wurden durch Entfernen unnötiger Teile der durch stromloses Metallisieren erhaltenen Schicht 180 und der Kupferfolien schicht 130 mittels Ätzen geformt (Fig. 8(g)).

Diese Ausführungsform hat im wesentlichen dieselben Eigenschaften wie die er ste Ausführungsform gezeigt.

Es wurden Proben zum Vergleich hergestellt. Die Proben waren mit der dritten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowohl hinsichtlich des Her stellungsprozeß als auch der Werkstoffe identisch, mit der Ausnahme, daß die Löcher für die Luftstrecken nicht ausgebildet wurden. Die Grundplatte für die Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen, die als Vergleichsproben und als Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wurden in individu elle Funkenstrecken-Vorrichtungen geschaltet und verschiedenen Tests unterzo gen, um ihre Entladespannungsniveaus und ihre Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von integrierten Schaltungen (IC's) zu ermitteln. Die Entladespan nungsniveaus wurden durch Anlegen einer Gleichspannung (DC) gemessen.

Tabelle 2

Entladespannungsniveaus

Die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von IC's wurde durch Verwendung ei nes Schaltkreises, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, und durch Testen der Betriebswei se des IC (IC: SN75189AN, hergestellt von Texas Instruments) nach Aufbringen von zehn elektrostatischen Pulsen von 10 kV (interner Puls: eine Sekunde) auf den Schaltkreis ermittelt, welche durch einen von Sanki Denshi Kogyo KK herge stellten ESD8012 (Wellenform: IEC801-2 Standard) erzeugt wurden.

Die gemessenen Werte der Entladespannungsniveaus wurden in Tabelle 2 zu sammengefaßt. Während der Tests der Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von IC's arbeiteten die IC's in den Fällen der Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung, in denen die Filmdicke 6, 12, 25 und 50 µm betrug, normal, jedoch versagten die IC's in allen Fällen der Vergleichsproben, einschließlich dem Fall, in dem die Filmdicke 6 µm betrug.

Die Fig. 9(a) bis 9(c) zeigen verschiedene Zuordnungen zwischen der Positi on eines jeden Lochs 160 zum Bilden einer Luftstrecke und der zugehörigen Schaltkreisfläche 150. Wie ersichtlich ist, kann das Loch 160 entweder ganz von der Schaltkreisfläche 150 umgeben (Fig. 9(a) und 9(b) oder nur teilweise von der Schaltkreisfläche 150 umgeben sein (Fig. 9(c)). Es ist ausreichend, wenn das Loch 160 wenigstens einen Teil der zugehörigen Schaltkreisfläche 150 durchläuft.

Ausführungsform 6

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 10 (a) bis 10(l), die verschiedene Schritte der Herstellung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm unter den Preßbedingun gen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² thermisch an die beiden Seiten einer inneren Isolier schicht 121 geschichtet, die aus Grundplatten aus Aflex-Film (Markenname, Asahi Glass KK) mit einer Dicke von 100 µm besteht. Die dem Harzfilm gegenüberlie gende Kontaktfläche der Kupferfolie war die blankere Seite. Die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in die Bau gruppe gebohrt, wie in Fig. 10(a) gezeigt.

Ein Ätzresist 132 wurde auf die Oberflächen einer jeden Schicht Kupferfolie 130 aufgebracht und unnötige Teile der Kupferfolie wurden selektiv durch Besprühen mit einer chemischen Ätzflüssigkeit, die hauptsächlich aus einer Eisenchloridlö sung besteht, entfernt, um mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funken strecken-Schutzvorrichtung und Anschlüsse 140 zwecks Verbindung zu formen, welche mit den zugehörigen Schaltkreisflächen verbunden wurden (wie in den Fig. 10(b) bis 10(d) gezeigt). Die Muster wurden so angeordnet, daß mehrere Schaltkreisflä chen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung in einer Reihe entlang der Längsrichtung aufgereiht wurden, wobei jede Fläche ein Anschlußsegment 140 zur Verbindung aufweist. Dieses Muster wiederholt sich in der Querrichtung, wie in den Fig. 10(e) bis 10(f) gezeigt.

Eine Kupfermetallisierschicht 191 wurde durch einen stromlosen Metallisierpro zeß auf die frei liegende Oberfläche der Kupferschicht 130 aufgebracht. Insbe sondere wurden die Stirnflächen der Kupferfolienschicht 130, die von der Wan dung der Löcher 160 zum Bilden der Luftstrecken aus frei zugänglich sind, mit einer Kupferschicht metallisiert, wodurch Vorsprünge 192 gebildet wurden (wie in Fig. 10(g) gezeigt). Die Dicke der Kupfermetallisierschicht 191 und die Mini malabstände zwischen den Vorsprüngen 192 wurden gemessen. Die Baugruppen wurden so erstellt, daß die Minimalabstände zwischen den Vorsprüngen 30 µm und 50 µm waren.

Mit polymerem Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) beschichtete Kupferfolie wurde unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² auf die beiden Seiten dieser Baugruppe geschichtet (wie in Fig. 10(h) gezeigt. Dann wurden Durchgangslöcher 170 durch die Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 10(i) gezeigt, und stromloses Metallisieren (wie durch Bezugszeichen 180 ange deutet) wurde bis zu einer Dicke von 15 µm an der inneren Wand der Durch gangslöcher und der gesamten Oberfläche der Kupferfolie durchgeführt (wie in Fig. 10(j) gezeigt). Dann wurden die Anschlußsegmente 190 zur Verbindung durch Ätzen ausgebildet (wie in Fig. 10(k) gezeigt).

