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具有高縱橫比粒子的電壓可切換介電材料的制作方法

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專利名稱::具有高縱橫比粒子的電壓可切換介電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:所公開的實(shí)施方案總體涉及電壓可切換介電(VSD)材料的領(lǐng)域。更具體地,在本說明書中所描述的實(shí)施方案包括VSD材料,該VSD材料包括作為填料的導(dǎo)電或半導(dǎo)電的高縱橫比(aspect-ratio)(HAR)粒子。
背景技術(shù)
:電壓可切換介電(VSD)材料應(yīng)用越來(lái)越多。例如,這些應(yīng)用包括將其用在印刷電路板以及器件封裝上,以便處理瞬態(tài)電壓以及靜電放電(ESD)事件。存在各種傳統(tǒng)VSD材料。在諸如美國(guó)專利No.4,977,357,美國(guó)專利No.5,068,634,美國(guó)專利No.5,099,380,美國(guó)專利No.5,142,263,美國(guó)專利No.5,189,387,美國(guó)專利No.5,248,517,美國(guó)專利No.5,807,509,W096/02924以及W097/26665的參考文獻(xiàn)中提供了電壓可切換介電材料的實(shí)例。VSD材料可以是由(Littlefuse,Inc.擁有的)SURGX公司生產(chǎn)的"SURGX"材料。雖然VSD材料有很多用途和應(yīng)用,但是該材料的傳統(tǒng)合成物具有7許多缺點(diǎn)。典型的傳統(tǒng)VSD材料是易碎的,易刮傷或易受到其他表面損壞,缺乏粘合強(qiáng)度,并且具有高的熱膨脹性。圖l是框圖,其示出在配制根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的VSD材料的過程中所用的成分。圖2示出用于配制根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的、在粘合劑中具有高縱^t比粒子的VSD材料組合物的過程。圖3A是VSD材料的剖視圖,其中VSD材料是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案配制的。圖3B示出根據(jù)圖3A或其他地方所述的實(shí)施方案的VSD材料的鉗位電壓和觸發(fā)電壓的基本電特性圖。圖3C-圖3E示出在響應(yīng)電壓事件的發(fā)生時(shí),根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的VSD材料的不同實(shí)例的電壓與電流性能圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的另一過程,通過該過程VSD材料可以包括覆蓋導(dǎo)體或半導(dǎo)體粒子的HAR粒子。圖5A和圖5B示出在本發(fā)明的一實(shí)施方案下,用HAR粒子來(lái)覆蓋金屬/無(wú)機(jī)導(dǎo)體或半導(dǎo)體粒子如何可以減少VSD材料中此種粒子的填充。圖5C示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的、作為VSD材料的粘合劑中的填料的HAR粒子以納米級(jí)分散在粘合劑中時(shí),該粒子的相對(duì)無(wú)序的分布。圖6A和圖6B均示出襯底器件的不同構(gòu)造,該襯底器件是利用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的、在其粘合劑中具有HAR粒子的VSD材料構(gòu)造的。圖7示出使用根據(jù)圖l-5C中所述的任一實(shí)施方案的有機(jī)VSD材料電鍍的過程。圖8是電子器件的簡(jiǎn)圖,在該電子器件上可以設(shè)置本說明書所述實(shí)施方案的VSD材料。具體實(shí)施方式本說明書中所述的實(shí)施方案提供包含VSD材料組合物的器件,該VSD材料采用具有相對(duì)高的縱橫比的半導(dǎo)電或?qū)щ姴牧希员阍鰪?qiáng)VSD材料的機(jī)械特性和電特性。更進(jìn)一步,其他實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用納米級(jí)導(dǎo)體和半導(dǎo)體,以用于增強(qiáng)VSD材料的屬性和特性。通常,"電壓可切換材料"或"VSD材料"為如下的任意成分或成分的組合,該成分或成分的組合具有介電或絕緣的特性,除非將超過材料的特征電壓電平的電壓施于該材料,在這種情況下該材料變得導(dǎo)電。因此,VSD材料是電介質(zhì),除非超過特征電平的電壓(例如ESD事件所提供的)施于該材料,在這種情況下VSD材料是導(dǎo)電的??梢赃M(jìn)一步將VSD材料表征為任何具有非線性電阻材料特征的材料。VSD材料也可以被表征為在其組合物中是非分層的且均勻的,同時(shí)呈現(xiàn)所述的電特性。更進(jìn)一步,一實(shí)施方案表明,VSD材料可以被表征為包括與導(dǎo)體或半導(dǎo)體粒子部分混合的粘合劑的材料。當(dāng)不存在超過特征電壓電平的電壓時(shí),材料整體上符合粘合劑的介電特性。當(dāng)施加超過特征電壓電平的電壓時(shí),材料整體上具有導(dǎo)電特性。如將要描述的,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供將HAR粒子結(jié)合在VSD材料的粘合劑中。HAR粒子可以作為納米級(jí)粒子分散在粘合劑內(nèi),以能夠減少金屬的填充,增強(qiáng)機(jī)械特性和/或改進(jìn)電特性(與更傳統(tǒng)的VSD材料相比)。除其他益處之外,此處描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供包含、集成VSD材料組合物的器件,或者提供VSD材料組合物,該VSD材料組合物具有改進(jìn)的機(jī)械性能,包括高壓縮強(qiáng)度、抗劃傷且非易碎的性能。另外,在本說明書中所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供VSD材料的配制,該VSD材料具有高粘合強(qiáng)度以及良好的粘附銅之類的金屬的能力。利用此處所述的組合物還可以提供許多其他益處。因此,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案進(jìn)一步包括用于VSD組合物的粘合劑,該VSD組合物包括"納米級(jí)"尺寸的導(dǎo)電或半導(dǎo)電粒子。這些可以包括HAR粒子,在一些情況下包括超HAR粒子(具有IOOO或更高量級(jí)的縱橫比)。在本申請(qǐng)中,納米級(jí)粒子是指最小尺寸(例如,直徑或橫截面)小于500納米的粒子。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案考慮最小尺寸小于9100nm的納米級(jí)粒子,更進(jìn)一步,其他實(shí)施方案考慮小于50nm尺寸。此粒子的實(shí)例包括碳納米管,雖然可考慮使用許多其他種類的粒子。碳納米管是超HAR粒子的實(shí)例,縱橫比達(dá)到IOOO:I或更高。