JP2010272488A - 小型コネクタに静電気保護部を組み込むこと - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＳＤ保護が保護される電気デバイスの構造を変更することなく追加されること。
【解決手段】ＥＳＤ保護として知られる静電気放電保護は、電圧可変材料（ＶＶＭ）またはＶＶＭデバイスを有する別個のアレイの形態で提供される。アレイは、グラウンドへの接続のための共通電極と、電気部品へ接続するように構成された１以上の電極と、を有して製作される。電気部品は、ＥＳＤの発生によって損傷を受けるデバイスを含む電気回路に取り付けられるコネクタである。アレイは、コネクタのポケット部または空間内に配置され、バネ負荷によってまたはコネクタのリード線または電極にハンダ付けすることによって、機械的に所定位置に保持される。アレイは、グラウンド接続部にハンダ付けされ、またはバネからまたは外側のハウジングまたは外殻部からの圧力によって所定位置に保持される。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明の技術分野は、静電気放電（ＥＳＤ）保護及びＥＳＤ保護部をコネクタ及び接続デバイスに設けることである。より詳細には、本発明は、電気回路への人及び構造物の放電に関連するＥＳＤに対する保護のための別個の小型接続デバイスに関する。

コネクタ及びプリント回路（ＰＣ）基板は、あらゆる種類の電気、電子機器において用途が増大している。コネクタ内にまたはプリント回路基板上に形成された電気回路は、大型の従来の電気回路と同様に、電気的な過電圧に対する保護を必要とする。この保護部は、ＰＣ基板に物理的に固定された周知のＥＳＤデバイスによって主として形成される。

こ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）デバイスが含まれる。しかしながら、これらデバイスには、いくつかの問題がある。第１には、周知のように、このタイプのデバイスに関連する多くのエイジングの問題がある。第２には、同様に周知のように、このタイプのデバイスは、突発的な故障にさらされる。第３には、このタイプのデバイスは、短絡モード状態中において燃焼する、または機能しなくなることがある。多くの他の欠点は、ＰＣ基板の製造中にこれらデバイスを使用する場合に想起される。

従来、特定のタイプの材料が電子回路内における迅速な一時的な過電流パルスに対する保護をもたらすことが見出されている。これら材料は、少なくとも特許文献１〜４にあるタイプの材料を含む。しかしながら、超小型電子回路にこれら材料を組み込みかつ効率よく使用することに関連する時間及びコストは、著しい。さらに、これらデバイスでは、ＥＳＤ保護部をＥＳＤが発生する原因となりうる点から遠く離して位置付ける傾向があり、したがって、過大応力が伝播することまたは過大応力がグラウンドに短絡される前に相当な距離のアークが伝播することが可能になる。過大応力材料及び短絡を応力の原因となる点に近接して配置することは、望ましい。

米国特許第４０９７８３４号明細書 米国特許第４７２６９９１号明細書 米国特許第４９７７３５７号明細書 米国特許第５２６２７５４号明細書

これが望ましい一方、解放部及び短絡部を配置することは、物理的な寸法がさらに減少しかつ電気デバイスの寸法がさらに小さくなっているため、困難である。現在の構造は、入手可能な非常に小さい空間にできるだけ最高の性能量を組み込まなければならない。このため、ＥＳＤ保護部という重要な機能でさえ小さい空間しか残っていない。ＥＳＤ保護部が保護される電気デバイスの構造を変更することなく追加されることは、望ましい。すなわち、ＥＳＤ保護部が保護される電気デバイスをあまり変更しないまたは全く変更せずにほとんどモジュール形態で追加されることは、望ましい。本発明は、これら及び他の問題を軽減、解消するために提供される。

一形態は、コネクタを製造する方法である。方法は、複数の電極を形成する工程と、ポケット部を有する絶縁性本体部内に複数の前記電極をインサート成形する工程と、を有する。また、方法は、別個の静電気放電（ＥＳＤ）の保護アレイを形成する工程であって、前記保護アレイは、絶縁性キャリア、複数の接触部及びグラウンド導体部を備え、複数の前記接触部は、電圧可変材料（ＶＶＭ(voltage variable material)）またはＶＶＭデバイスで充填された複数のギャップを介して前記グラウンド導体部に接続されている工程を有する。そして、方法は、保護アレイを前記ポケット部に挿入する工程と、前記保護アレイを複数の前記電極に取り付け、前記保護アレイ及び前記絶縁性本体部を導電性ハウジング内に配置することによってコネクタを形成する工程であって、前記保護アレイは、バネ負荷または押圧接続によって前記グラウンド導体部に接触保持されている工程と、を有する。

他の形態は、アレイを形成する方法である。方法は、絶縁性ハウジングを形成する工程と、前記絶縁性ハウジングの第１部分にグラウンド導体部を形成する工程と、前記絶縁性ハウジングの第２部分に複数の接触部を形成する工程であって、複数の前記接触部は、複数のギャップによって前記グラウンド導体部から離間している工程と、を有する。また、方法は、複数の前記ギャップをＶＶＭまたはＶＶＭデバイスで充填する工程と、ＶＶＭが使用されている場合に、ＶＶＭを硬化する工程と、を有し、前記アレイは、電気デバイス内にモジュール式挿入してＥＳＤ保護部を形成するように構成されており、複数の前記接触部は、前記電気デバイスのリード線と接触するが貫通して接触しないように構成されている。

