(57)【要約】【課題】電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスを提供する。【解決手段】静電気保護デバイスは、４つのポートを有する積層コイル・アセンブリを含む。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤ保護回路、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、およびインピーダンス整合回路をさらに含む。人体モデルのＥＳＤ保護回路、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、およびインピーダンス整合回路は、４つのポートから選択された別々のポートに接続されている。【選択図】図７
2021513738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスであって、
４つのポートを有する積層コイル・アセンブリと、
人体モデルのＥＳＤ保護回路と、
充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路と、
インピーダンス整合回路と、
を備え、
前記人体モデルのＥＳＤ保護回路、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および前記インピーダンス整合回路が、前記４つのポートから選択された別々のポートに接続されている、
静電気保護デバイス。
【請求項２】
前記積層コイル・アセンブリが、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備える、請求項１に記載の静電気保護デバイス。
【請求項３】
前記第１のコイルが、前記第２のコイルと少なくとも部分的に重なっており、前記第２のコイルが、前記第３のコイルと少なくとも部分的に重なっている、請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項４】
前記第１のコイルが第１の軸を有し、
前記第２のコイルが第２の軸を有し、
前記第３のコイルが第３の軸を有し、
前記第１の軸が前記第２の軸からオフセットされ、
前記第２の軸が前記第３の軸からオフセットされ、
前記第１の軸が前記第３の軸からオフセットされている、
請求項３に記載の静電気保護デバイス。
【請求項５】
前記第１のコイルが前記第２のコイルに誘導結合され、前記第２のコイルが前記第３のコイルに誘導結合され、前記第１のコイルが前記第３のコイルに誘導結合されている、請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項６】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項７】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項６に記載の静電気保護デバイス。
【請求項８】
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートに接続するように構成された外部入力ポートに接続された第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項９】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記４つのポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項８に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１０】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１１】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記４つのポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項１０に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１２】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電装置モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記人体モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１３】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、
前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、前記第２のコイルの第１の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、
前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力に接続され、
前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、
請求項１２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１４】
入力ポートを有する電子回路と、
前記電子回路の前記入力ポートを保護するための静電気保護デバイスと、
を備える、集積回路であって、前記静電気保護デバイスが、
４つのポートを有する積層コイル・アセンブリ、
人体モデルのＥＳＤ保護回路、
充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および
インピーダンス整合回路、
を備え、
前記人体モデルのＥＳＤ保護回路、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および前記インピーダンス整合回路が、前記４つのポートから選択された別々のポートに接続されている、
集積回路。
【請求項１５】
マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィカル処理ユニット、中央処理ユニット、広帯域増幅器、アナログ−デジタル変換器、デジタル−アナログ変換器、有線送受信機回路、および遠距離通信チップのうちの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１６】