也考慮具有更低縱橫比的材料作為碳納米管的替代物或添加物,包括碳黑(L/D達(dá)到IO:I數(shù)量級(jí))粒子和碳纖維(L/D達(dá)到IOO:I數(shù)量級(jí))粒子中的一種或多種。更進(jìn)一步,替代的實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用具有中等縱橫比的納米級(jí)粒子。例如,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案包括將納米棒與VSD材料的粘合劑結(jié)合。由金屬或半導(dǎo)體形成的一些納米棒的變體,具有在3-10之間變動(dòng)的縱橫比。因此,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案考慮使用具有中等縱橫比的納米級(jí)導(dǎo)體或半導(dǎo)體。選擇這類可以組成VSD材料的聚合相(polymerphase)粒子的數(shù)量,以便VSD仍處于(或剛好處于)逾滲閾(percolationthreshold)之下。為了將VSD材料維持在逾滲閾之下,用在VSD組合物中的金屬粒子(或其他非聚合相粒子)的數(shù)量可以與使用的聚合物粒子的數(shù)量相關(guān)地變化。因此,根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可以用來(lái)配制VSD的金屬粒子的數(shù)量可能稍微(或不同于此)受到在VSD組合物的聚合物中使用的(半)導(dǎo)電材料的數(shù)量影響,從而該材料整體上仍正好在逾'滲閾之下。如所提到的,能夠使用的HAR粒子的數(shù)量可以整體上由VSD材料的電特性優(yōu)化或限制。在一個(gè)實(shí)施方案中,可以將HAR粒子的數(shù)量和類型設(shè)置到一個(gè)量上,以使得VSD材料的粘合劑正好處于逾滲閾或在逾滲閾之下的數(shù)量。為了使粘合劑處于此限值,可以根據(jù)對(duì)VSD所期望得到的設(shè)計(jì)參數(shù)和特性來(lái)調(diào)節(jié)包括VSD材料的金屬粒子的數(shù)量。該增強(qiáng)的電流處理能力促成了能處理更大能量事件的能力(相比于先前的ESD材料)。這類事件的實(shí)例為ESD、EFT、E0S以及閃電。一般,VSD材料的特征電壓測(cè)量單位為伏特/長(zhǎng)度(例如,每5密耳)。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)了,VSD材料具有超過工作電路的電壓電平的特征電壓電平。此種電壓電平可以與類似靜電放電等的瞬變狀態(tài)相關(guān),雖然實(shí)施方案設(shè)計(jì)了計(jì)劃的電事件。而且,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)了,當(dāng)不存在超過特征電壓電平的電壓時(shí),材料表現(xiàn)得與粘10合劑類似。更進(jìn)一步,一實(shí)施方案提供了由所述的過程或方法形成的VSD材料。更進(jìn)一步,電子器件可以設(shè)有根據(jù)本說明書中描述的任一實(shí)施方案的VSD材料。在一實(shí)施方案中,HAR粒子或材料是單壁或多壁的碳納米管。而且,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案提供了均勻混合的材料和/或在橫截面上非分層的材料。此材料可以是VSD,因?yàn)樗尸F(xiàn)非歐姆(non-ohmic)特性,諸如在施加的電壓超過特征電壓電平的情況下從介電質(zhì)轉(zhuǎn)換到導(dǎo)體的能力。圖l是框圖,示出在配制根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的VSD材料的過程所用的成分。在一實(shí)施方案中,導(dǎo)電和/或半導(dǎo)電高縱橫比(HAR)粒子110與導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子120結(jié)合而形成VSD材料140。作為可選的添加物,絕緣體粒子也可以與導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子120結(jié)合。粘合劑130可以與HAR粒子110和導(dǎo)電粒子結(jié)合而形成VSD材料140。VSD配制過程150可以用來(lái)結(jié)合VSD材料140的各種組分。下面例如用圖2的實(shí)施方案描述用于VSD材料HAR粒子110的配制過程。在一個(gè)實(shí)施方案中,粘合劑130是保持HAR粒子110和導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子120的基質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中,HAR粒子110作為納米級(jí)粒子分散。在一個(gè)實(shí)施方案中,分散在粘合劑中的HAR粒子的數(shù)量使得粘合劑正好處于逾滲閾之下。作為分散的納米級(jí)粒子,HAR粒子110包括一些在一個(gè)或多個(gè)尺度上(例如,橫截面、直徑、寬度)是納米級(jí)的且彼此各自分離的粒子。因此,配制過程150可以將粒子均勻地分布在粘合劑130內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中,HAR粒子110包括有機(jī)導(dǎo)電或半導(dǎo)電粒子,尤其是僅含碳的細(xì)長(zhǎng)粒子。例如,HAR粒子110可對(duì)應(yīng)于細(xì)長(zhǎng)的或者圓柱形的富勒烯,包括碳納米管,或者甚至碳黑。碳納米管可以是單壁型或多壁型。作為替代或補(bǔ)充,HAR粒子110可以對(duì)應(yīng)于導(dǎo)電或半導(dǎo)電無(wú)機(jī)粒子,諸如由納米線或某些類型的納米棒所提供的。用于此粒子的材料包括銅、鎳、金、銀、鈷、氧化鋅、氧化錫、碳化硅、砷化鎵、氧化ii鋁、氮化鋁、二氧化鈦、銻、氮化硼、氧化錫、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鉍、氧化鈰、以及氧化銻鋅。在一實(shí)施方案中,導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子120包括與半導(dǎo)體粒子結(jié)合的、諸如金屬的導(dǎo)體,該半導(dǎo)體粒子包括硅、碳化硅、二氧化鈦、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、硫化鋅、氧化鉍、氧化鈰、氧化鐵、金屬和/或復(fù)合物,該復(fù)合物選自氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硫化物或其組合。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,在配制過程150中使用的其他組分或成分包括溶劑和催化劑。可以將溶劑添加到粘合劑130以分離粒子,否則該粒子會(huì)以納米級(jí)集中或凝聚。也可以利用混合過程均勻地隔開分離的粒子。在一個(gè)實(shí)施方案中,混合過程的結(jié)果是,組合物是均勻混合的從而以納米級(jí)分散粒子。因此,諸如碳納米管等的粒子或其他HAR粒子可以各自完全分離并相對(duì)均勻地分布在材料中。