Ausführungsform 7

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 11(a) bis 11(k), die verschiedene Schritte der Herstellung einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm unter den Preßbedingun gen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² thermisch auf die beiden Seiten einer inneren Isolier schicht 121 geschichtet, welche aus Grundplatten aus Aflex-Film (Markenname, Asahi Glass KK) mit einer Dicke von 100 µm besteht. Die dem Harzfilm gegen überliegende Kontaktfläche der Kupferfolie war die blankere Seite (wie in Fig. 11(a) gezeigt).

Ein Ätzresist 132 wurde auf die Oberfläche einer jeden Schicht der Kupferfolie 130 aufgebracht und unnötige Teile der Kupferfolie wurden selektiv durch Be sprühen mit einer chemikalischen Ätzflüssigkeit, die hauptsächlich aus einer Ei senchloridlösung besteht, entfernt, um mehrere Schaltkreisflächen 150 der Schutzvorrichtung und Anschlüsse 140 zur Verbindung zu bilden, welche mit den zugehörigen Schaltkreisflächen verbunden wurden (wie in den Fig. 11(b) bis 11(d) gezeigt. Das Muster wurde so angeordnet, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung in Reihen entlang der Längsrichtung aufgereiht wurden, wobei jede Fläche ein Anschlußsegment 140 zur Verbindung aufweist. Dieses Muster wiederholt sich in der Querrichtung.

Mit einem polymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) beschichtete Kupferfolie wurde unter den thermischen Preßbedingun gen einer Temperatur von 170°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² auf die beiden Seiten dieser Baugruppe geschichtet. Die Kupferfolie wurde dann gänzlich durch Besprühen mit einer chemischen Ätz flüssigkeit weggeätzt (wie in Fig. 11(e) gezeigt). Bei dieser Ausführungsform wurde eine mit einem polymeren Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hi tachi Kasei Kogyo KK) beschichtete Kupferfolie verwendet, jedoch war es nicht obligatorisch, einen mit Kupferfolie beschichteten Isolierwerkstoff zu verwenden.

Danach wurden die Löcher 160 mit einem Durchmesser von 1,2 mm gebohrt (wie in Fig. 10(f) gezeigt) und die Stirnflächen, die von der Wandung der Löcher aus frei zugänglich sind, wurden durch einen stromlosen Metallisierprozeß dick mit Kupfer metallisiert, so daß die Vorsprünge 192 entstanden sind (wie in Fig. 11(g) gezeigt). Die Dicke der Kupfermetallisierschicht und die Minimalabstände zwischen den Vorsprüngen 192 wurden gemessen. Die Grundplatte wurde so hergestellt, daß die Minimalabstände zwischen den Vorsprüngen 30 µm und 50 µm betrugen.

Dann wurde Kupferfolie, die mit polymerem Epoxidpolymer MCF3000E (Markenname, Hitachi Kasei Kogyo KK) beschichtet ist, welches eine niedrige Tendenz zum Fließen während des Erwärmungsprozesses zum Zwecke der Ver bindung aufweist, auf die Baugruppe aufgebracht. Die Baugruppe wurde erneut einem Preßprozeß unter denselben Bedingungen ausgesetzt (wie in Fig. 11(h) gezeigt).

Durchgangslöcher wurden, wie in Fig. 11(i) gezeigt, gebohrt und stromloses Metallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm an der Innenwand der Durch gangslöcher 170 und der gesamten Oberfläche der Kupferfolie durchgeführt (wie durch Bezugszeichen 180 in Fig. 11(j) angedeutet). Dann wurden die Anschluß segmente 190 zur Verbindung durch Ätzen ausgebildet (wie in Fig. 11(k) ge zeigt).

Die Entladespannung wurde gemessen und die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von IC's wurde ermittelt, indem mikrobaustein(chip)artige Funkenstrec ken-Schutzvorrichtungen verwendet wurden, die aus der mehrere mikrobau steinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen aufnehmenden Grundplatte und gemäß der sechsten und siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt und in individuelle Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen geschaltet wurden.

Die Entladespannung wurde durch Ablegen einer Gleichspannung (DC) gemes sen. Die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's wurde durch Verwendung eines Schaltkreises, wie in Fig. 4 gezeigt, und durch Testen der Arbeitsweise des Transistor-Transistor-Logik (TTL) IC (IC: SN75189AN, hergestellt von Texas Instruments) nach Aufbringen von zehn elektrostatischen Pulsen von 10 kV (interner Puls: eine Sekunde) auf den Schaltkreis ermittelt, die durch einen von Sanki Denshi Kogyo KK hergestellten ESD8012 (Wellenform: IEC801-2 Standard) erzeugt wurden.

Gemäß dem so durchgeführten Test lag die Entladespannung bei denjenigen Schutzvorrichtungen mit einem Abstand von 30 µm zwischen den Vorsprüngen im Bereich von 480 bis 520 Volt (n=5) und bei denjenigen mit einem Abstand von 50 µm zwischen den Vorsprüngen im Bereich von 670 bis 750 Volt (n=5). Die IC's arbeiteten nach dem Test der Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's so wohl bei denjenigen mit einem Abstand von 30 µm zwischen den Vorsprüngen als auch bei denjenigen mit einem Abstand von 50 µm zwischen den Vorsprüngen normal.