基板を備え、
前記電子回路が前記基板上に形成され、
前記静電気保護デバイスが前記基板上に形成され、
前記積層コイル・アセンブリが第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備え、
前記第１のコイル、前記第２のコイル、および前記第３のコイルが前記基板上の別々の層上に形成され、
前記第１のコイルが前記第２のコイルに隣接し、
前記第２のコイルが前記第３のコイルに隣接している、
請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記第１のコイルが第１の軸を有し、
前記第２のコイルは第２の軸を有し、
前記第３のコイルが第３の軸を有し、
前記第１の軸が前記第２の軸からオフセットされ、
前記第２の軸が前記第３の軸からオフセットされ、
前記第１の軸が前記第３の軸からオフセットされている、
請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記第１のコイルが前記第２のコイルに誘導結合され、前記第２のコイルが前記第３のコイルに誘導結合され、前記第１のコイルが前記第３のコイルに誘導結合されている、請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１９】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２０】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項１９に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路に関し、詳細には、集積回路の入力ポートの静電気保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）には、入出力Ｉ／Ｏパッドでの静電気放電ＥＳＤ事象から集積回路を保護するための専用回路が組み込まれている場合がある。このＥＳＤ保護要件を満たすことは、広帯域の高周波信号をＩＣのＩ／Ｏパッドを介して送信または受信あるいはその両方を実行する際に困難な場合がある。
【０００３】
特に、ＥＳＤ保護の実施は、１〜１００ＧＨｚの周波数範囲のパワー・スペクトル分布を有する信号が高損失の有線チャネルを介して送信される現代の広帯域通信システムで使用される送受信回路では懸念事項である。典型的なチャネルは、プリント回路板ＰＣＢ上の銅トレース、コネクタ、およびケーブルで構成され、これらは、それらの端部において整合インピーダンスを有することがあり、このインピーダンスは、伝送規格によって規定されるか、または速度、電力、信号インテグリティなどに対する最適化によって選択される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスおよび集積回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によると、本発明は、電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスを提供する。静電気保護デバイスは、４つのポートを有する積層コイル・アセンブリを備える。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤすなわち静電気放電保護回路をさらに備える。静電気保護デバイスは、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路をさらに備える。静電気保護デバイスは、インピーダンス整合回路をさらに備える。人体モデルのＥＳＤ保護回路、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、およびインピーダンス整合回路は、４つのポートから選択された別々のポートに接続されている。
【０００６】
本発明のさらなる実施形態によると、本発明は、電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスを組み込んだ集積回路をさらに提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】静電気保護デバイスの実施形態である。
【図２】静電気保護デバイスのさらなる実施形態である。
【図３】静電気保護デバイスのさらなる実施形態である。
【図４】静電気保護デバイスのさらなる実施形態である。
【図５】集積回路の実施形態の一部である。
【図６】積層コイル・アセンブリの上面図である。
【図７】図６の積層コイル・アセンブリの斜視図である。
【図８】図６の積層コイル・アセンブリのさらなる斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
これらの図における同様の番号が付された要素は、同等の要素であるか、または同じ機能を実行する。以前に論じた要素は、機能が同等である場合は、必ずしも後の図で論じられるとは限らない。
【０００９】
各ポートが人体モデルのＥＳＤ保護回路、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、およびインピーダンス整合回路に別々に接続された４つのポートを備えた積層コイル・アセンブリを使用することにより、静電気保護デバイスの帯域幅および信号伝送の両方を向上することができる可能性がある。４ポート・デバイスを使用することにより、同様の３ポート積層コイル・アセンブリと比較して、帯域幅を約２倍に増大させ、アイ開口を広くすることができる可能性がある。
【００１０】
一部の実施形態では、人体モデル（ＨＢＭ）の静電気放電（ＥＳＤ）保護回路および充電デバイス・モデル（ＣＤＭ）のＥＳＤ保護回路は両方とも、電源レールの両方に接続されたダイオードなどのクランプ回路を組み込んだＥＳＤ保護回路を指すことがある。実際には、ＨＢＭおよびＣＤＭのＥＳＤデバイスには、ダイオードの寄生配線容量によって引き起こされる対接地容量、ＣＤＭダイオードについては、ダイオードの寄生容量およびＲＸ入力容量も組み込まれている場合がある。充電デバイス・モデルＥＳＤには、電流を制限する、入力と直列の抵抗器がさらに組み込まれている場合がある。
