专利名称：具有抗静电功能的插线座、集成电路插座、集成电路、分立元件引脚框架及印刷电路板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有抗静电功能的插线座、集成电路插座、集成电路、分立元件引脚框架及印刷电路板，属于电子元器件的静电保护技术领域，为电子电路元器件及辅助元器件增加抗静电保护功能。
背景技术：
目前，电子电路抗静电保护一般都是利用分立的元器件，焊接或者是粘贴到电路板上，对某个具体电路器件进行保护，这样在一块电路板中就需要许多个单体保护器件来保护对应的元件。使得电路板的设计很复杂。同时，保护元件众多必定占用大量的电路板面积，不利于电子设备的小型化，也不利于节约成本。
发明内容本实用新型的目的是设计具有抗静电功能的插线座、集成电路插座、集成电路、分立元件引脚框架及印刷电路板，将具有抗静电功能的材料，即电压诱变阻膜包线，预先设置于电子元件或辅助器件中，如:电子器件接插脚组件、集成电路引脚框架、印制电路板、接口器件、单体元件等器件，使这些器件自身具备很强的抗静电功能，从而使今后的电子电路设计及电路板设计不再涉及静电保护电路。从而不但可使电路设计大为简化，而且使防护器件的使用量大幅减少，可使电路板利用率大为提高，为电子设备的小型化、节约成本、提高生产效益创造了条件。本实用新型的技术方案:一种具有抗静电功能的插线座引脚框架及集成电路插座引脚框架，包括固定筋、插座引脚，电压诱变阻膜包线置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的的 引脚与电压诱变阻膜包线的交叉处，由导电胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚电连接，形成电连接点；对接地脚的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。一种具有抗静功能的集成电路引脚框架，包括固定筋、引脚、基岛及引线，电压诱变阻膜包线置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的引脚与电压诱变阻膜包线的交叉处，由导电银胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚电连接，形成电连接点；对与接地脚的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。一种具有抗静功能的分立元件引脚框架，包括引脚固定筋、引脚A、B、C，电压诱变阻膜包线(302)置于引脚A、B、C之上，与各引脚成交叉布置，在与引脚B、C的交叉点和由导电银胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚B、C电连接，形成电连接点；在与引脚A的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚A电连接。—种具有抗静功能的印刷电路板，包括基板，基板上的元器件安装孔，连接在各安装孔之间的印刷铜线，在印刷铜线上设置电压诱变阻膜包线，电压诱变阻膜包线与印刷铜线成交叉布置，对需要抗静电保护的印刷铜线与电压诱变阻膜包线的交叉点用导电胶进行包覆粘贴使电压诱变阻膜包线的包膜层与印刷铜线形成电连接点；对电压诱变阻膜包线与电路板的接地附铜线的交叉点用焊锡将电压诱变阻膜包线的芯线与接地附铜线连接，形成电连接点。本实用新型与目前采用的保护方案相比具有显著优越性:1、现有的分立元件保护方式一般都是采用单一元件，对应保护一个被保护点如(TVS、齐纳二极管，ESD抑制器等)等，在一块电路板上，需要许多个这种保护元件。这样不仅使线路设计复杂，而且要占用较大的电路板面积。2、多层电路板中嵌入抗静电材料的方式，工艺复杂、价格高昂、不易推广。3、高分子复合纳米诱变阻膜贴附方式，因电压诱变阻膜本身的实现工艺较为复杂，应用具有局限性。本实用新型是将一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线贴附在电路板的印刷线上或各种电路插件或框架的引脚之上，使之与印刷线或框架引脚成垂直交叉的电接触，从而实现全方位的静电保护功能。采用本实用新型的直接好处是:⑴简化了电路设计。⑵在电路中应用可节约电路板的面积。因为电压诱变阻膜包线与元件安装位是垂直布置，(粘贴时只需要绕开贴片原件，不使其与贴片元件位置交叉，以免影响贴片元件安装)它利用的是电路板的垂直闲置位置，而取代分立的离散保护元件，使这些元件的有效位置面积被节约下来了。⑶大大节约了元器件等材料成本和人工安装成本。(4)为电气设备 的小型化创造了条件。
