電氣過應力記錄和/或采集的制作方法
【專利摘要】本公開文本的方面涉及檢測及記錄與諸如靜電釋放(ESD)事件之類的電氣過應力(EOS)事件關聯的信息。例如，在一個實施例中，設備包括電氣過應力保護裝置、配置成檢測EOS事件的發生的檢測電路、以及配置成存儲表示EOS事件的信息的存儲器。
【專利說明】
電氣過應力記錄和/或采集
技術領域
[0001] 公開的技術涉及電子系統，而且更具體地涉及響應于和/或預期到電氣過應力事 件而采取動作。
【背景技術】
[0002] 特定電子系統可能暴露至電氣過應力事件。這種事件可能由于電子裝置經歷超過 電子裝置的規定極限的電流和/或電壓，而導致諸如熱損傷之類的損傷。例如，電子裝置可 經歷瞬態信號事件、或者快速改變的電壓和高功率的短持續時間電信號。例如，瞬態信號事 件可包括由于電荷從物體或人向電子系統的突然釋放、或來自電子裝置的電源的電壓/電 流尖峰而導致的靜電放電(ESD)事件。
[0003] 例如，諸如瞬態信號事件之類的電氣過應力事件可由于過電壓狀態和相對小面積 的集成電路(1C)中的高水平的功耗而損傷1C。高功耗可增大1C溫度，并且可導致大量問題， 例如柵氧化層擊穿、結損傷、金屬損傷、表面電荷累積等、或者它們的任意組合。

【發明內容】

[0004] 本公開文本的一個方面是一種設備，其包括電氣過應力保護裝置、與電氣過應力 保護裝置電耦接的檢測電路、以及存儲器。檢測電路被配置成檢測電氣過應力事件的發生。 存儲器被配置成存儲表示檢測電路檢測到的電氣過應力事件的信息。
[0005] 本公開文本的另一個方面是一種設備，其包括電氣過應力保護裝置、電連接至電 氣過應力保護裝置的檢測電路、以及與檢測電路通信的報告電路。檢測電路被配置成檢測 電氣過應力事件的發生。報告電路被配置成提供表示檢測電路檢測到的電氣過應力事件的 信息。
[0006] 本公開文本的另一個方面是一種記錄與電氣過應力事件關聯的信息的電子實施 方法。方法包括利用與電氣過應力保護裝置電連接的檢測電路檢測電氣過應力事件的發 生。方法還包括將與電氣過應力事件的發生關聯的信息記錄至存儲器。
[0007] 本公開文本的另一個方面是一種設備，其包括電氣過應力轉向裝置以及存儲元 件，存儲元件被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷，其中電氣過應力轉向裝置被配 置成向存儲元件提供與電氣過應力事件關聯的能量。
[0008]電氣過應力裝置可被布置在電子裝置的諸如引腳之類的接點和存儲元件之間。電 氣過應力保護裝置可電連接至觸點提供電氣過應力保護。例如，存儲元件可包括電容器。電 氣過應力轉向裝置可以是靜電釋放轉向裝置，電氣過應力事件可以是靜電釋放事件。
[0009] 本公開文本的另一個方面是一種設備，其包括接近度傳感器、電氣過應力配置電 路和電氣過應力保護電路。響應于接收到來自接近度傳感器的接近的指示，電氣過應力配 置電路可配置電氣過應力保護電路。例如，電氣過應力配置電路可預觸發和/或預準備電氣 過應力保護電路。
[0010] 本公開文本的另一個方面是一種設備，其包括接近度傳感器、存儲元件、存儲元件 配置電路和電氣過應力轉向裝置。存儲元件可存儲與電氣過應力事件關聯的電荷，其中電 氣過應力轉向裝置被配置成向存儲元件提供與電氣過應力事件關聯的能量。響應于接收到 來自接近度傳感器的接近的指示，存儲元件配置電路可配置存儲元件。
[0011]為了總結本發明，此處已經描述了本發明的特定方面、優勢和新穎特征。應該理解 的是，并非可根據本發明的任意具體實施例實現所有優勢。因此，可按照實現或優化此處指 教的一個優勢或優勢組合而無需實現此處指教和建議的其它優勢的方式實體化或執行本 發明。
【附圖說明】
[0012] 圖1A是根據實施例的包括電氣過應力檢測電路、能量采集電路和接近度傳感器的 電子系統的示意框圖。
[0013] 圖1B是根據實施例的包括電氣過應力檢測電路的示例電子裝置的示意圖。
[0014]圖2A至2D圖示了可在一個或多個實施例中實施的示例電氣過應力保護裝置。
[0015] 圖3是根據實施例的配置成在電子裝置的引腳處檢測電氣過應力事件的示例電子 裝置的一部分的示意圖。
[0016] 圖4是根據實施例的配置成檢測存儲元件上的電氣過應力事件的示例電子裝置的 一部分的不意圖。
[0017] 圖5是根據實施例的包括檢測電路和電氣過應力保護裝置的示意圖。
