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JP2002538601A - 電子構成部品に対して静電損傷から保護するための表面実装可能デバイス - Google Patents

電子構成部品に対して静電損傷から保護するための表面実装可能デバイス

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JP2002538601A
JP2002538601A JP2000601665A JP2000601665A JP2002538601A JP 2002538601 A JP2002538601 A JP 2002538601A JP 2000601665 A JP2000601665 A JP 2000601665A JP 2000601665 A JP2000601665 A JP 2000601665A JP 2002538601 A JP2002538601 A JP 2002538601A
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JP
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electrode
protection device
substrate
circuit protection
electrodes
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Application number
JP2000601665A
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English (en)
Inventor
ルイス・レクター
ヒュー・エム・ハイアット
アントニー・ミネルヴィニ
ロバート・スウェンゼン
アンドリュー・ジェイ・ニューハルフェン
アンドリュー・ダブリュ・エス・エリオット
Original Assignee
リッテルフューズ，インコーポレイティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22972871&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2002538601(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by リッテルフューズ，インコーポレイティド filed Critical リッテルフューズ，インコーポレイティド
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Abstract

(57)【要約】 薄膜電気デバイスは、プリント回路板又は厚膜ハイブリッド回路技術で使用するための表面実装可能構成の超小型過電圧回路保護デバイスである。表面実装可能デバイス（SMD）は、電子構成部品に対して静電放電（ESD）損傷から保護するように設計されている。回路保護デバイスは、三つの材料サブアセンブリを備える。第一サブアセンブリは、基板キャリア、電極、及び回路デバイス６０を PC ボードに接続するための端子パッドとを一般に含む。第二サブアセンブリは、非線形抵抗特性を有する電圧可変ポリマー材料を含み、第三サブアセンブリは回路保護デバイスの別の要素を保護するためのカバー・コートを含む。本発明のデバイスは、種々の電極形状及びプロファイルを使用して、電極間に発生した電界を制御し、電圧可変材料と接触する電極の活性領域を増大させて、デバイスの電気特性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、1995 年 4 月 20 日に出願され、1996 年 9 月 3 日に米国特許第
5552757 号として発行された米国特許出願第 08/247584 号の一部係属出願であ
る 1995 年 6 月 7 日に出願された米国特許出願第 08/474940 号の一部継続出
願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に電子回路を保護するための表面実装可能デバイス（SMD: sur
face-mountable device）に関する。より詳細には、本発明は、電気回路内部で
の静電放電、間接雷放電、人的及び構造的放電、ならびに電磁パルス放電（本明
細書で以後総称して ESD と呼ぶ）に関連する電気的過剰ストレスに対する保護
用の表面実装可能デバイスに関する。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
プリント回路（PC）ボードは、全ての種類の電気及び電子機器において適用例
が広くなってきている。これらの PC ボード上に形成される電気回路は、より大
きいスケールの従来の電気回路と同様、電気的過電圧に対する保護が必要である
。この保護は通常、PC ボードに物理的に固定される一般に知られている静電放
電デバイスによって提供される。
【０００４】 そのようなデバイスの例には、シリコン・ダイオード及び金属酸化物バリスタ
（MOV: metal oxide varistor）デバイスが含まれる。しかし、これらのデバイ
スにはいつくかの問題がある。第一に、よく知られているように、これらのタイ
プのデバイスに関連する老化に伴う多くの問題がある。第二に、これもよく知ら
れているように、これらのタイプのデバイスは壊滅的な故障を受ける可能性があ
る。第三に、これらのタイプのデバイスは短絡モード状況中に焼損又は故障する
可能性がある。PC ボードの製造中にこれらのデバイスを使用するとき、他の多
くの欠点も想定される。
【０００５】 あるタイプの材料が電子回路内部の高速過渡過電圧パルスに対する保護を提供
できることが既に分かっている。これらの材料には、少なくとも、米国特許出願
第 4097834 号明細書、第 4726991 号明細書、第 4977357 号明細書、及び第 52
62754 号明細書に見られるタイプの材料が含まれる。ただし、超小型電子回路内
にこれらの材料を組み込み、効果的に使用する際に伴う時間及びコストが依然と
して大きい。本発明は、これら及びその他の問題を軽減する、かつ解決するため
に提供される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、薄膜静電放電表面実装デバイス（ESD/SMD）である。本発明の一つ
の態様によれば、第一の表面を有する電気的絶縁基板が存在する。第一及び第二
の電極が基板表面上に配設される。電極は互いに離隔されてギャップを形成する
。基板の一部を除去してギャップ領域にキャビティを形成する。電圧可変材料が
キャビティ内に配設され、第一の電極を第二の電極に接続する。
【０００７】 本発明の様々な実施形態によれば、電極及びそれらのプロファイルが、デバイ
スの電気的特性を改善するように選択的に整形される。一般に、電極プロファイ
ルは角を丸められて、縁部と、電極縁部に関連する電界集中の蓄積とをなくする
。一実施形態では、電極が再成長されて、角を丸めたプロファイルが形成され、
かつ活性電極領域、すなわち電圧可変材料に直接接触する電極表面領域の厚さが
より大きくなる。別の実施形態では、電極は、ギャップ領域に曲線状の周辺部を
有する。好ましくは、曲線状の電極周辺部の経路距離は、電極周辺部の残りより
も長く、電極間に配設された電圧可変材料の体積を増大させる。電極プロファイ
ルを傾斜させて、又は階段状にして収容領域を形成し、活性電極領域を増大させ
ることができる。電極厚さを増大して収容領域を形成することもできる。本発明
に従って電極及びそれらのプロファイルを整形することにより、電気的特性が改
善されたデバイスを達成することができる。
【０００８】 本発明の他の特徴及び利点は、以下の図面に関連する以下の明細書から明らか
になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、多くの異なる形での実施形態をとることが可能であるが、本発明の
好ましい実施形態を図面に示し、本明細書で以下詳細に説明する。この開示は本
発明の原理の例と見なすべきであり、本発明の広範な態様を例示実施形態に限定
するものではないことを理解されたい。
【００１０】 本発明の一つの好ましい実施形態を図１３に示す。薄膜回路デバイスは、プリ
ント回路ボード又は厚膜ハイブリッド回路技法で使用するための表面実装可能構
成の超小型過電圧保護デバイスである。このデバイスに与えられている一つの名
称は、静電放電表面実装デバイス（ESD/SMD）である。
【００１１】 表面実装可能デバイス（SMD）は、電子構成要素を静電放電（ESD）損傷から保
護するように設計されている。ESD/SMD デバイスのレイアウト及び設計は、多く
のサイズで製造することができるものである。表面実装デバイス用の一つの標準
工業サイズは通常、長さ１２５ミル、幅６０ミルである。このサイジングは本発
明に適用可能であり、略して「1206」サイズのデバイスと表す場合がある。ただ
し、1210、0805、0603、及び 0402 デバイスなど表面実装可能デバイス用の全て
の他の標準サイズ、ならびに非標準サイズで本発明を使用することもできること
を理解されたい。本発明の保護デバイスは、低パワー保護適用例で一般に使用さ
れているシリコン・ダイオード及び MOV 技法の代用となるように設計される。
【００１２】 保護デバイスは通常、三つの材料サブアセンブリを備える。後述するように、
第一のサブアセンブリは通常、基板キャリア又は基板１３と、電極２１と、保護
デバイス６０をPCボードに接続するための端子パッド３４、３６とを含む。第二
のサブアセンブリは電圧可変ポリマー材料４３を含み、第三のサブアセンブリは
カバー・コート５６を含む。
【００１３】 第一のサブアセンブリ、すなわち基板キャリア・サブアセンブリは、制御され
た幅Ｗ２のギャップ２５によって隔てられた二つの電極２１を上面に有するキャ
リア・ベース１３と、第一のサブアセンブリ１３の上部５７、下部５８、及び側
部５９にあるラップアラウンド端子パッド３４、３６とを備える。第二のサブア
センブリ、すなわち電圧可変ポリマー材料４３がこれら二つの電極２１間に塗布
され、ギャップ２５を効果的にブリッジする。カバー・コート５６が、基板サブ
アセンブリの上面５７と、部分的に端子パッド３４、３６の上面５７とにあるポ
リマー材料４３及び電極２１を覆って配置されている。第三のサブアセンブリは
、自動組立て中に生じる可能性がある衝撃からの保護と、使用中の酸化及びその
他の効果からの保護とを提供する。
【００１４】 より具体的には、第一のサブアセンブリ、すなわち基板サブアセンブリが、半
剛性エポキシ材料からなるキャリア・ベース１３を組み込む。この材料は、プリ
ント回路ボード産業で使用される標準的な基板材料とほぼ同じ物理的特性を示し
、従って、デバイスとボードの間に非常に良く合致する熱的特性及び機械的特性
を提供する。同様に他のタイプの材料を使用することもできる。
【００１５】 第一のサブアセンブリはさらに、一つの連続層又は被膜としてパッド３４、３
６の一部である二つの金属電極２１を含む。後述するように、パッド３４、３６
は複数の層からなり、電極２１も構成するベース銅層４４と、補助銅層４６と、
ニッケル層４８と、スズ鉛層５２とを含んで、パッド３４、３６の残りの部分を
構成する。別の実施形態では、補助銅層４６がまた電極２１の第二の銅層（図示
せず）を構成し、それにより電極２１の厚さを増大する。パッドと電極のベース
銅層は、（１）以下の好ましい実施形態で説明するめっきなどの電気化学プロセ
スによって、又は（２）物理的気相成長（PVD）によって同時に堆積される。そ
のような同時堆積は、過電圧状況が生じるときに、パッド３４、３６、電極２１
、及び第二のサブアセンブリ４３の間に良導電性経路を保証する。このタイプの
堆積はまた、製造を容易にし、電極２１を含めた層の厚さの非常に正確な制御を
可能にする。上述したように、基板又はコア１３上へのベース銅４４の初期配置
後、導電金属の追加の層４６、４８、５２が端子パッド上に配置される。これら
の追加の層はこれらのパッド上にフォトリソグラフィ及び堆積技法によってそれ
ぞれ画定し、配置することができる。
【００１６】 二つの金属電極は、１層の厚さであっても２層の厚さであっても（又はそれ以
上の厚さであっても）、制御された幅Ｗ２のギャップ２５によって隔てられてい
る。基板サブアセンブリはまた、保護デバイスの上部５７、下部５８、及び側部
５９に二つの端子パッド３４、３６を含み、支持する。端子パッド３４、３６の
これらの下部５８及び／又は側部５９は、デバイスをボードに取り付ける働きを
し、ボードから電極２１への電気経路を提供する。ここでも、電極２１及び端子
パッドは、ケース基板材料１３に積層された銅シート４４からなる。電気化学的
又は物理的気相成長（PVD）により他の層が同時に堆積されて、基板の上面にあ
る電極と、基板１３の下部にある端子パッド３４、３６との間の良好な連続導電
経路を保証する。この構成は、表面実装アセンブリ技法に関する製造を容易にす
ることができ、端子パッドのラップアラウンド構成を可能にする。電極２１間の
ギャップ幅Ｗ２は、フォトリソグラフィ技法及びエッチング・プロセスによって
画定される。フォトリソグラフィ・プロセスの性質により、電極メタライゼーシ
ョンの離隔の幅Ｗ２の非常に正確な制御が可能になる。電極２１を隔てるギャッ
プ２５は、基板１３の上面を横切る直線として延在する。ギャップの適切なサイ
ジング及び構成が、適切なトリガ電圧及びクランプ電圧、ならびに高速応答時間
及び過電圧状態中の信頼可能な動作をもたらす。電極メタライゼーションは、様
々な元素又は合金材料、すなわち Cu、Ag、Ni、Ti、Al、NiCr、Tin などから選
択して、所望の物理的、電気的、及び冶金的特性を示すコーティングを得ること
ができる。
【００１７】 フォトリソグラフィ、機械加工、又はレーザ処理技法を採用して、ギャップ２
５及び端子パッド３４、３６の物理的寸法及び幅を画定する。追加のメタライゼ
ーション、すなわち Cu、Ni、及び Sn/Pb を端子パッドに特定の厚さまで堆積す
るために、続いてフォトリソグラフィ及び堆積操作を採用する。
【００１８】 電圧可変ポリマー材料４３は、高速過渡過電圧パルスからの保護を提供する。
ポリマー材料４３は、過電圧状態に対する非線形電気的応答をもたらす。ポリマ
ー４３は、有機樹脂又は絶縁媒体中で拡散された微細分割粒子を含む材料である
。ポリマー材料４３は、絶縁結合剤全体にわたって均一に拡散された導電粒子か
らなる。このポリマー材料４３は、結合剤の粒子間隔及び電気的特性に依存する
非線形抵抗特性を示す。このポリマー材料は多くの製造元から市販されており、
上述した様々な特許によって開示されている。
【００１９】 カバー・コート５６サブアセンブリは、金属堆積、パターン画定、及びポリマ
ー４３塗布プロセス後に、基板／ポリマー・サブアセンブリの上面に塗布されて
、ポリマー材料４３を保護するための手段を提供し、かつピックアンドプレース
表面実装技法自動アセンブリ機器用に平坦な上面を提供する。カバー・コート５
６は、保護デバイス６０の性能を低下させる恐れがある電極２１及びポリマー４
３の余剰酸化を防止する。カバー・コート５６は、プラスチック類、コンフォー
マル・コーティング、ポリマー類、及びエポキシ類を含めた様々な材料から構成
することができる。カバー・コート５６はまた、保護デバイス６０にマーキング
するためのビークルとして働き、マーキングは、転写プロセス又はレーザ・マー
キングによって個別の層の間、あるいはカバー・コート５６の表面上に位置され
る。