他の形態は、電気回路保護デバイスである。電気回路保護デバイスは、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板上に配置された少なくとも１つの第１電気接触部と、前記基板上に配置された複数の第２電気接触部であって、複数の当該第２電気接触部は、少なくとも１つの前記第１電気接触部から離間して複数のギャップを形成している複数の第２電気接触部と、を有する。また、電気回路保護デバイスは、複数の前記ギャップに配置されたＶＶＭまたはＶＶＭデバイスであって、当該ＶＶＭまたは当該ＶＶＭデバイスは、少なくとも１つの前記第１電気接触部を複数の第２電気接触部に接触させるＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、を有し、当該電気回路保護デバイスは、電気デバイス内に取り外し可能に組み立てられるのに適した別個のユニットを形成して少なくとも１つの回路を保護し、当該電気回路保護デバイスは、少なくとも１つの前記回路と接触するが貫通して接触しないように構成されている。

他の形態は、電気回路保護デバイスである。電気回路保護デバイスは、基板と、前記基板上に配置され、互いに離間してギャップを形成する第１及び第２電極と、前記ギャップにおいて前記基板上に配置されたＶＶＭまたはＶＶＭデバイスであって、当該ＶＶＭまたは当該ＶＶＭデバイスは、前記第１電極を前記第２電極に接続するＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、を有し、当該電気回路保護デバイスは、電気デバイス内に取り外し可能に組み立てられるのに適した別個のユニットを形成して少なくとも１つの回路を保護し、当該電気回路保護デバイスは、押圧接続によって、少なくとも１つの前記回路またはグラウンドに接続するように構成されている。

他の形態は、電気回路保護デバイスに関する。デバイスは、電気的に絶縁性を有する基板と、前記基板上に配置された第１共通電極と、前記基板上に配置される複数の第２電極であって、前記第１共通電極から間隔をあけ、前記第１共通電極と向かい合わせて複数のギャップを形成するように構成された複数の第２電極と、複数の前記ギャップにおいて前記基板上に配置され、前記第１共通電極を複数の前記第２電極に接続するＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、を有し、当該電気回路保護デバイスは、複数の回路を保護する以外に電気デバイスの嵌合または機能に影響を及ぼすことなく電気部品内に挿入しかつ電気部品から取り外すための別個のデバイスとして構成されている。

さらなる特徴及び有利点は、本明細書に記載され、以下の詳細な説明及び図面から明らかである。

電気回路保護デバイスに組み立てるように構成されたマイクロＵＳＢコネクタを示す後面斜視図であって明確さのためにシールドが除去されている後面斜視図である。 電気回路保護デバイスに組み立てるように構成されたマイクロＵＳＢコネクタを示す正面斜視図であって明確さのためにシールドが除去されている正面斜視図である。 第１の実施形態における電気回路保護デバイスを示す正面斜視図である。 第１の実施形態における電気回路保護デバイスを示す後面斜視図である。 保護された電気デバイスのための導電性ハウジングまたはシールドを示す斜視図である。 第２の実施形態における電気回路保護デバイスを示す頂面斜視図である。 電気デバイスに組み立てられた図４の電気回路保護デバイスを示す側面図である。 第３の実施形態における電気回路保護デバイスを示す頂面斜視図である。 電気デバイスに組み立てられた図６に示す電気回路保護デバイスを示す側面図である。 第４の実施形態における電気回路保護デバイスを示す側面斜視図である。 電気デバイスに組み立てられた図８の電気回路保護デバイスを示す側面図である。 他の実施形態を示す側面図である。 図１０の実施形態をより詳細に示す図である。 電極と電極にすでに結合されたＥＳＤアレイとに成形されたコネクタを示す斜視図である。 他の実施形態における保護アレイを示す図である。 さらに他の実施形態における保護アレイを示す図である。

本発明には、いくつかの実施形態があり、本明細書では、少しだけ説明される。多くの実施形態は、本明細書の例を用いれば当業者に明確である。上述のように、保護が必要な電気デバイスの電気的または物理的な構造をほとんど変える必要なく、または変える必要なく、例えば後付けまたは改造としてＥＳＤ保護部が電気デバイスに付加されることは、望ましい。一般に、このような構造は、ＥＳＤに遭いそうな導電体に近接してまたは接触して過大応力の保護部を配置することのみを必要とする。このような構造は、保護するデバイスを物理的に貫通する導電体または電極を必要としない。例えば米国特許第５２７８５３５号明細書において、積層体は、コネクタの一連のピンに貫通、接触して配置されている。積層体自体は、コネクタの構造を変更することを必要とし、ここで、コネクタのハウジング及びピンは、積層体の高さに適合するに十分な高さでなければならない。

例えば、貫通することまたは貫通して接触することを必要とすることは、少なくとも貫通される追加の部品の積層高さ及び積重ね許容誤差を考慮する必要がある。これは、コネクタ、小型の回路基板、小型のフレックス回路などのような小型部品の構造及び製造を著しく変更させる。部品の全体構造を変更することなく、電気的及び機械的構造に影響を最小限しか与えないで、ＥＳＤ保護部の付加を達成することは、望ましい。ＶＶＭは、通常の動作電圧レベルにおいて非常に高い電気抵抗またはインピーダンスを有する。例えば、ＶＶＭが充填された典型的な１０００分の２〜３インチ（数ｃｍ）のギャップは、１０^９オーム以上のオーダーの抵抗率を有する。この抵抗は、通常の電気経路であって十分に小さい抵抗を有する閉路である電気経路と比較して大きい。一般に、ギャップがＶＶＭで充填されたデバイスは、通常の回路動作の下で影響のないグラウンドに対して非常に小さい静電容量を有するように設計されている。ＥＳＤ状態が発生すると、ＶＶＭは、短時間だけ例えば１００オーム未満の非常に導電性を有し、ＥＳＤをグラウンドに安全に短絡することによってＥＳＤから解放することを可能にする。