[0018] 圖6是根據實施例的包括檢測電路和電氣過應力保護裝置的示意圖。
[0019] 圖7是根據另一實施例的包括檢測電路和電氣過應力保護裝置的示意圖。
[0020] 圖8是根據另一實施例的包括檢測電路和電氣過應力保護裝置的示意圖。
[0021] 圖9是根據實施例的被配置成檢測并存儲與電氣過應力事件關聯的信息的示例電 路的不意圖。
[0022] 圖10是根據實施例的具有電氣過應力事件檢測電路的電子裝置的一部分的示意 圖。
[0023] 圖11是根據實施例的包含了包括功能安全性電路的裸片的堆疊裸片的示圖。
[0024] 圖12是根據實施例的包括功能安全性電路的系統化封裝的示圖。
[0025] 圖13是根據實施例的包括功能安全性電路的系統的示圖。
[0026] 圖14是根據實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的示例電子裝 置的示意圖。
[0027] 圖15是根據實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷并且檢測電氣 過應力事件的發生的示例電子裝置的示意圖。
[0028] 圖16是根據實施例的配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的示例電子裝置 的一部分的不意圖。
[0029] 圖17是根據實施例的被配置成在存儲元件的存儲組中存儲與電氣過應力事件關 聯的電荷的示例電子裝置的一部分的示意圖。
[0030]圖18是根據另一實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的電路的 示意圖。
[0031]圖19是根據另一實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的電路的 示意圖。
[0032] 圖20是根據另一實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的電路的 示意圖。
[0033] 圖21是根據另一實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的電路的 示意圖。
[0034] 圖22是根據另一實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的電路的 示意圖。
[0035] 圖23A是根據實施例的電氣過應力保護裝置的示例布局的平面圖。
[0036] 圖23B是根據實施例的電氣過應力保護裝置的另一示例布局的平面圖。
[0037] 圖23C是根據實施例的電氣過應力保護裝置的另一示例布局的平面圖。
[0038] 圖24圖示了根據實施例的另一電氣過應力保護裝置，其中電流浪涌垂直穿過到達 下面的層。
[0039] 圖25圖示了根據實施例的垂直集成系統的示例，其具有按比例增大的結構能夠采 集電氣過應力事件用于存儲電荷。
[0040] 圖26是根據實施例的包括電氣過應力保護和能量采集電路的垂直集成系統的示 意圖。
[0041] 圖27是根據實施例的單個芯片上的包括電氣過應力保護和能量采集電路的垂直 集成系統的不意圖。
[0042]圖28圖示了根據實施例的具有電氣過應力保護裝置、存儲元件和處理電路的裸 片。
[0043]圖29圖示了根據另一實施例的具有電氣過應力保護裝置、存儲元件和處理電路的 裸片。
[0044] 圖30A和30B圖示了根據實施例的包括具有嵌入外殼內的導管的外殼的移動裝置 的實施例。
[0045] 圖30C圖示了根據實施例的包括具有嵌入外殼內的導管的外殼的可穿戴裝置的實 施例。
[0046] 圖31圖示了根據各種實施例的可提供對ESD保護裝置的電連接的封裝件的開口中 的導電結構的示例。
[0047] 圖32圖示了根據實施例的包括旋轉軸和電荷采集系統的系統。
[0048]圖33A圖示了根據實施例的具有用于增加旋轉軸產生的靜電電荷和/或場的一層 材料的旋轉軸以及電荷采集系統。圖33B圖示出在特定實施例中并入旋轉軸上的該層材料 可具有不均勻的寬度。圖33C圖示了根據實施例的能量采集系統的該層材料的選擇的表面 形貌。圖33D圖示了根據實施例的能量采集系統的該層材料上的表面拋光。圖33E是其中可 根據實施例實施能量采集的另一情況的框圖。