【００２０】 この保護デバイス６０は、以下のプロセスによって作成することができる。銅
めっき１２を有する FR-4 エポキシの固体シート１０が図１及び２に示されてい
る。この固体シート１０の銅めっき１２及び FR-4 エポキシ・コア１３は、図２
で最も良く見ることができる。この銅めっきされた FR-4 エポキシ・シート１０
は、Allied Signal Laminate Systems（米国 New York 州 Hoosick Falls）から
部品 No.0200BED130C1/C1GFN0200C1/C1A2C として市販されている。FR-4 エポキ
シが好ましい材料であるが、他の適切な材料としては、上述したように PC ボー
ドが作成される材料に適合する、すなわち化学的、物理的、及び構造的に同様の
性質の任意の材料を含む。そこで、この固体シート１０に関する別の適切な材料
はポリイミドである。 FR-4 エポキシ及びポリイミドは、 PC ボード業界で使用
される標準的な基板材料とほぼ同一の物理的特性を有する材料のクラスにある。
その結果、保護デバイス６０と、保護デバイス６０が固定されるPCボードとが、
非常に良く合致した熱的特性及び機械的特性を有する。本発明の保護デバイス６
０の基板はまた、所望のアークトラッキング特性を提供し、それと同時に十分な
機械的柔軟性を示し、過電圧に伴うエネルギーの急速な解放にさらされたときに
損傷を受けない。
【００２１】 保護デバイス６０を製造するプロセスの次のステップでは、従来のエッチング
・プロセスによって銅めっき１２が固体シート１０からエッチング除去される。
この従来のエッチング・プロセスでは、銅が、塩化第二鉄溶液によって基板から
エッチング除去される。
【００２２】 このステップの完了後、図２の銅層１２全てが、この固体シート１０の FR-4
エポキシ・コア１３からエッチング除去されることが理解されるであろうが、こ
の FR-4 エポキシ・シート１０の残りのエポキシ・コア１３は、当初銅層で処理
されていなかった FR-4 エポキシの「クリーンな」シートとは異なる。特に、化
学的にエッチングされた表面処理は、銅層１２がエッチングによって除去された
後、エポキシ・コア１３の表面に残る。エポキシ・コア１３のこの処理済み表面
は、本発明の表面実装超小型保護デバイス６０の製造に必要な後続の操作をより
よく受け入れる。
【００２３】 図３を見るとわかるように、銅を含有しないこの処理済み表面を有する FR-4
エポキシ・シート１０は次いで、シート１０の四半分に沿ってスロット１４を作
成するように経路を付けられる、又は穴開けされる。図３では、これら四つの四
半分を点線で視覚的に分けている。スロット１４の幅Ｗ１（図４）は約０．０６
２５インチである。各スロット１４の長さＬ（図３）は約５．１２５である。
【００２４】 経路付け又は穴開けが完了すると、図３に示されるエッチングされ経路付け又
は穴開けが施されたシート１０が再び銅でめっきされる。この銅の再塗布は、図
３のエッチングされ経路付けされたシートを無電解銅めっき浴に浸漬することに
よって行われる。この銅めっき方法は当技術分野でよく知られている。
【００２５】 この銅めっきステップにより、シート１０の各露出表面に沿って均一な厚さを
有する銅層が配置される。例えば、図４を見るとわかるように、このステップに
よって生じる銅めっき１８は、（１）シート１０の平坦な上面２２と、（２）ス
ロット１４の少なくとも一部を画定する鉛直間隙領域１６との両方をカバーする
。これらの間隙領域１６は、最終保護デバイス６０の端子パッド３４、３６の一
部を最終的に形成するので、銅めっきされていなければならない。銅めっきの均
一な厚さは、使用者の最終的な要求により異なる。
【００２６】 めっきが完了した後、図４の銅めっき構造に達するために、この構造の露出表
面全体がいわゆるフォトレジスト・ポリマーによってカバーされる。
【００２７】 再めっき済み銅シート２０がフォトレジストによってカバーされた後、シート
２０を覆って普通であればクリアなマスクが配置される。パターン付きパネルが
このクリアなマスクの一部であり、マスクにわたって均等に離隔されている。こ
れらのパターン付きパネルは UV 光不透明物質からなり、一般に図５に示される
パターン３０のサイズ及び形状に対応するサイズ及び形状である。本質的には、
これらのパネルを有するこのマスクを再めっき済み銅シート２０上に配置するこ
とによって、再めっき済み銅シート２０の平坦な上向き表面２２のいくつかの部
分が UV 光の効果から効果的に遮蔽される。
【００２８】 パターン３０が本質的に、電極２１及びポリマー・ストリップ４３の形状及び
サイズを画定することが以下の考察から理解されよう。後続のステップが、端子
パッド３４、３６の残りの部分を画定する。電極２１及びポリマー・ストリップ
４３の幅、長さ、及び形状は、UV 光不透明パネル・パターンのサイズ及び形状
を変更することによって変えることができることを理解されたい。特に、本発明
の一つの実施形態は、図示された尖ったコーナ１９ではなく、（図１５に示され
るような）丸いコーナ１９を有することを含む。実際、コーナ１９を丸めること
が好ましいことがわかっている。
【００２９】 従って、このステップは、電極２１間のギャップ２５、及び電極２１の切欠き
２３を画定する。上述したように、フォトリソグラフィ、機械加工、及びレーザ
処理技法を採用して、非常に小さく、入り組み、複雑な電極２１及びギャップ２
５幾何形状を構成することができる。電極２１構成は、好都合には修正すること
ができ、結果として得られる保護デバイス６０の特定の電気的特性を得ることが
できる。ギャップ幅Ｗ２を変更して、過負荷状況中にトリガ及びクランプ電圧の
制御を提供することができる。例えば、本発明のデバイスのギャップ幅は、好ま
しくは１ミル未満から約２５ミルの範囲にある。
【００３０】 示されたデバイス構成により、前の構成のデバイスと同様のトリガ及びクラン
プ電圧定格が得られる。ESD 波形として２ｋＶ、４ｋＶ、及び８ｋＶのピーク電
圧を用いて試験を行った。２ミル及び４ミルのギャップ幅の使用により、１００
〜１５０Ｖのトリガ電圧及び３０〜５０Ｖのクランプ電圧が得られた。
【００３１】 さらに、このステップ中、シートの裏側がフォトレジスト材料でカバーされ、
再めっき済み銅シート２０がフォトレジストでカバーされた後、シートにわたっ
て普通であればクリアなマスクが配置される。長方形パネルがこのクリアなマス
クの一部である。長方形パネルは UV 光不透明物質からなり、図６に示されるパ
ネル２８のサイズに対応するサイズである。本質的には、これらのパネルを有す
るこのマスクを再めっき済み銅シート２０上に配置することによって、再めっき
済み銅シート２０の平坦な下向き表面２８の複数のストリップが、 UV 光の効果
から効果的に遮蔽される。
【００３２】 長方形パネルは本質的に、幅広の端子パッド３４及び３６と、ストリップ２６
の下部５８の下側中央部分２８との形状及びサイズを画定する。従って、ストリ
ップ２６の下部５８の一部からの銅めっきがフォトレジスト・マスクによって画
定される。特に、ストリップ２６の下部５８の下側中央部分２８から銅めっきが
除去される。この再めっき済みシート２０のこの断面の斜視図が図６に示されて
いる。
【００３３】 次いで、再めっきされ、フォトレジストでカバーされたシート２０全体、すな
わちシート２０の上部５７、下部５８、及び側部５９が UV 光を受ける。再めっ
き済みシート２０は、マスクの正方形パネル及び長方形ストリップによってカバ
ーされていない全てのフォトレジストの硬化を保証するのに十分な時間にわたっ
て UV 光にさらされる。その後、これらの正方形パネル及び長方形ストリップを
含むマスクが再めっき済みシート２０から除去される。元々これらの正方形パネ
ルの下方にあったフォトレジストは、硬化されずに残っている。この硬化されな