图1是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的插线座引脚框架示意图。图2是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的集成电路引脚框架示意图。图3是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的分立元件引脚框架示意图。图4是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的印刷电路板示意图。图5是电压诱变阻膜包线包覆层与引脚用导电银胶粘贴剖面图。
具体实施方式
本实用新型的基本原理是利用电压诱变阻膜包线的电压诱变阻切换功能，即①将外界导电体与电压诱变阻膜包线的表面进行电连接。②将电压诱变阻膜包线的芯线接地。在正常电压状态下，该膜包线与外接触导电体呈介电状态。当外接触导电体上有瞬间高压电脉冲发生时，该膜包线即刻转化成导电状态，使外接触导电体上的高电压脉冲以电流的形式通过该电压诱变阻膜包线的芯线引向地释放。当这一高电压过后，该电压诱变阻膜包线又恢复到介电状态。电子器件接插组件、集成电路接插件及集成电路引脚框架等这一类型的器件组件一般都是通过精密冲床冲制成各种不同引脚与固定筋结构的引脚架，然后通过塑封获得具体功能用途的组件，塑封后将固定筋切掉。共同点都是排状引脚向外引出。图1是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的插线座引脚框架示意图。[0025]单排、多排、插线座架或集成电路插座框架贴附方法:如图1、图5:各种插件引脚架由固定筋101，插孔引脚102组成。①将电压诱变阻膜包线103截成需要的长度并弯成需要的形状置于框架引脚102之上塑封时热塑材料覆盖的位置处。使其与各引脚成交叉布置。②将需要保护的脚位用导电胶按图5所示方式进行包覆粘贴形成电连接点104。即:由导电胶503将电压诱变阻膜包线的外包膜502b与引脚501电连接，芯线502a不直接与引脚501连接，对不需要保护或不允许有外界寄生影响的交叉点106不连接。③对接地脚交叉点105以大于380°C的温度进行焊锡链接。(注:电压诱变阻膜包线上的包膜层在380°C高温时会自动崩解，故可用锡焊直接焊接。)即接地脚的交叉点105将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。④按正常方式对以上框架进行折弯、塑封装、切固定筋等工序处理得到具有抗静电功能的接插组件。图2是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的集成电路引脚框架示意图:集成电路引脚有单排、多排或阵列等形式，尽管封装形式不同但都需要有引脚引出。只需在框架的各引脚上粘贴上电压诱变阻膜包线就可解决集成电路芯片抵御高静电的冲击问题。目前的集成电路抗静电能力只有2KV，如果将电压诱变阻膜包线粘贴并封装到集成块中，可使芯片抗静电能力提闻到15KV以上。如图2，集成电路引脚 框架包括固定筋201、引脚202、基岛及引线207。①将电压诱变阻膜包线203折弯成合适的形状置于框架的引脚202之上的塑封材料覆盖以内的位置，使其于各弓I脚形成交叉布置。②对需要进行抗静电保护的脚位与电压诱变阻膜包线的交叉点按图5的方式用导电银胶进行包覆形成电连接点204。与图4结构相同。对不需要保护或不允许有外界寄生影响的交叉点206不连接。③对接地脚交叉点205以大于380°C的温度进行焊锡连接(即对接地脚的交叉点205将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接)，获得高抗静电集成电路引脚框架。④将以上框架进行芯片安装，热塑封装和切固定筋后得到高抗静电集成电路。图3是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的分立元件引脚框架示意图:在分立元件中有些器件对静电非常敏感，承载电脉冲能量的能力很低，如常用的MOS管等，20V静电电压就可使其击穿损坏。但这类器件脚位不多，一般仅三、四只引脚，不在一个平面上，但用电压诱变阻膜包线使其增加抗静电功能，实现起来很容易。如图3，分立元件框架由引脚固定筋301、引脚A、B、C组成。①将电压诱变阻膜包线302按元件尺寸裁成需要的长度，并弯成适当形状置于框架引脚A、B、C之上塑封材料能覆盖的位置处，并使其与各引脚成交叉布置。