為了實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分散,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)在持續(xù)幾個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)的期間內(nèi)使用聲波攪拌器以及精密的混合設(shè)備(例如,諸如轉(zhuǎn)子-定子混合器、球磨機(jī)、小磨機(jī)以及其他高剪切混合技術(shù))。一旦被混合,可以將得到的混合物固化或干燥。粘合劑130也可以是各種類型的。粘合劑130可以被提供為保持HAR粒子110和導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子120的粘合劑。根據(jù)不同的實(shí)施方案,粘合劑130由一種選自硅樹脂聚合物、酚醛樹脂類(phenolicresins)、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯(polyurethane)、聚(甲基)丙晞酸酯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶膠-凝膠材料(solgelmaterial)以及陶瓷的材料形成。粘合劑130可以對(duì)應(yīng)于懸浮和/或保持HAR粒子110、導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子120以及其他包括VSD材料140的粒子或化合物的粘合劑。具有HAR材料的VSD配制大體地,實(shí)施方案提供使用這樣的VSD材料其按體積百分比包括5-99%粘合劑、0-70°/。導(dǎo)體、0-90%半導(dǎo)體、以及占組合物體積0.01-95%的導(dǎo)電或半導(dǎo)電HAR粒子。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用這樣的VSD材料,其按體積百分比包括20-80%粘合劑、10-50%導(dǎo)體、0-70%半導(dǎo)體、以及占組合物體積0.01-40%的導(dǎo)電或半導(dǎo)電HAR粒子。更進(jìn)一步,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用這樣的VSD材料其按體積百分比包括30-70%粘合劑、15-45%導(dǎo)體、0-50%半導(dǎo)體、以及占組合物體積0.01-25%的導(dǎo)電或半導(dǎo)電HAR粒子。粘合劑的實(shí)例包括硅樹脂聚合物、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂類、聚乙烯、聚丙烯、聚苯醚、聚砜、溶膠-凝膠材料、陶瓷以及無(wú)機(jī)聚合物。導(dǎo)電材料的實(shí)例包括金屬,諸如銅、鋁、鎳、銀、金、鈦、不銹鋼、鉻以及其他合金。半導(dǎo)電材料的實(shí)例包括有機(jī)和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。一些無(wú)機(jī)半導(dǎo)體包括硅、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、硫化鋅、氧化鉍以及氧化鐵??梢葬槍?duì)最適合VSD材料的具體應(yīng)用的機(jī)械性能和電性能選擇具體的配制和組合物。圖2示出一種用于配制根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案的、具有HAR材料的VSD材料的組合物的過程。最初,在步驟210,生產(chǎn)樹脂混合物,其包含導(dǎo)體、半導(dǎo)體粒子以及HAR粒子的組合物,該HAR粒子用作填料以減少粘合劑中導(dǎo)體/半導(dǎo)體粒子成分。當(dāng)完成配制時(shí),該樹脂混合物可以用作VSD材料的粘合劑。在一個(gè)實(shí)施方案中,HAR粒子可以對(duì)應(yīng)于碳納米管。其他實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用納米線或納米棒。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,添加到該混合物的HAR粒子的量被選定為將該混合物整體上正好保持在逾滲閾之下。然而,所存在的HAR粒子的量可以根據(jù)該粒子在配制成的VSD材料中期望的體積百分比而變化。在一個(gè)使用碳納米管作為HAR粒子的實(shí)施方案中,添加到樹脂中的碳納米管量使碳納米管在整個(gè)組合物中所占的重量百分比小于10%,更特別地,占配制成的VSD材料的0.1-10%。在此所述的實(shí)施方案認(rèn)識(shí)到,在粘合劑中用來(lái)實(shí)現(xiàn)期望效果的HAR粒子的量可以取決于所考慮的材料的縱橫比。例如,如果單個(gè)HAR粒子的縱橫比較低,粘合劑可以包括大于10%的HAR粒子。作為更特別的實(shí)例,具有縱橫比為1000:1的粒子可以占整個(gè)材料的重量百分比的1%,而具有個(gè)體縱橫比為10:1的粒子可能需要25%或更多。在步驟220,將金屬和/或無(wú)機(jī)導(dǎo)體/半導(dǎo)體添加到混合物中。如圖l的實(shí)施方案所述的,可以使用許多類型的導(dǎo)體或半導(dǎo)體??梢蕴砑右环N以上有機(jī)/半導(dǎo)體粒子。在一個(gè)實(shí)施方案中,二氧化鈦(TiOj被用作主要的導(dǎo)電/半導(dǎo)電粒子類型(或其中一種),還有其他的導(dǎo)體粒子。也可以將其他的固化劑和催化劑成分添加到混杏物。在步驟230,可以在指定期間內(nèi)進(jìn)行混合過程。在一個(gè)實(shí)施方案中,在超過幾分鐘或幾小時(shí)的期間內(nèi)使用包括聲波攪拌器的混合設(shè)備進(jìn)行混合過程?;旌线^程用來(lái)以納米級(jí)電平分散HAR粒子?;旌系竭@種程度的一個(gè)結(jié)果是,至少一些HAR粒子基本上彼此分離地懸浮在粘合劑內(nèi),從而不會(huì)凝聚或集中在一起。如果HAR粒子個(gè)體可以包括一個(gè)或多個(gè)納米級(jí)尺寸,此混合進(jìn)一步在粘合劑內(nèi)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)分散。在步驟240,將混合物施加到其期望的目標(biāo)上。例如,可以將混合物施加到在具體器件的兩個(gè)給定電極之間的5密耳間隙上。在目標(biāo)位置,將混合物固化成VSD材料。如圖1的實(shí)施方案所述的,得到的VSD材料相比更傳統(tǒng)的VSD材料具有許多改進(jìn)的機(jī)械性能。例如,除了別的可能得到的改進(jìn),根據(jù)所述的實(shí)施方案配制的VSD材料可能較不易碎,具有更好的壓縮強(qiáng)度,更好地粘附金屬(尤其是銅),和/或具有更好的美學(xué)特性。配制和組合物的實(shí)例可以如下配制根據(jù)在此所述的實(shí)施方案的混合物可以提供碳納米管(CNT)形式的HAR粒子,該碳納米管(CNT)被添加到適當(dāng)?shù)臉渲旌衔?。在一個(gè)實(shí)施方案中,樹脂混合物包括Epon828以及硅烷接合劑??梢詫MP(N-曱基-2吡咯烷酮)添加到該樹脂混合物。