いフォトレジストは、溶媒を使用して再めっき済みシート２０から洗い流すこと
ができる。
【００３４】 再めっき済みシート２０の残りの部分にある硬化フォトレジストは、プロセス
中の次のステップに対する保護を提供する。特に、硬化フォトレジストは、硬化
フォトレジストの領域の下方にある銅の除去を防止する。パターン付きパネルの
下方に元々あった領域は、硬化フォトレジスト及びそのような保護を有さない。
従って、そのような領域からエッチングによって銅を除去することができる。こ
のエッチングは塩化第二鉄溶液を用いて行われる。
【００３５】 銅が除去された後、図５及び６を見るとわかるように、パターン付きパネルの
下に元々あった領域及びマスクの長方形ストリップが全くカバーされていない。
カバーがなく、これらの領域はこのとき、クリアなエポキシの領域２８及び３０
を含む。
【００３６】 次いで、再めっき済みシート２０が化学浴内に置かれて、残りの硬化フォトレ
ジストが全て、そのシート２０の前に硬化された領域から除去される。
【００３７】 この明細書では、隣接するスロット１４間のシート２０の一部をストリップ２
６と呼ぶ。このストリップは、図４に示されるように、デバイスの長さを定義す
る寸法Ｄを有する。この明細書で述べる操作のいくつかの完了後、このストリッ
プ２６は、最終的に複数の部片に切断され、これらの部片がそれぞれ、本発明に
よる ESD/SMD 又は保護デバイス６０になる。
【００３８】 やはり図６からわかるように、ストリップ２６の下側５８は、依然として銅め
っきを含む周辺部に沿った領域を有する。ストリップ２６の下側５８のこれらの
周辺領域３４及び３６はパッドの一部をなす。これらのパッドは、最終的に、仕
上げられた保護デバイス６０全体を PC ボード全体に固定するための手段として
働く。
【００３９】 図７は、図６のストリップ２６の上側５７の斜視図である。これらのストリッ
プ２６の下側中央部分２８に概して対向し、かつ合致して、線形領域４０がこの
上側３８にある。これらの線形領域４０は、図７の点線によって定義されている
。
【００４０】 図７は、本発明の製造における次のステップに関連して表されている。この次
のステップでは、フォトレジスト・ポリマーが、ストリップ２６の上側５７の各
直線領域４０に沿って配置される。これらの直線領域４０をカバーすることによ
り、フォトレジスト・ポリマーもまた、ギャップ２５及び電極２１に沿って配置
される。これらの電極２１は導電金属、ここでは銅からなる。次いで、フォトレ
ジストが UV 光によって処理され、その結果、直線領域４０上へのフォトレジス
トの硬化が行われる。
【００４１】 直線領域４０上へのこのフォトレジストの硬化の結果、ストリップ２６がめっ
き用の金属を含む電解浴内に浸漬されるときに、金属がこの直線領域４０に堆積
しない。
【００４２】 さらに、上で説明したように、ストリップ２６の下側５８の中央部分２８は、
ストリップ２６が電解めっき浴内に浸漬されるとき、やはりめっきを受けない。
この金属部分を元来カバーしている銅金属が除去され、シート２０のベースを形
成する非被覆エポキシが現われる。電解めっきプロセスを用いると、金属はこの
非被覆エポキシに接着しない、又はめっきされない。
【００４３】 ストリップ２６全体が電解銅めっき浴に浸漬され、次いで、電解ニッケルめっ
き浴に浸漬される。その結果、図８を見るとわかるように、銅層４６及びニッケ
ル層４８がベース銅層４４に堆積される。これらの銅層４６及びニッケル層４８
の堆積後、追加のスズ鉛層５２が、図９に示される電解スズ鉛浴によりこれらと
同じ領域に堆積される。次いで、直線領域４０上の硬化フォトレジスト・ポリマ
ーが除去される。
【００４４】 図１０及び１１に見られるように、次いでポリマー材料４３が塗布される。ポ
リマー４３は、いくつかの方法で塗布することができる。例えば、以下さらに述
べるステンシル印刷の使用と同様の様式で図１４に示されるステンシル印刷機を
使用してポリマー４３を塗布することができる。さらに、ポリマー４３をポリマ
ー４３のチューブを用いて手動で塗布することもできる。ポリマー４３を塗布す
るための他の自動手段も可能である。ポリマー４３が領域４２内部及び領域４１
間に塗布され堆積された後、シート２０が熱硬化されてポリマー４３を固化し、
図１１におけるストリップ２６に似たストリップ２６を得る。
【００４５】 保護デバイス６０の製造における次のステップは、ストリップ２６の上部５７
の大部分の長さにわたる保護層５６の配置である（図１２）。この保護層５６は
、現行保護デバイス６０の第三のサブアセンブリであり、電極２１及びポリマー
・ストリップ４３領域にわたって比較的気密なシールを形成する。このようにす
ると、保護層５６が、 PC ボードへの取付中の酸化及び衝撃からの保護を提供す
る。この保護層もやはり、真空ピックアップ・ツールを使用するピックアンドプ
レース操作用の表面を提供する手段として働く。
【００４６】 この保護層５６は、現行過負荷状態中に可溶リンク４２内で生じる溶解、イオ
ン化、及びアーキングを制御する助けとなる。保護層５６又はカバー・コート材
料が、特に可溶リンク４２の中断に重要な所望のアーク焼入れ特性を提供する。
【００４７】 カバー・コート５６の塗布は、デバイスの本体の形状を画定するために簡単な
取付具を使用する単一処理ステップで行うことができるようなものである。この
製造方法は、物理的及び環境的損傷から電極２１、ギャップ２５、及びポリマー
４３を保護することに関し、現行の方法に勝る利点を提供する。コンフォーマル
・コーティング５６の塗布は、クランプ又はダイ成形方法におけるように、電極
ギャップ２５の物理的位置付けが重要にならないように行われる。塗布前にコン
フォーマル・コーティングを着色色素と混合して、色コード化電圧定格保護デバ
イス６０を提供することもできる。
【００４８】 保護層５６はポリマーから構成することができ、ステンシル印刷カバー・コー
ト塗布プロセスを使用するときは、好ましくはポリウレタン・ゲル又はペースト
から構成し、射出成形カバー・コート塗布プロセスが使用されるときは、好まし
くはポリカーボネート接着剤から構成することができる。好ましいポリウレタン
は Dymax によって作成される。使用されるカバー・コート塗布プロセスによっ
ては、他の同様のゲル、ペースト、及び接着剤も本発明に適切である。ポリマー
以外にも、保護層５６は、プラスチック類、コンフォーマル・コーティング、及
びエポキシ類からなっていてよい。
【００４９】 この保護層５６は、図１４に示される共通のステンシル印刷機の使用を含むス
テンシル印刷プロセスを使用してストリップ２６に塗布される。ステンシル印刷
は、ダイ成形体を使用する射出成形プロセスの場合などカバー・コート５６を塗
布するためのいくつかの代替プロセスよりも速いことが判明している。具体的に
は、ステンシル印刷機を使用しながらステンシル印刷プロセスを使用することに
より、射出成形操作に比べて生産量が少なくとも２倍になることが判明している
。ステンシル印刷機は、 Affiliated Manufacturers, Inc.（米国 New Jersey
州 Northbranch）により型番 CP-885 として製造されている。
【００５０】 ステンシル・プロセスでは、シート２０の一つの四半分にあるストリップ２６
全てに材料が同時に塗布される。ステンシル印刷プロセスを使用すると、カバー
・コート材料が UV 放射線に直接露出されるので、射出成形プロセスよりもかな
り早く材料が硬化する。射出成形プロセスでは UV 光がフィルタを介して進まな
ければならない。さらに、ステンシル印刷プロセスは、カバー・コート５６の高
さ及び幅に関し、注入充填プロセスよりも均一なカバー・コートを生成する。そ
の均一性により、比較的高速の自動プロセスでヒューズをテストし、パッケージ
することができる。射出充填プロセスでは、カバー・コート５６のいくぶん不均