【００１１】
インピーダンス整合回路は、例えば、静電気保護デバイスの出力に対して入力をインピーダンス整合させるための、容量と並列のインダクタンスまたは容量と並列の抵抗であってもよい。一部の例では、インピーダンス整合のために抵抗が使用されることがある。例えば、５０オームの値を有する抵抗器が、多くの場合、使用されることがある。
【００１２】
別の実施形態では、積層コイル・アセンブリは、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備えることができる。積層コイル・アセンブリにおいて第１、第２、および第３のコイルを使用することにより、より多くの設計パラメータが提供される。例えば、第１のコイルと第２のコイルの位置決めを、第２のコイルに対する第３のコイルの位置の調整と同様に、互いに対して調整することができる。第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルが積層されて配置される場合、第１のコイルを第２のコイルに対して２次元的に並進移動させることでき、第２のコイルを第３のコイルに対して２次元的に並進移動させることができる。これにより、自由に選択することができる４つの設計パラメータが提供される。コイルの互いに対するサイズも選択することができ、これは、コイルの結合係数を調整する効果を有することがある。コイルのいくつかは、互いに対して正の結合係数を有することができ、いくつかのコイルは、互いに対して負の結合係数を有することもできる。これにより、設計プロセスのさらなる自由度が提供される。
【００１３】
上記の実施形態の一例では、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルは、それぞれ平面コイルとすることができる。コイルを平面コイルとして製造することにより、静電気保護デバイスを小さな領域に組み込むことができるばかりでなく、標準的な半導体製造技法を使用して製造することができる可能性がある。第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルは、さらに、２ポートコイルであってもよい。本明細書で使用されるような２ポートコイルは、入力および出力を有するコイルを包含する。第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルは、異なる配置で互いに接続されて、４ポート積層コイル・アセンブリを構築することができる。
【００１４】
一部の実施形態では、第１のコイルは、第２のコイルと少なくとも部分的に重なっている。第２のコイルは、第３のコイルと少なくとも部分的に重なっている。一部の実施形態における第１のコイルも、第３のコイルと少なくとも部分的に重なっていてもよい。第１、第２、または第３、あるいはその組合せのコイルの重なりは、異なるコイル間の結合を調整する手段を提供することができる。これは、静電気保護デバイスのパラメータを調整するのに役立つ。
【００１５】
別の実施形態では、第１のコイルは、第１の軸を有する。第２のコイルは、第２の軸を有する。第３のコイルは、第３の軸を有する。第１の軸、第２の軸、および第３の軸は、対称軸である。第１の軸、第２の軸、および第３の軸は、軸が通過する中心であってもよく、または前述したように対称軸であってもよい。第１の軸は、一部の実施形態では、第２の軸からオフセットされていてもよい。第２の軸は、一部の実施形態では、第３の軸からオフセットされていてもよい。一部の実施形態における第１の軸は、第３の軸からオフセットされていてもよい。同様に、第２の軸は、一部の実施形態では、第３の軸からオフセットされてもよい。様々な軸が互いにオフセットされていることにより、第１のコイル、第２のコイル、または第３のコイル、あるいはその組合せの間の結合の調整が可能になる場合がある。
【００１６】
別の実施形態では、第１のコイルは、第２のコイルに誘導結合されている。第２のコイルは、第３のコイルに誘導結合されている。第１のコイルは、第３のコイルに誘導結合されている。３つのコイルを互いに結合することにより、回路の調整が可能になる。一部の実施形態では、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルの間の結合係数はすべて正である。他の実施形態では、第１のコイル、第２のコイル、または第３のコイル、あるいはその組合せは、互いに対して負の結合係数を有してもよい。
【００１７】
別の実施形態では、静電気保護デバイスは、外部入力ポートに接続された４つのポートのうちの第１のポートを備える。静電気保護デバイスは、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された４つのポートのうちの第２のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、インピーダンス整合回路に接続された４つのポートのうちの第４のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、電子回路の入力ポートと充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える。回路の設計により、内部入力ポートと外部入力ポートとの間の両方の高周波シグナリングが可能になる場合がある。さらに、この設計では、外部入力ポートと内部入力ポートとの間の信号損失を低くすることができる。内部入力ポートは、電子回路の入力ポートに接続されていてもよい。
【００１８】
別の実施形態では、第１のポートは、第１のコイルの第１の入力に接続されている。第２のポートは、第１のコイルの第２の入力、および第２のコイルの第１の入力に接続されている。第３のポートは、第２のコイルの第２の入力、および第３のコイルの第１の入力に接続されている。第４のポートは、第３のコイルの第２の入力に接続されている。
【００１９】
