CN112838074A - 保护电路、mcu芯片和耗材芯片 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种保护电路、MCU芯片和耗材芯片，该保护电路包括第一触点、第二触点和金属层；其中，所述第一触点和所述第二触点均设置于系统电路的信号层，所述第一触点用于接收静电信号，所述第二触点用于与所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口连接；所述金属层嵌入所述系统电路，以形成附加的等效电容；且所述金属层分别与所述第一触点和第二触点连接，以形成所述静电信号的释放通路，从而到达静电释放和消耗的目的，提高静电释放的效果，有效防止了静电攻击，从而提高了系统电路数据的安全性。

Description

保护电路、MCU芯片和耗材芯片

技术领域

本申请实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种保护电路、MCU芯片和耗材芯片。

背景技术

随着半导体技术的不断进步，芯片上可以集成越来越多的功能。当需要通过电池为晶圆供电，由于电池裸露在外部，导致晶圆易受到静电释放(Electro-Staticdischarge，ESD)的攻击，导致晶圆中存储的数据丢失，导致芯片相应的功能无法正常运行。

为了保护晶圆中的数据，需要设计静电保护电路。现有的静电保护电路往往需要在贴近芯片端口处增加被动元器件，如电容、电感、磁珠等，或增加主动元器件，如二极管等，以当静电发生时，通过该被动元器件或主动元器件消耗或蓄存静电，从而防止静电攻击芯片，而导致数据丢失。

上述防止静电攻击的方式，需要增加元器件，成本较高，且静电吸收能力有限，防静电效果不佳。

发明内容

本申请实施例提供一种保护电路、MCU芯片和耗材芯片，通过设置于系统电路信号层上的两个触点以及金属层构成的通路，释放和消耗静电，静电释放效果好，达到了防止静电攻击的效果，提高了系统电路上存储数据的安全性。

第一方面，本申请实施例提供了一种保护电路，所述保护电路包括：第一触点、第二触点和金属层；其中，所述第一触点和所述第二触点均设置于系统电路的信号层，所述第一触点用于接收静电信号，所述第二触点用于与所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口连接；所述金属层嵌入所述系统电路，以形成附加的等效电容；且所述金属层分别与所述第一触点和第二触点连接，以形成所述静电信号的释放通路。

在一种可能的实施方式中，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一触点连接，所述第二部分与所述第二触点连接所述第一触点、第一金属层、第二金属层和第二触点依次连接，以形成所述静电信号的释放通路。

在一种可能的实施方式中，所述金属层为铜箔层。

在一种可能的实施方式中，所述系统电路的信号层包括第一信号层和第二信号层，所述第一触点和第二触点均设置于所述第一信号层，所述金属层设置于所述第一信号层和第二信号层之间。

在一种可能的实施方式中，所述第一触点和第二触点均设置于所述系统电路的第一信号层或第二信号层预设集成电路模块。

在一种可能的实施方式中，所述第一触点设置于所述系统电路的第一信号层，所述第二触点设置于所述系统电路的第二信号层。

第二方面，本申请实施例还提供了一种MCU芯片，该MCU芯片包括系统电路以及本申请第一方面对应的任意一个实施例提供的保护电路。

在一种可能的实施方式中，所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口为该MCU芯片的电源端口或通用I/O端口。

第三方面，本申请实施例还提供了一种耗材芯片，该耗材芯片包括系统电路以及本申请第一方面对应的任意一个实施例提供的保护电路。

在一种可能的实施方式中，所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口为该耗材芯片的电源端口、时钟端口、复位端口或数据端口。

本申请实施例提供的一种保护电路、MCU芯片和耗材芯片，该保护电路包括由第一触点、第二触点和金属层组成的静电释放通路，其中，第一触点和第二触点均设置在系统电路的信号层，第二触点与预设集成电路模块的预设端口连接，静电信号通过第一触点进入该静电释放通路进行消耗和释放，从而大大减小到达系统电路的静电，有效防止了系统电路的静电攻击，提高了系统电路上存储的数据的安全性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种应用场景图；