一な高さ及び幅により、機器をテストし、パッケージする際に保護デバイス６０
を正確に位置合わせすることが困難である場合がある。
【００５１】 ステンシル印刷機は、摺動可能プレート７０と、ベース７２と、スキージ・ア
ーム７４と、スキージ７６と、オーバーレイ７８とを備える。オーバーレイ７８
はベース７２に取り付けられ、スキージ７６は、ベース７２及びオーバーレイ７
８の上方にあるスキージ・アーム７４に可動に取り付けられる。プレート７０は
、ベース７２及びオーバーレイ７８の下方で摺動可能である。オーバーレイ７８
は、カバー・コート５６の幅に対応する平行な開口８０を有する。
【００５２】 ステンシル印刷プロセスは、シート２０下に接着テープを取り付けることから
始まる。シート２０は、接着テープが取り付けられた状態でプレート７０上に配
置され、接着テープはプレート７０とヒューズ・シート２０の間にある。次いで
、カバー・コート５６材料が、オーバーレイ７８の一端にシリンジを用いて塗布
される。プレート７０は、オーバーレイ７８の下方で摺動し、平行な開口８０と
正確に位置合わせしてオーバーレイ７８の下方にシート２０を嵌める。次いで、
スキージ７６が下降して、オーバーレイ７８の上部にある材料を超えてオーバー
レイ７８に接触する。次いで、スキージ７６は、開口８０が存在するオーバーレ
イ７８をわたって移動し、それにより開口８０を介してカバー・コート５６材料
に付勢し、シート２０の各ストリップ２６に対して押圧する。従ってこのとき、
カバー・コートは、電極２１、ギャップ２５、及びポリマー・ストリップ４３を
カバーする（図１２及び１３）。スキージ７６は次いで上昇し、シート２０がオ
ーバーレイ７８から離される。オーバーレイ７８の開口８０は、図１２及び１３
に示されるように、保護層がパッド３４、３６に部分的にオーバラップするよう
に十分に広い。さらに、カバー・コート材料として使用される材料は、ペースト
又はゲル領域において粘着性を有すべきであり、それにより材料は、シート２０
上に拡散した後に概して平坦な上面４９を作成し、しかし材料５６がスロット１
４内に流れないように流れる。次いで、ストリップ２６のシート２０が UV チャ
ンバ内で UV 硬化される。この硬化の最後に、ポリウレタン・ゲル又はペースト
が固化され、保護層５６を形成する（図１２及び１３）。
【００５３】 無色でクリアなカバー・コートが外観上好ましいが、代替タイプのカバー・コ
ートを使用することもできる。例えば、着色された、クリアな、又は透明なカバ
ー・コート材料を使用することができる。これらの着色材料は、クリアなカバー
・コート材料に色素を添加することによって簡単に製造することができる。これ
らの着色材料を使用することによりカラー・コーディングを達成することができ
る。すなわち、カバー・コートの様々な色を様々な定格に対応させることができ
、使用者に、任意の所与の保護デバイス６０の定格を求めるための簡単な手段を
提供する。これらの両コーティングが透明であるため、使用者は、設置前、使用
中に、ポリマー・ストリップ４３を視覚的に検査することができる。
【００５４】 次いで、ストリップ２６は、それらのストリップ２６を個々のヒューズに分離
するいわゆるダイシング操作のための準備をされる。このダイシング操作では、
ダイアモンド・ソーなどを使用して、平行な平面６１（図１２）に沿ってストリ
ップ２６を個々の薄膜表面実装ヒューズ６０（図１３）に切り分ける。この切断
は、電極２１の切欠き２３を二分する。ここで、電極２１のメタライゼーション
が切欠き２３又は切欠領域１２から除去されることがより簡単に理解できよう。
具体的には、切欠領域２３を電極を用いずに切断することがより簡単になる。さ
らに、ダイシング中、メタライゼーションのカーリングが切断部に沿って起こる
場合があり、それにより金属（電極の一部）のカールがギャップ領域内に動き、
ギャップ幅Ｗ２を効果的に減少する。ダイシングが行われる場所に切欠き２３を
置くことで、この起こり得る問題及び他の起こり得る問題が緩和される。代替実
施形態では、切欠き２３がパッド３４、３６に向けてさらに延在することができ
ること、及び切欠き２３のコーナ１９を丸めることができることに留意されたい
。
【００５５】 この切断操作は、本発明の薄膜保護デバイス６０（図１３）の製造を完了させ
る。
【００５６】 前の特徴はすべて、電極及びギャップ幾何形状とポリマー４３組成とを調整す
ることによってトリガ及びクランプ電圧特性の制御を改善する ESD/SMD デバイ
ス・アセンブリを製造することに関連している。電極及びポリマー４３材料の適
切な選択に結び付いた堆積及びフォトリソグラフィ・プロセスの寸法制御態様が
、一定のトリガ及びクランプ電圧を提供する。
【００５７】 トリガ及びクランプ電圧の制御を改善することに加え、オーバーシュートを最
小限に抑えることができ、電界集中を最小限に抑えるように電極を整形すること
によって過電圧回路保護デバイスの再現性及び信頼性を改善することができるこ
とが判明している。さらに、電極の活性領域に接触する材料の体積を増大するた
めに様々な電極構成を利用することによって、過電圧回路保護デバイスのエネル
ギー定格を改良することができる。
【００５８】 図１５〜図１７を参照すると、電気回路を過電圧故障状態から保護するための
電気デバイスが開示されている。デバイス１００は基板１１０からなる。好まし
くは、基板１１０は電気絶縁性がある。基板に適した材料は、 FR-4 エポキシ又
はポリイミドである。第一及び第二の電極１２０、１３０は基板１１０上に配設
されている。各電極１２０、１３０が電極周辺部ＥＰを有する。電極１２０、１
３０は互いに離隔されており、ギャップ領域１４０を形成する。電界集中を増大
させる尖った電極エッジをなくすために、ギャップ領域１４０内の電極周辺部Ｅ
Ｐが曲線状になっている。電圧可変材料１４３が、ギャップ領域１４０内の基板
１１０上に配設されている。材料１４３は、第一の電極１２０を第二の電極１３
０に電気的に接続する。
【００５９】 電極１２０、１３０は、上述したプロセス、例えばめっき又は物理的気相成長
によって基板１１０に堆積することができる。電極メタライゼーションは、所望
の物理的、電気的、及び冶金的特性を示す電極層を得るために、様々な元素又は
合金材料、すなわち銅、銀、ニッケル、チタン、アルミニウム、スズなどから選
択することができる。好ましい実施形態では、電極が銅を備え、従来の無電解め
っき技法によって堆積される。従来のフォトリソグラフィ技法及びエッチング・
プロセスにより、ギャップ領域１４０内の電極１２０、１３０間のギャップ幅Ｗ
２を正確に制御することができる。予期される保護デバイス１００の適用例に応
じて、約０．５ミルから約１００ミル、好ましくは約５ミルから約７５ミル、特
に約１０ミルから約５０ミルの範囲でギャップ幅Ｗ２を形成するように電極が離
隔される。
【００６０】 電圧可変材料１４３は、高速過渡過電圧パルスからの保護を提供し、かつ過電
圧状態に対する非線形電気的応答を提供する。材料１４３は、有機樹脂又は絶縁
媒体中に分散された微細分割粒子を備える。材料１４３は、絶縁結合剤、例えば
ポリマー全体にわたって均一に分散された導電粒子からなる。このポリマー材料
１４３は、結合剤の粒子間隔及び電気的特性に依存する非線形抵抗特性を示す。
このポリマー電圧可変材料１４３は、多くの製造元から市販されており、上述し
た様々な特許によって開示されている。
【００６１】 電圧可変材料１４３を塗布する前に、導電端子１５０、１６０が形成される。
図２３〜図２７を参照すると、端子は、それぞれ基板１１０の第一の端部１５１
及び第二の端部１６１の周りを包む。第一の導電端子１５０は基板１１０の下部
に配設され、基板１００の第一の端部１５１の周りを包んで第一の電極１２０と
の電気接続を形成する。第二の導電端子１６０は基板１１０の下部に配設され、
基板１１０の第二の端部の周りを包んで第二の電極１３０との電気接続を形成す
