CN113540044B - 一种新型可替换的tvs的单层金属版图结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构。在低电容导向二极管型TVS阵列或者多通道多引脚的ESD防护设计中，该版图将各模块合理的排布在相应区域内，利用单层金属连接形成完整的信号通路，达到低成本的单层金属布局结构的同时优化了电流分布，减小了版图面积，同时降低了芯片生产成本，提高了器件鲁棒性。

Description

一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构
技术领域
本发明属于电子科学与技术领域，主要用于静电泄放(Electro StaticDischarge，简称为ESD)防护技术。具体是指一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构。
背景技术
静电放电ESD(Electro-static discharge,静电放电)在芯片的制造、封装、测试和使用过程中无处不在，积累的静电荷以几安培或几十安培的电流在纳秒到微秒的时间里释放,瞬间功率高达几百千瓦,放电能量可达毫焦耳,对芯片的摧毁强度极大，有统计35％以上的芯片失效是由于ESD损伤引起的。所以芯片设计中静电保护模块的设计直接关系到芯片的功能稳定性,极为重要。
由于单一TVS管很难实现电容降低，同时工作电压不变，静电能力不变，所以从产品结构上考虑，可以通过并联或串联低电容二极管的方式来降低TVS的电容。因此如何合理的摆放各个器件的位置，使得电流分布均匀、版图面积减小是值得研究的内容。
同时在电路板上往往会有多个pin脚存在静电风险，为了有效防护，需要同时对多个pin脚进行防护，如果采用单路器件分别进行防护，将占用较大面积，因此，有必要引入TVS阵列对多脚位同时进行防护，采用多通道，从而降低电路板布线面积。如何通过合理规划信号通路，从而达到优化版图的布局结构，减小版图的面积，降低芯片生产成本，减少ESD失效是本领域研究的重点内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：在多通道多引脚的ESD防护设计中，利用单层金属合理的规划信号通路，优化版图布局结构，均匀电流分布，减小版图的面积。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，包括：第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04、第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13、齐纳管40；第一电极焊盘20、第二电极焊盘21、第三电极焊盘22、第四电极焊盘23、第五电极焊盘24；第一金属30、第二金属31、第三金属32、第四金属33、第五金属34、第六金属35、第七金属36、第八金属37、第九金属38、第十金属39；
其中，第一二极管01、第五二极管10、第二电极焊盘21、第一金属30和第二金属31组成第一二极管区001，第一二极管区001位于版图结构的左上角；其中第二电极焊盘21通过第一金属30与第一二极管01的p区相连，第二电极焊盘21通过第二金属31与第五二极管10的n区相连；
第二二极管02、第六二极管11、第三电极焊盘22、第三金属32和第四金属33组成第二二极管区002，第二二极管区002位于版图结构的右上角；其中第三电极焊盘22通过第三金属32与第二二极管02的p区相连，第三电极焊盘22通过第四金属33与第六二极管11的n区相连；
第三二极管03、第七二极管12、第四电极焊盘23、第五金属34和第六金属35组成第三二极管区003，第三二极管区003位于版图结构的左下角；其中第四电极焊盘23通过第六金属35与第三二极管03的p区相连，第四电极焊盘23通过第五金属34与第七二极管12的n区相连；
第四二极管04、第八二极管13、第五电极焊盘24、第七金属36和第八金属37组成第四二极管区004，第四二极管区004位于版图结构的右下角；其中第五电极焊盘24通过第八金属37与第四二极管04的p区相连，第五电极焊盘24通过第七金属36与第八二极管13的n区相连；
第一二极管区001和第二二极管区002之间、第一二极管区001和第三二极管区003之间、第二二极管区002和第四二极管区004之间、第三二极管区003和第四二极管区004之间都分别设有齐纳管40；
第九金属38分别连接第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04，并连接齐纳管40的一端；第十金属39分别连接第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13、第一电极焊盘20，并连接齐纳管40的另一端。
作为优选方式，第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04、第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13为圆形，第二电极焊盘21、第三电极焊盘22、第四电极焊盘23、第五电极焊盘24为圆形。
作为优选方式，齐纳管40为晶闸管。
作为优选方式，齐纳管40为NPN晶体管。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构用于多引脚的ESD保护。通过精心设计，将各模块合理排布在各版图区域内，合理规划信号通路，优化版图的布局结构，减小版图的面积，降低芯片生产成本，使得电流的分布更均匀，减小了工艺过程中的可能误差，对版图的质量和性能的保证有了很好的实现。
附图说明
图1为实施例1的新型可替换的TVS的单层金属版图结构示意图。
图2为实施例1的等效电路图。
图3为实施例2的新型可替换的TVS的单层金属版图结构示意图。
01为第一二极管、02为第二二极管、03为第三二极管、04为第四二极管、10为第五二极管、11为第六二极管、12为第七二极管、13为第八二极管、20为第一电极焊盘、21为第二电极焊盘、22为第三电极焊盘、23为第四电极焊盘、24为第五电极焊盘；30为第一金属、31为第二金属、32为第三金属、33为第四金属、34为第五金属、35为第六金属、36为第七金属、37为第八金属、38为第九金属、39为第十金属、40为齐纳管；001是第一二极管区，002是第二二极管区，003第三二极管区,004是第四二极管区。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，包括：第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04、第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13、齐纳管40；第一电极焊盘20、第二电极焊盘21、第三电极焊盘22、第四电极焊盘23、第五电极焊盘24；第一金属30、第二金属31、第三金属32、第四金属33、第五金属34、第六金属35、第七金属36、第八金属37、第九金属38、第十金属39；
