用于电子电路中的静电放电保护的系统和方法技术方案

公开了一种用于实现保护电子元件免受ＥＳＤ损害的电子电路的系统和方法。ＰＣＢ或ＩＣ可包括静电放电保护层，该保护层具有由半导体介质层分隔的第一和第二导电层。而且，该ＰＣＢ／ＩＣ可包括耦合到上述第一导电层的受保护节点和电耦合到上述第二导电层的电流分流节点，使得处于阈值量之下的上述受保护节点处的信号通过上述受保护节点在正常工作路径上传播，而上述受保护节点处的超过阈值量的信号被转移至上述半导体介质层而到达电流分流路径中的上述电流分流节点。以这种方式，可以将ＰＣＢ／ＩＣ的现有的各层用于ＥＳＤ保护和其他功能，例如，根据层的预期用途，通过将层的特定部分隔离，可以将上述层用作地平面或电池平面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。图1是电子电路100的传统示意图，该电路具有典型的ESD保护装置，该保护装置能用来保护元件免受可能由ESD造成的过电流电平的损害。在图1中，受保护的元件110可包括受保护节点130和用来为电子电路实现部分ESD保护配置的电流分流节点131。该受保护节点通常可以是可能承受外部ESD的、诸如天线或电池接线端的暴露的信号节点。从而，在受保护节点130和电流分流节点131之间也电耦合了ESD保护装置120，以便在可能源于ESD的高电平瞬变电流出现时提供电流分流路径。通常，根据设计，当受保护节点130处出现低电压、低电流、稳态信号时，ESD保护装置120呈开路状态。相反地，根据设计，当受保护节点130处出现高电压、高电流、瞬变信号时，ESD保护装置120呈短路状态。这样，当运行正常时，受保护节点130处的信号将以正常的方式进行传播，仿佛ESD保护装置120不是整个电路100的一部分。然而，当信号超过某一阈值(电压或电流)时，ESD保护装置120便被“启动”，并将高电平的瞬变信号通过电流分流节点131从受保护节点110处转移，并最终到达电路100中能够处理该过量瞬变信号的点，如地或电池。例如，ESD事件可造成高电平的瞬变电压(通常高达16KV)，该电压将最终损坏受保护元件110。然而，由上述16KV的ESD在受保护节点130处引发的电流触发了ESD保护装置120，从而将高电流通过ESD保护装置120移至通常为接地点的电流分流节点131。从而，在不安全的电流有机会对受保护元件110造成损害之前已经被耗散。在本领域中，公知各种类型的ESD保护装置120。这样的装置的例子包括到地的二极管箝位电路、到电池的二极管箝位电路和各种利用电阻器-二极管箝位电路与有源铁心-分流箝位电路的ESD保护网络。然而，在每个这样的例子中，由于上述元件(即二极管、电阻器等等)的本身特性，因而将这些ESD保护装置制造成集成电路(IC)的一部分，并要求用大量的管芯面积来予以实现。当IC中仅为此保留有限空间时，管芯面积将成为一个重要问题，而由于在IC中缺乏足够的可用空间，ESD保护配置将会受到影响。此外，通常仅在IC的上表面实现这些ESD装置，从而，需要大量的信号通路用于最优ESD保护。在另一种过去的解决方案中，可以将上述的ESD保护装置以表面安装技术(SMT)装置的形式予以实施。即，将这些ESD保护装置的实现安装到PCB，且这些装置的实现需要通过PCB上的引出线或焊盘来与PCB上的其他元件进行对接。然而，PCB空间再次成为一个重要问题，因为每个额外的SMT装置需要至少一条引出线或焊盘来将电信号送往PCB或从PCB接收电信号。此外，由于SMT装置所需的片外芯片的额外空间的缘故，SMT装置更加昂贵并增加了包裹PCB的包装的尺寸。而且，PCB中的信号路由也仍然是一个问题。在另一种过去的解决方案中，可通过沿PCB制造的“衬垫层”实现ESD保护配置。该衬垫层为各个信号点之间的ESD电流提供了矩阵连接形式的路径以及各自的接地路径、电池路径或其他信号路径。然而，由于进行传递的信号使用了该衬垫层的两个导电层，因而该具有两个导电层的衬垫层必须严格用于ESD保护。因而，不仅需将额外的层完全用于ESD保护，而且，该层也不能用于其他目的，如电池信号或地信号的路由。而且，用于ESD电流的路由路径也变得更长，从而，比所希望的路径更具电感性和电阻性。上述的每个过去的解决方案均要求弥足珍贵的板或管芯空间中的额外面积，从而，它们并不是为PCB和相关的电气元件提供ESD保护的好方法。而且，上述的每个解决方案的路由路径比所希望的路径更长，这增加了放电路径的复杂性、电阻和电感。