TWI391031B - Ｖ頻帶射頻靜電放電防護電路 - Google Patents

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Description

V頻帶射頻靜電放電防護電路
本發明係有關V頻帶(50-75GHz)射頻(Radio frequency；RF)靜電放電(Electrostatic discharge；ESD)防護電路，尤其是利用迂迴電感以及靜電放電構件串聯形成一靜電放電防護電路，來達到靜電放電防護效果。
在通訊系統或其子電路，例如低雜訊放大器，其輸入端透過天線直接與外界環境相接觸，然而外在環境、天氣、人為等因素會使電路非常容易遭受靜電破壞。在直流偏壓端已有非常先進且實用的靜電保護機制，但在射頻輸入或輸出端，由於保護電路本身雜散效應的問題，造成設計上的瓶頸。
隨著通訊系統架構日新月異，高傳輸速率的電子產品也隨著被開發出來，操作頻率亦往高頻發展，使得傳統靜電保護電路在高頻雜散效應的影響下大大衰減了電子產品的規格及電路表現，因此雖然已發表了不同的射頻端靜電保護架構來降低保護電路對中心電路的衰減，但仍無法突破毫米波頻段以上的設計。
本發明之主要目的在提供一種V頻帶射頻靜電放電防護電路，係包括至少一個第一迂迴電感、至少一個第二迂迴電感、至少一個第一靜電放電構件以及至少一個第二靜電放電構件。第一電感與第二電感係個別形成於最上兩層金屬層然後與一射頻墊(RF pad)電性相連接，第一電感串聯第一靜電放電構件以及第二電感串聯第二靜電放電構件，用以加強放電路徑的靜電忍受力，而該第一靜電放電構件之正極端接地，並於該第二靜電放電構件之負極端施予一電源電壓。
在低頻時靜電可由第一迂迴電感或第二迂迴電感放電至接地或電源電壓端，而高頻則由於第一迂迴電感以及第二迂迴電感所產生的阻抗隔離效果，使得中心電路中的高頻雜散效應大幅降低。
因此本發明可改善上述習知技術的缺失，利用第一迂迴電感、第二迂迴電感、第一靜電放電構件以及第二靜電放電構件的串聯，在高頻操作底下，達到靜電放電保護機制並使該中心電路能維持正常表現。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第一圖，本發明之V頻帶射頻靜電放電防護電路示意圖，該V頻帶射頻靜電放電防護電路1包括至少一個第一迂迴電感(如圖示中元件符號10A、10B)、至少一個第二迂迴電感(如圖示中元件符號12A、12B)、至少一個第一靜電放電構件(如圖示中元件符號20A、20B)以及至少一個第二靜電放電構件(如圖示中元件符號22A、22B)。
要注意的是，第一迂迴電感、第二迂迴電感、第一靜電放電構件以及第二靜電放電構件皆可為一個或一個以上，然而在本實施例以及第一圖中為了方便說明僅列出兩個第一迂迴電感、兩個第二迂迴電感、兩個第一靜電放電構件以及兩個第二靜電放電構件。
第一迂迴電感10A之第一端與第一靜電放電構件20A之負極端串聯以及第二迂迴電感12A之第一端與第二靜電放電構件22A之正極端串聯，又第一迂迴電感10A之第二端與第二迂迴電感12A之第二端並聯一射頻墊30。該射頻墊30連接一低雜訊放大器(low-noise amplifier；LNA)40，且該LNA 40產生低雜訊放大信號並傳送給一中心電路(圖中未顯示)，該第一靜電放電構件20A之正極端接地，並於該第二靜電放電構件22A之負極端施予電源電壓VDD。
第一迂迴電感10B、第二迂迴電感12B、第一靜電放電構件20B以及第二靜電放電構件22B之間的連接方式類似第一迂迴電感10A、第二迂迴電感12A、第一靜電放電構件20A以及第二靜電放電構件22A之間的連接方式，如第一圖所示。
在低頻時，靜電從該射頻墊30輸入，經由第一迂迴電感10A與10B以及第一靜電放電構件20A與20B放電至接地或經由第二迂迴電感12A與12B以及第二靜電放電構件22A與22B放電至電源電壓VDD，使中心電路不被靜電放電破壞。在高頻時，藉由該第一迂迴電感10A與10B以及該第二迂迴電感12A與12B的阻抗隔離，讓高頻雜散效應的衰減大幅降低，使得LNA 40能接收到正確的高頻輸入信號。
該低雜訊放大器40亦可為功率放大器以及混頻器中的其中之一，以及第一靜電放電構件與第二靜電放電構件可為二極體。
參閱第二圖，本發明之迂迴電感三維剖面圖，第一迂迴電感10A(圖中為了方便說明，僅列出第一迂迴電感10A)以及該第二迂迴電感(圖中未顯示)係包含於一基板50，並位於該基板上的最上兩層金屬層60中，其中第一迂迴電感10A以及第二迂迴電感皆具有一寬度d1及一長度d2，該寬度d1約為120-140μm以及該長度d2約為150-170μm。
由於第一迂迴電感10A本身不接地，因此不需與接地金屬層(圖中未顯示)連接，故可讓第一迂迴電感10A以及第二迂迴電感與該接地金屬層之間的寄生電容(圖中未顯示)變小，使得第一迂迴電感10A以及第二迂迴電感成為寬頻的電感，則整個V頻帶射頻靜電放電防護電路1從射頻墊30到中心電路之間可形成一低損耗的寬頻帶通濾波器。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
1．．．V頻帶射頻靜電放電防護電路
10A．．．第一迂迴電感
12A．．．第二迂迴電感
20A．．．第一靜電放電構件
22A．．．第二靜電放電構件
10B．．．第一迂迴電感
12B．．．第二迂迴電感
20B．．．第一靜電放電構件
22B．．．第二靜電放電構件
30．．．射頻墊
40．．．低雜訊放大器
50．．．基板
60．．．最上兩層金屬層
d1．．．寬度
d2．．．長度
第一圖為本發明之V頻帶射頻靜電放電防護電路示意圖。
第二圖為本發明之迂迴電感三維剖面圖。
1．．．V頻帶射頻靜電放電防護電路
10A．．．第一迂迴電感
12A．．．第二迂迴電感
20A．．．第一靜電放電構件
22A．．．第二靜電放電構件
10B．．．第一迂迴電感
12B．．．第二迂迴電感
20B．．．第一靜電放電構件
22B．．．第二靜電放電構件
30．．．射頻墊
40．．．低雜訊放大器