Ausführungsform 8

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 12(a) bis 12(j), die verschiedene Schritte der Herstellung einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine extrem dünne Kupferfolie mit einer Dicke von 5 µm an einer Seite ei ner äußeren Isolierschicht 120 befestigt. Die Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm wurde an der anderen Seite der isolierenden Grundplatte befestigt. Der Grundwerkstoff für diese äußere Isolierschicht 120 bestand aus einem mit haus gemachtem Glasfasergewebe verstärkten Polytetrafluorethylenharz-Prepreg und wurde in Kombination mit extrem dünner Kupferfolie sowie der normalen Kupfer folie unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 380°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² geschichtet und gepreßt.

Sonne EDUV (Markenname, Kansai Paint KK), das aus einem Resist für galvani sche Metallabscheidung besteht, wurde auf die Grundplatte aufgebracht und nach einer Reihe von Arbeitsschritten einschließlich fotographischer Belichtung und Entwicklung wurde ein gewünschtes Resistmuster ausgebildet.

Die extrem dünne Kupferfolie wurde so gemustert, daß Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung einschließlich Anschlußsegmenten 140 durch Ätzen gebildet wurden, wie in Fig. 12(a) gezeigt. Das Muster wurde so definiert, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung und Anschlußsegmente 140 zur Verbindung entlang der Querrichtung in alternieren der Weise angeordnet waren und sich diese Querreihe in der Längsrichtung in einer Parallelanordnung wiederholt hat. Fig. 12(b) zeigt eine Aufsicht der gemu sterten Grundplatte. Die Größen der Entladestrecke 151 betrugen 20, 50, 100, 150 und 200 µm.

Eine innere Isolierschicht 121, bestehend aus einem Polyimidfilm mit einer Dicke von 125 µm, der unter dem Markennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, wurde mit einem Paar von Oberflächenschichten 122, von denen jede aus einem Tetrafluorethylen/Ethylen Copolymer-Blatt mit einer Dicke von 6 µm besteht, welches unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, und mit einem Paar von Kupferfolienschichten 130, welche die äußeren Oberflächen der entsprechenden Oberflächenschichten 122 bedecken, unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² beschichtet (wie in Fig. 12(c) ge zeigt).

Die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in die geschichtete Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 12(d) gezeigt, und die Kupferfolie 130 wurde gänzlich durch Ätzen von beiden Seiten der geschich teten Baugruppe entfernt, um eine perforierte innere Isolierschichtbaugruppe zu erhalten, wie in Fig. 12(e) gezeigt.

Die mit Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ausgebil dete äußere Isolierschichtbaugruppe, die mit den Löchern 160 zum Bilden der Luftstrecken versehene innere Isolierschichtbaugruppe und eine andere äußere Isolierschichtbaugruppe, die aus einem Polytetrafluorethylenharzfilm besteht, dessen eine Seite mit Kupferfolie bedeckt ist, wurden laminiert und unter Hitze- und Druckbedingungen miteinander verbunden (wie in Fig. 12(f) gezeigt). Die Löcher 170 zur Verbindung wurden gebildet (wie in Fig. 12(g) gezeigt), das Me tallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm durchgeführt (wie durch Bezugs zeichen 180 in Fig. 12(h) angedeutet) und die Anschlüsse 190 für die Verbin dung wurden durch Ätzen geformt (wie in den Fig. 12(i) und 12(j) gezeigt).

Ausführungsform 9

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 13(a) bis 13(g), die verschiedene Schritte der Herstellung einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine Seite einer äußeren Isolierschichtbaugruppe, die aus demselben Werkstoff wie die vorangegangene Ausführungsform besteht, unter Verwendung derselben Prozeßschritte wie bei der vorangegangenen Ausführungsform gemu stert, so daß Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung und Anschlußsegmente 140 gebildet wurden (wie in der Schnittansicht gemäß Fig. 13(a) und der Aufsicht gemäß Fig. 13(b) gezeigt).

Eine innere Isolierschicht 121, bestehend aus einem Polyimidfilm mit einer Dicke von 125 µm, der unter dem Markennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, wurde hergestellt und die Löcher 160 (mit einem Durchmes ser von 1,4 mm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in die innere Isolierschicht 121 gebohrt (wie in Fig. 13(c) gezeigt).

Eine weitere äußere Isolierschichtbaugruppe wurde hergestellt. Die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe weist eine aus einem Polytetrafluorethylenharzfilm be stehende äußere Isolierschicht 123 und eine Kupferfolie 130 auf, die eine Seite dieser äußeren Isolierschicht 123 bedeckt. Die mit Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ausgebildete erste äußere Isolierschicht baugruppe, die mit den Löchern 160 zum Bilden der Luftstrecken versehene inne re Isolierschichtbaugruppe und die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe wurden unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert und verbunden (wie in Fig. 13(d) gezeigt). Eine Oberflächenschicht 122, bestehend aus einem Tetrafluo rethylen/Ethylen-Copolymer-Blatt mit einer Dicke von 6 µm, welches unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, wurde in dem Zwi schenraum zwischen jedem benachbarten Paar von Baugruppen angeordnet.