ＥＳＤアレイの製作

コネクタは、電気部品の例であり、電気部品では、保護部が組み込まれ、例えば携帯電話機またはＭＰ３プレーヤのような機器の一部分の中にある集積回路のような電気デバイスを保護する。このようなＥＳＤ保護を組み込むマイクロＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）コネクタの一部は、図１Ａ及び図１Ｂに示される。コネクタ１０のこの部分を形成するため、電極または導電体１６のアレイは、主としてインサート射出成形ツール内に配置される。射出成形は、型が閉塞され射出サイクルが実行されるようにこれら電極または導電体を正確に位置決めしかつ保持する内部機能を組み込んでいる。そのため、本体部１２は、電極１６の周囲に成形される。本体部１２は、外殻部３０と共に、完全なマイクロＵＳＢコネクタを形成する。

図１Ａにおいて視認される電極１６の後部分１６Ａの上面は、プリント回路基板（ＰＣＢ）または他のデバイスに接続するように配置されかつ構成されている。図１Ｂにおいて視認される電極の前部分１４及び反対側の部分１６Ｂは、例えばマイクロＵＳＢプラグなどのプラグへ接続するように構成されている。電極の後端部分１６Ａは、本体部１２の後部１３で終端し、本体部１２は、開口している窓部またはポケット部１８を有する。

また、図１Ｂに示すように、電極１６は、ほぼＳ字状をなし、後面部１３から反対側の前面部１４まで本体部１２を通って延在する。一実施形態において、電極は、スズがメッキされた銅またはスズがメッキされた銅合金である。電極は、２つの端部を有し、端部１６Ａは、プリント回路基板または他のデバイスに接続する上面を有し、第２の端部１６Ｂは、ＵＳＢプラグのようなプラグに接続する面を有する。これまたは他の構造が任意の所望のコネクタに適用されてもよいことは、理解される。コネクタ１０及び外殻部３０がＥＳＤアレイに組み立てられると、後述のように、熱は、使用され、ハンダをリフローしてまたは別の方法によって、アレイを窓部１８において視認される電極１６の一部に結合する。熱は、コネクタの後部において電極１６の短い部分１６Ａを通り、図１に示すように、窓部１８において視認される電極の一部分まで移動する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、これは、比較的短い経路である。あるいは、接続部は、圧縮端子のみとしてハンダ付けされないままとされてもよい。

この例では、Ｖ＋ライン、デジタルグラウンドライン、識別ライン及び２つのデータラインとして使用される５つのリード線または電極１６がある。他の実施形態では、電極及びラインについての他の用途を有してもよい。一部の実施形態では、５つのラインすべてに対してＥＳＤ保護部を設けてもよく、他の実施形態では、識別ライン及び２つのデータラインのみの保護を望んでもよい。他の実施形態では、異なる保護の必要性がある。図１Ａにおいて説明された窓部１８が電極１６と図２Ａ及び図２Ｂについて後述されるアレイとの間の接触を可能とすることは、留意すべきである。アレイは、後述するように、別個に製作され、窓部内へ組み込まれる。

図２Ａ及び図２Ｂは、電気回路保護デバイスすなわちＥＳＤ保護アレイ２０を示している。電気回路保護デバイス２０は、図２Ａに示すように上面部２１と図２Ｂに示すように底面部２９とにある銅の導電体２３を有する絶縁性本体部２２を有する。上及び底面部にある銅は、１以上のメッキしたスルーホール（ＰＴＨ）すなわちビアホール２４を通って接続されている。したがって、上面部２１及び底面部２９は、常に電気的に接続されている。グラウンドへの接続部は、グラウンド導体を導体面に押し付けるまたは取り付けることによって底面部２９に形成されている。電気回路保護デバイス２０は、全体的または部分的に別個かつ単一ではっきりと認識できるという意味で、単独、単一で別個のデバイスとして製作される。したがって、電気回路保護デバイス２０が製作された後、電気回路保護デバイス２０は、取り上げられ、図１Ａに示すコネクタのように、任意の所望かつ適切に構成された電気デバイス内に配置され、ＥＳＤ保護部を形成する。

銅または他のメッキのほかに、グラウンドへの経路は、導電性エポキシペーストまたはフィルムのような導電性接着剤を塗布することによって達成されてもよい。他のフィルムは、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）同様に使用される。ＡＣＦは、深さ方向で配列された小さな導電性素子の重要な配置に起因してその深さ方向のみ導電するように設計されており、このためより高抵抗であるその幅または長さにわたる方向よりも低抵抗を有する。ＡＣＦは、アメリカ合衆国セントポールにある３Ｍ社から入手可能である。充填シリコーン(filled silicone)のような他の導電体は、ＥＳＤをグラウンドに導電するために使用されてもよく、これにより電気デバイスを保護する。

