JP2003533013A - 支持基板上に配置された電気的および/または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置 - Google Patents
支持基板上に配置された電気的および/または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は支持基板上に配置された電気的および/または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置に関しており、本発明では、放電時に前記構成部材と接続された支持基板の接触素子に生じる過電圧は、前記構成素子を迂回してアース端子へと導かれる。保護装置は、危険にさらされた接触素子と導通接続された第1の導電性構造部と、これに加えて、支持基板上で隣位に配置され且つアース端子と導通接続された第2の導電性構造部とを有しており、これら導電性構造部の互いに対向する部分は、決められた空隙により空間的に相互に分離されており、接触素子に伝わる過電圧は、空隙内の火花放電により、第1の導電性構造部から第2の導電性構造部へ、そしてアース端子へと導かれる。
Description
【0001】
本発明は、請求項1の上位概念において示されている特徴を有する、支持基板
上に配置された電気的または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置
に関する。このような装置は当該技術分野ではESD保護装置(ESD=Electr
ostatic Discharge)として公知である。
上に配置された電気的または電子的構成部材を静電放電から保護するための装置
に関する。このような装置は当該技術分野ではESD保護装置(ESD=Electr
ostatic Discharge)として公知である。
【0002】
支持基板上のESD保護装置によって、例えば支持基板の接触素子が誤って接
触した場合、またはコネクタ部が接触素子に取付られた場合、または支持基板が
電気的装置に取付られた後、装置コネクタ、ワイヤリングハーネスおよびアセン
ブリから電圧を印加する際に、接触素子と接続された支持基板の敏感な電子的素
子に静電放電およびESDインパルスが伝わるのを防ぐことができる。ESD保
護装置を用いて、静電電流が構成部材に届く前にアース端子に放電電流を導くこ
とができる。請求項1の上位概念に基づいたこのようなESD保護装置は、例え
ばUS 4 179 178号明細書から公知である。この明細書で示されている保護装置は
支持基板上に取付られた接触バネ素子を有しており、この接触バネ素子はバイア
スのもとで支持基板の接触素子全体に接し、その結果これらの接触素子は当面の
間短絡接続される。コネクタ部の取付の際に、接触バネ素子はコネクタのアース
接触部と接触し、生じる可能性のある放電電流をアースに導く。さらにコネクタ
部を挿入すると、接触バネ素子は接触素子から分離され、続いて接触素子へのコ
ネクタの接触が押し開けられ、個々のコネクタピンに印加される過電圧が支持基
板の接触素子およびそこから構成部材に伝わるのを防ぐことができない。その上
、全体の構成が機械的に比較的複雑であり高価である。
触した場合、またはコネクタ部が接触素子に取付られた場合、または支持基板が
電気的装置に取付られた後、装置コネクタ、ワイヤリングハーネスおよびアセン
ブリから電圧を印加する際に、接触素子と接続された支持基板の敏感な電子的素
子に静電放電およびESDインパルスが伝わるのを防ぐことができる。ESD保
護装置を用いて、静電電流が構成部材に届く前にアース端子に放電電流を導くこ
とができる。請求項1の上位概念に基づいたこのようなESD保護装置は、例え
ばUS 4 179 178号明細書から公知である。この明細書で示されている保護装置は
支持基板上に取付られた接触バネ素子を有しており、この接触バネ素子はバイア
スのもとで支持基板の接触素子全体に接し、その結果これらの接触素子は当面の
間短絡接続される。コネクタ部の取付の際に、接触バネ素子はコネクタのアース
接触部と接触し、生じる可能性のある放電電流をアースに導く。さらにコネクタ
部を挿入すると、接触バネ素子は接触素子から分離され、続いて接触素子へのコ
ネクタの接触が押し開けられ、個々のコネクタピンに印加される過電圧が支持基
板の接触素子およびそこから構成部材に伝わるのを防ぐことができない。その上
、全体の構成が機械的に比較的複雑であり高価である。
【0003】
さらにプリント基板上のESD保護装置が公知であり、このESD保護装置は
、プリント基板上に配置された電子的構成素子の接触導体路を、ダイオード、バ
リスタまたはサージアレスタを介してアース端子と電気的に接続する。接触導体
路上に静電放電が伝わった場合には、バリスタ、ダイオードおよびサージアレス
タを介して放電電流がアースに導かれる。このような解決策では、プリント基板
に付加的な構成素子を装備する必要があり、これら付加的な構成素子はプリント
基板上のスペースを要し、故に導体路のレイアウトの変更が余儀なくされる。
、プリント基板上に配置された電子的構成素子の接触導体路を、ダイオード、バ
リスタまたはサージアレスタを介してアース端子と電気的に接続する。接触導体
路上に静電放電が伝わった場合には、バリスタ、ダイオードおよびサージアレス
タを介して放電電流がアースに導かれる。このような解決策では、プリント基板
に付加的な構成素子を装備する必要があり、これら付加的な構成素子はプリント
基板上のスペースを要し、故に導体路のレイアウトの変更が余儀なくされる。
【0004】
発明の利点
請求項1の特徴を有するESD保護装置は、例えばプリント基板またはセラミ
ック多層基板のような支持基板上にあるESDに対して敏感な電気的および/ま
