專利名稱：整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置及其應 用，尤指一種可解決傳輸線上靜電問題的過電壓保護裝置及應用方法。
背景技術(shù)：
隨著電子組件朝高速、省電和小體積的需求，高速數(shù)字系統(tǒng)的噪聲 容忍度相對的減小很多，且隨著周圍環(huán)境靜電問題與日俱增，但組件對 靜電放電的防護力卻越來越差的情況下，使得靜電放電問題對于電子產(chǎn) 品的影響愈加嚴重。例如手持式裝置由于組件縮小，對于使用環(huán)境也越 發(fā)敏感，在較為干燥的地區(qū)，靜電問題也就成為造成數(shù)字產(chǎn)品失效的因 素之一，為了確保能夠在不損傷到裝置本身的電路或組件的前提之下正 常操作這些行動設備，適當?shù)碾娐繁Ｗo設計是必要的趨勢。
在選擇上，除了要針對產(chǎn)品的特性以外，也要仔細評估組件本身的 產(chǎn)品參數(shù)，比如說，保險絲就要注重操作電流、工作溫度、普通操作電 壓以及最大的可容忍電壓，避免因過度敏感或不夠靈敏而造成產(chǎn)品維修 上的困擾。而在過電壓保護組件方面，除了要注重操作電壓以外，對于
靜電與突波問題的處理也是重點之一。突波保護器(surge protection device, SPD)是電子設備雷電防護中不可缺少的一種裝置，過去常稱為 "過電壓保護器"。突波保護器的作用是把竄入電力線、信號傳輸線的瞬 時過電壓限制在設備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)姶蟮睦纂娏?泄流入地表(接地)，以提供必要的保護避免設備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。因此，本發(fā)明人有感過電壓防護對于電子組件的重要性，提出一種 設計合理且有效提高過電壓防護以及抗靜電保護的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種整合電感與中空氣室的過電壓保 護裝置及其應用，該過電壓保護裝置可應用于傳輸線上，以提供防突波、 抗靜電等功效。
為了達成上述的目的，本發(fā)明提供一種整合電感與中空氣室的過電 壓保護裝置，其包括 一中空氣室單元，其包括 一第一下基板，該第 一下基板的一表面設有一電極層以及一第一溝槽，其中該第一溝槽用以 將該電極層區(qū)分為一第一電極以及一第二電極，且該第一溝槽具有一預 定寬度；以及一設置于該第一下基板上的第二下基板，該第二下基板的 下表面設有一對應該第一溝槽的第二溝槽，其中該第一溝槽與該第二溝 槽形成一中空氣室； 一設置于該中空氣室單元上的電感組件；以及一設
置于該電感組件上的上基板。
本發(fā)明還提供一種整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的應用方
法，其包括步驟如下連接一電路單元于一電源供應單元；以及并聯(lián)一 整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置與該電路單元，其中該整合電感 與中空氣室的過電壓保護裝置包括 一中空氣室單元，其包括 一第一 下基板，該第一下基板的一表面設有一電極層以及一第一溝槽，其中該 第一溝槽用以將該電極層區(qū)分為一第一電極以及一第二電極，且該第一 溝槽具有一預定寬度；以及一設置于該第一下基板上的第二下基板，該 第二下基板的下表面設有一對應該第一溝槽的第二溝槽，其中該第一溝槽與該第二溝槽形成一中空氣室； 一設置于該中空氣室單元上的電感組 件；以及一設置于該電感組件上的上基板。
本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明提出的整合電感與中空氣室的 過電壓保護裝置及其應用，其可將電感與中空氣室整合成為一過電壓保 護單元，以將該過電壓保護單元與待保護的電路單元并聯(lián)于傳輸線上， 進而避免該待保護的電路單元受到突波、靜電等所造成的影響。
為能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā) 明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對 本發(fā)明加以限制。


圖1為本發(fā)明的過電壓保護裝置的分解圖。