図２Ａに示すように、上面部２１は、図１Ａのポケット部１８内へ最初に挿入される面とすることを目的としている。アレイ２０の上面部２１は、５セットの隆起パッド２６を有し、各セットは、上面部２１の各周囲にある一対のパッド２６を有する。パッドは、別個の導電体を取り付けることによって、表面に１０のパッドを選択的にメッキすることによって、または選択された場所にハンダバンプを形成することによって、形成されている。パッド２６は、銅メッキ２３に直接接続されていない。その替わりに、銅の導電体２３及び各パッド２６の間には、ギャップ２７がある。

ギャップ２７は、水平、垂直または双方であり、ＶＶＭからなる小部分２８が充填されることを目的としている。そして、ＶＶＭは、硬化されており、絶縁保護被覆（図示略）は、ＶＶＭを覆って付与されている。絶縁保護被覆は、少なくとも米国特許第５２９７４６６１号明細書に記載されており、この米国特許は、本願の譲受人に譲渡されており、本明細書でその全体が参照として組み込まれ、利用される。パッドがメッキされている場合、またはハンダバンプがリフローで接合されて強固な接続部を形成しない場合、アレイ２０が図１Ａの窓部１８内へ取り外し可能に組み立てられていることは、留意すべきである。アレイが電極にハンダ付けされている場合、組み立ては、アレイを加熱して電極１６またはコネクタ１０を破壊することなくアレイをハンダ付けされた接続部から取り外すことによって解除される。

ＶＶＭは、印加される電圧または電流が低いと非常に高い抵抗値であり、印加される電圧が高いと非常に低い抵抗値である電気特性を有する。ＶＶＭは、主としてポリマーマトリクスと１以上の充填材料とを有する複合材料であり、絶縁性、半導電性、導電性を有してもよい。ＶＶＭは、本願の譲受人に譲渡とされている複数の特許に記載されている。これら特許は、以下、米国特許第４８１３８９１号明細書、米国特許第５１８３６９８号明細書、米国特許第５２７８５３５号明細書、米国特許第５３４０６４１号明細書、米国特許第６１９１９２８号明細書、米国特許第６５４７５９７号明細書、米国特許第６６９３５０８号明細書、米国特許第７１８３８９１号明細書、及び米国特許第７２０２７７０号明細書を含み、それぞれは、そのすべてが参照として本明細書に組み込まれ、利用される。他の実施形態において、保護アレイは、SurgX（登録商標）導電材料として既知の適切なサイズの電圧可変テープを挿入することによって容易に形成され、この導電材料は、印加される電圧または電流が低いと非常に高い抵抗値であり、印加される電圧が高いと非常に低い抵抗値である電気特性を有する。テープは、金属または導電性プレートのような基材と共に使用され、アレイ２０について上述したように、基材は、適切な厚さ及びグラウンド接続部を形成する。これらテープは、米国特許第５９５５７６２号明細書及び米国特許第５９７０３２１号明細書でより詳細に説明されており、これらは、そのすべてが参照として本明細書に組み込まれ、利用される。

アレイ２０は、コネクタ本体部１２内へ組み立てるように構成されており、２つは、図３に示すように、導電性ハウジングすなわち外殻部３０と共に組み立てることを目的としている。ハウジング３０は、図示のように、スズがメッキされたステンレス鋼のような金属部３１からなる単一片から打抜加工されており、穿孔され、打ち抜かれかつ形成されている。上面部は、スロットを有する部分３２と、ハウジングを閉塞するために組み合わされるタブを有する第２部分３３と、を有する。左及び右側部３４、３５は、図示のようにタブを有しており、タブは、プラグを組み合わせるための挿入案内部として機能する。裏面部３６は、図示のように形成されており、２つの内側に傾いた舌部またはバネ部３７であって金属部３１と同一片から形成された舌部またはバネ部３７を有する。バネ部３７は、アレイ２０を押圧してポケット部１８内で電極１６と接触させ、バネ部３７及びタブ３８を介したグラウンドへの電気回路の経路を完成させる。上部にあるタブ３８は、回路基板にあるパッド（図示略）または他のデバイスに接続し、ＥＳＤ保護のための電気的なグラウンドを形成する。

ＥＳＤ保護のためのアレイの第２の実施形態は、図４に示される。モジュール４０は、プラスチック、ＦＲ−４、セラミック、ガラスセラミックまたは他の絶縁性本体部である絶縁性本体部４２を有する。モジュール４０は、２セットの隆起パッド４１、４９を有する。第１セットの隆起パッド４１は、電気的に接続されていないが、後述のように、単にレベルトップを補償するために機能する。第２セットの隆起パッド４９は、一連の導電体またはトレース部４８上にある３つの個別のパッドを有する。トレース部４８は、銅、アルミニウムまたは他の導電性金属である。ラップアラウンドグラウンド部４４は、本体部４２上にメッキされており、ＥＳＤの発生時にグラウンドとして機能する。トレース部４８は、図示のように、ＶＶＭ材料４５のためのギャップ４６によってグラウンド部４４から離間している。