たは電子的構成素子、特に電気的回路の割安かつ信頼性の高い保護を可能とする
。このESD保護装置は比較的簡単に製造することができ、高価な専用構成素子
を必要としない。この装置は2つの導電性構造部しか有しておらず、これら導電
性構造部の互いに対向するインタフェースは、接触素子に伝わった過電圧が火花
放電によりインタフェース間の空隙に伝わり、アース端子に導かれるように、精
密に作製された空隙によって空間的に相互に分離されている。空隙の幅は、一方
では導電性構造部の直流電気による接触が確実に遮断され、他方では所定の電圧
値を上回った場合にアース端子と接続された導電性構造部への火花連絡が生じる
ように、設定することができる。
ック多層基板のような支持基板上にあるESDに対して敏感な電気的および/ま
たは電子的構成素子、特に電気的回路の割安かつ信頼性の高い保護を可能とする
。このESD保護装置は比較的簡単に製造することができ、高価な専用構成素子
を必要としない。この装置は2つの導電性構造部しか有しておらず、これら導電
性構造部の互いに対向するインタフェースは、接触素子に伝わった過電圧が火花
放電によりインタフェース間の空隙に伝わり、アース端子に導かれるように、精
密に作製された空隙によって空間的に相互に分離されている。空隙の幅は、一方
では導電性構造部の直流電気による接触が確実に遮断され、他方では所定の電圧
値を上回った場合にアース端子と接続された導電性構造部への火花連絡が生じる
ように、設定することができる。
【0005】
本発明の有利な実施形態および変更例は、従属請求項に含まれている特徴によ
り可能となる。
り可能となる。
【0006】
原則的に、導電性構造部およびこの導通構造を分離する空隙はさまざまな仕方
で作製することができる。しかし、導電性構造部を支持基板の共通の主表面上に
配置された導体路の形態で形成すると特に有利である。この場合、導体路は互い
に対向する突起部を有しており、これら突起部は精密に作製された空隙により分
離されている。導体路は公知の製造方法により支持基板の主表面上に安価で作製
することができる。導体路の互いに対向する突起部の断面は導体路を始点として
先細りしているため、突起部の互いに対向する端部間で正確な火花連絡が行われ
る。有利な実施例では、突起部は実質的に三角形状に先細りしており、互いに対
向する尖端部を有している。これら尖端部の間の間隔が空隙幅を決める。この場
合、火花放電は支持基板の表面上で直接行われるので、空隙内の破壊電圧は、支
持基板の表面上の火花−沿面放電プロセスにより有利に低減される。
で作製することができる。しかし、導電性構造部を支持基板の共通の主表面上に
配置された導体路の形態で形成すると特に有利である。この場合、導体路は互い
に対向する突起部を有しており、これら突起部は精密に作製された空隙により分
離されている。導体路は公知の製造方法により支持基板の主表面上に安価で作製
することができる。導体路の互いに対向する突起部の断面は導体路を始点として
先細りしているため、突起部の互いに対向する端部間で正確な火花連絡が行われ
る。有利な実施例では、突起部は実質的に三角形状に先細りしており、互いに対
向する尖端部を有している。これら尖端部の間の間隔が空隙幅を決める。この場
合、火花放電は支持基板の表面上で直接行われるので、空隙内の破壊電圧は、支
持基板の表面上の火花−沿面放電プロセスにより有利に低減される。
【0007】
導体構造の互いに対向する突起部の間の空隙は、例えばプリント基板技術から
周知のエッチング技術を用いて作製することができる。第1および第2の導電性
構造部の互いに対向する突起部の間の空隙を、支持基板の導体路構造にレーザー
カットを入れることにより形成すると特に有利である。レーザーを用いると非常
に小さな空隙を高精度で作製することができる。このようにして、20μmまで
の小さな空隙幅を実現することができ、その結果、すでに低い破壊電圧のもとで
空隙内で火花連絡が行われる。その上、これにより放電経路のビルドアップ時間
が最小化される。空隙幅は有利には30〜40μmとなる。
周知のエッチング技術を用いて作製することができる。第1および第2の導電性
構造部の互いに対向する突起部の間の空隙を、支持基板の導体路構造にレーザー
カットを入れることにより形成すると特に有利である。レーザーを用いると非常
に小さな空隙を高精度で作製することができる。このようにして、20μmまで
の小さな空隙幅を実現することができ、その結果、すでに低い破壊電圧のもとで
空隙内で火花連絡が行われる。その上、これにより放電経路のビルドアップ時間
が最小化される。空隙幅は有利には30〜40μmとなる。
【0008】
別の実施例では、支持基板として多層基板の使用が予定されており、この場合
、第1の導電性構造部は、多層基板の主表面上に配置された第1の導体路により
形成され、第2の導電性構造部は、多層基板の内部層状に配置され且つ絶縁面に
より第1の導体路から分離された第2の導体路により形成されている。ここで、
第1の導体路および絶縁面には、エッチング、ボーリングまたは他の仕方で袋小
路状の窪みが組み込まれており、その底面が第2の導体路を形成している。この
実施例では、例えばセラミック多層基板または多層プリント基板の製造から周知
の技術を、根本的な変更を要することなく広範囲に使用することができる。第1
および第2の構造の間の空隙は、このケースでは、第1および第2の構造の間に
配置された絶縁層の厚さにより決められる。火花連絡は、エアギャップとしての
袋小路状の窪み内部で、上方縁部においてこの窪みを囲んでいる第1の構造の導
体路の一部から窪みの底面を形成する第2の構造の導体路の一部までにおいて生
じる。
、第1の導電性構造部は、多層基板の主表面上に配置された第1の導体路により
形成され、第2の導電性構造部は、多層基板の内部層状に配置され且つ絶縁面に