此外，更长的路由路径、增加的板或管芯空间以及额外的层均增加了产品设计和制造的成本。因此，希望给出具有更短的ESD电流放电路径的更为优化的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例针对用于保护电子元件免受静电放电损害的电子电路。PCB或IC可包括静电放电保护层，该保护层具有由半导体介质层分隔的第一和第二导电层。而且，上述PCB或IC可包括电耦合到上述第一导电层的受保护节点和电耦合到上述第二导电层的电流分流节点，使得受保护节点处的处于阈值量之下的信号通过受保护节点在正常的工作路径上传播，而受保护节点处的超过阈值量的信号被转移并通过上述半导体介质层传播到电流分流路径中的电流分流节点。以这种方式，可以将PCB或IC的现有的层既用于ESD保护又用于其他功能，例如，根据层的预期用途，通过将层的特定部分隔离，可以将上述层用作地平面(ground plane)或电池平面(batteryplane)。由于一些原因，利用PCB或IC中的现有层来实现ESD保护配置是有利的。其中一个原因是，不必仅为提供ESD保护的目的而制造额外的层。而且，信号路由和信号路径也较为简单和易懂，因为，通常地平面或电池平面遍布于PCB或IC的所有区域。结果，PCB或IC的线路变得较为简单，而这导致在设计和制造方面耗费的劳动更少，并导致了更小的PCB和/或IC。而这些优点又导致PCB和/或IC的制造和设计更加便宜。取决于该ESD配置的特定路由，由于半导体介质材料的性质和其接近于若干地节点，可在PCB或IC内实现更为可靠的耗散区。最后，通过不让所需的任何SMT装置成为ESD保护配置的一部分，可以节约空间和金钱。附图说明通过参考结合附图的以下详细说明，可以更好地理解本专利技术的前述几个方面和所附的优点，附图中图1是电子电路的传统示意图，该电子电路具有典型的ESD保护装置，该装置可用于保护元件免受可能由ESD产生的过电流电平的损害；图2是根据本专利技术的一个实施例的PCB的剖面图，该PCB用于将静电放电信号从电子元件之类的装置处转移；图3是根据本专利技术的另一个实施例的PCB的剖面图，它示出了信号节点和地节点之间的分流的ESD信号路径；图4是根据本专利技术的另一个实施例的PCB的剖面图，它示出了信号节点和电池节点之间的分流的ESD信号路径；图5是根据本专利技术的另一个实施例的PCB或IC的剖面图，它示出了处于第一节点和第二节点之间的第一级和第二级分流的ESD信号路径；图6是根据本专利技术的另一个实施例的PCB的剖面图，它示出了处于第一节点和第二节点之间的第一级和第二级分流的ESD信号路径，其中，第二级分流的ESD信号路径包括SMT装置；和图7是根据本专利技术的一个实施例的电子系统的框图，该系统包括受保护的电子元件和PCB或IC，且上述PCB或IC具有将ESD信号从受保护电路上转移的结构。具体实施例方式给出了以下讨论，以使本领域技术人员能制造和使用本专利技术。在不背离本专利技术的精神和范围的情况下，可将此处说明的一般原则用于不同于以上详细说明的例子的实施例和应用。本专利技术不是要限于所描述的实施例，而是本专利技术应当处于与此处公开或建议的原理和特征一致的最宽范围内。图2是根据本专利技术的一个实施例的PCB 200的剖面图，该PCB200用于将静电放电信号从电子元件之类的装置处转移。典型的PCB200可包括几个层210，可将这几个层制造成实现通往、来自和穿过上述PCB的各种互连结构和信号路径。在图2的实施例中，示出具有6个不同的导电平面层210a-210f的PCB 200。在本公开中，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保护电子元件免受静电放电损害的电子电路，所述电路包括：　　　　具有由半导体介质层分隔的第一和第二导电层的静电放电保护层；和　　　　电耦合到所述第一导电层的受保护节点和电耦合到所述第二导电层的电流分流节点，使得阈值量以下的所述受保护节点处的信号通过所述受保护节点在正常工作路径上传播，而超出阈值量的所述受保护节点处的信号被转移并通过所述半导体介质层在电流分流路径上传播到所述电流分流节点。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RM帕克赫斯特，R鲁布斯思，C贾，J西克勒，
申请(专利权)人：阿瓦戈科技无线IP新加坡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]