[0049] 圖34是根據實施例的可響應于接近度感測信息來調節或者啟動電氣過應力保護 的示例電子裝置的示意框圖。
[0050] 圖35是根據實施例的可利用接近度感測信息配置存儲與電氣過應力事件關聯的 能量的存儲元件的示例電子裝置的示意框圖。
[0051] 圖36圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或E0S事件檢測電路的示例電子 裝置。
[0052]圖37圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或EOS事件檢測電路的示例電子 裝置。
[0053]圖38圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或E0S事件檢測電路的示例電子 裝置。
[0054]圖39圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或E0S事件檢測電路的示例電子 裝置。
[0055]圖40圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或E0S事件檢測電路的示例電子 裝置。
[0056]圖41圖示了根據實施例的具有能量采集存儲和/或E0S事件檢測電路的示例電子 裝置。
【具體實施方式】
[0057]以下對具體實施例的詳細描述代表了本發明特定實施例的各種說明。但是，本發 明可按照權利要求所限定和覆蓋的多種不同方式(例如，權利要求所定義和覆蓋的方式)來 實現。在說明書中，對附圖標記了參考標號，其中類似的參考標號表示相同或者功能類似的 元素。將理解的是，圖中示出的元素沒有必要按比例繪制。而且，將理解的是，特定實施例可 包括比附圖所示更多的元素和/或所示元素的子集。而且，一些實施例可結合來自兩個或更 多附圖的特征的任意適當組合。本文提供的標題僅僅出于方便考慮而不是必然影響權利要 求的范圍或意義。
[0058]針對諸如硅芯片之類的集成電路上的靜電釋放(ESD)或其它電氣過應力事件進行 保護的結構，在特定應用中，可占據總集成電路面積的大約15%至大約20%。過去40年中， 用于電導、靜電/ESD事件的放電/耗散的結構已經得到改進從而使得集成電路能夠承受更 高的電流、更高的電壓、瞬態事件等。這種ESD保護結構可將信號浪涌轉移至地。雖然本公開 文本可能出于說明目的而討論ESD保護電路和ESD事件，將理解的是，本文討論的任意原理 和優勢可應用至任意其它電氣過應力(E0S)條件。E0S事件可包含各種事件，包括持續大約1 納秒或更短時間的瞬態信號事件、持續幾百納秒的瞬態信號事件、持續1微秒數量級的瞬態 信號事件、以及直流(DC)過應力。
[0059] 在本公開文本中，公開了響應于表示很可能發生電氣過應力的指示而檢測/記錄/ 報告電氣過應力事件、采集與電氣過應力事件關聯的能量、以及配置電氣過應力保護電路。 這些方面中的任意一個的原理和優勢可與其它概念中的一個或多個結合應用。
[0060] 典型的ESD保護電路可保護內部電路不受潛在的傷害性ESD事件而無需存儲或報 告已經發生了 ESD事件。這樣，電子系統不能獲取與ESD事件的發生關聯的信息。在特定應用 中，需要可靠的電路操作。例如，當汽車或其它交通工具中的電子設備失效時，這種失效會 威脅駕駛員和/或乘客的安全。作為另一示例，可能期望例如心率監控應用的醫療應用中的 電子設備，能可靠地檢測生理參數的變化由此可以采取適當動作來回應這種變化的檢測。 當這種醫療應用程序中的電路失效時，會不利地影響健康。在需要可靠電路操作的應用中， 對關鍵電路未知的潛在損傷會成為問題。
[0061 ]本公開文本的多個方面涉及檢測及記錄電氣過應力事件。電氣過應力事件可被檢 測，而且表示電氣過應力事件的信息可被存儲至存儲器和/或被向外報告給電子裝置。檢測 電路可檢測電氣過應力事件，而且在某些情況下，電氣過應力事件的強度。物理存儲器可存 儲表示過應力事件的強度和/或電氣過應力事件的發生次數的信息。檢測電路和存儲器可 以是作為電氣過應力保護電路的相同集成電路的一部分(例如，在相同裸片上和/或處于相 同封裝件內）。在實施例中，檢測電路和存儲器可由組合檢測存儲電路實現。