より第1の導体路から分離された第2の導体路により形成されている。ここで、
第1の導体路および絶縁面には、エッチング、ボーリングまたは他の仕方で袋小
路状の窪みが組み込まれており、その底面が第2の導体路を形成している。この
実施例では、例えばセラミック多層基板または多層プリント基板の製造から周知
の技術を、根本的な変更を要することなく広範囲に使用することができる。第1
および第2の構造の間の空隙は、このケースでは、第1および第2の構造の間に
配置された絶縁層の厚さにより決められる。火花連絡は、エアギャップとしての
袋小路状の窪み内部で、上方縁部においてこの窪みを囲んでいる第1の構造の導
体路の一部から窪みの底面を形成する第2の構造の導体路の一部までにおいて生
じる。
【0009】
多層基板を用いたさらなる類似の実施例では、第1の導電性構造部は、多層基
板の任意の第1層上に配置された導体路により形成されており、第2の導電性構
造部は、多層基板の第2層上に配置され且つ絶縁面により第1の導体路から分離
された第2の導体路により形成されており、第1の導体路、絶縁面および第2の
導体路には、多層基板を貫通する窪み、特に孔部が組み込まれており、窪みによ
って形成された、第1および第2の導体路の内壁部分間の空隙において火花放電
が行われる。
板の任意の第1層上に配置された導体路により形成されており、第2の導電性構
造部は、多層基板の第2層上に配置され且つ絶縁面により第1の導体路から分離
された第2の導体路により形成されており、第1の導体路、絶縁面および第2の
導体路には、多層基板を貫通する窪み、特に孔部が組み込まれており、窪みによ
って形成された、第1および第2の導体路の内壁部分間の空隙において火花放電
が行われる。
【0010】
有利には、第2の導体路は多層基板の大規模アース面、例えば貫通銅層により
形成することができる。
形成することができる。
【0011】
さらなる実施例では、導電性構造部は、支持基板から間隔を置いて配置され且
つ支持基板の導体路と導通接続された離散した2つの導電素子により形成され、
支持基板と接続されていない端部は互いに対向し、決められた空隙により分離さ
れている。火花放電は導電素子の端部間の空隙において生じる。しかしながら、
この解決策は、支持基板の導電素子内に構造を集積するよりもいくらか面倒であ
るが、例えば金属製のコンタクトピンのような離散した導電素子は環境の影響に
対して高い耐久性を有しており、そのため、環境の影響に起因する空隙幅の変動
が無視できるほど小さい。
つ支持基板の導体路と導通接続された離散した2つの導電素子により形成され、
支持基板と接続されていない端部は互いに対向し、決められた空隙により分離さ
れている。火花放電は導電素子の端部間の空隙において生じる。しかしながら、
この解決策は、支持基板の導電素子内に構造を集積するよりもいくらか面倒であ
るが、例えば金属製のコンタクトピンのような離散した導電素子は環境の影響に
対して高い耐久性を有しており、そのため、環境の影響に起因する空隙幅の変動
が無視できるほど小さい。
【0012】
その上混合形態も可能であり、この混合形態では、第1の導電性構造部は導電
素子の形態で形成されており、この導電素子の第1の端部は接触素子、例えばコ
ネクタピンと接続されており、この接触素子は、放電電流にさらされておらず、
支持基板から間隔を置いて配置され、支持基板の導体路と接続されており、前記
導電素子の他方の端部は、導体路の形態で形成されている第2の導電性構造部に
対向しており、空隙によりこの導体路から隔離されており、前記第2の導電性構
造部は支持基板上に配置されており、アース端子と導通接続されている。
素子の形態で形成されており、この導電素子の第1の端部は接触素子、例えばコ
ネクタピンと接続されており、この接触素子は、放電電流にさらされておらず、
支持基板から間隔を置いて配置され、支持基板の導体路と接続されており、前記
導電素子の他方の端部は、導体路の形態で形成されている第2の導電性構造部に
対向しており、空隙によりこの導体路から隔離されており、前記第2の導電性構
造部は支持基板上に配置されており、アース端子と導通接続されている。
【0013】
特に有利な実施例では、精密に作製された空隙により分離された、支持基板の
装着面に配置された2つの互いに対向する導体路の一部が、支持基板上に取付ら
れた付加的な能動または受動電気素子によって覆われる。空隙を覆う構成素子は
、有利には、不純物や、2つの導体路間の短絡により生じ得る導体粒子の沈着か
ら空隙を保護する。能動または受動素子は、構成素子の第1の端子が生じる可能
性のある過電圧にさらされていない第1の導体路と電気的に導通接続され、構成
素子の第2の端子がアース端子と電気的に導通接続されるように、放電区間に対
して平行に接続することもできる。その上、放電空隙の保護のために、構成素子
の縁部を接着剤によって支持基板と接続することも予定されており、この接着剤
が構成素子と支持基板との間の隙間を密封する。
装着面に配置された2つの互いに対向する導体路の一部が、支持基板上に取付ら
れた付加的な能動または受動電気素子によって覆われる。空隙を覆う構成素子は
、有利には、不純物や、2つの導体路間の短絡により生じ得る導体粒子の沈着か
ら空隙を保護する。能動または受動素子は、構成素子の第1の端子が生じる可能
性のある過電圧にさらされていない第1の導体路と電気的に導通接続され、構成
素子の第2の端子がアース端子と電気的に導通接続されるように、放電区間に対
して平行に接続することもできる。その上、放電空隙の保護のために、構成素子
の縁部を接着剤によって支持基板と接続することも予定されており、この接着剤
が構成素子と支持基板との間の隙間を密封する。
【0014】
図面