る。好ましくは、導電端子１５０、１６０が、第一の補助銅層１７０、第二のニ
ッケル層１８０、及び第三のスズ鉛層１９０を含めた複数の層からなる。
【００６２】 図２３〜図２５Ｂに図示される実施形態では、基板１１０の一部分を除去して
、電極１２０、１３０間のギャップ領域１４０にキャビティ２００を形成する。
電圧可変材料１４３がキャビティ２００内部に配設される。キャビティ２００は
、従来のマスク及びエッチング・プロセスによって基板１１０に形成することが
できる。好ましい実施形態では、基板の厚さが０．０２０インチであり、キャビ
ティの最小深さが０．００１５インチである。電極１２０、１３０の活性領域、
すなわち電圧可変材料１４３と直接接触する電極の領域を増大するために、電極
１２０、１３０を、図２４及び図２５Ａ〜図２５Ｂに示されるキャビティ２００
の対向する壁に形成することができる。キャビティ２００は、電極１２０、１３
０間により多くの電圧可変材料１４３を配設することを可能にし、それにより、
デバイスの全体の寸法を増大することなくデバイスのエネルギー定格を増大させ
る。
【００６３】 カバー・コート又は保護層１５６は、電極配設、パターン画定、及び電圧可変
材料１４３塗布プロセス後に基板の上面に塗布されて、電圧可変材料１４３をカ
バーして保護し、ピックアンドプレース表面実装技法自動アセンブリ機器用に平
坦な上面を提供する。保護層１５６は、保護デバイス１００の電気的特性を低下
させて影響を及ぼす恐れがある電極１２０、１３０及び材料１４３の余剰酸化を
防止する。保護層１５６は、プラスチック類、コンフォーマル・コーティング、
ポリマー類、及びエポキシ類を含めた様々な材料から構成することができる。保
護層１５６はまた、保護デバイス１００にマーキングするためのビークルとして
も働き、マーキングは、インク転写プロセス又はレーザ・マーキングによって個
別の層の間、又は保護層１５６の表面上に配置される。
【００６４】 図２５Ｂに例示される好ましい実施形態では、電極１２０と、導電ラップアラ
ウンド端子１５０の第一の導電層１７０とが単一連続金属層、例えば銅層からな
る。同様に、電極１３０と、導電ラップアラウンド端子１６０の第一の導電層１
７０とが単一連続金属層、例えば銅層からなる。
【００６５】 図２６〜図２８に例示される実施形態では、電極プロファイルが収容領域２１
０を形成するように整形される。本出願では、電極プロファイルは、電極が形成
される（図２６〜２８に参照番号１１１によって示される）基板の表面と、電極
の外側露出面（図２６〜２８の参照番号１２１、１３１によって示される）との
間に位置する電極の部分である。電圧可変材料１４３は、収容領域２１０内部に
配設される。収容領域２１０を形成するように電極１２０、１３０のプロファイ
ルを整形することによって、電極１２０、１３０の活性領域（すなわち材料１４
３と直接接触する電極の表面領域）、及び電極間に充填された電圧可変材料１４
３の量を増大することができる。その結果、電界フィールド濃度を制御すること
ができ、デバイスの全体寸法を増大させることなくデバイスのエネルギー定格を
増大させることができる。
【００６６】 図２６を特に参照すると、電極１２０、１３０は階段状プロファイルを含む。
階段状段階的電極プロファイルの縁部は、（１）電界集中を最小限に抑えるため
、（２）パルスごとに信頼性を改善するため、かつ（３）製造プロセスを簡略化
するために丸められている。好ましい実施形態では、電極の縁部が半径約０．０
０２インチに丸められている。図２７を参照すると、電極プロファイルは通常、
基板１１０の表面から離れるにつれて概ね傾斜している。本出願では、概ね傾斜
した電極プロファイルは、基板表面１１１に対して概ね垂直ではない任意の電極
プロファイルである。
【００６７】 図２８Ａに図示されるように、活性電極領域（すなわち材料１４３と直接接触
する電極の表面領域）での電圧可変材料１４３の体積は、収容領域２１０を作成
するために電極の厚さｔを増大することによって増大することができる。典型的
なデバイスでは、電極１２０、１３０が約０．００１〜０．００２インチの厚さ
を有する場合がある。図２８Ａに例示された実施形態では、電極１２０、１３０
が０．００３インチよりも大きな厚さを有する。好ましくは、約０．００４イン
チと０．０２０インチの間、特に約０．００８インチと０．０１５インチの間で
ある。電極の厚さを増大するのでなく、（１）基板表面１１１に配設される１対
の絶縁層２２０、２３０に電極１２０、１３０を堆積して、（図２８Ｂに例示さ
れる）より大きな収容領域２１０を形成することによって、又は図２８Ｃに例示
されるように基板１１０により深いキャビティをエッチングすることにより収容
領域２１０を作成することによって、活性電極領域内の材料１４３の体積を増大
することができる。どちらの実施形態でも、電極１２０、１３０がキャビティ内
に配設される（すなわちキャビティ壁に形成される）ことが好ましく、さらに好
ましくは収容領域２１０内の基板表面１１１と接触する。
【００６８】 本発明はまた、三次元で電極１２０、１３０を整形して、電気デバイスでの電
界集中及びオーバーシュートを最小限に抑え、全体の信頼性を改善し、さらに、
丸い縁部を有する電極が尖った縁部を有する電極よりも製造が容易であるため製
造経済性を改善する。図３０を参照すると、電極１２０、１３０が選択的に再成
長し、活性電極領域で第一及び第二の厚さｔ１、ｔ２、ならびに全体的に丸いプ
ロファイルを作成する。
【００６９】 電極のプロファイルは、従来のフォトリソグラフィ及び電解堆積プロセスによ
って整形される。好ましい方法では、連続導電層が基板表面に堆積される。次い
でフォトイメージ可能コーティング（PIC）が PIC に塗布され、現像され、すす
ぎ除去されて、導電層の一部が露出する。導電層の露出部分がエッチング除去さ
れて、ギャップと、第一及び第二の電極１２０、１３０とが形成される。次いで
、電極１２０、１３０に残っている PIC の周り及び上に金属を電解堆積するこ
とによって電極１２０、１３０を再成長させる。その結果、活性電極領域で整形
電極プロファイルが得られる。好ましくは、整形プロファイルは、丸い縁部と、
電極１２０又は１３０の残りの厚さｔ１よりも大きい厚さｔ２を有する。例えば
、特に好ましい実施形態では、ｔ１は０．００１〜０．００２インチの範囲にあ
り、ｔ２は、０．００２インチよりも大きく約０．００５インチまでの範囲にあ
る。電圧可変材料１４３が、電極１２０、１３０の再成長部分の間に堆積される
。最終的には、保護層１５６が PIC 層２２１、２３１に塗布され、電圧可変材
料１４３及び再成長電極１２０、１３０の一部分をカバーする。
【００７０】 次に図１８〜図２２を参照すると、第一及び第二の電極１２０、１３０が電気
絶縁基板１１０上に配設され、電極周辺部Ｐ1 及びＰ2 を有する。第一の電極周
辺部Ｐ1 の一部が、第二の電極周辺部Ｐ2 の一部に対面して活性電極領域を画定
する。対面電極周辺部の経路は、距離Ｄc を有する。互いに対面していない電極
周辺部の部分は経路距離Ｄnc を有する。Ｄc はＤnc よりも大きい。電圧可変材
料１４３が活性電極領域内の基板上に配設され、第一の電極１２０を第二の電極
１３０に電気的に接続する。活性電極領域及び電圧可変材料１４３の体積を増大
させるために、好ましい実施形態では、活性電極領域を画定する電極周辺部が曲
線である。
【００７１】 図２９を参照すると、複数の電気回路を保護するためのマルチライン電気デバ
イス３００が示されている。デバイス３００は、表面に配設された電気絶縁基板
１１０、第一の共通電極３２０、及び複数の第二の電極３３０を備える。複数の
第二の電極３３０は、第一の共通電極３２０から離隔され、かつ対面して、複数
のギャップ領域３４０を形成する。電圧可変材料３４３は、複数のギャップ領域