図１は、上記の実施形態による静電気保護デバイス１００の具体例を示す。静電気保護デバイスは、積層コイル・アセンブリ１０２を備える。積層コイル・アセンブリは、第１のコイル１０４、第２のコイル１０６、および第３のコイル１０８を含む。１１０は、第１のコイル１０４と第２のコイル１０６との間の結合係数を表す。１１２は、第２のコイル１０６と第３のコイル１０８との間の結合係数を表す。１１４は、第１のコイル１０４と第３のコイル１０８との間の結合係数を表す。積層コイル・アセンブリ１０２は、第１のポート１１８、第２のポート１２０、第３のポート１２２、および第４のポート１２４を有する。第１のコイル１０４は、第１のポート１１８に取り付けられた第１の入力１２６を有する。第２のポート１２０は、第１のコイル１０４の第２の入力１２８、および第２のコイル１０６の第１の入力１３０に接続されている。第３のポート１２２は、第２のコイル１０６の第２の入力１３２、および第３のコイル１０８の第１の入力１３４に接続されている。第４のポート１２４は、第３のコイル１０８の第２の入力１３６に接続されている。人体モデルのＥＳＤ保護回路１３８は、第３のポート１２２に接続されているものとして示されている。充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０は、第２のポート１２０に接続されているものとして示されている。第４のポート１２４に接続されたインピーダンス整合回路１４２がある。インピーダンス整合回路１４２は、並列の抵抗および容量として示されている。抵抗の値は、整合インピーダンスとなるように選択され、これは、多くの場合、５０オームである。容量は、５０ｆＦの容量を組み込んでいるものとして示されている。この容量は、抵抗の寄生容量を表す。
【００２０】
外部入力ポート１４４は、第１のポート１１８に接続されている。内部入力ポート１４６は、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０に接続されている。結合係数１１０、１１２、１１４ならびに容量１１６を調整する位置決めに加えて、コイル１０４、１０６、１０８のサイズの機械的調整は、帯域幅の増大および伝送損失の低減を達成することができるように、静電気保護デバイス１００を調整する手段を提供する。容量１１６は、一部は、寄生容量に起因する場合があり、一部は、異なるコイル１０、１０６、および１０８間の容量結合を変更するために回路に追加された物理コンデンサに起因する場合がある。
【００２１】
別の実施形態では、静電気保護デバイスは、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された４つのポートのうちの第１のポートを備える。静電気保護デバイスは、電子回路の入力ポートに接続するように構成された外部入力ポートに接続された第２のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された４つのポートのうちの第３のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、インピーダンス整合回路に接続された４つのポートのうちの第４のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、電子回路の入力ポートと充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える。
【００２２】
上記の実施形態では、第１のポートは、第１のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第２のポートは、第１のコイルの第２の入力、および第２のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第３のポートは、第２のコイルの第２の入力、および第３のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第４のポートは、第３のコイルの第２の入力に接続されている。
【００２３】
図２は、静電気保護デバイス２００の上記の実施形態の具体例を示す。図２に示す例は、図１に示した例と同様である。しかしながら、様々な構成要素は、４つの入力ポートに別の仕方で接続されている。本実施形態では、インピーダンス整合回路１４２は、再び、第４のポート１２４に接続されている。人体モデルのＥＳＤ保護回路１３８は、再び、第３のポート１２２に接続されているものとして示されている。外部入力ポート１４４は、第２のポート１２０に接続されているものとして示されている。充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０は、第１のポート１１８に接続されているものとして示されている。内部入力ポート１４６は、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０に接続されているものとして再び示されている。
【００２４】
別の実施形態では、静電気保護デバイスは、外部入力ポートに接続された４つのポートのうちの第１のポートを備える。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された４つのポートのうちの第２のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、インピーダンス整合回路に接続された４つのポートのうちの第４のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、電子回路の入力ポートと充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える。
【００２５】
上記の実施形態では、第１のポートは、第１のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第２のポートは、第１のコイルの第２の入力、および第２のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第３のポートは、第２のコイルの第２の入力、および第３のコイルの第１の入力に接続されている。第４のポートは、第３のコイルの第２の入力に接続されている。
【００２６】
図３は、静電気保護デバイス３００の上記の実施形態の具体例を示す。図３に示す静電気保護デバイス３００は、図１に示した静電気保護デバイス１００と同様である。図３に示す静電気保護デバイス３００は、人体モデルのＥＳＤ保護回路１３８および充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０が接続された各ポートが交換されているという点で図１のものとは異なる。図３に示す実施形態では、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０は、第３のポート１２２に接続されている。人体モデルのＥＳＤ保護回路１３８は、第２のポート１２０に接続されているものとして示されている。