本発明の実施例を図示し、以下の記述においてより詳細に説明する。
【0015】
図1は、支持基板の主表面上の導体路により形成された、静電放電に対する保
護装置を有する本発明の第1の実施例の平面図であり、 図2aおよび2bは、レーザーを用いて支持基板の導体路構造に空隙を入れる
実施例を示しており、 図3は、離散した2つの導電素子を有するESD保護装置の実施例を示してお
り、 図4は、導電素子および導体路を有する実施例を示しており、 図5は、袋小路状の窪みを有する多層基板に関する実施例を示しており、 図6は、貫通する窪みを有する多層基板に関する実施例を示しており、 図7は、放電空隙上に配置された能動または受動電気素子を有する本発明のさ
らなる実施例の平面図であり、 図8は、図7の断面図である。
護装置を有する本発明の第1の実施例の平面図であり、 図2aおよび2bは、レーザーを用いて支持基板の導体路構造に空隙を入れる
実施例を示しており、 図3は、離散した2つの導電素子を有するESD保護装置の実施例を示してお
り、 図4は、導電素子および導体路を有する実施例を示しており、 図5は、袋小路状の窪みを有する多層基板に関する実施例を示しており、 図6は、貫通する窪みを有する多層基板に関する実施例を示しており、 図7は、放電空隙上に配置された能動または受動電気素子を有する本発明のさ
らなる実施例の平面図であり、 図8は、図7の断面図である。
【0016】
実施例の説明
図1はプリント基板の表面の平面図を示しており、このプリント基板上には複
数の電気的および/または電子的素子2、例えばマイクロプロセッサ、メモリ素
子、半導体チップ、抵抗素子、誘導素子または他の素子が配置されている。プリ
ント基板1の一方の面には接触面3,4が設けられており、この接触面はプリン
ト基板とコネクタ部の接続に使用され、この場合、接触面3は例えば信号ライン
の接続のため、接触面4はプリント基板1へのアース接触部の接続のために設け
られている。さらに図1から分かるように、接触面3は導体路13を介して構成
素子2の入力側と接続されている。接触面4は別の導体路14を介して構成素子
2のアース接触部と接続されている。アース側導体路14は必ずしも構成素子2
のアース接触部と接続されている必要はない。ここでは、接触素子4を介してア
ースに接続されているのは、任意の導体路である。この場合、アース端子は、放
電電流を導くのに適した導体への端子として理解されるべきである。これは、金
属製のケーシング部、または過電圧を導くのに適した給電ラインであってもよい
。プリント基板上で隣位に配置されている導体路13,14には、互いに対向す
る突起部13a,14aが形成されており、狭い空隙16により相互に分離され
ている。見て分かるように、突起部は導体路13,14から三角形状に先細りし
ており、尖端部を有している。これら端部間の間隔aが空隙幅を決めている。突
起部13a,14aおよび空隙16が設けられている導体路13,14の領域は
、プリント基板上に、静電放電から保護するための装置10を形成している。例
えば、接触面3が静電気の蓄積された対向プラグまたは他の電荷担体と接触した
場合、電荷はそこから突起部13aに流れる。過電圧は、電圧が所要の破壊電圧
を上回るとすぐに、部分的に沿面放電プロセスとして行われる火花連絡により突
起部14aに放電され、そしてそこからアース端子に放電される。静電放電によ
る電流はもはや構成素子2に達しない。これにより破損を防ぐことができる。E
SD保護装置なしでは、放電電流は妨げられることなく導体路13を介して構成
素子2に伝わってしまう。もちろんここに図示されているプリント基板の代わり
に、他の支持基板を使用することもできる。例えば、セラミック厚膜基板、プリ
ントされたスタンプ格子またはMID基板を使用することもできる。導電性構造
部13,14の間の空隙aは、図1の実施例では、プリント基板製造から周知の
エッチング法を用いて作製することができる。しかし、これによっては100μ
m以下の空隙幅aを実現することはほとんどできない。それゆえ、図2aおよび
2bに示されている有利な実施例では、空隙はレーザーを用いて作製される。こ
の目的で、図2aに示されているように、まず導体路構造を通常のエッチング技
術を用いてプリント基板上に造る。この場合、導体路13は初めのうちは狭幅な
導体路ウェブ15により導体路14と接続されている。続いて、図2bに示され
ているように、ウェブ15にレーザーカットを入れることにより空隙16が造ら
れ、この空隙16によって、導体路13と14は相互に分離される。レーザーを
用いると、20μmの空隙幅aを実現することができる。有利な実施形態では、
空隙幅は30〜40μmである。
数の電気的および/または電子的素子2、例えばマイクロプロセッサ、メモリ素
子、半導体チップ、抵抗素子、誘導素子または他の素子が配置されている。プリ
ント基板1の一方の面には接触面3,4が設けられており、この接触面はプリン
ト基板とコネクタ部の接続に使用され、この場合、接触面3は例えば信号ライン
の接続のため、接触面4はプリント基板1へのアース接触部の接続のために設け
られている。さらに図1から分かるように、接触面3は導体路13を介して構成
素子2の入力側と接続されている。接触面4は別の導体路14を介して構成素子
2のアース接触部と接続されている。アース側導体路14は必ずしも構成素子2
のアース接触部と接続されている必要はない。ここでは、接触素子4を介してア
ースに接続されているのは、任意の導体路である。この場合、アース端子は、放
電電流を導くのに適した導体への端子として理解されるべきである。これは、金
属製のケーシング部、または過電圧を導くのに適した給電ラインであってもよい
。プリント基板上で隣位に配置されている導体路13,14には、互いに対向す