Claims (4)

  1. 一種V頻帶射頻靜電放電防護電路，用以對從一射頻墊輸入之靜電做靜電放電防護，該V頻帶射頻靜電放電防護電路包括至少一個第一迂迴電感、至少一個第二迂迴電感、至少一個第一靜電放電構件以及至少一個第二靜電放電構件，其中該至少一個第一迂迴電感以及該至少一個第二迂迴電感係包含於一基板，並位於該基板上的最上兩層金屬層中，該至少一個第一迂迴電感中的每一個第一迂迴電感之第一端與相對應之第一靜電放電構件之一負極端串聯，該至少一個第二迂迴電感中的每一個第二迂迴電感之第一端與相對應之第二靜電放電構件之一正極端串聯，該至少一個第一迂迴電感中的每一個第一迂迴電感之第二端以及相對應的第二迂迴電感之第二端並聯該射頻墊，該射頻墊連接一低雜訊放大器，該低雜訊放大器產生一低雜訊放大信號並傳送給一中心電路，該至少一個第一靜電放電構件中的每一個第一靜電放電構件之一正極端接地，並於該至少一個第二靜電放電構件中的每一個第二靜電放電構件之一負極端施予一電源電壓，其中該至少一個第一迂迴電感中的每一個第一迂迴電感以及該至少一個第二迂迴電感中的每一個第二迂迴電感皆具有在120-140μm範圍的一寬度以及在150-170μm的一長度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之V頻帶射頻靜電放電防護電路，其中該低雜訊放大器用一功率放大器以及一混頻器的其中之一個取代。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之V頻帶射頻靜電放電防護電路，其中該至少一個第一靜電放電構件的每一個第一靜電放電構件為二極體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之V頻帶射頻靜電放電防護電路，其中該至少一個第二靜電放電構件的每一個第二靜電放電構件為二極體。
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