②对电压诱变阻膜包线302与引脚B、C的交叉点按图5的方式用导电银胶进行包覆粘贴，形成302B和302C的电连接。③对电压诱变阻膜包线302与引脚A的交叉点(接地脚)302A，以大于380°C的温度用焊锡进行电连接。经过以上步骤获得具有抗静电能力的分立元件引脚框架。④将分立元件芯片装入以上引脚框架而后热塑封装、切筋等处理后得到具有抗静电能力大于15KV的分立兀件。[0045]图4是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的印刷电路板示意图:包括基板401，基板401上的元器件安装孔405，连接在各安装孔405之间的印刷铜线，在印刷铜线上设置电压诱变阻膜包线404，电压诱变阻膜包线404与印刷铜线交叉布置，对需要抗静电保护的印刷铜线402与电压诱变阻膜包线404的交叉点用导电胶进行包覆粘贴使电压诱变阻膜包线的包膜层与印刷铜线402形成电连接点402A ;对电压诱变阻膜包线404与电路板的接地附铜线403的交叉点用焊锡将电压诱变阻膜包线的芯线与接地附铜线连接，形成电连接点403A。制作:①根据电路原理图设计制作印制电路板，在准备粘贴电压诱变阻膜包线404与印刷非接地附铜线的交叉处预留焊盘。②按正常方式制作出印制电路板。③在印制电路板附铜线402、403沿预留焊盘交叉布置电压诱变阻膜包线404，每条需要抗静电保护的附铜线只须交叉一次，尽量避免二次交叉连接。对需要抗静电保护的附铜线402与电压诱变阻膜包线404的交叉点用导电胶进行包覆粘贴电连接形成于402A。对不需要抗静电保护的印刷附铜线的交叉点406不粘贴。④对电压诱变阻膜包线404与电路板的接地附铜线403的交叉点403A以大于380 0C的温度用焊锡进行电连接。⑤对以上粘贴好的电路板进行热固化处理。而后沿电压诱变阻膜包线404的布线方向涂覆环氧树脂对其进行热固化锚固处理。经以上步骤施工后获得抗静电印制电路板。印刷电路板是使各种元器件串、并结合而完成所需功能的有效载体，目前市场上还没有具有自身抗静电功能的印刷电路板面市。美国肖克科技公司将抗静电材料镶嵌到多层电路板中以此来解决电路板的抗静电问题，但目前还没到达实用阶段，该方案工艺非常复杂，成本也极高。武·汉芯宝科技公司曾用表面贴附的方式将高分子复合纳米电压变阻软薄膜粘贴到印制电路板上来解决印制电路板抗静电问题。该方案虽然大大减少了制作工艺，也大幅降低了生产成本，但就高分子复合纳米电压变阻软薄膜的镀层裁剪等工艺而言仍然较为复杂，使用有局限性。目前仅限用于精密电路的保护中。如果用电压诱变阻膜包线来制作抗静电印刷电路板，工艺就显得更为简单了。印刷电路板有单层和多层板，即便是多层板其印刷附铜线最终必然的通过通孔来引到电路板表面，故解决抗静电问题只需在印制电路板双表面进行即可。图5为用导电胶包覆粘贴电压诱变阻膜包线和框架引脚或附铜线的剖面图，其中501为引脚或附铜线，502a为芯线，502b为电压诱变阻膜包线上的包膜层，503为导电胶层。原理适于各实施例。本实用新型可使各种电子设备的电路板获得抗静电功能，选用不同芯线线径和不同包膜厚度的电压诱变阻膜包线，可获得不同的抗静电功率和不同的抗静电指标的印刷电路板，如接口电路的电路板需选用导电芯线线径大于0.5mm的电压诱变阻膜包线以获取较大的放电功率，对于高频信号电路的保护则须选用0.3mm以下线径的电压诱变阻膜包线以获得寄生电容< IPF的保护目的。对于印刷电路板上高密度脚位的集成电路保护，可用芯线线径为0.29mm的电压诱变阻膜包线采用镀层工艺，以集成电路脚位等间距的模具在膜包线上镀上一层可用于锡焊的金属层形成集成电路等间距的金属环，然后将这一特殊的电压诱变阻膜包线用锡焊直接贴焊到印刷电路板的集成电路引脚引出的附铜线上即可。电压诱变阻膜包线是将茂金属线性聚乙烯与低密度聚乙烯的混合的高分子基体材料100份与经带反应基团的聚氨酯或环氧树酯表面改性剂进行锚固聚合变性的纳米石墨烯导电填料3 14份熔融共混，然后经热压挤塑到铜质导线表面而获得。该电压诱变阻膜包线具有与施加其上的电压有一个相对应的阀值关系，当施加在该膜包线的芯线与外塑上的电压为一个特定值时，该膜包线由介电体突变为导电体，将超过元器件额定工作电压的部分能量以电流的形式泄放到地，使元器件的工作电压箝位在一定范围。检测:用8000V静电枪对以上获得的各插件或元件引脚和电路板的附铜线进行逐一电击，查看放电情况，各引脚线均应符合放电要求，同时达到下列指标:1.转折电压:< 800V 4.静态绝缘电阻 >3.3*109Ω2.箝位电压:< 50V 5.漏电流 0.3nA_l.1nA3.响应时间:< Ins 6.交叉点电容 < IPF对于电压诱变阻膜包线的选择，应根据不同元件使用电性能指标及工作要求进行选择，主要选择标准是:1.