る突起部13a,14aが形成されており、狭い空隙16により相互に分離され
ている。見て分かるように、突起部は導体路13,14から三角形状に先細りし
ており、尖端部を有している。これら端部間の間隔aが空隙幅を決めている。突
起部13a,14aおよび空隙16が設けられている導体路13,14の領域は
、プリント基板上に、静電放電から保護するための装置10を形成している。例
えば、接触面3が静電気の蓄積された対向プラグまたは他の電荷担体と接触した
場合、電荷はそこから突起部13aに流れる。過電圧は、電圧が所要の破壊電圧
を上回るとすぐに、部分的に沿面放電プロセスとして行われる火花連絡により突
起部14aに放電され、そしてそこからアース端子に放電される。静電放電によ
る電流はもはや構成素子2に達しない。これにより破損を防ぐことができる。E
SD保護装置なしでは、放電電流は妨げられることなく導体路13を介して構成
素子2に伝わってしまう。もちろんここに図示されているプリント基板の代わり
に、他の支持基板を使用することもできる。例えば、セラミック厚膜基板、プリ
ントされたスタンプ格子またはMID基板を使用することもできる。導電性構造
部13,14の間の空隙aは、図1の実施例では、プリント基板製造から周知の
エッチング法を用いて作製することができる。しかし、これによっては100μ
m以下の空隙幅aを実現することはほとんどできない。それゆえ、図2aおよび
2bに示されている有利な実施例では、空隙はレーザーを用いて作製される。こ
の目的で、図2aに示されているように、まず導体路構造を通常のエッチング技
術を用いてプリント基板上に造る。この場合、導体路13は初めのうちは狭幅な
導体路ウェブ15により導体路14と接続されている。続いて、図2bに示され
ているように、ウェブ15にレーザーカットを入れることにより空隙16が造ら
れ、この空隙16によって、導体路13と14は相互に分離される。レーザーを
用いると、20μmの空隙幅aを実現することができる。有利な実施形態では、
空隙幅は30〜40μmである。
【0017】
図1〜2に示されている実施例では、第1および第2の導電性構造部は、導体
路13,14により支持基板上に作製される。しかし、他の実施例も可能である
。図3は、接触面3,4を有するプリント基板の断面を示している。接触面3は
、図示されていない仕方で、プリント基板上にあるESDに対して敏感な構成素
子と接続されている。接触面4はアース端子と接続されている。図3に示されて
いるように、導電性構造部は、プリント基板から間隔を置いて配置された2つの
導電素子13,14により形成されている。これらの導電素子は、屈曲した金属
線としてプリント基板の窪みの中に固定されており、接触面3,4と導通接続さ
れている。金属線の互いに対向する端部13a,14aは、空隙16によって相
互に分離されている。放電時には、導体路13に印加される過電圧が、空隙16
における火花放電により導電素子14に放電され、そこからアースへと流れる。
路13,14により支持基板上に作製される。しかし、他の実施例も可能である
。図3は、接触面3,4を有するプリント基板の断面を示している。接触面3は
、図示されていない仕方で、プリント基板上にあるESDに対して敏感な構成素
子と接続されている。接触面4はアース端子と接続されている。図3に示されて
いるように、導電性構造部は、プリント基板から間隔を置いて配置された2つの
導電素子13,14により形成されている。これらの導電素子は、屈曲した金属
線としてプリント基板の窪みの中に固定されており、接触面3,4と導通接続さ
れている。金属線の互いに対向する端部13a,14aは、空隙16によって相
互に分離されている。放電時には、導体路13に印加される過電圧が、空隙16
における火花放電により導電素子14に放電され、そこからアースへと流れる。
【0018】
さらなる実施例が図4に示されている。図4は、コネクタピン3を有するプリ
ント基板を示しており、このコネクタピンは、通常の仕方でプリント基板の接触
開口部内に挿入され、プリント基板の裏面において導体路とはんだ付けされてお
り、導体路は他方で電子的構成素子2と接続されている。コネクタピン3の半分
の高さの所からピン状の導電素子13が分岐しており、この導電素子の一方の端
部は一体的にコネクタピン3と接続されており、コネクタピンから離れている他
方の端部13aはプリント基板1の表側に向けられている。プリント基板の表側
には、アース導体路14が配置されている。導電素子13の端部13aは、導体
路14の領域14aの上部に直接配置されており、空隙16によって領域14a
から分離されている。カウンタープラグの挿入の際にコネクタピン3に伝わる静
電放電は、空隙16内の火花放電によって導電素子13から導体路14へ伝わる
。
ント基板を示しており、このコネクタピンは、通常の仕方でプリント基板の接触
開口部内に挿入され、プリント基板の裏面において導体路とはんだ付けされてお
り、導体路は他方で電子的構成素子2と接続されている。コネクタピン3の半分
の高さの所からピン状の導電素子13が分岐しており、この導電素子の一方の端
部は一体的にコネクタピン3と接続されており、コネクタピンから離れている他
方の端部13aはプリント基板1の表側に向けられている。プリント基板の表側
には、アース導体路14が配置されている。導電素子13の端部13aは、導体
路14の領域14aの上部に直接配置されており、空隙16によって領域14a
から分離されている。カウンタープラグの挿入の際にコネクタピン3に伝わる静
電放電は、空隙16内の火花放電によって導電素子13から導体路14へ伝わる
。
【0019】
図5に示されている実施例では、支持基板1として多層プリント基板またはセ
ラミック多層基板が使用される。支持基板の表側にある導体路13は、ESDに