隨后,可以將導(dǎo)體或半導(dǎo)體粒子添加到該混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中,將二氧化鈦連同氮化鈦、二硼化鈦、固化化合物或固化劑、以及催化劑混合到該樹脂中。可以在持續(xù)數(shù)小時(shí)(例如8小時(shí))的混合期間內(nèi)例如使用轉(zhuǎn)子-定子混合器以聲波降解法(sonication)將該混合物均勻混合。對(duì)該混合過程,添加NMP是必要的??梢允褂?50線繞桿(wirewoundrod)或絲網(wǎng)印刷將得到的混合物作為涂層施加到期望目標(biāo)上。在一個(gè)實(shí)施方案中,可以將該涂層施加到兩電極之間的5密耳間隙上。隨后,固化過程可以發(fā)生,該固化過程可以被改變。一個(gè)合適的固化過程包括在75。C固化10分鐘,在125。C固化10分鐘,在175'C固化45分鐘,并在187'C固化30分鐘。具體配制可以根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用而變化。其中碳納米管用作VSD材料的粘合劑的HAR粒子110的一個(gè)配制實(shí)例包括----重量(g)CheapTubes5-4Epon828100Gelest氨丙基三乙氧基硅烷4(A邁inopropyltriethoxysilane)總環(huán)氧樹脂104納米相氧化鉍98HCStarck氮化鈥164DegussaDyhardT034.575證25.925固化溶液30.51-甲基咪唑0.6HCStark二硼化鈦149MilleniumChemical摻雜的二氧化鈥190NMP250總的溶液986.1總的固體715.575環(huán)氧樹脂Amin當(dāng)量比固體%72.6%*固化溶液是15重量%的DyhardT03的服P溶液。碳納米管具有有機(jī)填料的優(yōu)點(diǎn)??梢愿淖冮L(zhǎng)度或縱橫比以實(shí)現(xiàn)期望特性,所述特性諸如材料的切換電壓。圖3A是設(shè)置在器件302上的VSD材料的橫截面圖,其中該VSD材料是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案配制的。在一實(shí)施方案中,厚度或?qū)踊騐SD材料300包括基本成分金屬粒子310,粘合劑材料315以及HAR粒子320(例如,碳納米管,納米線)。然而,實(shí)施方案認(rèn)識(shí)到,碳納米管具有相當(dāng)大的縱橫比。這種尺寸特性使得碳納米管能夠提高粘合劑在超過特征電壓電平的瞬態(tài)電壓出現(xiàn)時(shí)將電子從導(dǎo)電粒子傳遞到導(dǎo)電粒子的能力。這樣,碳納米管可以減少存在于VSD材料中的金屬填料。通過減少金屬填料,可以改進(jìn)15該層的物理特征。例如,如結(jié)合一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施方案所述的,金屬填料的減少降低了VSD材料300的易碎性。如圖2的實(shí)施方案所述的,VSD材料300可以通過作為混合物沉積在器件302的目標(biāo)位置上而形成在器件302上。目標(biāo)位置可以對(duì)應(yīng)于在第一和第二電極322,324之間的延伸體312。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,對(duì)于諸如印刷電路板等的應(yīng)用,延伸體312約(即,在60%內(nèi))3.0密耳,5.0密耳,或者7.5密耳。然而,延伸體312的確切距離可以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格而變化。在PCB應(yīng)用中,范圍可以例如在2至10密耳之間變化。在半導(dǎo)體封裝中,該值可能更小。在間隙中施加VSD材料實(shí)現(xiàn)了對(duì)超過VSD材料的特征電壓電平的瞬態(tài)電壓所產(chǎn)生的電流的處理。器件302可以用于許多類型的電子器件中的任意一種上。在一實(shí)施方案中,器件302被實(shí)現(xiàn)為印刷電路板的一部分。例如,VSD材料300可以被設(shè)置為具有位于板的表面上或位于板的厚度內(nèi)的厚度。器件302可進(jìn)一步被設(shè)置為半導(dǎo)體封裝的一部分或者被設(shè)置為分立器件。替換地,器件302可以例如對(duì)應(yīng)于發(fā)光二極管、射頻標(biāo)簽或者器件、或者半導(dǎo)體封裝。如其他實(shí)施方案所述的,VSD材料,當(dāng)被施加到器件的目標(biāo)位置時(shí),可以用電學(xué)特征來(lái)表征,這些電特征如特征(或者觸發(fā))電壓、鉗位電壓、漏電流以及載流能力。在此所述的實(shí)施方案設(shè)計(jì)在混合物中使用HAR粒子,HAR粒子的使用使得能夠調(diào)節(jié)所述的電特性,同時(shí)保持在本申請(qǐng)的其他地方描述的幾個(gè)期望的機(jī)械特性。圖3B示出根據(jù)圖3A和在本申請(qǐng)的其他地方描述的實(shí)施方案的VSD材料的鉗位電壓和觸發(fā)電壓的基本電特性的圖。一般地,特征電壓電平或觸發(fā)電壓是VSD材料接通或變成導(dǎo)電的電壓電平(該電壓電平每單位長(zhǎng)度可能都有變)。鉗位電壓通常小于或等于該觸發(fā)電壓,并且是將VSD材料維持在開狀態(tài)所需的電壓。在VSD材料被設(shè)置在兩個(gè)或更多個(gè)電極之間的一些情況下,觸發(fā)電壓和鉗位電壓可以被測(cè)量為VSD材料本身上的輸出。因此,可以通過將輸入電壓電平維持在鉗位電壓以上,而使在小于擊穿閾值能量或時(shí)間的期間內(nèi)將VSD材料維持在開狀態(tài)。在應(yīng)用中,可以根據(jù)輸入信號(hào)改變觸發(fā)電壓和/或鉗位電壓,該輸入信號(hào)為齒形的、脈沖的、具有一定形狀的、或者甚至在幾個(gè)脈沖上調(diào)制而成的。實(shí)施方案進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到,另一個(gè)有意義的電特性包括截止態(tài)的阻抗,該阻抗通過測(cè)量貫穿器件的工作電壓的電流而確定。截止態(tài)的電阻率對(duì)應(yīng)于漏電流。VSD材料4皮接通之前和關(guān)閉之后的對(duì)比中,截止態(tài)的電阻系數(shù)變化表示VSD材料的性能退化。在大多數(shù)情況下,這應(yīng)被最小化。更進(jìn)一步,另一個(gè)電特性可對(duì)應(yīng)于載流能力,作為材料在被接通、然后關(guān)閉之后自我維持的能力來(lái)測(cè)量。表1列出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的VSD材料的另一個(gè)配制,其中在粘合劑中使用的HAR粒子為氧化銻錫(AT0)納米棒。材料實(shí)例1Ishihara乂〉司FS-10PATO納米棒14.4HCStarck二硼化鈥150.0GelestSIA610.14.0MilleniumChemical二氧化鈥190.0LubrizoleD5109.8納米相三氧化二鉍98.0HCStarck氮化鈦164.0Epon828(Hexion)87.15DegussaDyhardT034.49l-曱基咪唑0.62N-甲基吡咯烷酮275.4間隙5密耳觸發(fā)電壓447鉗位電壓320表l表2列出根據(jù)在此所述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的幾個(gè)額外實(shí)例,其中VSD材料包括作為HAR粒子的碳納米管。