３４０の少なくとも一つの内部に配設され、複数の第二の電極３３０の少なくと
も一つを第一の共通電極３２０に電気的に接続する。図２９に示される好ましい
実施形態では、第一の共通電極が、複数の第二の電極３３０の数に対応する複数
の対合部分３２１を有する。電圧可変材料３４３の別個の本体が、複数の第二の
電極３３０のそれぞれを、第一の共通電極３２０の複数の対合部分３２１の対応
する一つに電気的に接続する。
【００７２】 ただし、本発明を、その精神又は中心的特徴を逸脱することなく他の特定の形
式で実施することもできることを理解されたい。従って、この例及び実施形態は
全ての点で限定ではなく例示とみなすべきであり、本発明は本明細書で与えられ
た詳細に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による超小型 ESD/SMD を作成するために使用される銅め
っきFR-4エポキシ・シートの斜視図である。
【図２】 図１のシートの一部の断面図であり、図１の線２−２に沿って取
られた図である。
【図３】 図１の FR-4 エポキシ・シートの斜視図であり、しかし銅めっき
がストリップされ、複数のスロットを有し、各スロットが幅Ｗ１及び長さＬを有
し、そのシートの個別の四半分内に経路を付けられている図である。
【図４】 図３の経路付きシートの一部の拡大切欠き斜視図であり、しかし
銅めっき層が再塗布されている図である。
【図５】 図４からの再めっき済み銅シートの平坦な上向き表面の複数の部
分の上部斜視図であり、それらの部分がそれぞれ紫外（UV）光不透明基板のパタ
ーン付きパネルでマスクされた後の図である。
【図６】 図５の逆側の斜視図であり、しかし図５の再めっき済みシートか
ら銅めっきのストリップ状部分を除去した後の図である。
【図７】 図６のストリップ２６の上部５７の斜視図であり、点線によって
画定された直線領域４０を示す図である。
【図８】 銅めっき浴に、次いでニッケルめっき浴に浸漬した後の単一スト
リップ２６の図であり、その結果、追加の銅層及びニッケル層がベース銅層の端
子パッド部分上に体積されている図である。
【図９】 図８のストリップの斜視図であり、しかし端子パッドの銅及びニ
ッケル層を覆って別の層を形成するためにスズ鉛浴に浸漬させた後の図である。
【図１０】 図９のストリップを示す図であり、電圧可変ポリマー・ストリ
ップが塗布された領域を示す図である。
【図１１】 図１０のストリップを示す図であり、しかしストリップ２６の
ギャップ２５内に追加のポリマー材料４３を有する図である。
【図１２】 図１１のストリップを示し、しかし電極２１及びポリマー材料
４３を覆って追加のカバー・コート５６を有する図である。
【図１３】 最終的に作成されたときの本発明による個々の ESD/SMD を示
し、ダイアモンド・ソーを使用して平行な平面に沿ってストリップを切断し、個
別デバイスを形成するいわゆるダイシング操作後の図である。
【図１４】 ESD/SMD 製造プロセスのステンシル印刷ステップを行うため
に使用されるステンシル印刷機の正面図である。
【図１５】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図１６】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図１７】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図１８】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図１９】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図２０】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図２１】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図２２】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの上面図である。
【図２３】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの正面図である。
【図２４】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの正面図である。
【図２５Ａ】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有
するデバイスの正面図である。
【図２５Ｂ】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有
するデバイスの正面図である。
【図２６】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの正面図である。
【図２７】 本発明の実施形態に従って整形された電極プロファイルを有す
るデバイスの正面図である。
【図２８Ａ】 本発明による電圧可変材料用の収容領域を有するデバイスの
実施形態を示す図である。
【図２８Ｂ】 本発明による電圧可変材料用の収容領域を有するデバイスの
実施形態を示す図である。
【図２８Ｃ】 本発明による電圧可変材料用の収容領域を有するデバイスの
実施形態を示す図である。
【図２９】 本発明によるマルチライン電気デバイスを示す図である。
【図３０】 本発明の好ましい実施形態に従って整形された電極を有するデ
バイスを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アントニー・ミネルヴィニ アメリカ合衆国・イリノイ・60467・オー ランド・パーク・フランシス・コート・ 16416 (72)発明者 ロバート・スウェンゼン アメリカ合衆国・イリノイ・60056・マウ ント・プロスペクト・＃３Ａ・サー・ガラ ハド・1308 (72)発明者 アンドリュー・ジェイ・ニューハルフェン アメリカ合衆国・イリノイ・60102・アル ゴンクィン・サウス・メイン・ストリー ト・308 (72)発明者 アンドリュー・ダブリュ・エス・エリオッ ト アメリカ合衆国・カリフォルニア・ 94563・オリンダ・ビーコンズフィール ド・コート・３ Ｆターム(参考） 5E034 CA01 CA08 CB08 DA02 DC03 EA07 EA08

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一表面を有する電気的絶縁基板と、 前記電気的絶縁基板の前記第一表面上に配設され、互いに離隔されてギャップ
    領域を形成する第一及び第二電極と、 除去されて前記ギャップ内にキャビティを形成する、前記基板の部分と、 前記ギャップ領域の前記キャビティ内に配設され、前記第一電極を前記第二電
    極に接続する電圧可変材料と を備えた電気回路保護デバイス。
  2. 【請求項２】 電極の第一部分が第一厚さを有し、電極の第二部分が第二厚
    さを有し、第一厚さは第二厚さより大である、請求項１に記載の電気回路保護デ
    バイス。
  3. 【請求項３】 電極の第一部分が電圧可変材料と直接接触する、請求項２に
    記載の電気回路保護デバイス。
  4. 【請求項４】 第一厚さが０．００１から０．００２インチの範囲にあり、
    第二厚さが０．００２から０．００５インチより大きい範囲にある、請求項２に
    記載の電気回路保護デバイス。
  5. 【請求項５】 前記電圧可変材料をカバーする保護層を含む、請求項１に記
    載の電気回路保護デバイス。
  6. 【請求項６】 前記基板が第一端部及び第二端部と、前記基板の前記第一端
    部の周りを包んで前記第一電極と電気的接続を形成する第一導電端子と、前記基
    板の前記第二端部の周りを包んで前記第二電極と電気的接続を形成する第二導電