対して敏感な素子2を支持基板の図示されていない接触素子、例えばコネクタピ
ンと接続している。多層基板の内部層14は大規模アース面として形成されてい
る。このアース面14は、絶縁層18により表側の導体路13から分離されてい
る。別の絶縁層19は、アース面を多層基板の裏面の導体路17から分離してい
る。袋小路状の窪みは、導体路13と絶縁層18の中に組み込まれている。袋小
路状の窪みの底面14aはアース面14により形成されている。導体路13上に
過電圧が伝わった場合には、この過電圧は、空隙16によって底面14aから分
離された、窪みを囲む導体路13の内側縁部13aにも印加される。縁部13a
からアース面4の底面14aへの火花連絡によって、過電圧は構成素子2に達す
る前にアースへと導かれる。導体路の縁部13aと窪み16aの底面14aとの
間の空隙の幅は、絶縁層18の厚さによって決められる。
ラミック多層基板が使用される。支持基板の表側にある導体路13は、ESDに
対して敏感な素子2を支持基板の図示されていない接触素子、例えばコネクタピ
ンと接続している。多層基板の内部層14は大規模アース面として形成されてい
る。このアース面14は、絶縁層18により表側の導体路13から分離されてい
る。別の絶縁層19は、アース面を多層基板の裏面の導体路17から分離してい
る。袋小路状の窪みは、導体路13と絶縁層18の中に組み込まれている。袋小
路状の窪みの底面14aはアース面14により形成されている。導体路13上に
過電圧が伝わった場合には、この過電圧は、空隙16によって底面14aから分
離された、窪みを囲む導体路13の内側縁部13aにも印加される。縁部13a
からアース面4の底面14aへの火花連絡によって、過電圧は構成素子2に達す
る前にアースへと導かれる。導体路の縁部13aと窪み16aの底面14aとの
間の空隙の幅は、絶縁層18の厚さによって決められる。
【0020】
多層プリント基板のための類似の実施例が図6に示されている。多層プリント
基板1は、絶縁層18,19,20と導電層とを有している。隣位の2つの内部
層に第1の導体路13と第2の導体路14が配置されており、これらの導体路は
絶縁層18により分離されている。導体路13,14は、任意の隣位層に配置し
てもよい。上のように、導体路13はESDに対して敏感な素子2と接続されて
おり、導体路14はアース端子と接続されている。多層基板では、導体路13,
14の領域に貫通孔部が組み込まれている。この孔部を囲む導体路13の内側縁
部13aと導体路14の内側縁部14aは、この孔部により絶縁層18内に形成
された空隙16によって分離されている。過電圧時には、ESDインパルスが、
第1の導体路13の内側縁部13aから空隙16を通って第2の導体路14の内
側縁部14aへ放電される。
基板1は、絶縁層18,19,20と導電層とを有している。隣位の2つの内部
層に第1の導体路13と第2の導体路14が配置されており、これらの導体路は
絶縁層18により分離されている。導体路13,14は、任意の隣位層に配置し
てもよい。上のように、導体路13はESDに対して敏感な素子2と接続されて
おり、導体路14はアース端子と接続されている。多層基板では、導体路13,
14の領域に貫通孔部が組み込まれている。この孔部を囲む導体路13の内側縁
部13aと導体路14の内側縁部14aは、この孔部により絶縁層18内に形成
された空隙16によって分離されている。過電圧時には、ESDインパルスが、
第1の導体路13の内側縁部13aから空隙16を通って第2の導体路14の内
側縁部14aへ放電される。
【0021】
本発明のさらなる実施例が図7の抜粋および図8に示されている。例えばプリ
ント基板である支持基板1は、表側に2つの導体路13,14を有しており、こ
れらの導体路は狭い空隙16によって分離されている。導体路13,14は、共
通の導体路として支持基板上に造られ、続いてレーザーカットにより分離される
。そうすることによって、隣位にある導体路の端部13aおよび14aは、空隙
の大きさaだけ相互に分離される。導体路13は、図示されていない仕方で、E
SDに対して敏感な素子2と接続されており、導体路14はアース端子と接続さ
れている。部分13a,14aを覆う能動または受動電気素子5、例えばコンデ
ンサまたは抵抗は、空隙16を保護するためのものであり、導体路上で空隙16
を覆うように配置されている。原則的に、ここに図示した実施例は、図1におい
て付加的な構成素子5が導体路13および14の上に配置される、ということに
基づいている。ESDに対して敏感な構成部材2とは別の構成素子5は、ESD
インパルスに対して不感の構成素子であることが分かる。この構成素子5は、例
えばEMC保護コンデンサであってもよい。有利な実施形態では、構成素子5は
SMD技術(表面実装技法)によって支持基板上に配置されている。この構成素
子の第1の端子5aは導体路13と、第2の端子5bは導体路14とはんだ付け
されており、そのため、この構成素子5は放電区間に対して平行に接続されてい
る。はんだ付けの位置6は図7および図8に示されている。構成素子のはんだ付
けは、例えばリフローはんだ付け方法または他の適切な仕方で導体路13,14
と電気的に接続してもよい。しかし、構成素子をボンディングワイヤを用いて導
体路13,14と電気的に接続することも可能である。構成素子5の縁部領域に
は接着剤7が塗布される。この接着剤はぐるりと塗布してもよく、この場合、は
んだ付け位置6の空間を残しておいてもよい。接着剤7によって、構成素子5と
支持基板1との間の隙間が密閉される。これにより、不純物が構成素子5と支持
基板1との間の隙間に入り込み、空隙16に達するのを回避することができる。
この実施例は、空隙16と、起こり得るEDS放電の放電区間とに対する有利な
保護を提供する。