【００２７】
別の実施形態では、静電気保護デバイスは、外部入力ポートに接続された４つのポートのうちの第１のポートを備える。静電気保護デバイスは、人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第２のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、インピーダンス整合回路に接続された第３のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された４つのポートのうちの第４のポートをさらに備える。静電気保護デバイスは、電子回路の入力ポートと人体モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える。
【００２８】
上記の実施形態では、第１のポートは、第１のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第２のポートは、第１のコイルの第２の入力、第２のコイルの第１の入力、および第３のコイルの第１の入力に接続されていてもよい。第３のポートは、第２のコイルの第２の入力に接続されていてもよい。第４のポートは、第３のコイルの第２の入力に接続されていてもよい。
【００２９】
図４は、静電気保護デバイス４００の上記の実施形態の具体例を示す。図４に示される例は、第１のコイル１０４、第２のコイル１０６、および第３のコイル１０８を備える積層コイル・アセンブリ１０２を再び有する。１１０は、再び、第１のコイルと第２のコイルとの間の結合係数を表す。１１２は、再び、第２のコイルと第３のコイル１０８との間の結合係数を表す。１１４は、再び、第１のコイル１０４と第３のコイル１０８との間の結合係数を表す。積層コイル・アセンブリ１０２は、第１のポート１１８、第２のポート１２０、第３のポート１２２、および第４のポート１２４を有する。第１のポート１１８は、第１のコイル１０４の第１の入力１２６に接続されている。第２のポート１２０は、第１のコイル１０４の第２の入力１２８、および第２のコイル１０６の第１の入力１３０に接続されている。第３のポート１２２は、第２のコイル１０６の第２の入力１３２に接続されている。第２のポート１２０も、第３のコイル１０８の第１の入力１３４に接続されている。第４のポート１２４は、第３のコイル１０８の第２の入力１３６に接続されている。
【００３０】
外部入力ポート１４４は、第１のポート１１８に接続されているものとして示されている。人体モデルのＥＳＤ保護回路１３８は、第２のポート１２０に接続されているものとして示されている。インピーダンス整合回路１４２は、第３のポート１２２に接続されているものとして示されている。充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０は、第４のポート１２４に接続されているものとして示されている。内部入力ポート１４６は、充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路１４０に接続されているものとして示されている。
【００３１】
別の実施形態では、本発明は、本明細書に記載された実施形態による静電気保護デバイスを備える集積回路を提供することができる。
【００３２】
一実施形態では、集積回路は、マイクロプロセッサである。
【００３３】
別の実施形態では、集積回路は、マイクロコントローラである。
【００３４】
別の実施形態では、集積回路は、グラフィック処理ユニットである。
【００３５】
別の実施形態では、集積回路は、中央処理ユニットである。
【００３６】
別の実施形態では、集積回路は、広帯域増幅器である。
【００３７】
別の実施形態では、集積回路は、アナログ−デジタル変換器である。
【００３８】
別の実施形態では、集積回路は、デジタル−アナログ変換器である。
【００３９】
別の実施形態では、集積回路は、有線送受信機回路である。
【００４０】
別の実施形態では、集積回路は、遠距離通信チップである。
【００４１】
別の実施形態では、集積回路は、基板を含む。電子回路は、基板上に形成されてもよい。電子保護デバイスは、基板上に形成されている。積層コイル・アセンブリは、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備える。第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルは、基板の別々の層上に形成されていてもよい。第１のコイルは、第２のコイルに隣接している。第２のコイルは、第３のコイルに隣接している。
【００４２】
上記の実施形態を図５に示す。図５では、集積回路５００の一部が基板５０１上に形成されているものとして示されている。基板５０１上に形成された第１の層５０２、第２の層５０４、および第３の層５０６がある。第１の層５０２と第２の層５０４との間には、絶縁層５０８がある。第２の層５０４と第３の層５０６との間にも、絶縁層５０８がある。本例における第１のコイル１０４は、第３の層５０６に形成されている。第２のコイル１０６は、第２の層５０４に形成され、第３のコイル１０８は、第１の層５０２に形成されている。第１の層５０２は、基板５００と接触しているものとして示されている。層５０２、５０４、５０６間のビアを使用して、様々なコイル１０４、１０６、１０８を接続することができる。
【００４３】
第１のコイル１０４は、第１の軸５０７を有する。第２のコイル１０６は、第２の軸５０５を有する。第３のコイル１０８は、第３の軸５０３を有する。コイル１０４、１０６、１０８のそれぞれは、平面であり、その層内にある。各軸５０３、５０５、５０７の軸は、そのコイル１０４、１０６、１０８に垂直であり、そのコイル１０４、１０６、１０８の中心を通る。絶縁層の厚さをできる限り調整して、コイル１０４、１０６、１０８間の容量結合および誘導結合を調整することができる。加えて、軸１０４、１０６、１０８の位置を二次元平面内で互いに対してシフトさせることができる。これにより、コイル１０４、１０６、１０８間の誘導結合および容量結合の調整がさらに可能になる。
【００４４】