表2列出一般條件下測(cè)量的電特性(是指在輸入信號(hào)的形式之間和/或確定電特性能的數(shù)據(jù)所17采用的方式之間沒有差異),該電特性例如由鉗位電壓和觸發(fā)電壓量<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表2關(guān)于表2,實(shí)例1提供VSD材料的組合物,它是與其他實(shí)例比較的基礎(chǔ)。在實(shí)例l中,VSD材料中沒有HAR粒子。而且,VSD材料具有較高的金屬填充。實(shí)例2示出了與實(shí)例1類似的組合物,只是引入了碳納米管作為HAR粒子。結(jié)果是觸發(fā)電壓和鉗位電壓降低。通過在給定(固定)的鎳填充條件下增加碳納米管來(lái)降低觸發(fā)電壓和鉗位電壓。實(shí)例3也示出了缺少作為HAR粒子的碳納米管的VSD組合物,而實(shí)例4示出了將碳納米管包含進(jìn)混合物中的效果。如表所示,示出了觸發(fā)電壓和鉗位電壓的急劇降低。關(guān)于實(shí)例3和實(shí)例4,兩個(gè)組合物都示出了具有合理的機(jī)械特性以及截止態(tài)電阻率和載流能力特征(這些都沒有在圖表中提及)的組合物。然而,實(shí)例3的鉗位電壓和觸發(fā)電壓值說明了沒有包含碳納米管的組合物難于接通且維持開狀態(tài)。反常高的觸發(fā)電壓和鉗位電壓因此降低了組合物的有用性。圖3C-3E中示出的性能曲線圖假定了脈沖電壓輸入。性能曲線圖可以用于下表中的實(shí)例的參考。材料實(shí)例5實(shí)例6實(shí)例7重量(g)重量(g)重量(g)HyperionCP120321.001.0HexionEpon82850.2505涂覆Cabosil的鋁40.3326.330ATA5669招0013.76DegussaDyhardT033.220.80.6曱氧基乙醇(methoxyethanol)25.86.394.681-曱基咪唑0.060.040.04HexionEponSU-8019.5514.32甲基乙基酮011.736.6涂覆Cabosil的氧化鋁015.31o表3圖3C是曲線圖,其示出VSD材料的性能曲線圖,該VSD材料在VSD材料的粘合劑中具有較大量的碳納米管(作為HAR粒子)濃度,如實(shí)例5所述。如由圖3C的曲線圖所示,發(fā)生500-1000伏的范圍內(nèi)的最初電壓事件372導(dǎo)致材料接通,以便載流。在器件繼第一事件關(guān)閉后施加的第二電壓事件374導(dǎo)致與最初事件372類似的效果,該材料在相對(duì)相同的電壓電平下載流。在器件第二次關(guān)閉之后發(fā)生的第三電壓事件376導(dǎo)致VSD材料中所載的電流強(qiáng)度與一開始的兩次情況相似。同樣地,圖3C示出了,實(shí)例5中的組合物的VSD材料具有相對(duì)高的載流能力,因?yàn)閂SD材料在兩次接通和關(guān)閉的情況之后保持有效。圖3D和實(shí)例6相關(guān),該實(shí)例6是沒有包含導(dǎo)電或半導(dǎo)電有機(jī)材料的VSD組合物。雖然VSD材料在第一電壓事件382中是有效的,但是當(dāng)后續(xù)的第二電壓事件384發(fā)生時(shí)沒有可檢測(cè)到的非線性行為(即,接通電壓(turn-onvoltage))。圖3E和實(shí)例7相關(guān),該實(shí)例7有較少量的碳納米管形式的HAR粒子。此導(dǎo)電/半導(dǎo)電HAR粒子的少量添加改進(jìn)了VSD材料的載流能力,如第一電壓事件392的電流強(qiáng)度以及第二電壓事件394的更少(但是存在)的電流強(qiáng)度所示。被涂覆的導(dǎo)電或半導(dǎo)電粒子一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案包括VSD材料的配制,其包括使用導(dǎo)電或半導(dǎo)電HAR粒子孩i:小填料,該導(dǎo)電或半導(dǎo)電HAR粒子微小填料被以涂覆或其他方式結(jié)合在金屬粒子的周邊。此配制允許進(jìn)一步減小金屬粒子的大小和/或減少否則由金屬粒子占據(jù)的體積。此種減少可以以在其他實(shí)施方案中所述的方式改進(jìn)VSD材料的整體物理特性。如下所述,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用HAR粒子微小填料,其涂覆或接合金屬或其他無(wú)機(jī)導(dǎo)體成分。用HAR粒子涂覆無(wú)機(jī)/金屬粒子的一個(gè)目的是大致維持VSD材料的粘合劑中的導(dǎo)電材料的總體有效體積,同時(shí)減少要用的金屬粒子的體積。圖4示出了更詳細(xì)的過程,可以通過該過程配制根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的VSD材料。根據(jù)步驟410,首先制備將被裝入用于VSD配制的粘合劑中的導(dǎo)電(或半導(dǎo)電)成分。該步驟可以包括將HAR粒子(例如,碳納米管)與將被涂覆的粒子結(jié)合,從而在固化最終混合物時(shí)產(chǎn)生期望的效果。在一個(gè)實(shí)施方案中,對(duì)金屬和金屬氧化物粒子執(zhí)行獨(dú)立的制備步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中,步驟410可以包括過濾鋁和氧化鋁粉末的分步驟。然后,每組粉末都用HAR粒子涂覆以形成導(dǎo)電/半導(dǎo)電成分。在一個(gè)實(shí)施方案中,以下過程可用于鋁(i)每克鋁添加1-2毫摩爾硅烷(分散在有機(jī)溶劑中);(2)使用聲能應(yīng)用設(shè)備(sonicapplicator)以分散粒子;(iii)在攪拌的情況下反應(yīng)24小時(shí);(iv)稱出Cab-0-Sil或者有機(jī)導(dǎo)體加入溶液中;(v)添加合適的溶劑到Cab-0-Sil和/或有機(jī)導(dǎo)體混合物;(vi)添加Cab-0-Sil和/或有機(jī)導(dǎo)體到具有鋁的集合體(collection)中;以及(vii)在30-50。C下干燥一夜。類似地,以下過程可用于氧化鋁(i)每克氧化鋁添加1-2毫摩爾硅烷(分散在有機(jī)溶劑中);(2)使用聲能應(yīng)用設(shè)備以分散粒子;(iii)在攪拌的情況下反應(yīng)24小時(shí);(iv)稱出Cab-O-Sil或者有機(jī)導(dǎo)體加入到溶液中;(v)添加Cab-0-Sil和/或有機(jī)導(dǎo)體到具有氧化鋁的集合體中;以及(vi)在30-50iC下干燥一夜。根據(jù)一實(shí)施方案,諸如碳納米管或納米線的HAR粒子可以用于涂覆或者制備導(dǎo)電成分??梢云圃撎技{米管以在與金屬粒子接合時(shí)直立,從而延伸粒子的導(dǎo)電長(zhǎng)度,而同時(shí)減少所需的金屬總體積。這可以通過在將要于VSD材料內(nèi)部形成導(dǎo)體的金屬粒子的表面周邊放置化學(xué)反應(yīng)劑而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中,可以用與位于HAR粒子(例如,碳納米管)縱端的另一化學(xué)品反應(yīng)的化學(xué)品處理金屬粒子。例如可以用硅烷接合劑處理金屬粒子??梢杂梅磻?yīng)劑處理HAR粒子的末端,從而使得碳納米管末端接合到金屬粒子的表面。