Die Löcher 170 zur Verbindung wurden ausgebildet (wie in Fig. 13(e) gezeigt), das Metallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm durchgeführt (wie durch das Bezugszeichen 180 in Fig. 13(f) angedeutet) und die Anschlüsse 190 zur Ver bindung wurden durch Ätzen geformt (wie in Fig. 13(g) gezeigt).

Ausführungsform 10

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 14(a) bis 14(j), die verschiedene Schritte der Herstellung einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine metallische Folie 210 hergestellt, die aus einer ersten Kupferschicht 211 mit einer Dicke von 15 µm, einer zweiten Kupferschicht 213 mit einer Dicke von 5 µm und einer Nickel-Phosphor-Legierungsschicht 212 mit einer Dicke von 0,2 µm besteht, welche zwischen den beiden Kupferschichten angeordnet ist, wie in Fig. 14(a) gezeigt.

Diese metallische Folie 210 wurde an einer Seite einer äußeren Isolierschicht 123 befestigt, wobei die zweite Kupferschicht 213 der äußeren Isolierschicht 123 ge genüberlag, und eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm wurde an der anderen Seite der äußeren Isolierschicht 123 befestigt, wie in Fig. 14(b) gezeigt.

Die erste Kupferschicht 211 der drei Schichten der metallischen Folie 210, die die äußere Isolierschichtbaugruppe bedeckt, wurde mit Ausnahme des Teils, der die Anschlüsse 190 zur Verbindung bilden soll, durch Ätzen entfernt (wie in Fig. 14(c) gezeigt) und dann wurde die zwischenliegende Schicht 212 entfernt, um die zweite Kupferschicht 213 freizulegen. Unnötige Teile der zweiten Kupferschicht 213 wurden durch Ätzen entfernt, so daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung und die zugehörigen Anschlußsegmente 140 gebildet wurden (welche in der Schnittansicht gemäß Fig. 14(d) und der Aufsicht gemäß Fig. 14(e) gezeigt sind).

Eine innere Isolierschicht 121, bestehend aus einem Polyimidfilm mit einer Dicke von 125 µm, der unter dem Markennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, wurde hergestellt und die Löcher 160 (mit einem Durchmes ser von 1,4 mm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in die innere Isolierschicht 121 gebohrt (wie in Fig. 14(f) gezeigt).

Eine weitere äußere Isolierschichtbaugruppe wurde hergestellt. Die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe weist eine äußere Isolierschicht 123, die aus einem Po lytetrafluorethylenharzfilm besteht, und eine Kupferfolie 130 auf, die eine Seite dieser äußeren Isolierschicht 123 bedeckt. Die mit Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ausgebildete erste äußere Isolierschicht baugruppe, die mit den Löchern 160 zum Bilden der Luftstrecken versehene inne re Isolierschichtbaugruppe und die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe wurden unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert und verbunden (wie in Fig. 14(g) gezeigt). Eine Oberflächenschicht 122, die aus einer Tetrafluorethy len/Ethylen-Copolymer-Folie besteht, welche unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird und eine Dicke von 6 µm aufweist, wurde in dem Zwischenraum zwischen jedem benachbarten Paar von Baugruppen angeordnet.

Die Löcher 170 zur Verbindung wurden ausgebildet (wie in Fig. 14(h) gezeigt), das Metallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm durchgeführt (wie durch das Bezugszeichen 180 in Fig. 14(i) angedeutet) und die Anschlüsse 190 zwecks Verbindung wurden durch Ätzen geformt (wie in Fig. 14(j) gezeigt).

Somit wurde die Vorrichtung ähnlich wie die vorangegangene Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Dicke der Kupferfolie, die den die An schlüsse 90 zur Verbindung bildenden Bereichen zugeordnet ist, erhöht wurde (wie in Fig. 14(j) gezeigt).

Es wurden Proben zum Vergleich hergestellt. Die Proben waren sowohl hinsicht lich des Herstellungsprozesses als auch hinsichtlich der Werkstoffe identisch mit der achten bis zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit der Ausnahme, daß die Löcher für die Luftstrecken nicht ausgebildet waren.

Die als Vergleichsproben und als Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellten Grundplatten für die mikrobausteinartigen Funkenstrecken-Schutz vorrichtungen wurden in individuelle Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen geschaltet und verschiedenen Tests unterzogen, um ihre Entladespannungsni veaus und ihre Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's zu bestimmen.

Tabelle 3

Entladespannungsniveaus (V)

Die Entladespannungsniveaus wurden durch Anlegen einer Gleichspannung (DC) gemessen. Die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's wurde durch Ver wendung eines Schaltkreises, wie in Fig. 4 gezeigt, und durch Testen der Ar beitsweise des IC (IC: SN75189AN, hergestellt von Texas Instruments) nach Aufbringen von zehn elektrostatischen Pulsen von 10 kV (interner Puls: eine Se kunde) auf den Schaltkreis ermittelt, welche durch einen von Sanki Denshi Kogyo KK hergestellten ESD8012 (Wellenform: IEC801-2 Standard) erzeugt wurden.