图2为本申请一个实施例提供的保护电路的结构示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图；

图4为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图；

图5为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图；

图6为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图；

图7为本申请一个实施例提供的一种MCU芯片的结构示意图；

图8为本申请一个实施例提供的一种耗材芯片的结构示意图。

附图标记说明：

100：系统电路；

101：第一信号层；

102：第二信号层；

110：预设元器件；

120：预设集成电路模块；

200：保护电路；

210：第一触点；

220：第二触点；

230：金属层；

231：第一金属层；

2311：第一金属层231的第一部分；

2312：第一金属层231的第二部分；

232：第二金属层；

300：MCU芯片；

400：耗材芯片。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

下面对本申请实施例的应用场景进行解释：

图1为本申请实施例提供的一种应用场景图，如图1所示，系统电路100包括第一模块IC_A和第二模块IC_B，当系统电路100受到静电攻击时，静电信号通过系统电路100所在的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上的触点E进入，达到IC_B的引脚D，进而经过IC_B衰减后到达IC_A的引脚F，由于该通路没有接地，从而导致静电信号通过PCB与大气交换，以及通过通路上各个元器件，即预设元器件110、IC_A和IC_B，的热电转换进行消耗，从而会导致板上元器件损坏或者其上存储的数据丢失。

为了防止系统电路100的元器件受到静电攻击，现有技术往往通过在引脚D处增加预设元器件110，如被动元器件或主动元器件，从而增加静电的消耗，或者存储静电，从而减小到达系统电路100的第一模块IC_A和第二模块IC_B的静电的能量，起到保护作用。然而通过增加元器件的方式进行静电消耗，成本较高，且消耗方式单一、效果不佳。

为了解决上述问题，即为了提高系统电路的防静电攻击的效果，本申请提供了由第一触点、第二触点和金属层组成的静电释放通路，在增长静电信号的传输路径、提高静电消耗的同时，增加了一个等效电容，该等效电容可以存储静电能量，从而大大降低了达到系统电路的晶圆上的静电量，提高了系统电路的安全性。

图2为本申请一个实施例提供的保护电路的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的保护电路200包括第一触点210、第二触点220和金属层230。

其中，第一触点210和第二触点220均设置于系统电路100的信号层，第一触点210用于接收静电信号，第二触点220用于与系统电路100的预设集成电路模块120的预设端口P连接；金属层230嵌入系统电路100，以形成附加的等效电容，金属层230分别与第一触点210和第二触点220连接，以形成静电信号的释放通路，从而消耗静电信号，达到防止系统电路受到静电攻击的效果。

具体的，第一触点210和第二触点220可以是设置在系统电路100的任意一个或两个信号层的任意位置，如系统电路100的PCB上已有的端口，如在系统电路100的PCB上额外增加的触点。第一触点210和第二触点220可以由焊盘固定在系统电路的PCB上。

具体的，通过由第一触点210、金属层230和第二触点220组成的通路，可以延长静电信号的传输路径，增加静电信号在传输过程中的消耗，从而减少静电信号到达系统电路100的各个模块的能量。同时，通过在系统电路100中增加金属层230，该金属层230与系统电路100的信号层之间形成了附加的等效电容，从而增大了系统电路100的等效电容，提高等效电容静电信号的存储量，进一步削弱了静电信号对系统电路100各个模块的攻击，提高了系统电路100的安全性。

在一些实施例中，第一触点210可以与系统电路100上可以接收静电信号的端口连接，如系统电路100的各个输入端口。第二触点220可以选择系统电路100中的预设集成电路模块的易受到静电攻击的端口，如电源端口。