本発明を実施する１つの方法において、モジュールは、絶縁性材料のブロックまたはシート４２から製造される。トレース部４８及びラップアラウンドグラウンド部４４は、単一材料としてブロック上にメッキされ、ギャップ４６は、切断、エッチングまたは金属を除去する他の方法によってブロックに形成される。そして、セットのパッド４１、４９は、１以上のメッキ工程によって形成される。他の方法において、ハンダバンプ、ハンダのパッドまたは他の導電性材料は、図示の領域に形成される。そして、ＶＶＭ材料４５は、液体またはペースト塗布機械によってギャップに配置され、硬化される。そして、絶縁保護被覆４３は、ＶＶＭの上に配置される。絶縁保護被覆４３は、形成後またはコネクタへの組み立て後に硬化され、コネクタは、コネクタのＥＳＤ保護のためのモジュール４０を受け入れるように構成されている。後述のように、バリスタのようなＶＶＭデバイスは、ＶＶＭ材料自体の適所に使用される。

アレイ４０は、図５の空間配置において示されるように、コネクタまたは他のデバイスのポケット部に配置するように構成されている。この図において、アレイ４０は、コネクタ本体部５０のポケット部５３に配置されており、コネクタ本体部は、少なくとも１つの導電体または電極５１を有する。電極は、スズがメッキされた銅またはスズがメッキされた銅合金のような導電体で形成されている。電極には、携帯電話機、ＭＰ３プレーヤまたは他の小型の携帯可能な電気または通信デバイスのプリント回路基板に接続するための短い部分５２が形成されている。長い部分は、短い部分５２に平行な直線部分５８を有し、直線部分５８は、コネクタ内への組み立てを容易にするために直線部分と角をなして形成された端部部分５９であって例えばＵＳＢプラグと結合することを目的とした端部部分５９を有する。他の構成は、同様にアレイ４０及び１以上の電極を有するコネクタ本体部５０に使用してもよい。

また、電極５１は、短い部分５２及び直線部分５８に垂直な中央部分５４を有する。中央部分５４は、ギャップ５６を有し、ギャップは、ポケット部５３及びアレイ４０がギャップ５６を中心とするように構成されている。このようにして、動作パッド４９は、電極５１と接触して配置され、間隔をあけたパッド４１は、アレイ４０のレベルを維持しかつポケット部内でそろえる機能を果たす。アレイは、短いＰＣＢ接続部分５２及びケーブル接続部分５９の間において、電極の中央部分と一様に平行に配置されている。この構造におけるアレイまたはモジュールの有利点は、保護アレイがコネクタに直接配置されることである。発生したＥＳＤがコネクタ端部５９に結合されると、ＥＳＤアレイは、回路基板の接続部分５２に隣接して位置し、過剰電圧または電流を即座にグラウンド部４４に短絡する。

アレイ及びアレイの用途の他の実施形態は、図６及び図７に示される。ＥＳＤアレイ６０は、一連の導電性パッド６１を有し、パッドは、絶縁性本体部６２及び一連のトレース部６３上に取り付けられている。トレース部６３は、トレース部にある一連のギャップ６６によってグラウンドストラップ部６４から離間している。グラウンドストラップ部６４は、導電性を有しメッキされたビアホール６５に接続されており、ビアホールは、本体部６２を貫通して本体部の底部にある導電層６８まで延在している。ＶＶＭ材料６７は、ギャップに配置されており、その後硬化されている。そして、絶縁保護被覆６９は、ＶＶＭ材料６７の上に配置されている。一部の実施形態では、絶縁保護被覆を用いなくてもよい。この例において、導電性パッドは、本体部６２の上面にあり、グラウンド接続部は、反対側の本体部の底面に形成される。

モジュール６０は、図７に示されるコネクタと共に使用されるように構成されている。この構造において、コネクタ本体部７０は、モジュールの３つのパッドに対する３つの電極のように、１以上の電極７１を有する。一実施形態において、これら３つの電極は、コネクタ及びコネクタの向こう側にある他のデバイス用の２つのデータライン及び識別ラインを保護する。電極７１は、回路基板または他のデバイスに取り付けるための短い部分７２と、短い部分７２にほぼ平行な長い部分７８と、長い部分と角をなすように形成された端部部分７９と、を有する。中央部分７４は、短い部分７２及び長い部分７８の間で角をなすように位置している。コネクタ本体部７０は、モジュール６０が挿入されるポケット部７３を有する。この構成において、モジュールは、同様に電極７１の適切な部分７４に対して角をなしている。

アレイ及び用途の他の実施形態は、図８及び図９に示される。アレイ８０は、絶縁性本体部８１と、複数の導電性を有するトレース部８２と、同等の複数の導電性を有するパッドまたはハンダバンプ８９であってトレース部８２の上にある複数のパッドまたはバンプ８９と、を有する。トレース部８２は、一連のギャップ８３によって、複数の導電性を有する第２のトレース部８４から離間している。ギャップは、ＶＶＭ材料８５が充填されることを目的としており、ＶＶＭ材料８５にわたって絶縁保護被覆８６が形成されている。トレース部８４は、絶縁性本体部８１の左または背面部にあるグラウンドストラップ部８８に結合されている。

この実施形態において、モジュール８０は、図９に示すように、コネクタ９０のポケット部９３内へ挿入するように構成されている。コネクタ９０は、絶縁性本体部９１と、図９において１つのみ示されている複数の電極９２と、を有する。電極は、平行な短い部分９６及び長い部分９７と、アレイ８０の１つのパッド８９が接触する垂直部分９５と、を有する。電極の端子部分９４は、ケーブルまたは他のデバイスに容易に接続するように配置されている。図９に同様に示すように、ポケット部９３は、ＶＶＭ８５及び絶縁保護被覆８６に起因して少し隆起した高さを有していても、モジュール８０を収容するに十分な大きさとなっている。