其中，第一二极管01、第五二极管10、第二电极焊盘21、第一金属30和第二金属31组成第一二极管区001，第一二极管区001位于版图结构的左上角；其中第二电极焊盘21通过第一金属30与第一二极管01的p区相连，第二电极焊盘21通过第二金属31与第五二极管10的n区相连；
第二二极管02、第六二极管11、第三电极焊盘22、第三金属32和第四金属33组成第二二极管区002，第二二极管区002位于版图结构的右上角；其中第三电极焊盘22通过第三金属32与第二二极管02的p区相连，第三电极焊盘22通过第四金属33与第六二极管11的n区相连；
第三二极管03、第七二极管12、第四电极焊盘23、第五金属34和第六金属35组成第三二极管区003，第三二极管区003位于版图结构的左下角；其中第四电极焊盘23通过第六金属35与第三二极管03的p区相连，第四电极焊盘23通过第五金属34与第七二极管12的n区相连；
第四二极管04、第八二极管13、第五电极焊盘24、第七金属36和第八金属37组成第四二极管区004，第四二极管区004位于版图结构的右下角；其中第五电极焊盘24通过第八金属37与第四二极管04的p区相连，第五电极焊盘24通过第七金属36与第八二极管13的n区相连；
第一二极管区001和第二二极管区002之间、第一二极管区001和第三二极管区003之间、第二二极管区002和第四二极管区004之间、第三二极管区003和第四二极管区004之间都分别设有齐纳管40；
第九金属38分别连接第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04，并连接齐纳管40的一端；第十金属39分别连接第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13、第一电极焊盘20，并连接齐纳管40的另一端。
实施例2
如图3所示，本实施例和实施例1的区别在于：第一二极管01、第二二极管02、第三二极管03、第四二极管04、第五二极管10、第六二极管11、第七二极管12、第八二极管13为圆形，第二电极焊盘21、第三电极焊盘22、第四电极焊盘23、第五电极焊盘24为圆形。
实施例3
本实施例和实施例1的区别在于：所述齐纳管40为晶闸管。
实施例4
本实施例和实施例1的区别在于：所述齐纳管40为NPN晶体管。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，其特征在于包括：第一二极管(01)、第二二极管(02)、第三二极管(03)、第四二极管(04)、第五二极管(10)、第六二极管(11)、第七二极管(12)、第八二极管(13)、齐纳管(40)；第一电极焊盘(20)、第二电极焊盘(21)、第三电极焊盘(22)、第四电极焊盘(23)、第五电极焊盘(24)；第一金属(30)、第二金属(31)、第三金属(32)、第四金属(33)、第五金属(34)、第六金属(35)、第七金属(36)、第八金属(37)、第九金属(38)、第十金属(39)；
其中，第一二极管(01)、第五二极管(10)、第二电极焊盘(21)、第一金属(30)和第二金属(31)组成第一二极管区(001)，第一二极管区(001)位于版图结构的左上角；其中第二电极焊盘(21)通过第一金属(30)与第一二极管(01)的p区相连，第二电极焊盘(21)通过第二金属(31)与第五二极管(10)的n区相连；
第二二极管(02)、第六二极管(11)、第三电极焊盘(22)、第三金属(32)和第四金属(33)组成第二二极管区(002)，第二二极管区(002)位于版图结构的右上角；其中第三电极焊盘(22)通过第三金属(32)与第二二极管(02)的p区相连，第三电极焊盘(22)通过第四金属(33)与第六二极管(11)的n区相连；
第三二极管(03)、第七二极管(12)、第四电极焊盘(23)、第五金属(34)和第六金属(35)组成第三二极管区(003)，第三二极管区(003)位于版图结构的左下角；其中第四电极焊盘(23)通过第六金属(35)与第三二极管(03)的p区相连，第四电极焊盘(23)通过第五金属(34)与第七二极管(12)的n区相连；
第四二极管(04)、第八二极管(13)、第五电极焊盘(24)、第七金属(36)和第八金属(37)组成第四二极管区(004)，第四二极管区(004)位于版图结构的右下角；其中第五电极焊盘(24)通过第八金属(37)与第四二极管(04)的p区相连，第五电极焊盘(24)通过第七金属(36)与第八二极管(13)的n区相连；
第一二极管区(001)和第二二极管区(002)之间、第一二极管区(001)和第三二极管区(003)之间、第二二极管区(002)和第四二极管区(004)之间、第三二极管区(003)和第四二极管区(004)之间都分别设有齐纳管(40)；
第九金属(38)分别与第一二极管(01)、第二二极管(02)、第三二极管(03)、第四二极管(04)的n区相连，并连接齐纳管(40)的一端；第十金属(39)分别与第五二极管(10)、第六二极管(11)、第七二极管(12)、第八二极管(13)的p区相连，并连接第一电极焊盘(20)、以及齐纳管(40)的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，其特征在于：第一二极管(01)、第二二极管(02)、第三二极管(03)、第四二极管(04)、第五二极管(10)、第六二极管(11)、第七二极管(12)、第八二极管(13)为圆形，第二电极焊盘(21)、第三电极焊盘(22)、第四电极焊盘(23)、第五电极焊盘(24)为圆形。
3.根据权利要求1所述的一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，其特征在于：齐纳管(40)为晶闸管。
4.根据权利要求1所述的一种新型可替换的TVS的单层金属版图结构，其特征在于：齐纳管(40)为NPN晶体管。
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