具体的，可以在系统电路100上选择一个静电信号可以经过的通路，在该通路上选择不同位置的两个点作为上述第一触点210和第二触点220，并断开第一触点210和第二触点220之间的连接，进而通过金属层230连接第一触点210和第二触点220，从而使得静电信号从第一触点210进入，经过金属层230之后，从第二触点220输出，以增加静电信号的传输路径，提高静电消耗能力。

在一些实施例中，系统电路100可以是图像形成装置的耗材芯片的相关电路。当然，也可以是其他装置的主控单元，如MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，的相关电路。

在一些实施例中，金属层230可以通过与第一触点210和第二触点220接触的方式建立连接，从而形成静电信号的释放通路。

在一些实施例中，金属层230的形状可以是长方体形，如长条形。金属层230的尺寸可以根据具体的应用场景确定，金属层230的厚度可以是微米级、毫米级等。

在一些实施例中，金属层230可以为铜箔层，采用铜箔层可以使得所附加的等效电容的等效电阻较小，从而提高等效电容对静电信号的储能效果。当然金属层230也可以采用其他材质制成，如铜合金。

在本实施例中，保护电路包括由第一触点、第二触点和金属层组成的静电释放通路，其中，第一触点和第二触点均设置在系统电路的信号层，第二触点与预设集成电路模块的预设端口连接，静电信号通过第一触点进入该静电释放通路进行消耗和释放，从而大大减小到达系统电路的静电，有效防止了系统电路的静电攻击，提高了系统电路上存储的数据的安全性。

图3为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图，在本实施例中，第一触点210和第二触点220设置在某一信号层的同一面，如图3所示，在本实施例中，系统电路100的信号层包括第一信号层101和第二信号层102，第一触点210和第二触点220均设置于系统电路100的第一信号层101，金属层230设置于第一信号层101和第二信号层102之间。

具体的，第一触点210和第二触点220可以设置在系统电路100对应的PCB的正面的不同的位置。金属层230则设置在该PCB的正面和反面之间，且通过布线使得该金属层230、第一触点210和第二触点220形成通路。

进一步地，第一触点210和第二触点220可以是系统电路100上任意一个可以接收静电信号的通路上的两个触点。

具体的，对于未引入金属层230的系统电路100，静电信号从第一触点210进入，并传输至第二触点220，从而通过与第二触点220连接的预设端口P进入系统电路的预设集成电路模块120，静电信号在第一触点210和第二触点之间的传输距离为d1。而当在系统电路100中增加上述金属层230之后，静电信号从而第一触点210进入，并沿着保护电路200对应的通路传输，即第一触点210、金属层230和第二触点230组成的通路，其对应的传输路径则为d1+2*d2，其中，d2为静电信号从第一触点210传输至金属层230所经过的距离，静电信号从金属层230传输至第二触点220所经过的距离也为d2。可知，通过保护电路200对应的静电信号的通路，延长了静电信号的传输距离，从而增强了静电信号在传输时的消耗，减少了达到预设集成电路模块120的静电信号的能量，达到了静电攻击防护的效果。

在一些实施例中，第一触点210和第二触点220还可以均设置于系统电路100的第二信号层102。具体的，第一触点210和第二触点220可以设置在系统电路100对应的PCB的反面的不同的位置。

在一些实施例中，金属层230可以为多层。图4为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图，本实施例中的金属层230为两层，结合图3和图4可知，金属层230包括第一金属层231和第二金属层232，第一触点210、第一金属层231、第二金属层232和第二触点220依次连接，形成静电信号的释放通路。

具体的，第一金属层213可以包括相互独立的第一部分2311和第二部分2312。其中，第一部分2311和第一触点210连接，第二部分2312和第二触点连接，第二金属层2312设置在第一金属层2311远离第一触点210的一面。第一金属层231为非连续的金属层，包括分开的第一部分2311和第二部分2312。

具体的，在本实施例中，保护电路200从上至下依次为：第一触点210和第二触点220，与第一触点210连接的第一金属层213的第一部分2311以及与第二触点220连接的第一金属层213的第二部分2321，以及第二金属层232。第二金属层2312为一个连续的金属层，以将从第一部分2311接收的静电信号传输至第二部分2312。