[0062] 存儲在存儲器中的與電氣過應力事件關聯的信息可能對于功能安全性目的是有 用的。例如，該信息可作為裝置的耗損或壽命的指示、電子裝置有可能受損傷的指示、電子 裝置提供的數據可能被破壞的指示、電子裝置提供的測量結果可能不精確的指示等，或者 它們的任意組合。與電氣過應力事件關聯的信息可被報告以提供與電氣過應力保護電路 和/或電氣過應力保護電路保護的（多個）內部電路的功能安全性有關的信息。電子過應力 檢測和報告電路可提供不利狀況的早期指示，類似于煤礦的金絲雀。在惡劣環境中，電子過 應力檢測和報告電路可提供電子裝置和/或電子系統的壽命的指示符。通過記錄并報告電 氣過應力事件來追蹤電子裝置的壽命，可產生關鍵電路的更好的可靠性和/或替換時間的 可預測性。這在各種應用中可能是有利的，例如防止車輛的威脅到安全的失效和/或在醫療 應用中。
[0063] 例如，電子裝置中操作的定制的半導體裸片可在半導體裸片的存儲器中記錄表示 電氣過應力（例如，過電壓和/或ESD)事件的發生的信息。過應力事件的發生可表示電子裝 置中存在故障。電氣過應力事件的發生可表示外部保護電路（即，連接至定制的半導體裸片 的電路，例如另一芯片上或板上的單獨的保護電路)有故障以使得半導體裸片經歷將被保 護的電路(其可處于定制的半導體裸片上或定制的半導體裸片外部）的規范外部的浪涌和/ 或電流尖峰。舉例來說，用于外部保護電路的軟焊接合可退化并且因此提供針對過電壓事 件少于期望的保護。半導體裸片可向半導體裸片外部和/或向包括半導體裸片的電子裝置 外部提供表示電氣過應力事件的發生的信息。這可作為診斷方法以告知電子系統，電氣過 應力保護電路不再在期望水平下起作用。
[0064] 專用半導體裸片可專用于處理電氣過應力，包括檢測和記錄表示過應力事件的信 息至半導體裸片的存儲器中。專用半導體裸片還可用來采集與E0S事件關聯的能量和/或提 供E0S保護。在特定實施方式中，記錄功能可實現在與E0S保護功能不同的半導體裸片上。
[0065]在某些情況下，集成電路可具有有限的/定義的壽命。例如，這可能是由于惡劣的 電環境造成的。電氣過應力檢測和報告電路可提供與電氣過應力事件的強度和/或電氣過 應力事件的發生次數有關的信息，作為給電子系統的標志。在已經檢測到定義數量的電氣 過應力事件時，電子系統可提供電子裝置具有縮短的壽命的標志。這種標志可表示電子裝 置應該在相對短的時間內或在定義的時間段內得到替換。追蹤裝置的壽命可產生關鍵電路 的更好可靠性和/或替換時間的更好預測性。
[0066]表示電氣過應力事件的信息可外部地提供給經歷電氣過應力事件的電子裝置或 者提供給單獨的監控電路或裝置。例如，無線和/或電感性電路可遠程地向電子裝置提供信 號以提供電子裝置或包括電子裝置的電子系統的健康的警告和/或狀態。裝置警告可提供 系統和/或總體系統健康的壽命的指示符。這使得能夠計劃將新的/替換的電子裝置包含在 電子系統中。這些原理和優勢可被應用至諸如汽車和/或其它交通工具和/或醫療應用中的 電子系統之類的各種電子系統。
[0067] 本公開文本的多個方面涉及存儲與諸如ESD事件之類的電氣過應力事件關聯的電 荷。可保護內部電路不受過電壓事件的ESD保護電路通常將電荷轉移至地。大量能量可與 ESD事件關聯。與將與ESD事件關聯的所有電荷進行驅散，大量電荷可被存儲在諸如（多個） 電容器之類的存儲元件中，而且存儲的電荷可隨后被電子系統使用。例如，這種存儲元件可 被用來為諸如周期性無線傳輸之類的事件供能，以使得向補充或替換電池電源或它們的任 意組合的能量傳遞變得平滑。為了促進存儲與ESD事件關聯的變化，ESD保護結構可按比例 放大（例如，配置成負載更多電流和/或導電/通導更多能量）。雖然可能結合采集變化來描 述ESD事件，將理解的是，可根據本文討論的原理和優勢從任意其它E0S事件采集電荷。
[0068] 在系統級，電氣過應力保護電路可被隔離（例如，封裝件中的芯片或層可專用于 E0S事件處理)和/或按比例放大。這種電氣過應力保護電路可被配置成使得它們提供系統 級電氣過應力保護；與電氣過應力事件關聯的能量可被路由至存儲元件;和/或E0S事件可 被檢測和記錄。存儲元件存儲的電荷可隨后在系統中使用。在某些情況下，系統級電氣過應 力保護電路和存儲從電氣過應力事件采集的能量的存儲元件可在工業應用或者其中預期 有電流浪涌或其它電氣過應力事件的其它情況中實施。在這種情況下，例如，電子系統可被 布置成采集來自傾向于產生靜態電荷的移動的/旋轉的機構的電荷。