圖2為本發(fā)明的過電壓保護裝置的中空氣室單元的第一實施形態(tài)側(cè) 視圖。
圖2A為本發(fā)明的過電壓保護裝置的中空氣室單元的第二實施形態(tài)
圖3為本發(fā)明的第一電極與第二電極的第一實施形態(tài)示意圖。
圖3A為本發(fā)明的第一電極與第二電極的第二實施形態(tài)示意圖。
圖4為本發(fā)明的過電壓保護裝置的第二實施例分解圖。
圖5為本發(fā)明應用該過電壓保護裝置的電路方塊圖。
圖6為本發(fā)明的過電壓保護裝置的過電壓保護功效數(shù)據(jù)圖。
主要組件符號說明
1---------過電壓保護裝置io--------中空氣室單元 ioi--------第一下基板
1011———第一溝槽
102------第二下基板
1021————第二溝槽 103 電極層
1031— _——第一電極
1032— _—第二電極
20--------電感組件 20，--------平面型電感
201-------第一中基板
201'-~—中基板
202-------第二中基板
203-------第一環(huán)形電極層
204-------第二環(huán)形電極層
205-------第三電極層
206-------蛇紋電極
30 上基板
2---------電路單元
3---------電源供應單元
A 尖端
w--------預定寬度
X、 Y、 Z實驗曲線
具體實施方式
請參閱圖l，本發(fā)明提供一種過電壓保護裝置l，該過電壓保護裝置 1整合電感與中空氣室，該過電壓保護裝置1可應用于一傳輸導線以達到 解決靜電問題的功效。該過電壓保護裝置1包括 一中空氣室單元10; 一設置于該中空氣室單元10上的電感組件20以及一設置于該電感組件 20上的上基板30;亦即該過電壓保護裝置1為一多層結(jié)構(gòu)，以將電感與 中空氣室整合在單一組件中。
以下將針對上述每一單元進行詳細說明。請參見圖1，該中空氣室單
元10包括一第一下基板101以及一第二下基板102，該第二下基板102 疊合于該第一下基板101上。該第一下基板101的一表面設有一電極層 103并成形有一第一溝槽1011，該第一溝槽1011用以將該電極層103區(qū) 分為一第一電極1031以及一第二電極1032;該第一溝槽1011由該第一 下基板101的表面向下延伸至該第一下基板101內(nèi)部，且該第一溝槽1011 具有一預定寬度W (請參考圖2)。另一方面，該中空氣室單元10的第 二下基板102設置于該第一下基板101上，且該第二下基板102的下表 面成形有一對應該第一溝槽1011的第二溝槽1021 (請參考圖2)。故當 該第二下基板102疊合于該第一下基板101上，該第二溝槽1021與該第 一溝槽1011即可形成一中空氣室，以提供靜電防護的功能。
另外，請參考圖2及圖2A，該第二溝槽1021具有不同的實施形態(tài)。 在圖2A中，該第二溝槽1021是貫穿該第二下基板102而形成一通孔。 亦即本發(fā)明并不限定該第二溝槽1021延伸至該第二下基板102內(nèi)的深 度；該第二溝槽1021的主要功能在于搭配該第一溝槽1011以形成一中 空氣室，而該第一溝槽1011與該第二溝槽1021所形成的中空氣室中存 在有空氣，以提供空氣放電(Air discharge)的靜電防護效果；而該中空 氣室可依規(guī)格或其它需求加以調(diào)整尺寸，且該氣室的深度也可加以變化調(diào)整。
此外，該第一電極1031與該第二電極1032的外型也有多種實施形 態(tài)。請參考圖3，其為第一實施形態(tài)的該第一下基板101的示意圖，該第 一電極1031與該第二電極1032靠近該第一溝槽1011的一端均形成一齊 平的端面。另外請參考圖3A，其為該第一下基板101的第二實施形態(tài)的 示意圖，且顯示該第一電極1031與該第二電極1032的第二實施形態(tài)的 外觀，該第一電極1031與該第二電極1032鄰近該第一溝槽1011的一端 分別形成一尖端A，而該第一溝槽1011的外型則對應該第一電極1031 與該第二電極1032的尖端A而形成一非矩形的不規(guī)則外觀。尖端A形 成具有端點的外觀可達成尖端放電的功效，而更進一步提高靜電防護的 效果。