在步驟420,制備混合物。粘合劑材料可以溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲小?梢酝ㄟ^添加或多或少的溶劑實(shí)現(xiàn)期望的粘性。將導(dǎo)電成分(或來(lái)自步驟410的半導(dǎo)電成分)添加到粘合劑材料??梢曰旌先芤阂孕纬删鶆蚍植?。然后可以添加適當(dāng)?shù)墓袒瘎?。在步驟430,將來(lái)自步驟420的溶液集中或提供到目標(biāo)應(yīng)用(即,襯底,或分離元件或發(fā)光二極管或有機(jī)LED)上,然后加熱或固化來(lái)形成固體VSD材料。在加熱之前,可以針對(duì)VSD材料的具體應(yīng)用而成形或者涂覆VSD材料。具有HAR粒子涂覆或接合金屬或無(wú)機(jī)導(dǎo)體/半導(dǎo)體的VSD材料存在各種應(yīng)用。圖5A和圖5B示出在本發(fā)明的一實(shí)施方案下,用HAR粒子來(lái)涂覆或接合金屬/無(wú)機(jī)導(dǎo)體或半導(dǎo)體的表面如何可以減少此類粒子的填充。圖5A是一簡(jiǎn)圖,示出了碳納米管可以如何表面涂覆VSD材料的粘合劑中的導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子。如圖所示,導(dǎo)電成分500包括金屬粒子510和金屬氧化物或其他任意的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體粒子520。金屬粒子510可以具有由直徑dl表示的尺寸,而金屬氧化物粒子520可以具有由d2表示的尺寸。在由圖5A所示的實(shí)施方案中,HAR粒子填料530(例21如,碳納米管)與各個(gè)粒子510,520的周邊接合或結(jié)合。因?yàn)镠AR粒子填料530是導(dǎo)電或半導(dǎo)電的,效果是增加了粒子510和520的大小而沒有增加那些粒子在VSD材料的粘合劑中的體積。當(dāng)出現(xiàn)超過特征電壓電平的電壓時(shí),HAR粒子填料的存在使得可以實(shí)現(xiàn)分子到分子的導(dǎo)電、電子躍遷或隧穿。事實(shí)上,導(dǎo)電成分500可以是半導(dǎo)電的,因?yàn)閷?dǎo)電成分500可以在特征電壓電平被超越時(shí)具有集體導(dǎo)電的特性。在圖5B中,示出了沒有添加HAR粒子的傳統(tǒng)VSD材料。金屬粒子502,504相對(duì)緊密地間隔以在施加超過特征電壓電平的電壓時(shí)傳遞電荷。由于導(dǎo)體更緊密地間隔,需要更多的金屬填料來(lái)使得該器件能夠轉(zhuǎn)換到導(dǎo)體狀態(tài)。相比由圖5A示出的實(shí)施方案,在由圖5B示出的傳統(tǒng)方法中,粒子510,520由玻璃粒子空間(例如,Cab-O-Sil)所間隔,諸如圖5A所示的實(shí)施方案用導(dǎo)電填料530替代了金屬體積,該導(dǎo)電填料530是導(dǎo)電的、具有合理的物理特性,并具有充分替代金屬的尺寸。圖5C示出HAR粒子填料(例如,碳納米管)的相對(duì)無(wú)序的分布,反映了HAR粒子填料如何在以納米級(jí)均勻分散時(shí)固有地產(chǎn)生與從圖5A的簡(jiǎn)圖中得到的結(jié)果類似的結(jié)果。圖5C的描述可以反映本說明書中圖3或其他地方所示或所述的實(shí)施方案。如圖所示,許多均勾分布的導(dǎo)電/半導(dǎo)電HAR粒子填料530實(shí)現(xiàn)充分接觸和/或?qū)崿F(xiàn)以下近似,即近似實(shí)現(xiàn)一用于處理電流的導(dǎo)電路徑,包括通過電子隧穿和躍遷。這使得改進(jìn)了電特性以及物理特性,尤其是與減少VSD材料的粘合劑中的金屬填料有關(guān)的電特性以及物理特性。而且,當(dāng)粒子在粘合劑內(nèi)以納米級(jí)均勻分散時(shí),需要更少的HAR粒子530來(lái)產(chǎn)生期望的電傳導(dǎo)效應(yīng)。VSD材料應(yīng)用根據(jù)在此所述的任一實(shí)施方案的VSD材料存在許多應(yīng)用。尤其是,實(shí)施方案設(shè)計(jì)將VSD材料設(shè)置在襯底器件上,諸如印刷電路板、半導(dǎo)體封裝、分立器件、以及更多的特殊應(yīng)用,諸如LED和射頻器件(RFID標(biāo)簽)。更進(jìn)一步,在其他應(yīng)用中,可以設(shè)計(jì)此處所述的VSD材料用于液晶顯示器、有機(jī)發(fā)光顯示器、電致變色顯示器、電泳顯示器、或者這些器件的背板驅(qū)動(dòng)器。包括VSD材料的目的可能是提高對(duì)瞬態(tài)和過22電壓狀態(tài)的處理,所述瞬態(tài)和過電壓狀態(tài)例如可能與ESD事件一起出現(xiàn)。VSD材料的另一個(gè)應(yīng)用包括金屬沉積,如在L.Kosowsky的美國(guó)專利No.6,797,145(此處通過引用將其全文納入)中所述的。圖6A和圖6B均示出襯底器件的不同構(gòu)造,該襯底器件利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的VSD材料來(lái)構(gòu)造,該VSD材料具有作為填料的高縱橫比粒子("含HAR粒子的VSD")。在圖6A中,例如,襯底器件600可以對(duì)應(yīng)于印刷電路板。在此構(gòu)造中,含HAR粒子的VSD610可以被設(shè)置在表面602上,以將相連接的元件接地。作為替代或變化,圖6B示出一構(gòu)造,其中含HAR粒子的VSD在襯底的厚度層610中形成接地路徑。電鍍除了將VSD材料包含在例如用于處理ESD事件的器件上,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用VSD材料以形成村底器件,包括襯底上的跡線元件(traceelement)以及諸如通孔等的互連元件。美國(guó)專利No.6,797,145(在此全文納入)詳述了許多使用VSD材料電鍍襯底,通孔以及其他器件的技術(shù)。在此所述的實(shí)施方案能夠使含HAR粒子的VSD材料被應(yīng)用,如本說明書中任一實(shí)施方案所述的。圖7示出了使用根據(jù)圖1-5所述的任一實(shí)施方案的含HAR粒子的VSD材料進(jìn)行電鍍的過程。由在此所述的實(shí)施方案提供的被提高的物理和電特性促進(jìn)了如在美國(guó)專利No.6,797,145中所述的電鍍過程。圖7描述了簡(jiǎn)化的電鍍過程(如在美國(guó)專利No.6,797,145中所迷的),在電鍍過程中使用的VSD材料是根據(jù)于圖1至圖5所述的任一實(shí)施方案的。在圖7中,描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的基本電鍍技術(shù)。在步驟71G中,使用含HAR粒子的VSD材料將器件(例如襯底)的目標(biāo)區(qū)域圖案化。例如可以通過在襯底上施加連續(xù)的VSD層,然后將掩模放在該VSD層上而進(jìn)行圖案化。該掩模可以限定期望的電/跡線圖案的負(fù)片圖。替代的實(shí)施方案也是可能的。例如,可以將VSD材料施加到整個(gè)區(qū)域,然后被選擇性地去除,以將不打算有有載流元件的區(qū)域暴露出來(lái)。更進(jìn)一步,可以在目標(biāo)區(qū)域上將VSD材料預(yù)圖案化。步驟720提供了將襯底浸入電解溶液中。