図６、図７、および図８は、積層コイル・アセンブリの各コイルが図５に示されるような層にどのように形成され得るかを示す３つの図を示す。図６、図７、および図８に示す配置は、図１、図２、および図３に示されるような積層コイル・アセンブリ１０２を実装するために使用することができるビア接続を示す。図４の積層コイル・アセンブリ１０２は、３つのコイル間に異なる接続を有する。
【００４５】
図６、図７、および図８では、第１の１０４、第２の１０６、および第３の１０８のコイルがすべて見える。図６は、上面図である。図７は、上から見た斜視図である。図８は、下から見た斜視図である。これらの図から、第１のコイル１０４、第２のコイル１０６、および第３のコイル１０８は、すべて平面コイルであることが分かる。これらのコイルの中心は、示されていないが、コイルのそれぞれからの中心を使用して、軸に対する点を描くことができる。３つのコイル１０４、１０６、および１０８のそれぞれは、互いに整列する中心または軸を有さないことが分かる。コイルを互いに対して位置決めすることにより、相互インダクタンスを調整することができる。コイルの位置決めを調整することにより、容量を変化させることもできる。しかしながら、コイル間の容量結合は、異なるコイル間に外部コンデンサを使用し、それらの値を調整することによって個別に制御することができる。コイル１０４、１０６、１０８のサイズも追加の設計パラメータである。多くの従来のシステムでは、２つのコイルのみが使用されている。追加のコイルを使用することにより、追加の設計変数が提供され、これを使用して、帯域幅を増大させることおよび伝送損失を低減させることの両方を行うことができる。異なる層間を接続するために使用されるいくつかのビア７００がある。特に図７および図８に示されているように、コイルのトレースの幅のみならずコイル間の距離も調整することができる。図８において、第３のコイル１０８は、他の２つのコイル１０４、１０６よりも薄いことが明らかである。これは、使用されるＣＭＯＳプロセスの層の厚さによって決定されることがある。図８では、第３のコイル１０８は、第２のコイル１０６の近くに配置されているものとして示されている。
【００４６】
図６、図７、および図８に示されるような積層コイル・アセンブリを設計する場合、様々な設計パラメータがある。各コイルを形成するために使用されるトレースのトレース幅および間隔を変えることができる。各コイルの直径も変えることができる。コイル間の距離または変位も変えることができる。
【００４７】
静電気保護デバイスを設計するために従うことができる設計方法論には、ＥＳＤ保護回路の回路図を用いたテスト・ベンチ（シミュレーション）のセットアップが含まれてもよく、抽出された寄生容量が含まれてもよい。また、設計方法論には、積層コイル・アセンブリのモデル、ならびにインダクタンス、コイル間の結合係数、抵抗、および容量の値に理想的な素子とパラメータを使用する静電気保護デバイスの他の構成要素を実装することが含まれてもよい。次いで、これらの値は、最適化されたアイ開口、十分なＳ１１、および十分なＥＳＤ保護の両方をもたらす積層コイル・アセンブリ内のコイルの最適なサイズおよび配置を見出すことによって最適化することができる。
【００４８】
図１に示す例に従ってモデル化された静電気保護デバイスは、通常は５０オームが事実上の標準と見なされているため、インピーダンス整合値を５０オームのインピーダンスとして実行された。反射減衰量の尺度となる散乱パラメータＳ１１は、インピーダンス整合の性能および品質を評価するのに有用である。−１０ｄＢ以下の反射減衰量値は、良好なインピーダンス整合を示す。図１に示される回路のシミュレーションは、十分に良好な入力インピーダンス整合を達成することを示している（例えば、１６ＧＨｚまでＳ１１＜−１０ｄＢ）。また、ＥＳＤ保護要件（例えば、人体モデル（ＨＢＭ）＞１ｋＶ、充電デバイス・モデル（ＣＤＭ）＞２００Ｖ）を、余裕を持って満たしている。
【００４９】
本発明の様々な実施形態の記載は、例示の目的で提示されているが、網羅的であること、または開示された実施形態に限定されることは意図されていない。記載された実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実際の応用もしくは技術的改良を最も良く説明するか、または当業者が本明細書で開示された実施形態を理解することができるように選択された。
【図１】
2021513738.tif 000003
【図２】
2021513738.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月24日(2021.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路の入力ポートを保護するための静電気保護デバイスであって、
４つのポートを有する積層コイル・アセンブリと、
人体モデルのＥＳＤ保護回路と、
充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路と、
インピーダンス整合回路と、
を備え、
前記人体モデルのＥＳＤ保護回路、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および前記インピーダンス整合回路が、前記４つのポートから選択された別々のポートに接続されている、
静電気保護デバイス。
【請求項２】
前記積層コイル・アセンブリが、第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備える、請求項１に記載の静電気保護デバイス。
【請求項３】
前記第１のコイルが、前記第２のコイルと少なくとも部分的に重なっており、前記第２のコイルが、前記第３のコイルと少なくとも部分的に重なっている、請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項４】
前記第１のコイルが第１の軸を有し、
前記第２のコイルが第２の軸を有し、
前記第３のコイルが第３の軸を有し、
前記第１の軸が前記第２の軸からオフセットされ、
前記第２の軸が前記第３の軸からオフセットされ、
前記第１の軸が前記第３の軸からオフセットされている、
請求項３に記載の静電気保護デバイス。
【請求項５】