Gemäß dem durchgeführten Test arbeiteten die IC's weiterhin nach dem Test für alle Ausführungsformen Nr. 8 bis Nr. 10 und bei Entladungsstrecken von 20 µm und 50 µm zufriedenstellend, jedoch arbeiteten die IC's, die mit den Proben ver sehen waren, selbst bei einer Entladungsstrecke von 20 µm nach dem Test nicht normal.

Die Fig. 15(a) bis (g) zeigen verschiedene mögliche Formen der Luftstrecken 151, obwohl es sich nicht ausschließlich um diese Formen handeln muß. Fig. 15(a) zeigt eine parallele Luftstrecke. Von den Fig. 15(b) und 15(c) zeigt jede ein Paar einander gegenüberliegender gezackter Kanten. Im Falle der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 15(b) liegen die Vorsprünge bzw. Aussparungen der ge genüberliegenden Kanten einander gegenüber, während im Falle der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 15(c) die Vorsprünge einer der Kanten den Aussparun gen der gegenüberliegenden Kante gegenüberliegen und umgekehrt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15(d) war eine der gegenüberliegenden Kanten gerade während die andere gegenüberliegende Kante mit einem Vorsprung in dreieckiger Form versehen war. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15(e) sind beide gegenüberliegenden Kanten mit einem Vorsprung in dreieckiger Form ver sehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15(f) wurde eine der gegenüberlie genden Kanten durch einen Kopf am Ende eines schmalen Stücks gebildet wäh rend die andere gegenüberliegende Kante von einem C-förmigen Bereich gebildet wurde, der den Kopfbereich umgibt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15(g) sind beide gegenüberliegende Kanten von gabelförmigen Enden gebildet, die in einander eingreifen.

Ausführungsform 11

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 16(a) bis 16(k), die verschiedene Schritte einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine e 11228 00070 552 001000280000000200012000285911111700040 0002019615395 00004 11109x trem dünne Kupferfolie mit einer Dicke von 5 µm an einer Seite einer äußeren Isolierschicht 123 befestigt und eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm wurde an der anderen Seite der isolierenden Grundplatte befestigt. Der Grund werkstoff für diese äußere Isolierschicht 123 bestand aus einem durch hausge machtes Glasfasergewebe verstärktem Polytetrafluorethylenharz-Prepreg und wurde in Kombination mit der extrem dünnen Kupferfolie und der normalen Kup ferfolie unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 380°C, einer Preßzeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert und gepreßt.

Sonne EDUV (Markenname, Kansai Paint KK), bestehend aus einem Resist für galvanische Metallabscheidung, wurde auf diese äußere Isolierschichtbaugruppe aufgebracht und nach einer Reihe von Arbeitsschritten einschließlich photogra phischer Belichtung und Entwicklung wurde ein gewünschtes Resistmuster aus gebildet. Die Kupferfolie wurde dann gemustert, um Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung durch Wegätzen der freiliegenden Teile der Kupferfolie mittels Besprühen mit einer chemischen Ätzflüssigkeit, die hauptsäch lich aus Eisenchloridlösung besteht, zu bilden, wie in Fig. 16(a) gezeigt. Das Muster wurde so definiert, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrec ken-Schutzvorrichtung, von denen jedes ein Anschlußsegment 140 zur Verbin dung aufweist, alternierend entlang der Querrichtung angeordnet wurden und sich diese Querreihe in der Längsrichtung in Parallelanordnung wiederholt (wie in Fig. 16(b) gezeigt).

Zu Testzwecken wurden die Ätzbedingungen (die Zusammensetzung, die Tempe ratur und der Sprühdruck der Ätzflüssigkeit sowie die Ätzzeit) so gesteuert, daß die Entladestrecken 100 µm betrugen und stromloses Metallisieren wurde an den Entladestrecken und den Schaltkreisflächen durchgeführt, um eine äußere Iso lierschichtbaugruppe mit Entladestrecken von 30 µm und mit Entladestrecken von 50 µm zu erhalten. Beim tatsächlichen kommerziellen Herstellungsprozeß wurden die Ätzbedingungen zunächst grob gewählt und, nachdem die typische Größe der Luftstrecken gemessen worden war, wurde der Zeitraum für das Ätzen gemäß der Differenz zwischen der gewünschten Luftstreckengröße und der tatsächlichen gemessenen Luftstreckengröße festgelegt, so daß die Präzision der Luftstrecken größe durch Variieren der Metallisierzeit, welche einfach gesteuert werden kann, innerhalb eines Bereichs gesteuert werden kann (wie in Fig. 16(c) gezeigt).

Eine innere Isolierschicht 121, die aus einem Polyimidfilm, der unter dem Mar kennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, mit einer Dic ke von 125 µm besteht, wurde mit einem Paar von Oberflächenschichten 122, von denen jede aus einem Tetrafluorethylen/Ethylen Copolymer-Blatt, welches unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, mit einer Dicke von 6 µm besteht, und mit einem Paar von Kupferfolienschichten 130, die die äu ßeren Oberflächen der entsprechenden Oberflächenschichten 122 bedecken, unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert (wie in Fig. 16(d) ge zeigt).

Die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,2 mm) zum Bilden der Luftstrecken wurden in die geschichtete Baugruppe gebohrt, wie in Fig. 16(e) gezeigt, und die Kupferfolie 130 wurde gänzlich durch Ätzen von beiden Seiten der geschich teten Baugruppe entfernt, um eine perforierte innere Isolierschichtbaugruppe zu erhalten, wie in Fig. 16(f) gezeigt.