在本实施例中，静电信号在第一触点210和第二触点220中的传输距离为：d1+d2*2+d3*3，其中，d3为静电信号从第一金属层231传输至第二金属层232的所经过的距离。

可见，可以通过增加金属层230的层数的方式，进一步增长静电信号的传输路径。且每增加一层金属层便会增加一个附加等效电容，该附加等效电容可以存储高频静电信号，然后以低频方式释放所存储的静电信号于空气中或者系统电路100的PCB上，从而达到消耗静电信号的效果。通过增加附加等效电容可以进一步提高系统电路100静电信号的存储能力，从而提高系统电路100的防静电攻击能力，提高系统电路100的安全性。

在一些实施例中，金属层230可以包括多个第一金属层231以及一个第二金属层232，该多个第一金属层231均包括相互分开或相互独立的两个部分，第一个第一金属层231的两个部分分别与第一触点210和第二触点220连接，后一个第一金属层231的两个部分与前一个第一金属层231的两个部分连接，第二金属层232为金属层230的最后一层，第二金属层232为一个连续的金属层，以将与其连接的第一金属层231的静电信号传输至第二触点220，从而形成静电信号传输的通路，以延长传输距离。

依次类推，金属层230的层数还可以是4层、5层甚至更多层，本申请对此不进行限定。

在一些实施例中，第一触点210和第二触点220可以位于系统电路100的PCB的不同面，即位于不同的信号层。图5为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图，在本实施例中，第一触点210和第二触点220位于不同的信号层，如图5所示，第一触点210设置在系统电路100的第一信号层101，第二触点220则设置在系统电路100的第二信号层102。相应的，金属层230则设置下第一信号层101和第二信号层102之间，分别与第一触点210和第二触点230连接，从而形成静电信号的释放通路。

在一些实施例中，金属层230可以通过其两个面上相应的点分别与第一触点210和第二触点220连接，或者通过两个面不对应的两个点分别与第一触点210和第二触点220连接。

具体的，在未引入金属层230之前，第一触点210和第二触点220相互连接，静电信号从第一触点210传输至第二触点220的传输距离为d1。而在加入保护电路之后，第一触点210和第二触点220之间原有的连接关系被断开，而是通过金属层230建立连接，当第一触点210和第二触点220通过金属层230两面相应的点O连接时，加入金属层230之后静电信号由第一触点210传输至第二触点220所经过的传输距离为：d2+d3，其中，d2为第一触点210和点O之间的传输距离，d3则为点O和第二触点220之间的传输距离，可知，d1<d2+d3。因此，通过保护电路增加了静电信号的传输距离，使得更多地静电信号在到达系统电路100的预设集成电路模块120之前被消耗，提高了预设集成电路模块120的安全性，避免了预设集成电路模块120上存储的数据因受到静电攻击而丢失的情况。

图6为本申请另一个实施例提供的保护电路的结构示意图，本实施例是在图5所示实施例的基础上，将金属层230设置为多层，图6中以两层为例，如图6所示，金属层230包括第三金属层233和第四金属层234。

其中，第三金属层233的一面与第一触点210连接，另一面与第四金属层234连接，第四金属层234与第二触点220连接。

具体的，保护电路从上至下依次为：第一触点210，第三金属层233，第四金属层234和第二触点220。第三金属层233和第四金属层234可以是相同的金属层，其尺寸、材质可以相同。

在一些实施例中，第三金属层233或第四金属层234的数量可以是多个，从而使得金属层230包括3层或以上的金属层，以进一步增大静电信号的传输距离，以及增加多个附件等效电容，提供静电信号的存储能力，从而增加静电信号的消耗能力，提高系统电路100的安全性。