23步驟730提供將超過特征電壓電平的電壓施加到該器件的圖案化區(qū)域。電壓的施加可以是脈沖的,以持續(xù)一小于擊穿時(shí)間的指定時(shí)段。擊穿時(shí)間可以對(duì)應(yīng)于最小時(shí)間段,所述最小時(shí)間段是當(dāng)施加給定電壓時(shí),發(fā)現(xiàn)含HAR粒子的VSD材料擊穿時(shí)的最小持續(xù)時(shí)間。在擊穿狀態(tài)下,含HAR粒子的VSD材料可能失去其電特性,包括其切換特性。載流跡線和元件的圖案可以基本匹配含HAR粒子的VSD材料的圖案。在電解溶液中,帶電元件吸引并接合到含HAR粒子的VSD材料的暴露區(qū)域,在器件上形成載流跡線和元件。尤其是,一個(gè)或多個(gè)用于在器件上電鍍的實(shí)施方案包括使用含HAR粒子的VSD材料,該VSD材料通過在填料材料中使用高縱橫比粒子而減少了金屬的填充。與傳統(tǒng)VSD材料相比,此配制使得用于進(jìn)行電鍍步驟720和730的J^沖的時(shí)間可以更長(zhǎng)。而且,含HAR粒子的VSD材料的使用增加了VSD材料在電鍍過程之后保持其集成性的可能性。這意味著,跡線元件可以被提供具有可以被集成到該器件內(nèi)的固有的接地能力。與圖7的實(shí)施方案一致的是,根據(jù)在此所述的實(shí)施方案的VSD材料的使用可以應(yīng)用到在美國(guó)專利No.6,797,145中所述的任一電鍍技術(shù)。借助于所述的利用含HAR粒子的VSD材料電鍍的技術(shù)可以(i)在襯底器件上產(chǎn)生通孔,(ii)產(chǎn)生每面都具有載流圖案的多面襯底器件,和/或(iii)產(chǎn)生每面都具有載流圖案的多面襯底器件之間的互連通孔。其他應(yīng)用圖8是電子器件的簡(jiǎn)圖,可以在該電子器件上設(shè)有根據(jù)在此所述的實(shí)施方案的VSD材料。圖8示出器件800,其包括襯底810,元件820以及可選地包括殼體或外殼830。VSD材料805可以;陂納入許多位置中的任意一個(gè)或多個(gè)位置中,這些位置包括在表面802上、在表面802以下(諸如在其跡線元件下或在元件820下)、或者在襯底810的厚度層內(nèi)的位置中。替換地,VSD材料可以被納入殼體830中。在每種情況下,可以將VSD材料805這樣納入,即當(dāng)超過特征電壓電平的電壓存在時(shí),其與諸如跡線引線等的導(dǎo)電元件耦接。因此,VSD材料805在存在特定電壓條件的情況下是導(dǎo)電元件。關(guān)于在此所述的任一應(yīng)用,器件800可以是顯示器件。例如,元件820可以對(duì)應(yīng)于從襯底810發(fā)光的LED。VSD材料805在襯底810上的定位和構(gòu)造可以是選擇性的以適應(yīng)設(shè)有發(fā)光元件、被發(fā)光器件使用或者被納入發(fā)光器件的電引線、端子(即,輸入或輸出)或者其他導(dǎo)電元件。作為一替換實(shí)施方案,VSD材料可以被納入發(fā)光器件的正引線和負(fù)引線之間、遠(yuǎn)離襯底。更進(jìn)一步,一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)使用有機(jī)LED,例如,在這種情況下VSD材料可以被設(shè)置在OLED之下。關(guān)于LED,在美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/562,289(其通過引用在此納入)中所述的任一實(shí)施方案可以用根據(jù)在此所述的任一實(shí)施方案的VSD材料來(lái)實(shí)現(xiàn),該VSD材料包含粘合劑,同時(shí)在填料材料中具有導(dǎo)電/半導(dǎo)電HAR粒子。替換地,器件800可以對(duì)應(yīng)于諸如射頻識(shí)別器件等的無(wú)線通信器件。關(guān)于諸如射頻識(shí)別器件(RFID)等的無(wú)線通信器件以及無(wú)線通信元件,VSD材料可以保護(hù)元件820例如免受過量充電或ESD事件。在此情況下,元件820可以對(duì)應(yīng)于器件的芯片或無(wú)線通信元件。替換地,VSD材料805的使用可以保護(hù)其他元件遠(yuǎn)離電荷,該電荷可以由元件820引起。例如,元件820可以對(duì)應(yīng)于電池,且VSD材料805可以作為跡線元件被提供在襯底810的表面上以抵御由電池事件引起的電壓情況。在美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/562,222(其通過引用在此納入)中所述的任一實(shí)施方案可以由根據(jù)在此所述的任一實(shí)施方案的、包含粘合劑并具有導(dǎo)電/半導(dǎo)電高縱橫比的VSD材料實(shí)現(xiàn)。作為一個(gè)替換實(shí)施方案或者變體,元件820可以例如對(duì)應(yīng)于分離的半導(dǎo)體器件。VSD材料805可以與該元件一體化,或者被定位為在存在接通該材料的電壓的情況下電耦合到該元件。更進(jìn)一步,器件800可以對(duì)應(yīng)于封裝的器件,或者替代地,對(duì)應(yīng)于用于容納襯底元件的半導(dǎo)體封裝。在襯底810或元件820被包含在器件之前,VSD材料805可以與殼體830結(jié)合。結(jié)論參照附圖所述的實(shí)施方案被認(rèn)為是說明性的,且申請(qǐng)人的權(quán)利要求不應(yīng)限于此說明性實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。各種改進(jìn)和變體可以與所述的實(shí)施方案包括在一起,包括對(duì)不同的說明性實(shí)施方案中分開描述的特征進(jìn)行組合。因此,意圖是,本發(fā)明的范圍應(yīng)由下面的權(quán)利要求限定。而且,預(yù)期到,單獨(dú)或作為實(shí)施方案的組成部分描述的具體特征可以與其他單獨(dú)描述的特征或者其他實(shí)施方案的組成部分組合,即使其他特征和實(shí)施方案沒有提及該具體特征。權(quán)利要求1.一種組合物,包括粘合劑;導(dǎo)電或半導(dǎo)電的材料,包括以納米級(jí)分散在粘合劑內(nèi)的高縱橫比(HAR)粒子,該HAR粒子具有為10或更大的縱橫比;以及還包括除了那含有HAR粒子的材料之外的導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子;其中粘合劑、該材料和HAR粒子結(jié)合起來(lái)以提供具有以下特性的組合物,所述特性為(i)當(dāng)不存在超過特征電壓電平的電壓時(shí),是介電的,以及(ii)當(dāng)施加超過所述特征電壓電平的電壓時(shí),是導(dǎo)電的。2.權(quán)利要求l的組合物,其中HAR粒子與粘合劑均勻混合。3.權(quán)利要求l的組合物,其中導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子以及HAR粒子與粘合劑均勻混合。4.權(quán)利要求1的組合物,其中HAR粒子是碳納米管。5.權(quán)利要求l的組合物,其中HAR粒子是無(wú)機(jī)的。6.權(quán)利要求1的組合物,其中HAR粒子是氧化銻錫(AT0)納米棒。7.權(quán)利要求1的組合物,其中HAR粒子中至少一些的縱橫比為102或103更大。8.