Die mit Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ausgebil dete äußere Isolierschichtbaugruppe, die mit den Löchern 160 zum Bilden der Luftstrecken versehene innere Isolierschichtbaugruppe und eine andere äußere Isolierschichtbaugruppe, die aus einem Polytetrafluorethylenharzfilm besteht, des sen eine Seite mit der Kupferfolie 130 bedeckt ist, wurden zusammen unter Hitze- und Druckbedingungen laminiert und verbunden (wie in Fig. 16(g) gezeigt). Die Löcher 170 zur Verbindung wurden hergestellt (wie in Fig. 16(h) gezeigt), das Metallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm (wie durch das Bezugszeichen 180 in Fig. 16(i) angedeutet) und die Anschlüsse 190 zur Verbindung wurden durch Ätzen ausgebildet (wie in den Fig. 16(j) und 16(k) gezeigt.

Ausführungsform 12

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 17(a) bis 17(h), die verschiedene Schritte der Herstellung einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigen. Die Teile, die denjenigen der vorangegangenen Ausführungsformen entsprechen, werden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zunächst wurde eine extrem dünne Kupferfolie mit einer Dicke von 5 µm an einer Seite ei ner äußeren Isolierschicht 123 befestigt und eine Kupferfolie 130 mit einer Dicke von 18 µm wurde an der anderen Seite der isolierenden Grundplatte befestigt.

Der Grundwerkstoff für diese äußere Isolierschicht 123 besteht aus einem durch hausgemachtes Glasfasergewebe verstärktem Polytetrafluorethylenharz-Prepreg und wurde in Kombination mit der extrem dünnen Kupferfolie und der normalen Kupferfolie unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 380°C, einer Preß zeit von 90 Minuten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert und gepreßt.

Sonne EDUV (Markenname, Kansai Paint KK), bestehend aus einem Resist für galvanische Metallabscheidung, wurde auf diese äußere Isolierschichtbaugruppe aufgebracht und nach einer Reihe von Arbeitsschritten einschließlich fotographi scher Belichtung und Entwicklung wurde ein gewünschtes Resistmuster erhalten. Die Kupferfolie wurde dann gemustert, um Schaltkreisflächen 150 der Funken strecken-Schutzvorrichtung durch Wegätzen der freiliegenden Teile der Kupferfo lie mittels Besprühen mit einer chemischen Ätzflüssigkeit, die hauptsächlich aus Eisenchloridlösung besteht, zu erhalten, wie in Fig. 17(a) gezeigt. Das Muster wurde so definiert, daß mehrere Schaltkreisflächen 150 der Funken strecken-Schutzvorrichtung, von denen jedes ein Anschlußsegment 140 zur Verbindung aufweist, alternierend entlang der Querrichtung angeordnet wurden und sich die se Querreihe in Längsrichtung in einer Parallelanordnung wiederholt (wie in Fig. 17(b) gezeigt).

Zu Testzwecken wurden die Ätzbedingungen (die Zusammensetzung, die Tempe ratur und der Sprühdruck der Ätzflüssigkeit sowie die Ätzzeit) so gesteuert, daß die Entladestrecken 100 µm betrugen, und stromloses Metallisieren wurde an den Entladestrecken und den Schaltkreisflächen durchgeführt, um eine äußere Iso lierschichtbaugruppe mit Entladestrecken von 30 µm und mit Entladestrecken von 50 µm zu erhalten. Beim tatsächlichen kommerziellen Herstellungsprozeß wurden die Ätzbedingungen zunächst grob gewählt und, nachdem die typische Größe der Entladungsstrecken gemessen worden war, wurde der Zeitraum zum Ätzen ge mäß der Differenz zwischen der gewünschten Entladestreckengröße und der tat sächlich gemessenen Entladestreckengröße festgelegt, so daß die Präzision der Ladestreckengröße durch Variieren der Metallisierzeit, welche leicht gesteuert werden kann, in einem gewissen Bereich gesteuert werden kann (wie in Fig. 17(c) gezeigt).

Eine innere Isolierschicht 121, bestehend aus einem Polyimidfilm, der unter dem Markennamen Apical (Kanegahuchi Kagaku Kogyo KK) vertrieben wird, mit einer Dicke von 125 µm wurde hergestellt und die Löcher 160 (mit einem Durchmesser von 1,4 mm) zur Bildung der Luftstrecken wurden in die innere Isolierschicht 121 gebohrt (wie in Fig. 17(d) gezeigt).

Eine weitere äußere Isolierschichtbaugruppe wurde hergestellt. Die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe weist eine äußere Isolierschicht 123, die aus einem Po lytetrafluorethylenharzfilm besteht, und eine Kupferfolie 130 auf, die eine Seite dieser äußeren Isolierschicht 123 bedeckt. Die mit Schaltkreisflächen 150 der Funkenstrecken-Schutzvorrichtung ausgebildete äußere Isolierschichtbaugruppe, die mit den Löchern 160 zur Bildung der Luftstrecken versehene innere Isolier schichtbaugruppe und die zweite äußere Isolierschichtbaugruppe wurden unter den Preßbedingungen einer Temperatur von 280°C, einer Preßzeit von 30 Minu ten und einem Preßdruck von 20 kg/cm² laminiert und verbunden (wie in Fig. 17(e) gezeigt). Eine Oberflächenschicht 122, die aus einem Tetrafluorethy len/Ethylen-Copolymer-Blatt, welches unter dem Markennamen Aflex-Film (Asahi Glass KK) vertrieben wird, besteht und eine Dicke von 6 µm aufweist, wurde in die Grenzfläche zwischen jedem benachbarten Paar von Baugruppen eingebracht.