[0069] 在其中電子裝置間歇性工作的情況下，存儲元件存儲的與電氣過應力事件關聯的 電荷可被用來執行另一具體/定義的功能。例如，響應于ESD事件，采集的電荷可被用來激活 電路和記錄，例如已經發生了ESD事件。類似地，在其中從例如ESD事件采集的暫時/瞬態電 荷足以執行任務的情況下，電子裝置可利用采集的電荷執行任務。在特定應用中，例如，根 據本文與檢測E0S事件關聯討論的原理和優勢，響應于ESD事件，采集的電荷可被用來激活 電路和記錄與ESD事件關聯的信息。
[0070] 在微觀層次，如果裸片面積的已經被ESD保護電路消耗的15%至20%被用來降低 半導體芯片的功耗，而且電子系統中存在大量這種芯片，則可通過存儲并隨后使用與ESD事 件關聯的電荷顯著改進總功耗和系統效率。例如，即使具有大量芯片（例如，500個芯片）的 系統中的功耗相對少的降低，也會在長時間內累加(例如，5至10年）。從采集存儲的電荷可 被用來延長系統(尤其是遠程監控系統）的電池壽命，由此降低外部源的功耗，以便為用于 記錄E0S事件等的電路供電。
[0071] 采集與電氣過應力事件關聯的電荷可被實現在不同環境中。例如，采集與ESD或其 它電氣過應力事件關聯的變化可在其中系統可被特別地構建來產生并存儲來自移動和/或 旋轉部件的電荷的特定工業應用中實施。
[0072] 接收并存儲與電氣過應力事件關聯的能量的存儲元件可包括電容器(多個)和/或 電池。例如，存儲元件可包括超級電容器和/或薄膜鋰離子電池。在這些存儲元件中，泄露可 能需要關注，尤其是在間歇性地采集電荷時。
[0073] 存儲元件可被構建來提升(例如，優化)進入存儲區域的電流的流動。存儲元件可 被布置成使得與電氣過應力事件關聯的電流可在存儲階段僅僅在一個方向上流動，即，一 旦電流流入存儲區域，其不會回流出相同路徑/導管/通道。存儲元件存儲的電荷水平可被 檢測。存儲元件可提供表示存儲元件存儲了多少電荷的信號。例如，該信號可被用來表示存 儲元件具有足夠的電荷來提供給電子系統。與存儲元件存儲的電荷量有關的信息可被提供 給其它電路，例如包括存儲元件的裸片外部的和/或相對于包括存儲元件電子系統遠程的 遠程電路。存儲元件可被激活或者配置成響應于很可能發生EOS事件的指示。諸如電容器之 類的存儲組件的不同存儲組可在它們充電時接通和/或斷開。當存儲組件的存儲組存儲了 大約最大量的電荷時，與EOS事件關聯的電荷可被路由至存儲元件的不同存儲組。
[0074] 在一些應用中，電子系統可由從電氣過應力事件采集到的能量和主電源的組合供 電。在采集的能量是可用的時，其可被用來為電子系統供電。當存儲的能量耗盡，系統可切 換成使用主電源直到采集的能量變得可用。在使用能量采集時，存儲元件中的電容器上的 電壓可被監控。響應于足夠的電荷被存儲在電容器上，中斷可被提供來通知系統，足夠的能 量可用于傳輸來自電子系統的信號。
[0075] 本公開文本的多個方面涉及檢測電場的接近度以及配置電路，用于E0S保護和/或 響應于接近度的檢測而采集來自E0S事件的能量。例如，E0S裝置可被調節，例如，被準備來 由于接近度的感應結果而響應于很可能發生E0S事件的指示進行觸發。這種特征可在其中 E0S事件發生非常短的時間（例如，納米級或者更短的時間段)的應用中實施，由此來自這種 快速時間的電荷不會在沒有預測觸發的情況下被捕獲。作為另一示例，ESD保護電路的鉗位 可響應于接近度的檢測而被主動控制。在一個進一步的示例中，存儲元件可被激活來響應 于接近度的檢測而捕獲與E0S事件關聯的電荷。
[0076] 圖1A是根據實施例的包括電氣過應力檢測電路、能量采集電路和接近度傳感器的 電子系統1的示意框圖。電子系統1可以是所示的片上系統。電子系統1是系統的示例，其可 實施E0S事件檢測的特征、采集與E0S事件關聯的能量、以及基于接近度感測信息配置針對 采集的能量的E0S裝置和/或存儲元件。圖1A的電子系統1包括E0S保護裝置2、天線3和4、E0S 事件檢測電路16、報告電路18、存儲元件144、數據存儲和處理電路5、通信總線發射器電路 6、天線傳輸電路7以及接近度傳感器342。一些其它實施例可包括比所示元件更多的元件 和/或所示元件的子集。
[0077] E0S保護裝置2可提供針對電子系統的內部電路的E0S保護。E0S保護裝置可實現一 個或多個E0S感應裝置，例如圖1B的E0S感應裝置14或圖3的ESD感應裝置34,以及一個或多 個E0S轉向裝置，例如圖3的ESD轉向裝置32或者圖14或圖15的E0S轉向裝置142。