請復參考圖l，在該中空氣室單元10之上設置有一電感組件20。在 本實施例中，該電感組件20為一立體螺旋電感。該電感組件20包括一 第一中基板201以及一設置于該第一中基板201上的第二中基板202，該 第一中基板201設有一第一環(huán)形電極層203，該第二中基板202設有一第 二環(huán)形電極層204以及一貫穿該第二中基板202的第三電極層205，其中 該第一環(huán)形電極層203、該第二環(huán)形電極層204以及該第三電極層205形 成一立體螺旋狀電感結(jié)構(gòu)。該第三電極層205是先成形一貫穿該第二中 基板202的穿孔，再將導電材料成型于該穿孔，而進一步形成該第三電 極層205。再者，該電感組件20上方再進一步設有一上基板30，以保護 該電感組件20。
另一方面，由于制程上的考慮，該第一下基板101、該第二下基板 102、該第一中基板201、該第二中基板202與該上基板30具有相同面積 尺寸；而該第一下基板IOI、該第二下基板102、該第一中基板201、該第二中基板202與該上基板30為一絕緣材料或一鐵電材料。該絕緣材料 至少包括鋁元素的氧化物，如氧化鋁(A1203)、鈦元素的氧化物，如氧化 鈦(Ti02)或硅元素的氧化物，如氧化硅(Si02)等氧化物材料，但不以 上述為限；另外，該第一下基板101、該第二下基板102、該第一中基板 201、該第二中基板202與該上基板30均可為一積層式薄膜(multilayer thin film),且該第二下基板102與該第一中基板201最佳為可增加感值 的材料。再者，該電極層103、該第一環(huán)形電極層203、該第二環(huán)形電極 層204以及該第三電極層205的材質(zhì)包括金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、 鉬(Pt)、鴿(W)、銅(Cu)及上述元素的合金及上述元素的混合物所 組成的群組。
請參考圖4，其表示該電感組件20的第二實施形態(tài)。在本實施例中， 該電感組件20為一平面型電感20'，該平面型電感20'包括一中基板201' 以及一成型于該中基板201'上的蛇紋電極206。故本發(fā)明并不限定該電感 組件20的類型，其可為立體電感、平面電感或其它形式的電感結(jié)構(gòu)。而 該中基板201，與該中基板20r的特性，如尺寸、材質(zhì)等均與立體電感相 同，在此不加以贅述。
藉由該中空氣室單元10、該電感組件20以及該上基板30所形成的 層狀元件，即為本發(fā)明的過電壓保護裝置l;該過電壓保護裝置l可應用 于電路的突波防護及抗靜電的功能，以下將針對該過電壓保護裝置1的 應用方法及所達成的效果進行說明。
請參考圖4，本發(fā)明是將該過電壓保護裝置l應用于組件的保護，而 圖5中也顯示出該過電壓保護裝置1的等效電路方塊。該過電壓保護裝 置1的應用步驟如下
步驟(1):連接一電路單元2于一電源供應單元3。步驟(2):并聯(lián)該整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置1與該電 路單元2以提供該電路單元2過電壓保護的功能。該第一電極1031與該
第二電極1032分別利用外電極與該電感組件20的兩電極達成電性連接， 再將該具有外電極的過電壓保護裝置1并聯(lián)于該電路單元2，即可提供該 電路單元2 —過電壓以及突波的保護功能。該過電壓保護裝置1的結(jié)構(gòu) 已揭露于前文，在此不再加以贅述。
請參考圖6，其為本發(fā)明的過電壓保護裝置1在實際應用上針對組件 保護所達成的具體實驗數(shù)據(jù)。實驗曲線X表示在電路上僅利用電感進行 靜電防護，可發(fā)現(xiàn)雖然單獨使用電感時，其優(yōu)點在于觸發(fā)電壓在小數(shù)值 的靜電電壓時較小，但是該觸發(fā)電壓會隨著靜電電壓的上升而增加；若 單獨利用中空氣室進行電路保護時，該觸發(fā)電壓維持為一定值(實驗曲 線Y)，故在小數(shù)值的靜電電壓仍需要較大的觸發(fā)電壓才會開啟該中空氣 室的保護功能。相反地，在電路上并聯(lián)一本發(fā)明所提出的過電壓保護裝 置l，由實驗曲線Z則可以發(fā)現(xiàn)，在較小的靜電電壓時，該過電壓保護裝 置1的表現(xiàn)類似單一電感，亦即只需要小數(shù)值的觸發(fā)電壓即可啟動該過 電壓保護裝置1;而在較大的靜電電壓時，該過電壓保護裝置1的特性又 偏向于單一中空氣室，即觸發(fā)電壓并不會因為靜電電壓的上升而增加，
藉以增加該過電壓保護裝置1在高靜電電壓的應用性。