前記第１のコイルが前記第２のコイルに誘導結合され、前記第２のコイルが前記第３のコイルに誘導結合され、前記第１のコイルが前記第３のコイルに誘導結合されている、請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項６】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項７】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項６に記載の静電気保護デバイス。
【請求項８】
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートに接続するように構成された外部入力ポートに接続された第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項９】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記４つのポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項８に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１０】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１１】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記４つのポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項１０に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１２】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記人体モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１３】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、
前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、前記第２のコイルの第１の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、
前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力に接続され、
前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、
請求項１２に記載の静電気保護デバイス。
【請求項１４】
入力ポートを有する電子回路と、
前記電子回路の前記入力ポートを保護するための静電気保護デバイスと、
を備える、集積回路であって、前記静電気保護デバイスが、
４つのポートを有する積層コイル・アセンブリ、
人体モデルのＥＳＤ保護回路、
充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および
インピーダンス整合回路、
を備え、
前記人体モデルのＥＳＤ保護回路、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路、および前記インピーダンス整合回路が、前記４つのポートから選択された別々のポートに接続されている、
集積回路。
【請求項１５】
マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィカル処理ユニット、中央処理ユニット、広帯域増幅器、アナログ−デジタル変換器、デジタル−アナログ変換器、有線送受信機回路、および遠距離通信チップのうちの少なくとも１つを備える、請求項１４に記載の集積回路。
【請求項１６】
基板を備え、
前記電子回路が前記基板上に形成され、
前記静電気保護デバイスが前記基板上に形成され、
前記積層コイル・アセンブリが第１のコイル、第２のコイル、および第３のコイルを備え、
前記第１のコイル、前記第２のコイル、および前記第３のコイルが前記基板上の別々の層上に形成され、
前記第１のコイルが前記第２のコイルに隣接し、
前記第２のコイルが前記第３のコイルに隣接している、
請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記第１のコイルが第１の軸を有し、
前記第２のコイルは第２の軸を有し、
前記第３のコイルが第３の軸を有し、
前記第１の軸が前記第２の軸からオフセットされ、
前記第２の軸が前記第３の軸からオフセットされ、
前記第１の軸が前記第３の軸からオフセットされている、
請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記第１のコイルが前記第２のコイルに誘導結合され、前記第２のコイルが前記第３のコイルに誘導結合され、前記第１のコイルが前記第３のコイルに誘導結合されている、請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１９】
前記静電気保護デバイスが、外部入力ポートに接続された前記４つのポートのうちの第１のポートを備え、
前記静電気保護デバイスが、前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路に接続された前記４つのポートのうちの第２のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記人体モデルのＥＳＤ保護回路に接続された第３のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記インピーダンス整合回路に接続された前記４つのポートのうちの第４のポートをさらに備え、
前記静電気保護デバイスが、前記電子回路の前記入力ポートと前記充電デバイス・モデルのＥＳＤ保護回路との間を接続するように構成された内部入力ポートをさらに備える、
請求項１４に記載の集積回路。
【請求項２０】
前記第１のポートが前記第１のコイルの第１の入力に接続され、前記第２のポートが前記第１のコイルの第２の入力、および前記第２のコイルの第１の入力に接続され、前記第３のポートが前記第２のコイルの第２の入力、および前記第３のコイルの第１の入力に接続され、前記第４のポートが前記第３のコイルの第２の入力に接続されている、請求項１９に記載の集積回路。
【国際調査報告】
2021513738.tif 000011
2021513738.tif 000012