ント基板である支持基板1は、表側に2つの導体路13,14を有しており、こ
れらの導体路は狭い空隙16によって分離されている。導体路13,14は、共
通の導体路として支持基板上に造られ、続いてレーザーカットにより分離される
。そうすることによって、隣位にある導体路の端部13aおよび14aは、空隙
の大きさaだけ相互に分離される。導体路13は、図示されていない仕方で、E
SDに対して敏感な素子2と接続されており、導体路14はアース端子と接続さ
れている。部分13a,14aを覆う能動または受動電気素子5、例えばコンデ
ンサまたは抵抗は、空隙16を保護するためのものであり、導体路上で空隙16
を覆うように配置されている。原則的に、ここに図示した実施例は、図1におい
て付加的な構成素子5が導体路13および14の上に配置される、ということに
基づいている。ESDに対して敏感な構成部材2とは別の構成素子5は、ESD
インパルスに対して不感の構成素子であることが分かる。この構成素子5は、例
えばEMC保護コンデンサであってもよい。有利な実施形態では、構成素子5は
SMD技術(表面実装技法)によって支持基板上に配置されている。この構成素
子の第1の端子5aは導体路13と、第2の端子5bは導体路14とはんだ付け
されており、そのため、この構成素子5は放電区間に対して平行に接続されてい
る。はんだ付けの位置6は図7および図8に示されている。構成素子のはんだ付
けは、例えばリフローはんだ付け方法または他の適切な仕方で導体路13,14
と電気的に接続してもよい。しかし、構成素子をボンディングワイヤを用いて導
体路13,14と電気的に接続することも可能である。構成素子5の縁部領域に
は接着剤7が塗布される。この接着剤はぐるりと塗布してもよく、この場合、は
んだ付け位置6の空間を残しておいてもよい。接着剤7によって、構成素子5と
支持基板1との間の隙間が密閉される。これにより、不純物が構成素子5と支持
基板1との間の隙間に入り込み、空隙16に達するのを回避することができる。
この実施例は、空隙16と、起こり得るEDS放電の放電区間とに対する有利な
保護を提供する。
【図1】
支持基板の主表面上の導体路により形成された、静電放電に対する保護装置を
有する本発明の第1の実施例の平面図である。
有する本発明の第1の実施例の平面図である。
【図2a】
レーザーを用いて支持基板の導体路構造に空隙を入れる実施例を示す。
【図2b】
レーザーを用いて支持基板の導体路構造に空隙を入れる実施例を示す。
【図3】
離散した2つの導電素子を有するESD保護装置の実施例を示す。
【図4】
導電素子および導体路を有する実施例を示す。
【図5】
袋小路状の窪みを有する多層基板に関する実施例を示す。
【図6】
貫通する窪みを有する多層基板に関する実施例を示す。
【図7】
放電空隙上に配置された能動または受動電気素子を有する本発明のさらなる実
施例の平面図である。
施例の平面図である。
【図8】
図7の断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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,TR),JP,K
R,US
(72)発明者 ヴォルフガング シリング
ドイツ連邦共和国 シュヴィーバーディン
ゲン リヒャルト−ヴァーグナー−シュト
ラーセ 16
(72)発明者 ハンス ザイテル
ドイツ連邦共和国 エスリンゲン ロスベ
ルクシュトラーセ 22
(72)発明者 トーマス ヴィーツェマン
ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク
ハイメンガッセ 19
(72)発明者 ラインハルト プフェントナー
ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム−
ビッシンゲン ブーフシュトラーセ 28
(72)発明者 ヴェルナー ブチュカウ
ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム−
ビッシンゲン ヴェステントシュトラーセ
35
(72)発明者 ヴォルフガング ヒラー
ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム−
ビッシンゲン カスターニエンヴェーク
12/1
(72)発明者 シュテファン ヨステン
ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト コ
ルンターラー シュトラーセ 176
Fターム(参考) 5E021 FB01 FC13 FC17 LA06 MA16
MA17 MA29 MA30
5E338 AA03 BB02 BB19 BB25 BB75
CC07 CD07 CD14 EE12
Claims (16)
- 【請求項1】 支持基板上に配置された電気的および/または電子的構成部
材を静電放電から保護するための装置であって、 放電時に構成部材(2)と接続されている支持基板の接触素子(3)に生じる
過電圧が、前記構成部材を迂回してアース端子(4)へと導かれる形式の保護装
置において、 保護装置(10)は、危険にさらされた接触素子(3)と導通接続している第
1の導電性構造部(13)と、これに加えて、支持基板(1)上に隣位に配置さ
れ且つアース端子(4)と導通接続された第2の導電性構造部(14)とを有し
ており、 前記導電性構造部(13,14)の互いに対向する部分(13a14a)は、
接触素子(3)に伝わる過電圧が空隙(16)内の火花放電により前記第1の導
電性構造部(13)の対向部(13a)から前記第2の導電性構造部(14)の
対向部(14a)に伝わり、さらに前記アース端子(4)に導かれるように、精