さらなる実施形態は、図１０及び図１１に示される。図１０において、ＥＳＤアレイ１００は、アレイの内面及び電極の表面の間に間隙１０８を形成する複数の機械的隔離部１０４を介して導電体すなわち電極１０１に接続している。アレイの底面にあるグラウンドプレート部１０３は、グラウンドに接続することを目的としている一方、アレイの頂面または反対側の面にある導電体１０６は、間隙１０８においてＶＶＭ１１０を介して電極１０１に接続している。また、絶縁保護被覆は、電極がＶＶＭ１１０に結合される電極１０１の領域において使用されている。上述したように、電極の短い端部１０２は、電極が後の工程において電気デバイスに接続されると受熱する端部である。

電極に結合されたＥＳＤアレイの製作

ＥＳＤアレイがモジュール形態で電極またはコネクタに加えられる上述した実施形態に加え、他の実施形態は、アレイを形成し、アレイをそして電極と共にまたはコネクタへ直接成形する。図１２は、挿入または他の成形のための部品であってこの部品が成形されるコネクタの外形が破線で示された状態の部品を示す。

（破線状態の）コネクタ１２０は、上述のように、まず一連の電極１２１を製作し、同様にアレイ１２７を製作することによって製作される。そして、アレイ１２７は、電極１２１、すなわちこの実施形態において３つの電極に結合される。そして、ハンダ付けまたは他の技術によって結合された電極１２１及びアレイ１２７は、インサート成形される。これは、射出成形ツールに結合された電極及びアレイを配置することによって実行される。あるいは、これは、結合された部品を熱成形ツールまたは圧縮成形ツール内に配置することによって実行されてもよい。

当業者が理解するように、これら部品は、主として必然的ではないが、非常に小さく、ネットシェイプにすること(net shaping)またはニアネットシェイプにすること(near net shaping)は、任意のこのような工程における望ましい経済的な特徴である。したがって、電極１２１の端部を成形プラスチックから保護する必要があり、端部は、他の部品にハンダ付けまたは別の方法で結合される前に洗浄される必要がない。また、アレイ１２７のグラウンド接続面は、射出成形または他の成形に使用されるツールの表面に隣り合って配置され、接続面は、上述のようにコネクタが導電性ハウジングまたは外殻部に組み立てられる前に過剰な洗浄を必要としない。他の実施形態において、離型または他の容易な取り外し可能な保護被覆は、表面を保護するために使用され、必要とする追加の洗浄は、最小になる。

ＶＶＭデバイスまたはバリスタを有するさらなるアレイの実施形態

上述したアレイに加えて、厳密にＶＶＭ材料ではなくＶＶＭデバイスを使用する他の実施形態は、製作されかつ使用されてもよい。図１３には、チップオンボードの半導体の実施形態が示されている。チップオンボードの保護アレイ１３０は、同様の原理であり、本明細書で述べられたバリスタのような半導体保護デバイスを除く他のアレイは、ＶＶＭ液体またはペーストではなく使用される。保護アレイ１３０は、基板１３１と、保護されるデバイスにハンダバンプ１３３を介して接続するための複数のトレース部１３２と、を有する。トレース部１３２は、結合バリスタ１３５に接続され、バリスタ１３５は、１つがトレース部１３２及びハンダバンプ１３３を介して接続される保護デバイスそれぞれのための３つの保護バリスタユニットを有する。

トレース部１３２及び結合バリスタ１３５の間の接続は、結合ワイヤ１３９によって形成される。バリスタは、通常の動作状態で電圧に対して高い抵抗を有するが、ＥＳＤが発生すると非常に低い抵抗を有する電子デバイスである。例えば、米国特許第５９７３５８８号明細書、米国特許第６２１４６８５号明細書、米国特許第６３３４９６４号明細書、米国特許第６５２２５１５号明細書、米国特許第６５４７５９７号明細書を参照されたく、これらは、そのすべてが参照として本明細書に組み込まれ、利用される。そして、結合バリスタ１３５は、導電体１３６を介して接続されビアホール１３７まで及び基板１３１の下面にある導電面１３８まで接続される。下面にある導電面は、図３に示すように、いったんアレイ１３０がデバイスまたはコネクタのポケット部に挿入されると、外殻部そしてグラウンドに接続することを目的としている。この例において、導電体１３６及び結合ワイヤ１３９の間のギャップは、結合バリスタ１３５で充填されている。

バリスタに加え、他の半導体デバイスは、本明細書で述べられたように、アレイの用途に適している。これら部品は、ガス放電管（ＧＤＴ）、ツェナーダイオード、サイリスタ、双方向サイリスタ、tranzorb（登録商標）及び半導体アバランシェダイオード（ＳＡＤ）を含むが、これらに限定されない。