[0078] E0S事件檢測電路16可檢測E0S事件的發生。在一些實施例中，E0S檢測電路16可檢 測E0S事件的強度和/或持續時間。E0S事件檢測電路16可提供與E0S事件關聯的信息給數據 存儲和處理電路5以便被記錄。E0S事件檢測電路16可提供與E0S事件關聯的信息給天線傳 輸電路，天線傳輸電路可將信息經由天線4進行傳輸。E0S事件信息可替換地或者附加地提 供與E0S事件關聯的信息給通信總線發射器6以經由通信總線進行傳輸。在實施例中，通信 總線發射器6可以是收發器的一部分。
[0079]存儲元件144可存儲與E0S事件關聯的能量。例如，存儲元件144可包括一個或多個 電容器。存儲元件144存儲的電荷可為電子系統1的其它電路供電和/或布置在電子系統1外 部。
[0080]接近度傳感器342可感測對象的接近度并且將接近度信息提供給E0S事件檢測電 路16和/或數據存儲和處理電路5。利用接近度信息，這些電路可配置E0S保護裝置2和/或存 儲元件中的一個或多個。
[0081 ] 檢測電氣過應力事件
[0082]如上所述，本公開文本的多個方面涉及檢測諸如ESD事件之類的電氣過應力事件。 與EOS事件關聯的信息可被記錄和/或報告。這可提供與電路、裸片、集成電路系統等的功能 安全性有關的信息。這種信息可表示EOS事件的強度、EOS事件的持續時間和/或檢測到的 EOS事件的發生次數。在一些實施例中，與EOS事件關聯的信息可表示EOS事件的脈沖寬度， 因為EOS事件可具有任意波形。這種信息可針對每個EOS脈沖進行記錄和/或可每個脈沖捕 獲多個記錄。現在將討論與EOS事件檢測相關的示例實施例。
[0083] 圖1B是根據實施例的包括電氣過應力檢測電路的示例電子裝置8的示意圖。電子 裝置8可在各種應用中實施。作為一些示例，本文討論的電子裝置8和/或其它電子裝置可包 含在汽車電子系統、航空電子系統、醫療監控電子系統等中。如所示，電子裝置8包括輸入觸 點10、E0S保護裝置11403隔離裝置12、內部電路13403感應裝置14、電阻元件15、檢測電路 16、存儲器17、報告電路18和輸出觸點19。電子裝置8的所示組件可包含在單個封裝件中。電 子裝置8可包括比附圖所示更多的元素和/或所示元素的子集。例如，電子裝置10可以是裸 片。這樣，在某些情況下，電子裝置8的所示組件可在單個裸片上實體化。
[0084] 電子裝置8被配置成在輸入觸點10接收輸入信號，輸入觸點10可以是所示的輸入 引腳。E0S保護裝置11被配置成提供針對電氣過應力事件的保護。所示的E0S保護裝置11被 配置成通過在輸入觸點10上的信號超過被保護裝置的E0S容量時(例如，電壓擊穿)將與E0S 事件關聯的電流轉移至地來保護與輸入觸點10電連接的電路。EOS保護裝置11可針對電氣 過應力事件保護內部電路13和電阻元件15。E0S保護裝置11還可保護與輸入觸點10電連接 的任意其它電路。E0S隔離裝置12被布置在圖1B中的內部電路13和引腳之間。例如，E0S隔離 裝置12可以是電阻器。在圖1B中，E0S保護裝置11可被布置在輸入觸點10和接地之間。E0S保 護裝置11可被布置在輸入觸點10和任意其它適當低電壓基準之間。例如，E0S保護裝置11可 以是配置成提供ESD保護的ESD保護裝置。
[0085] E0S感應裝置14是E0S保護裝置。例如，E0S感應裝置14可以是E0S保護裝置11的高 阻抗的按比例縮小的版本。E0S感應裝置14可被布置成在認為發生了 E0S事件的信號水平下 進行觸發。E0S事件電流的相對小的百分比可通過電阻元件15提供以用于檢測E0S事件的幅 度。由此，通過E0S感應裝置14提供給檢測電路16的信號可以是與E0S事件關聯的信號的按 比例縮小的版本。
[0086] 電阻元件15可電耦接在E0S感應裝置14和接地之間。例如，這可提供電壓降，以使 得提供給檢測電路的信號可處于比與電氣過應力事件關聯的電壓更低的電壓下。電阻元件 14可具有相對低的電阻（例如，在特定應用中大約10hm)，而且由此檢測電路16可接收處于 比與電氣過應力事件關聯的電壓更低的電壓水平(例如，幾伏）的電壓信號。電阻元件15提 供的電壓降可防止檢測電路16受到電氣過應力事件的損傷。