图7为本申请一个实施例提供的一种MCU芯片的结构示意图，如图7所示，该MCU芯片300包括系统电路100和保护电路200。

其中，保护电路200可以为本申请图2-图6所示实施例中任意一个实施例提供的保护电路。

具体的，系统电路100可以包括一个或多个信号层，保护电路200的第一触点210和第二触点220可以设置在系统电路的一个或多个信号层上，金属层230则设置在信号层下方或者两个信号层之间。

其中，预设集成电路模块120即为MCU集成电路裸片，预设集成电路模块120的预设端口可以是电源端口或通用I/O(Input/Output，输入/输出)端口等与静电信号输入相关的端口。对应地，第一触点210和第二触点220即为MCU芯片300的电源端口或通用I/O端口等与静电信号输入相关的端口。

在一些实施例中，该MCU芯片300可以是智能仪表的主控芯片。

当然，本申请所提供的MCU芯片300还可以为其他电子设备的主控芯片。

图8为本申请一个实施例提供的一种耗材芯片的结构示意图，如图8所示，该耗材芯片400包括系统电路100和保护电路200。

其中，保护电路200可以为本申请图2-图6所示实施例中任意一个实施例提供的保护电路。

具体的，系统电路100可以包括一个或多个信号层，保护电路200的第一触点210和第二触点220可以设置在系统电路的一个或多个信号层上，金属层230则设置在信号层下方或者两个信号层之间。

其中，预设集成电路模块120预设端口可以是电源端子、复位端子、时钟端子或数据端子等与静电信号输入相关的端子。对应地，第一触点210和第二触点220即为耗材芯片的电源端子或复位端子或时钟端子或数据端子等与静电信号输入相关的端子。

具体的，该耗材芯片为图像形成装置，如打印机、复印机等，上安装的用于指示耗材信息和耗材余量的介质，具备耗材盒验证、确定耗材余量等功能。

具体的，该耗材芯片包括存储有芯片型号、序列号、打印机控制参数等内容的晶圆，以及为该晶圆供电的电源模块。该电源模块可以是电池，如纽扣电池，由于电池裸露与外部，容易受到静电攻击，且纽扣电池的等效电阻较大，当受到静电攻击时，会产生大量热量，容易导致晶圆上存储的数据丢失。

通过采用本申请任意实施例提供的保护电路200可以大大降低晶圆受到的静电攻击，起到静电防护的效果，从而提高晶圆中数据的安全性，避免由于受到静电攻击，而导致耗材芯片上机不认机的现象。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：第一触点、第二触点和金属层；

其中，所述第一触点和所述第二触点均设置于系统电路的信号层，所述第一触点用于接收静电信号，所述第二触点用于与所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口连接；

所述金属层嵌入所述系统电路，以形成附加的等效电容；且所述金属层分别与所述第一触点和第二触点连接，以形成所述静电信号的释放通路。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括相互独立的第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第一触点连接，所述第二部分与所述第二触点连接，所述第一触点、第一金属层、第二金属层和第二触点依次连接，以形成所述静电信号的释放通路。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述金属层为铜箔层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电路，其特征在于，所述系统电路的信号层包括第一信号层和第二信号层，所述第一触点和第二触点均设置于所述第一信号层，所述金属层设置于所述第一信号层和第二信号层之间。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一触点和第二触点均设置于所述系统电路的第一信号层或第二信号层。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一触点设置于所述系统电路的第一信号层，所述第二触点设置于所述系统电路的第二信号层。

7.一种MCU芯片，其特征在于，包括系统电路以及权利要求1-6中任一项所述的保护电路。

8.根据权利要求7所述的MCU芯片，其特征在于，所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口为电源端口或通用I/O端口。

9.一种耗材芯片，其特征在于，包括系统电路以及权利要求1-6中任一项所述的保护电路。

10.根据权利要求9所述的耗材芯片，其特征在于，所述系统电路的预设集成电路模块的预设端口为电源端口、时钟端口、复位端口或数据端口。

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