他の実施形態は、図１４に示される。バリスタ保護アレイ１４０は、この例においてＦＲ−４繊維ガラス、セラミックまたは他の絶縁性材料からなる５層の多層基板１４１を有する。層の２つは、金属メッキのような導電面１４２を有し、導電面は、基板１４１の底面に沿ってグラウンド接続部１４６と接触している。アレイ１４０は、保護を必要とする信号回路のような回路に接続するための信号ライン接触部のような３つの導電接触部１４３を有している。各信号ライン接続部は、バリスタ１４５に電気的に接続されている。バリスタは、導電面１４２または底面のグラウンド層１４６に物理的に接触していない。替わりに、バリスタ１４５は、導電面１４２、１４６に近接して配置されており、各バリスタの導電端面１４７と容量接続であってこれにより形成されるキャパシタの誘電体層を形成する非常に狭い空間を有する容量接続を形成する。通常動作中において、キャパシタは、導電性を有さないが、ＥＳＤが発生すると、キャパシタは、導電性を有してＥＳＤを開放し、これらが導入されて保護する回路の損傷を防ぐ。この例において、接触部１４３及びグラウンド導電体の間のギャップは、バリスタ１４５をグラウンド導電体に十分に近接して配置して容量接続を形成することによって、バリスタが充填されている。

本明細書で説明された現在好ましい実施形態へのさまざまな変更及び改良が当業者に明確であることは理解すべきである。このような変更及び改良は、本願の精神及び範囲から逸脱することなくかつその目的とする有利点を減少させることなくなされる。このため、このような変更及び改良は、添付の特許請求の範囲にわたることを目的としている。

１０，９０，１２０ コネクタ、１６，５１，７１，９２，１０１，１２１ 電極，導電体、１８，５３，７３，９３ ポケット部，窓部、２０，１００，１２７，１３０ 保護アレイ，アレイ，電気回路保護デバイス、２２，４２，６２，８１，９１ 絶縁性本体部，本体部、２３，６８，１０６，１３８，１４２ 導電体，導電面，導電層，銅メッキ（グラウンド導体部）、２６，４１，４９，６１，８９，１３３ 動作パッド，隆起パッド，導電性パッド，パッド，ハンダバンプ，バンプ（接触部）、２７，４６，５６，６６，８３ ギャップ、２８ 小部分（ＶＶＭ）、３０ ハウジング，外殻部、４０，６０，８０ モジュール，アレイ、４３，６９，８６ 絶縁保護被覆、４４ ラップアラウンドグラウンド部，グラウンド部（グラウンド導体部）、４５，６７，８５ ＶＶＭ材料、６４，８８ グラウンドストラップ部（グラウンド導体部）、１０３ グラウンドプレート部（グラウンド導体部）、１３５，１４５ 結合バリスタ，バリスタ（ＶＶＭデバイス）、１４０ バリスタ保護アレイ，アレイ、１４３ 導電接触部，接触部、１４６ グラウンド接続部，グラウンド層

Claims (25)