[0087] 如所示，檢測電路16電耦接至E0S感應裝置14而且被配置成檢測電氣過應力事件 的發生。例如，檢測電路16可包配置成用于將與電氣過應力事件關聯的電壓和基準電壓進 行比較的括比較器。這種比較器可產生已經發生了電氣過應力事件的指示。根據具體實施 例，檢測電路16可利用一個或多個比較器和/或模數轉換器檢測與電氣過應力事件關聯的 強度，例如電壓水平和/或電流水平。
[0088]在特定實施例中，檢測電路16可包括諸如計數器電路之類的電路，以確定E0S事件 的持續時間。E0S脈沖的持續時間可表示與E0S事件關聯的能量的量。通過檢測E0S脈沖的持 續時間，檢測電路16可區分不同類型的E0S事件，例如長DC脈沖對比短瞬態脈沖。不同類型 的EOS事件對暴露至這種EOS事件的電子系統的功能安全性可具有不同影響。由此，在特定 應用中，檢測EOS事件的持續時間可提供與電子系統的功能安全性有關的附加信息。
[0089 ]檢測電路16可向存儲器17提供表示電氣過應力事件的信息。存儲器17可包括任意 適當的物理電路以存儲存儲這種信息，例如易失性存儲器或非易失性存儲器。在特定實施 例中，存儲器17可包括熔斷元件。存儲器17可存儲表示E0S事件的信息。例如，存儲器17可存 儲表示一個或多個E0S事件的強度的信息、表示檢測電路16檢測到的E0S事件的次數的信 息、表示E0S事件類型的信息、表示E0S事件的持續時間的信息等，或者它們的任意組合。
[0090] 報告電路18可向諸如處于電子裝置1的外部的電路之類的外部電路提供表示一個 或多個電氣過應力事件的信息。如所示，報告電路18可從存儲器17接收這種信息。在一些其 他實施例中，報告電路18可從檢測電路16接收這種信息，而無需讓信息存儲至電子裝置10 的存儲器以及報告信息。報告電路18可向輸出觸點19提供表不一個或多個電氣過應力事件 的信息，輸出觸點19可以是圖示的引腳。根據具體實施例，報告電路18可無線地傳輸這種信 息和/或感應地傳輸這種信息。在特定實施例中，報告電路18可包括圖1A的天線傳輸電路7 和/或通信總線發射器6。
[0091] 靜電釋放保護裝置是電氣過應力保護裝置的示例，例如圖1B和/或其它附圖所示 的E0S保護裝置。圖2A至2D圖示了可在一個或多個實施例中實施的示例電氣過應力保護裝 置。圖2A至2D所示的任意靜電釋放保護裝置可結合與電氣過應力事件檢測、采集與電氣過 應力事件關聯的能量、響應于很可能發生電氣過應力事件的指示而配置電氣過應力保護裝 置和/或存儲元件、以及它們的任意組合相關的任意適當實施例來實施。
[0092]圖2A圖示了基于二極管的ESD保護裝置20a。圖2A圖示了單向阻止結二極管20al、 用于成比例增大前向偏置的結和反向阻擋電壓的串聯前向阻止結二極管20a2、反平行低電 壓降-電導及去耦二極管20a3、以及高背靠背基于二極管的雙向阻擋裝置20a4。
[0093] 圖2B圖示了基于雙極晶體管的ESD保護裝置20b，包括NPN ESD器件20bl和PNP ESD 器件20b2。從集電極到發射極(NPN)以及發射極到集電極(PNP)，雙極晶體管起到相對高的 阻擋電壓元件的功能直到達到擊穿電壓，器件在該點觸發并且在它的端點之間提供低電導 路徑以及高保持電壓。在相反的電壓極性下，獲取前向偏置的結。
[0094]圖2C圖示了耦接的單向NPN和PNP晶閘管類ESD保護裝置20c。圖2C所示的ESD保護 裝置可被稱為半導體控制的整流器。在某些情況下，半導體控制的整流器是硅控整流器 (SCR) JPN和PNP晶閘管類ESD器件包括具有下述的結構:浮NPN基極20cl，導致了較低的觸 發電壓;具有基極-發射極電阻20c2的集電極-發射極擊穿電壓模式中的NPN，導致了中等的 觸發電壓；用于最高晶閘管觸發電壓的具有固定基極電阻20c3的傳統配置；以及晶閘管雙 極基極外部鎖存觸發以及鎖存釋放控制20c4。
[0095] 圖2D圖示了耦接的NPN-PNP-NPN雙向高阻擋晶閘管類ESD保護裝置20d。該裝置中 的雙向擊穿電壓可嚴密地由該裝置中間示出的PNP器件的基極-發射極結定義。