另外，在進行高速系統(tǒng)的高頻數(shù)據(jù)傳輸線路保護時，必須特別注意 靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD)防護裝置的電性特性。現(xiàn)有的各 種防護裝置均能夠提供有效的靜電放電保護功能，但不能以犧牲系統(tǒng)的 信號完整性為代價。因此，在把靜電放電防護裝置導入電路設計之前， 必須對其電容有所考慮。具有極低電容值的防護裝置能夠在提供靜電放
電保護功能，并同時保持高速數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)完整性，而本發(fā)明所具備的中空氣室結(jié)構(gòu)則可視為一種低容值的裝置。
綜上所述，本發(fā)明具有下列諸優(yōu)點
1、 本發(fā)明提出的過電壓保護裝置1可整合電感與中空氣室的結(jié)構(gòu)， 且將該過電壓保護裝置1裝設于電路中，可以有效解決傳輸線的靜電問 題。
2、 另一方面，本發(fā)明的過電壓保護裝置l的特性相當于過電壓保護
/靜電放電保護(OVP/ESD)組件，且該過電壓保護裝置1的氣室結(jié)構(gòu)為
一低容值裝置，其可避免在高頻訊號中產(chǎn)生衰減現(xiàn)象。
但以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非意欲局限本發(fā)明的專利保 護范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所為的等效變化，均同理 皆包含于本發(fā)明的權(quán)利保護范圍內(nèi)，合予陳明。
權(quán)利要求
1、一種整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其特征在于，包括一中空氣室單元，其包括一第一下基板，該第一下基板的一表面設有一電極層以及一第一溝槽，其中該第一溝槽用以將該電極層區(qū)分為一第一電極以及一第二電極，且該第一溝槽具有一預定寬度；以及一設置于該第一下基板上的第二下基板，該第二下基板的下表面設有一對應該第一溝槽的第二溝槽，其中該第一溝槽與該第二溝槽形成一中空氣室；一設置于該中空氣室單元上的電感組件；以及一設置于該電感組件上的上基板。
2、 如權(quán)利要求l所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該電感組件包括一第一中基板以及一設置于該第一中基板上 的第二中基板，該第一中基板設有一第一環(huán)形電極層，該第二中基板設 有一第二環(huán)形電極層以及一貫穿該第二中基板的第三電極層，其中該第 一環(huán)形電極層、該第二環(huán)形電極層以及該第三電極層形成一立體螺旋狀 電感結(jié)構(gòu)。
3、 如權(quán)利要求2所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該第一下基板、該第二下基板、該第一中基板、該第二中基 板與該上基板具有相同面積尺寸。
4、 如權(quán)利要求2所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該第一下基板、該第二下基板、該第一中基板、該第二中基 板與該上基板為一絕緣材料或一鐵電材料。
5、 如權(quán)利要求4所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其特征在于該絕緣材料至少包括鋁元素的氧化物、鈦元素的氧化物或硅 元素的氧化物。
6、 如權(quán)利要求2所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該電極層、該第一環(huán)形電極層、該第二環(huán)形電極層以及該第 三電極層的材質(zhì)選自金、銀、鈀、鉑、鎢、銅及其合金及其混合物所組 成的群組。
7、 如權(quán)利要求l所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該電感組件為一立體電感組件或一平面電感組件。
8、 如權(quán)利要求l所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該第二溝槽貫穿該第二下基板。