    端子とを有する、請求項１に記載の電気回路保護デバイス。
  7. 【請求項７】 前記第一及び前記第二導電端子のそれぞれが三つの導電層か
    ら構成され、前記第一及び前記第二導電端子の第一導電層が前記第一及び前記第
    二電極を形成する、請求項６に記載の電気回路保護デバイス。
  8. 【請求項８】 前記第一導電端子及び前記第一電極の前記第一導電層が、単
    一の連続金属層である、請求項７に記載の電気回路保護デバイス。
  9. 【請求項９】 前記第二導電端子及び前記第二電極の前記第一導電層が、単
    一の連続金属層である、請求項７に記載の電気回路保護デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記電極が、約０．５から１００ミルの範囲の距離で前記
    ギャップ内で離隔されている、請求項１に記載の電気回路保護デバイス。
  11. 【請求項１１】 基板と、 前記基板上に配設され、電極周辺部を有し、互いに離隔されてギャップ領域を
    形成する第一及び第二電極と、 前記ギャップ領域内で前記基板上に配設され、前記第一電極を前記第二電極に
    接続する電圧可変材料とを備え、 前記ギャップ領域内で前記電極周辺部が曲線的である 電気回路保護デバイス。
  12. 【請求項１２】 前記基板が基板周辺部を有し、前記電極周辺部の大多数が
    前記基板周辺部内にある、請求項１１に記載の電気回路保護デバイス。
  13. 【請求項１３】 前記ギャップ領域内の前記基板の部分が除去されてキャビ
    ティが形成されている、請求項１１に記載の電気回路保護デバイス。
  14. 【請求項１４】 前記電圧可変材料が前記キャビティ内に配設されている、
    請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
  15. 【請求項１５】 前記キャビティが少なくとも０．００１５インチの深さを
    有する、請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
  16. 【請求項１６】 前記電圧可変材料をカバーする保護層を含む、請求項１１
    に記載の電気回路保護デバイス。
  17. 【請求項１７】 前記電極が、約０．００４インチから０．０２０インチの
    範囲の厚さを有する、請求項１１に記載の電気回路保護デバイス。
  18. 【請求項１８】 基板と、 前記基板上に配設され、第一電極周辺部を有する第一電極と、 前記基板上に配設され、第二電極周辺部を有する第二電極とを備え、 前記第一電極周辺部の部分が前記第二電極周辺部の部分に対面して活性電極領
    域を定義し、前記対面する電極周辺部が周辺経路距離Ｄc を有し、 前記第一及び第二電極周辺部が非対面部分を有し、前記周辺部の前記非対面部
    分が周辺経路距離Ｄnc を有し、 Ｄc はＤnc より大であり、さらに、 前記活性電極領域内で前記基板上に配設され、前記第一電極を前記第二電極に
    接続する電圧可変材料を備えた 電気回路保護デバイス。
  19. 【請求項１９】 前記活性電極領域を定義する前記電極周辺部の前記部分が
    曲線的である、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  20. 【請求項２０】 前記基板の部分が前記活性領域内で除去されてキャビティ
    表面を有するキャビティを形成し、前記電極が前記キャビティ表面上に配設され
    る、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  21. 【請求項２１】 前記電圧可変材料が、前記活性電極領域内で前記電極周辺
    部にオーバラップする、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  22. 【請求項２２】 前記電極が前記活性電極領域内で丸いプロファイルを有す
    る、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  23. 【請求項２３】 前記電極が約０．００４インチから０．０２０インチの範
    囲の厚さを有する、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  24. 【請求項２４】 第一及び第二電極の前記対面部分が第一厚さを有し、前記
    第一及び第二電極の非対面部分が第二厚さを有し、第一厚さが第二厚さより大で
    ある、請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
  25. 【請求項２５】 複数の電気回路を保護する電気回路保護デバイスであって
    、 電気的絶縁基板と、 前記基板上に配設された第一共通電極と、 前記基板上に配設され、離隔され、前記第一共通電極に対面して複数のギャッ
    プ領域を形成する複数の第二電極と、 前記複数のギャップ領域の少なくとも一つの中で前記基板上に配設され、前記
    第一共通電極を前記複数の第二電極の少なくとも一つに接続する電圧可変材料と を備える電気回路保護デバイス。
  26. 【請求項２６】 前記第一共通電極が、前記複数の第二電極に対応する複数
    の対合部分を有する、請求項２５に記載の電気回路保護デバイス。
  27. 【請求項２７】 前記電圧可変材料が、前記複数の第二電極のそれぞれを前
    記第一共通電極に接続する、請求項２５に記載の電気回路保護デバイス。
  28. 【請求項２８】 前記複数の第二電極のそれぞれが対合部分を有し、前記第
    一共通電極が対応する複数の対合部分を有し、前記複数の第二電極の前記対合部
    分は第一共通電極の対応する対合部分から離隔されて前記複数のギャップを形成
    し、前記電圧可変材料は、前記複数のギャップ内に配設されて前記複数の第二電
    極の前記対合部分を対応する複数の対合部分に接続する、請求項２５に記載の電
    気回路保護デバイス。
  29. 【請求項２９】 電極が、約０．００４インチから０．０２０インチの範囲
    の厚さを有する、請求項２５に記載の電気回路保護デバイス。
  30. 【請求項３０】 基板と、 前記基板上に配設され、電極周辺部を有し、互いに離隔されてギャップ領域を
    形成する第一及び第二電極とを備え、 前記電極それぞれは前記ギャップ領域内で概ね傾斜したプロファイルを有し、
    さらに、 前記ギャップ領域内で前記基板と前記電極の前記傾斜プロファイルの上に配設
    され、前記第一電極を前記第二電極に電気的に接続する電圧可変材料を備えた 電気回路保護デバイス。
  31. 【請求項３１】 前記傾斜電極プロファイル及び前記基板が収容領域を形成
    し、前記電圧可変材料が前記収容領域内に配設された、請求項３０に記載の電気
    回路保護デバイス。
  32. 【請求項３２】 基板と、 前記基板上に配設され電極周辺部を有し、互いに離隔されてギャップ領域を形
    成する第一及び第二電極とを備え、 前記電極それぞれは前記ギャップ領域内で階段状プロファイルを有し、さらに
    、 前記ギャップ領域内で前記基板と前記電極の前記階段状プロファイルの上に配
    設され、前記第一電極を前記第二電極に電気的に接続する電圧可変材料を備えた 電気回路保護デバイス。
  33. 【請求項３３】 前記階段状電極プロファイル及び前記基板が収容領域を形
    成し、前記電圧可変材料が前記収容領域内に配設された、請求項３２に記載の電
    気回路保護デバイス。
  34. 【請求項３４】 前記階段状電極プロファイルが丸い縁部を有する、請求項
    ３２に記載の電気回路保護デバイス。
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