權(quán)利要求l的組合物,其中HAR粒子中至少一些為納米線。9.權(quán)利要求l的組合物,其中HAR粒子中至少一些對(duì)應(yīng)于碳黑或碳纖維中的一種或多種。10.權(quán)利要求l的組合物,其中納米級(jí)HAR粒子中至少一些為金屬o11.權(quán)利要求10的組合物,其中納米級(jí)HAR粒子對(duì)應(yīng)于以下的一種或多種銅、鎳、金、銀、鈷、鋅、氧化物、碳化硅、砷化鎵、氧化鋁、以及氮化鋁、二氧化鈦、氧化銻錫、氧化銦錫、氧化銦鋅、氮化硼、氧化鉍、氧化鐵、氧化鈰、以及氧化銻鋅。12.權(quán)利要求3的組合物,其中導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子包括金屬或金屬?gòu)?fù)合物。13.權(quán)利要求12的組合物,其中金屬?gòu)?fù)合物選自氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬硫化物或其組合。14.權(quán)利要求3的組合物,其中導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子包括鈦化合物-15.權(quán)利要求14的組合物,其中導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子包括二氧化鈦。16.—種電壓可切換介電材料,包括一些高縱橫比(HAR)的粒子,該粒子各自具有的縱橫比為IO或更大。17.權(quán)利要求16的電壓可切換介電材料,進(jìn)一步包括粘合劑,并且其中HAR粒子以納米級(jí)分布在該粘合劑中。18.權(quán)利要求16的電壓可切換介電材料,其中HAR粒子對(duì)應(yīng)于一些納米線。19.權(quán)利要求16的電壓可切換介電材料,其中HAR粒子與粘合劑均勻混合。20.權(quán)利要求16的電壓可切換介電材料,其中導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體粒子以及HAR粒子與粘合劑均勻混合。21.—種生產(chǎn)電壓可切換介電材料的方法,該方法包括生產(chǎn)一混合物,該混合物包含(i)介電的粘合劑,(ii)金屬和/或半導(dǎo)體粒子,以及(iii)導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料,其包括以納米級(jí)分散在粘合劑中的高縱橫比(HAR)粒子,其中生產(chǎn)混合物包括使用粘合劑、金屬和/或半導(dǎo)體粒子以及包括HAR粒子的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料各一些,以使得當(dāng)固化時(shí),該混合物是(i)介電的,當(dāng)不存在超過特征電壓電平的電壓時(shí),以及(i)導(dǎo)電的,當(dāng)存在超過特征電壓電平的電壓時(shí);以及固化該混合物。22.權(quán)利要求21的方法,進(jìn)一步包括將該混合物施加到器件上的目標(biāo)位置,并且其中固化該混合物包括在目標(biāo)位置固化該混合物。23.權(quán)利要求21的方法,其中包括HAR粒子的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料對(duì)應(yīng)于碳納米管。24.權(quán)利要求21的方法,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子選自銅、銀、金、鋁、鎳、以及鋼,硅、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、氧化鉍、氧化鐵、氧化鈰、以及硫化鋅。25.權(quán)利要求21的方法,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子包括鈦化合物。26.權(quán)利要求21的方法,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子包括二氧化鈦、二硼化鈦、或氮化鈦中的一種。27.權(quán)利要求21的方法,其中生產(chǎn)混合物包括在該混合物內(nèi)均勻混合金屬和/或半導(dǎo)體粒子以及HAR粒子。28.權(quán)利要求24的方法,其中均勻混合包括使用聲波攪拌。29.—種電壓可切換介電材料,其由以下步驟形成生產(chǎn)混合物,其包含(i)介電的粘合劑,(ii)金屬和/或半導(dǎo)體粒子,以及(iii)導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料,其包括以納米級(jí)分散在粘合劑中的高縱橫比(HAR)粒子,其中生產(chǎn)混合物包括使用粘合劑、金屬和/或半導(dǎo)體粒子以及包括HAR粒子的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料各一些,以使得當(dāng)固化時(shí),該混合物是(i)介電的,當(dāng)不存在超過特征電壓電平的電壓時(shí),以及(i)導(dǎo)電的,當(dāng)存在超過特征電壓電平的電壓時(shí);以及固化該混合物。30.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中包括HAR粒子的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料對(duì)應(yīng)于碳納米管。31.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子選自銅、銀、金、鋁、鎳、以及鋼,硅、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氧化鎳、氧化鋅、以及硫化鋅。32.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子包括鈦化合物。33.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中金屬和/或半導(dǎo)體粒子包括二氧化鈦、二硼化鈦、或氮化鈦中的一種。34.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中生產(chǎn)混合物包括在該混合物內(nèi)均勻混合金屬和/或半導(dǎo)體粒子以及HAR粒子。35.權(quán)利要求29的電壓可切換介電材料,其中均勻混合包括使用聲波攪拌器。36.—種電子器件,其包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的組合物。37.權(quán)利要求36的電子器件,其中該器件選自分立器件、半導(dǎo)體封裝、顯示器件或背板、發(fā)光二極管,以及射頻識(shí)別器件。全文摘要一種電壓可切換介電(VSD)材料的組合物,其采用具有較高縱橫比的半導(dǎo)電或?qū)щ姴牧?,以便增?qiáng)該VSD材料的機(jī)械特性和電特性。文檔編號(hào)H01B1/24GK101496113SQ200780028607公開日2009年7月29日申請(qǐng)日期2007年7月29日優(yōu)先權(quán)日2006年7月29日發(fā)明者L·科索斯基,R·弗萊明申請(qǐng)人:肖克科技有限公司
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