9、 如權(quán)利要求l所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，其 特征在于該第一電極以及該第二電極鄰近該第一溝槽的一端均形成一 尖端。
10、 一種整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的應用方法，其特 征在于，包括步驟如下連接一電路單元于一電源供應單元；以及并聯(lián)一整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置與該電路單元，其中該整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置包括 一中空氣室單元，其包含一第一下基板，該第一下基板的一表面設有一電極層以及一第 一溝槽，其中該第一溝槽用以將該電極層區(qū)分為一第一電極以及一第二 電極，且該第一溝槽具有一預定寬度；以及一設置于該第一下基板上的第二下基板，該第二下基板的下表 面設有一對應該第一溝槽的第二溝槽，其中該第一溝槽與該第二溝槽形成一中空氣室；一設置于該中空氣室單元上的電感組件；以及一設置于該電感組件上的上基板。
11、 如權(quán)利要求io所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的應用方法，其特征在于該電感組件包括一第一中基板以及一設置于該 第一中基板上的第二中基板，該第一中基板設有一第一環(huán)形電極層，該 第二中基板設有一第二環(huán)形電極層以及一貫穿該第二中基板的第三電極 層，其中該第一環(huán)形電極層、該第二環(huán)形電極層以及該第三電極層形成 一立體螺旋狀電感結(jié)構(gòu)。
12、 如權(quán)利要求11所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的應用方法，其特征在于該第一下基板、該第二下基板、該第一中基板、 該第二中基板與該上基板具有相同面積尺寸。
13、 如權(quán)利要求11所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該第一下基板、該第二下基板、該第一中基板、 該第二中基板與該上基板為 一絕緣材料或一鐵電材料。
14、 如權(quán)利要求13所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該絕緣材料至少包括鋁元素的氧化物、鈦元素 的氧化物或硅元素的氧化物。
15、 如權(quán)利要求11所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該電極層、該第一環(huán)形電極層、該第二環(huán)形電 極層以及該第三電極層的材質(zhì)選自金、銀、鈀、鉑、鎢、銅及其合金及 其混合物所組成的群組。
16、 如權(quán)利要求IO所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該電感組件為一立體電感組件或一平面電感組件。
17、 如權(quán)利要求IO所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該第二溝槽貫穿該第二下基板。
18、 如權(quán)利要求IO所述的整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置的 應用方法，其特征在于該第一電極以及該第二電極鄰近該第一溝槽的 一端均形成一尖端。
全文摘要
一種整合電感與中空氣室的過電壓保護裝置，包括一中空氣室單元，其包括一第一下基板，該第一下基板的一表面設有一電極層以及一第一溝槽，其中該第一溝槽用以將該電極層區(qū)分為一第一電極以及一第二電極，且該第一溝槽具有一預定寬度；以及一設置于該第一下基板上的第二下基板，該第二下基板的下表面設有一對應該第一溝槽的第二溝槽，其中該第一溝槽與該第二溝槽形成一中空氣室；一設置于該中空氣室單元上的電感組件；以及一設置于該電感組件上的上基板；藉此可形成一具有低容值的過電壓保護裝置，以提供高頻傳輸線的靜電、突波保護功能。
文檔編號H02H9/00GK101527451SQ200810006549
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者馮輝明, 蘇圣富 申請人:佳邦科技股份有限公司