Die Löcher 170 zur Verbindung wurden hergestellt (wie in Fig. 17(f) gezeigt), das Metallisieren wurde bis zu einer Dicke von 15 µm durchgeführt (wie durch Bezugszeichen 180 in Fig. 17(g) angedeutet) und die Anschlüsse 190 zur Ver bindung wurden durch Ätzen ausgebildet (wie in Fig. 17(h) gezeigt).

Die entsprechend der Ausführungsformen Nr. 11 und Nr. 12 hergestellten Bau gruppen wurden in individuelle mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutz vorrichtungen geschaltet und die Entladespannung sowie die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes der IC's wurde für jede der Vorrichtungen ermittelt. Die Entladespannungsniveaus wurden durch Anlegen einer Gleichspannung (DC) gemessen.

Die Wirksamkeit hinsichtlich des Schutzes von IC's wurde durch Verwendung ei nes Schaltkreises, wie in Fig. 4 gezeigt, und durch Testen der Arbeitsweise des IC (IC: SN75189AN, hergestellt von Texas Instruments) nach Aufbringen von zehn elektrostatischen Pulsen von 10 kV (interner Puls: eine Sekunde) auf den Schalt kreis ermittelt, welche durch einen von Sanki Denshi Kogyo KK hergestellten ESD8012 (Wellenform: IEC801-2 Standard) erzeugt wurden.

Die Entladespannung betrug bei denjenigen Schutzvorrichtungen mit einer Entla destrecke von 30 µm (fünf Vorrichtungen für jede der Ausführungsformen Nr. 11 und Nr. 12 oder zehn Vorrichtungen insgesamt) 450 bis 530 Volt und bei denjeni gen mit einer Entladestrecke von 50 µm (fünf Vorrichtungen für jede der Ausfüh rungsformen Nr. 11 und Nr. 12 oder zehn Vorrichtungen insgesamt) 650 bis 750 Volt. Gemäß dem durchgeführten Test arbeiteten die IC's nach dem Test sowohl bei der Ausführungsform Nr. 11 als auch Nr. 12 weiterhin zufriedenstellend.

Claims

1. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung mit

- einer inneren Isolierschicht (121; 122), welche ein Luftstreckenloch (160) aufweist,
- einem Paar von Schaltkreisflächen (150), die an der inneren Isolierschicht (121; 122) befestigt sind, wobei die Schaltkreisflächen (150) zwischen sich eine Entladestrecke (151) bilden,
- einem Paar von Anschlüssen (190), die auf beiden Seitenflächen der Schutzvorrichtung ausgebildet sind, wobei jeder zur Verbindung mit der zu gehörigen Schaltkreisfläche (150) dient,

gekennzeichnet durch

- ein Paar von äußeren Isolierschichten (123), von denen eine auf jeder Seite der inneren Isolierschicht (121; 122) angeordnet ist, so daß sie das Luft streckenloch (160) in einem luftdichten Zustand umschließen, und
- ein Paar von Durchgangslöchern (170), welche beide durch die innere Iso lierschicht (121; 122), durch das Paar von äußeren Isolierschichten (123), durch jeweils einen anderen Anschluß des Paares von Anschlüssen (190) und durch jeweils eine andere Schaltkreisfläche des Paares von Schalt kreisflächen (150) verlaufen, wobei an den Innenwandungen der Durch gangslöcher (170) eine Metallisierschicht (180) ausgebildet ist, um jeden der Anschlüsse (190) mit der zugehörigen Schaltkreisfläche (150) zu verbinden.

2. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltkreisfläche (150) zwischen der inneren Isolierschicht (121; 122) und einer zugehörigen äußeren Isolierschicht (123) angeordnet ist.

3. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei axiale Enden des Luftstreckenlochs (160) im wesentlichen durch die Schalt kreisflächen (150) verschlossen sind.

4. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) Luftstrecken im Bereich von 15 bis 150 µm liegt.

5. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 15 bis 60 µm liegt.

6. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 15 bis 30 µm liegt.

7. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der inneren Isolierschicht (121; 122), die mit dem Luftstrec kenloch (160) versehen ist, aus einem aus Fluoridharz und Polyimidharz ausge wählten Werkstoff besteht.

8. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der inneren Isolierschicht (121; 122) aus einem aus der aus Polytetrafluo rethylenharz, Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer, Tetrafluorethy len/Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Perfluoralkoxy propylen-Copolymer und einem durch Modifizieren eines Fluoridharzes mit einem unter schiedlichen organischen Harz hergestellten modifizierten Harz bestehenden Gruppe ausgewählten Fluoridharzwerkstoff besteht.

9. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei axiale Enden des Luftstreckenlochs (160) durch die äußeren Isolierschichten (123) verschlossen sind und das Luftstreckenloch (160) durch die Schaltkreisflä chen (150) hindurch verläuft.

10. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 5 bis 150 µm liegt.

11. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 5 bis 60 µm liegt.

12. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 5 bis 30 µm liegt.

13. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaltkreisflächen (150) zwischen der inneren Isolierschicht (121; 122) und einer der äußeren Isolierschichten (123) angeordnet sind, wobei wechselseitig gegenüberliegende Kanten der Schaltkreisflächen (150) in dem Luftstreckenloch (160) liegen.

14. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltkreisfläche (150) eine Dicke im Bereich von 3 bis 10 µm aufweist.

15. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 15 bis 150 µm liegt.

16. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 15 bis 60 µm liegt.

17. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Entladestrecke (151) im Bereich von 15 bis 30 µm liegt.

18. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil jeder Schaltkreisfläche (150), das mit einem zugehörigen Anschluß der Anschlüsse (190) zur Verbindung verbunden ist, mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 50 µm ausgeführt ist.

19. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schaltkreisfläche (150), der innerhalb des Luftstreckenlochs (160) angeordnet ist mit einer Schutzschicht mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 30 µm bedeckt ist.

20. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht im wesentlichen aus einem Fluoridharzwerkstoff besteht.

21. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltkreisfläche (150) wenigstens an einem ihrer Teile, der an die Kante, die der Kante der anderen Schaltkreisfläche (150) gegenüberliegt, angrenzt, mit einer metallischen Schicht versehen ist.

22. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kante jeder Schaltkreisfläche (150), welche in dem Luftstrec kenloch (160) angeordnet ist, mit einer metallischen Metallisierschicht versehen ist.

23. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Minimalabstand zwischen den Teilen der Schaltkreisflächen (150), die mit der Metallisierschicht beschichtet und in dem Luftstreckenloch (160) angeordnet sind, zwischen 5 bis 150 µm liegt.

24. Mikrobausteinartige Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Schaltkreisflächen (150), die mit der Metallisierschicht beschichtet und in dem Luftstreckenloch (160) angeordnet sind, aus der Oberfläche der In nenwand des Luftstreckenlochs (160) mit einer Höhe im Bereich von 5 bis 100 µm herausragen.

25. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung, das die folgenden Schritte umfaßt:

- Herstellen einer inneren Isolierschicht (121; 122), die mit Luftstreckenlöchern zum Bilden von Funkenstrecken versehen wird,
- Befestigen einer metallischen Schicht (131) an beiden Seitenflächen der inneren Isolierschicht (121; 122),
- Ausbilden mehrerer Schaltkreisflächen (150) durch Wegätzen unnötiger Teile der metallischen Schicht (131),
- Auftragen einer äußeren Isolierschicht (123) auf beide Seitenflächen einer aus der inneren Isolierschicht (121; 122) und den Schaltkreisflächen (150) bestehenden Baugruppe,
- Auftragen einer metallischen Folie (130) auf beide Seitenflächen der äuße ren Isolierschicht (123),
- Ausbilden von Durchgangslöchern (170) durch alle bisher genannten Schichten,
- Ausbilden von Anschlüssen (190) durch selektives Ätzen der metallischen Folie (130),
- Ausbilden einer Metallisierschicht (180) an der Innenwand der Durchgangslöcher (170), und
- Auseinanderschneiden einer gemäß den vorgenannten Schritten herge stellten Baugruppe in individuelle Funkenstrecken-Schutzvorrichtungen mit tels Durchschneiden im Bereich eines jeden Durchgangsloches (170), so daß die Anschlüsse (190) entstehen.

26. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der inneren Isolierschicht (121; 122) aus einem aus Fluorid harz und Polyimidharz ausgewählten Werkstoff besteht.

27. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der inneren Isolierschicht (121; 122) aus einem aus der aus Polytetrafluo rethylenharz, Ethylen/Tetrafluorethylen-Copolymer, Tetrafluorethy len/Hexafluorpropylen-Copolymer, Tetrafluorethylen/Perfluoralkoxypropylen-Co polymer und einem durch Modifizieren eines Fluoridharzes mit einem unter schiedlichen organischen Harz hergestellten modifizierten Harz bestehenden Gruppe ausgewählten Fluoridharzwerkstoff besteht.

28. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Isolierschicht (121) mit einer Oberflächenschicht (122) einer Dicke im Bereich von 5 bis 30 µm versehen und aus einem Werkstoff hergestellt ist, der einen niedrigeren Erweichungspunkt als der verbleibende Teil des inneren Iso lierwerkstoffs aufweist.

29. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (122) der inneren Isolierschicht (121) aus Ethy len/Tetrafluorethylen-Copolymer besteht und der verbleibende Werkstoff aus Po lytetrafluorethylenharz besteht.

30. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Funkenstrecken im Bereich von 15 bis 150 µm liegt.

31. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Funkenstrecken im Bereich von 15 bis 60 µm liegt.

32. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Funkenstrecken im Bereich von 15 bis 30 µm liegt.

33. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Schichten (131) zum Bilden der Schaltkreisflächen (150) aus metallischen Folien bestehen.

34. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Schichten (131) zum Bilden der Schaltkreisflächen (150) aus einer Gasphasen- oder Flüssigphasenmetallisierschicht bestehen.

35. Verfahren zur Herstellung einer Funkenstrecken-Schutzvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangslöcher (170) durch stromloses Metallisieren elektrisch leitend ge macht werden.