密に作製された空隙(16)により空間的に相互に分離されている、ことを特徴
とする保護装置。 - 【請求項2】 前記第1および第2の導電性構造部(13,14)は、前記
支持基板(1)の共通の主表面上に配置された導体路により形成されており、 前記導体路は互いに対向する突起部(13a,14a)を有しており、 前記突起部(13a,14a)は精密に作製された空隙(16)により相互に
分離されている(図1,2a,2b)、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記導体路の互いに対向する突起部(13a,14a)の断
面は、導体路(13,14)を始点として先細形状である、請求項2記載の装置
。 - 【請求項4】 前記突起部(13a,14a)は、実質的に三角形状に先細
りしており、互いに対向する尖端部を有している、請求項3記載の装置。 - 【請求項5】 前記第1および第2の導電性構造部(13,14)の互いに
対向する突起部(13a,14a)の間の空隙(16)は、前記支持基板(1)
の導体路構造(15)へのレーザーカットにより作製されている(図2a,2b
)、請求項2から4のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項6】 前記支持基板(1)は多層基板であり、 前記第1の導電性構造部(13)は前記多層基板の主表面上に配置された第1
の導体路により形成され、 前記第2の導電性構造部(14)は、前記多層基板の内部層に配置され且つ絶
縁面(18)により前記第1の導体路から分離された第2の導体路により形成さ
れ、 前記第1の導体路(13)および絶縁面(18)には、袋小路状の窪みが組み
込まれており、 当該窪みの底面は前記第2の導体路を形成しており、 前記袋小路状の窪みにより形成された空隙(16)において、前記第1の導体
路の内壁の対向部(13b)と前記窪みの底面(14b)との間で火花放電が行
われる(図5)、請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記支持基板(1)は多層基板であり、 前記第1の導電性構造部(13)は前記多層基板の第1の層に配置された第1
の導体路により形成され、 前記第2の導電性構造部(14)は、前記多層基板の第2の層に配置され且つ
絶縁面(18)により前記第1の導体路から分離された第2の導体路により形成
され、 前記第1の導体路(13)、前記絶縁面(18)および前記第2の導体路(1
4)には、前記多層基板を貫通する窪み(16b)、とりわけ孔部が組み込まれ
ており、 前記窪み(16b)により形成された、前記第1および第2の導体路の内壁の
対向部(13b,14b)の間の空隙(16)内で火花放電が行われる(図6)
、請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記第2の導体路(14)は前記多層基板(1)の広大なア
ース面により形成されている、請求項6または7記載の装置。 - 【請求項9】 前記導電性構造部(13,14)は、前記支持基板(1)か
ら間隔を置いて配置され且つ前記支持基板(1)の導体路(3,4)と導通接続
された離散した2つの導電素子により形成されており、 前記支持基板(1)と接続されていない導電素子の端部は、互いに対向し、決
められた空隙(16)により相互に分離されている(図3)、請求項1記載の装
置。 - 【請求項10】 前記第1の導電性構造部(13)は導電素子の形態で形成
されており、 前記導電素子の第1の端部は接触素子(3)と接続されており、 前記接触素子(3)は、放電電流にさらされ、前記支持基板から間隔を置いて
配置されており、さらに前記支持基板の導体路と接続されており、 前記導電素子の他方の端部は、前記第2の導電性構造部(14)に対向してお
り、前記空隙(16)により前記第2の導電性構造部から隔離されており、 前記第2の導電性構造部は、支持基板上に配置され、アース端子と導通接続さ
れ、さらに導体路の形態で形成されている(図4)、請求項1記載の装置。 - 【請求項11】 前記接触素子(3)は、前記支持基板上に配置されたコネ
クタ部の接触素子である、請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 前記導体路(13,14)、および前記精密に作製された
空隙(16)の互いに対向する部分(13a,14a)は、前記支持基板(1)
上に配置された能動または受動電気素子(5)により覆われる(図7、図8)、
請求項2から5のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項13】 前記構成素子(5)の第1の端子(5a)は前記第1の導
体路(13)と電気的に導通接続されており、 前記構成素子(5)の第2の端子(5b)は前記第2の導体路と電気的に導通
接続されている、請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 前記構成素子(5)の縁部領域は、接着剤(7)により前
記支持基板(1)と接続されており、 前記接着剤(7)は、前記構成素子(5)と前記支持基板(1)との間の隙間
を密封している、請求項12または13記載の装置。 - 【請求項15】 前記空隙(16)は20〜200μmの幅である、請求項
1から14のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項16】 請求項1から15のいずれか1項による、支持基板(1)
上に配置された電気的および/または電子的構成部材(2)を静電放電から保護
するための装置(10)を有する、ことを特徴とする支持基板。
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