转折电压2.箝位电压3.漏电流4.承载功率等。选择不同型号的电压诱变阻膜包线可获得不同抗静电功能指标的插件或元件或电路板。利用转折电压大于2000V，箝位电压大于250V的电压诱变阻膜包线在电源插头插座等室内电源接插件上进行安装施工，可得到抗静电、抗浪涌保护功能的电源接插件。本实用新型的 抗静电插件框架、元件及电路板在正常情况下与其它普通插件、元件、电路板功能完全一样，只不过它已具备了抗静电的功能。当有瞬间过载脉冲能量如ETF、ESD等从任何方向进入这些插件、元件、电路板时，贴附于该过载脉冲方向的电压诱变阻膜包线瞬间从介电状态变为导电状态，将这一脉冲能量引入最近接地点进行泄放，同时将电压箝位在一个安全数值上，从而使该线路中的元器件免受瞬间过载能量的冲击。本实用新型的核心是利用高分子复合纳米电压诱变阻膜包线的电压诱变阻特性，将电压诱变阻膜包线紧密附着在插件或元件和电路板的引脚或印刷线路上，使其与这些插件、元件的引脚或电路板中的印刷附铜线成交叉覆盖，交叉点形成电连接，当电路中任何部位遭到静电攻击时，电压诱变阻膜包线将由高阻抗迅速转变为低阻抗，将这些静电引向接地端泄放掉，从而使线路上的电子元器件免受静电伤害。
权利要求1.一种具有抗静电功能的插线座引脚框架及集成电路插座引脚框架，包括固定筋、插座引脚，其特征在于:电压诱变阻膜包线(103)置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的的引脚(102)与电压诱变阻膜包线(103)的交叉处，由导电胶将电压诱变阻膜包线(103)的外包膜与引脚电连接，形成电连接点(104);对接地脚的交叉点(105)将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。
2.一种具有抗静功能的集成电路引脚框架，包括固定筋(201)、引脚(202)、基岛及引线(207)，其特征在于:电压诱变阻膜包线(203)置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的引脚(202)与电压诱变阻膜包线(203)的交叉处，由导电银胶将电压诱变阻膜包线(203)的外包膜与引脚电连接，形成电连接点(204);对与接地脚的交叉点(205)将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。
3.一种具有抗静功能的分立元件引脚框架，包括引脚固定筋(301)、引脚A、B、C，其特征在于:电压诱变阻膜包线(302)置于引脚A、B、C之上，与各引脚成交叉布置，在与引脚B、C的交叉点(302B和302C)由导电银胶将电压诱变阻膜包线(302)的外包膜与引脚B、C电连接，形成电连接点；在与引脚A的交叉点(302A)将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚A电连接。
4.一种具有抗静功能的印刷电路板，包括基板(401)，基板(401)上的元器件安装孔(405)，连接在各安装孔(405)之间的印刷铜线，其特征在于:在印刷铜线上设置电压诱变阻膜包线(404)，电压诱变阻膜包线(404)与印刷铜线成交叉布置，对需要抗静电保护的印刷铜线(402)与电压诱变阻膜包线(404)的交叉点用导电胶进行包覆粘贴使电压诱变阻膜包线的包膜层与印刷铜线(402)形成电连接点(402A);对电压诱变阻膜包线(404)与电路板的接地附铜线(403)的交叉点用焊锡将电压诱变阻膜包线的芯线与接地附铜线连接，形成电连接 点(403A)。
专利摘要本实用新型提供的具有抗静电功能的插线座、集成电路插座、集成电路、分立元件引脚框架及印刷电路板是利用高分子复合纳米电压诱变阻膜包线的电压诱变阻特性,将电压诱变阻膜包线紧密附着在插件或元件和电路板的引脚或印刷线路上,使其与这些插件、元件的引脚或电路板中的印刷附铜线成交叉覆盖，交叉点形成电连接，当电路中任何部位遭到静电攻击时，电压诱变阻膜包线将由高阻抗迅速转变为低阻抗，将这些静电引向接地端泄放掉，从而使线路上的电子元器件免受静电伤害。使器件自身具备很强的抗静电功能，使电子电路设计及电路板设计不再涉及静电保护电路。可使电路设计大为简化，使防护器件的使用量大幅减少，电路板利用率大为提高，为电子设备的小型化创造了条件。
文档编号H01L23/60GK203151855SQ20122070650
公开日2013年8月21日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者王晶, 龚婷 申请人:武汉芯宝科技有限公司