1. コネクタを製造する方法であって、当該方法は、
   複数の電極を形成する工程と、
   ポケット部を有する絶縁性本体部内に複数の前記電極をインサート成形する工程と、
   別個の静電気放電（ＥＳＤ）の保護アレイを形成する工程であって、前記保護アレイは、絶縁性キャリア、複数の接触部及びグラウンド導体部を備え、複数の前記接触部は、電圧可変材料（ＶＶＭ）またはＶＶＭデバイスで充填された複数のギャップを介して前記グラウンド導体部に接続されている工程と、
   前記保護アレイを前記ポケット部に挿入する工程と、
   前記保護アレイを複数の前記電極に取り付け、前記保護アレイ及び前記絶縁性本体部を導電性ハウジング内に配置することによってコネクタを形成する工程であって、前記保護アレイは、バネ負荷または押圧接続によって前記グラウンド導体部に接触保持されている工程と、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記コネクタの前記電極は、前記保護アレイの複数の前記接触部と接触するが貫通接触しないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記保護アレイの第１面部は、前記導電性ハウジング内でハンダ接続によって電気的に接続されており、
   前記保護アレイの第２面部は、前記導電性ハウジング内で押圧によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 複数の前記接触部は、厚みをメッキする工程とハンダバンプを塗布する工程とで構成されるグループから選択された方法によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 絶縁保護被覆を有する前記保護アレイを被覆する工程と、前記絶縁保護被覆を硬化する工程と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記コネクタを熱にさらして、ハンダをリフロー接合し、ＶＶＭを硬化しまたは絶縁保護被覆を硬化する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. アレイを形成する方法であって、当該方法は、
   絶縁性ハウジングを形成する工程と、
   前記絶縁性ハウジングの第１部分にグラウンド導体部を形成する工程と、
   前記絶縁性ハウジングの第２部分に複数の接触部を形成する工程であって、複数の前記接触部は、複数のギャップによって前記グラウンド導体部から離間している工程と、
   複数の前記ギャップをＶＶＭまたはＶＶＭデバイスで充填する工程と、
   ＶＶＭが使用されている場合に、ＶＶＭを硬化する工程と、
   を備え、
   前記アレイは、電気デバイス内にモジュール式挿入してＥＳＤ保護部を形成するように構成されており、
   複数の前記接触部は、前記電気デバイスのリード線と接触するが貫通接触しないように構成されていることを特徴とする方法。
8. 前記第２部分の複数の前記接触部は、メッキによって、ハンダバンプを取り付けることによって、または接触部を取り付けることによって、形成されていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
9. 複数の前記接触部は、前記絶縁性ハウジングの第１面部に形成されており、
   前記グラウンド導体部は、前記絶縁性ハウジングの第２面部に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記アレイを前記電気デバイスに挿入する工程と、
    押圧接触による前記グラウンド導体部と電気的に接触する状態で前記アレイを接触保持する工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記アレイを複数の導体部に結合する工程と、
    結合された前記アレイ及び複数の前記導体部をハウジング内に成形する工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
12. 前記アレイを複数の導体部に結合する工程と、
    結合された前記アレイ及び複数の前記導体部をマイクロＵＳＢコネクタのハウジング内に成形する工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
13. 電気回路保護デバイスであって、
    電気的に絶縁性を有する基板と、
    前記基板上に配置された少なくとも１つの第１電気接触部と、
    前記基板上に配置された複数の第２電気接触部であって、複数の当該第２電気接触部は、少なくとも１つの前記第１電気接触部から離間して複数のギャップを形成している複数の第２電気接触部と、
    複数の前記ギャップに配置されたＶＶＭまたはＶＶＭデバイスであって、当該ＶＶＭまたは当該ＶＶＭデバイスは、少なくとも１つの前記第１電気接触部を複数の第２電気接触部に接触させるＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、
    を備え、
    当該電気回路保護デバイスは、電気デバイス内に取り外し可能に組み立てられるのに適した別個のユニットを形成して少なくとも１つの回路を保護し、
    当該電気回路保護デバイスは、少なくとも１つの前記回路と接触するが貫通接触しないように構成されていることを特徴とする電気回路保護デバイス。
14. 当該電気回路保護デバイスを挿入するためのポケット部を有する絶縁性ハウジングを有する電気デバイスをさらに備え、
    複数の前記第２電気接触部は、前記電気デバイス内にある複数の電極と電気的に接続され、
    前記絶縁性ハウジングの周囲にある導電性ハウジングをさらに備え、
    前記第１電気接触部は、押圧によって前記導電性ハウジングに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
15. 前記電気デバイスは、小型コネクタまたはマイクロＵＳＢコネクタであり、
    前記小型コネクタまたは前記マイクロＵＳＢコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
16. 当該電気回路保護デバイスは、少なくとも１つの前記回路を保護すること以外に前記電気デバイスの機能に影響を及ぼすことなく当該電気回路保護デバイスが前記電気デバイスから取り外されるように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
17. 少なくとも１つの前記第１電気接触部及び複数の前記第２電気接触部は、前記基板の同一面または反対側の面に位置することを特徴とする請求項１３に記載の電気回路保護デバイス。
18. 電気回路保護デバイスであって、
    基板と、
    前記基板上に配置され、互いに離間してギャップを形成する第１及び第２電極と、
    前記ギャップにおいて前記基板上に配置されたＶＶＭまたはＶＶＭデバイスであって、当該ＶＶＭまたは当該ＶＶＭデバイスは、前記第１電極を前記第２電極に接続するＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、
    を備え、
    当該電気回路保護デバイスは、電気デバイス内に取り外し可能に組み立てられるのに適した別個のユニットを形成して少なくとも１つの回路を保護し、
    当該電気回路保護デバイスは、押圧接続によって、少なくとも１つの前記回路またはグラウンドに接続するように構成されていることを特徴とする電気回路保護デバイス。
19. 前記電気回路をさらに備え、
    当該電気回路保護デバイスは、ハンダ付けによって少なくとも１つの前記回路に、かつ押圧接続によってグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
20. 当該電気回路保護デバイスは、少なくとも１つの前記回路のリード線に接触するが貫通接触しないように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
21. 前記第１電極は、グラウンドに接続するように構成され、
    前記第２電極は、少なくとも２つの第２電極を備え、
    少なくとも２つの前記第２電極は、前記基板の上面の両側に間隔をあけており、前記電気回路の少なくとも２つの前記回路と接続するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の電気回路保護デバイス。
22. 電気回路保護デバイスであって、
    電気的に絶縁性を有する基板と、
    前記基板上に配置された第１共通電極と、
    前記基板上に配置される複数の第２電極であって、前記第１共通電極から間隔をあけ、前記第１共通電極と向かい合わせて複数のギャップを形成するように構成された複数の第２電極と、
    複数の前記ギャップにおいて前記基板上に配置され、前記第１共通電極を複数の前記第２電極に接続するＶＶＭまたはＶＶＭデバイスと、
    を備え、
    当該電気回路保護デバイスは、複数の回路を保護する以外に電気デバイスの嵌合または機能に影響を及ぼすことなく電気部品内に挿入しかつ電気部品から取り外すための別個のデバイスとして構成されていることを特徴とする電気回路保護デバイス。
23. 電気部品をさらに備え、
    複数の前記第２電極は、ハンダ付けによって複数の前記回路に接続され、
    前記第１共通電極は、押圧またはバネ負荷接続によってグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の電気回路保護デバイス。
24. 当該電気回路保護デバイスと協働するコネクタをさらに備え、
    前記コネクタは、当該電気回路保護デバイスを複数の第３電極にハンダ付けし、ハンダ付けされた当該電気回路保護デバイス及び複数の前記第３電極を当該コネクタ内に成形することによって形成されていることを特徴とする請求項２２に記載の電気回路保護デバイス。
25. 前記ＶＶＭは、ポリマー及び複数の粒子を含む液体またはペーストであり、
    前記ＶＶＭデバイスは、ＶＶＭテープまたはバリスタまたは半導電性保護デバイスであることを特徴とする請求項２２に記載の電気回路保護デバイス。

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