[0096] 根據本文討論的原理和優勢，E0S事件可在電子裝置中的各種節點處被檢測。在特 定實施例中，本文討論的E0S事件檢測可在電子裝置的引腳處被感測。圖3是根據實施例的 配置成在電子裝置30的引腳31處檢測電氣過應力事件的示例電子裝置30的一部分的示意 圖。如圖3所示，ESD事件可在引腳31處發生，引腳31可以是任意適當輸入/輸出（1/0)引腳， 而且ESD事件可在引腳31處被感測。ESD感應裝置34可被布置在引腳31和ESD事件檢測電路 36(圖1B檢測電路16的示例）之間。ESD事件檢測電路36可向與圖1B類似的存儲器和/或報告 電路(未示出）提供表示ESD事件的發生的信息。在圖3中，電阻器35被布置在ESD感應裝置34 和接地之間。如所示，電阻器也被布置在ESD事件檢測電路36的輸入和接地之間。ESD保護裝 置33可保護ESD感應裝置34和電阻器35 ASD保護裝置33還可保護電連接至引腳31的任意其 它電路。在圖3，ESD保護裝置33與ESD感應裝置34和電阻器35的串聯組合并聯。ESD阻擋/轉 向裝置32可被布置在引腳31和內部電路(未示出)之間。
[0097]可替換地或附加地，可在特定電路元件上感測E0S事件。由此，表示電路元件的功 能安全性的信息可被記錄和/或報告。圖4是根據實施例的配置成檢測存儲元件上的靜電釋 放事件的示例電子裝置40的一部分的示意圖。在圖4中，與ESD事件關聯的能量可被存儲為 電容器48上的電荷。隨后將提供這種能量采集個更多細節。圖4的ESD事件檢測電路36可檢 測電容器48上的ESD事件。圖4的ESD事件檢測電路36可包括計數器以追蹤在電容器48上檢 測到的ESD事件的次數。圖4的ESD事件檢測電路36可檢測ESD事件的強度，例如，通過檢測與 ESD事件關聯的電阻器35上的電壓。在圖4中，第一ESD保護裝置34和電阻器35起到與圖3類 似的功能。第一 ESD保護裝置34可以是高阻抗ESD保護裝置，其可被期望被監控的一定水平 的ESD事件觸發。這樣，第一 ESD保護裝置34無需匹配其它圖示的ESD保護裝置33、42和/或46 和/或二極管44。第一 ESD保護裝置34的高阻抗可限制通過電阻器35的電流而且可傳導與 ESD事件關聯的電流的相對小的百分比。
[0098]各種檢測電路36可被實施來檢測E0S事件。檢測電路36可包括配置成檢測E0S的任 意適當電路。分別參考圖5、6、7和8描述四個示例檢測電路36a、36b、36c和36d。這些檢測電 路是可結合本文例如參考圖1、3和/或4討論的任意原理和優勢實施的示例檢測電路。而且， 示例檢測電路中的任意檢測電路的特征可結合任意其它示例檢測電路實施。
[0099]圖5是根據實施例的包括檢測電路36a和ESD保護裝置34的示意圖。檢測電路36a包 括比較器。如所示，電阻器35被布置在ESD保護裝置34和接地之間。電阻器35上產生的電壓 可與基準電壓VREF進行比較。電阻器35的電阻和基準電壓可被選擇成使得閾值水平之上的 ESD事件觸發比較器來指示已經發生了 ESD事件。電阻器35的電阻可被選擇成使得提供給比 較器的電阻器35上的電壓處于不太可能損傷比較器的電壓水平下。比較器可由配置成檢測 電阻器35上的電壓什么時候超過閾值的任意適當電路實施，該閾值表示已經發生了 ESD事 件。
[0100] 圖6是根據另一實施例的包括檢測電路36b和ESD保護裝置34的示意圖。檢測電路 36b包括多個比較器36bl、36b2和36bN，其中每個都被配置成將電阻器35上的電壓與不同基 準電壓(分別是V REF1，VREF2,和VREFN)進行比較。任意適當數量的比較器可被實施。采用多個比 較器36bl、36b2和36bN，ESD事件的強度或水平可被檢測。ESD事件的水平可對應于提供給多 個比較器中的檢測ESD事件的發生的比較器的最高基準電壓的幅度。這樣，檢測電路36b可 檢測ESD事件的發生和ESD事件的強度。
[0101] 圖7是根據另一實施例的包括檢測電路36c和ESD保護裝置34的示意圖。如所示，檢 測電路36c包括比較器72、采樣開關74和模數轉換器(ADCWe^DC 76可被用于確定ESD事 件。類似于圖5的檢測器電路36a，比較器72可檢測ESD事件的發生。響應于在電阻器35的電 阻和基準電壓V REF的電壓水平確定的水平之上檢測ESD事件的發生，比較器72的輸出被觸 發。這可使得采樣開關74對電阻器35上的電壓進行采樣。采樣的電壓可被ADC 76轉換成數 字電壓水平。ADC 76的輸出可表示ESD事件的水平。這樣，檢測電路36c可提供與檢測到的 ESD事件關聯的信息，其可表示ESD事件的發生以及與ESD事件關聯的水平。
[0102] 圖8是根據另一實施例的包括檢測電路36d和ESD保護裝置34的示意圖。檢測電路 36d類似于檢測電路36c，除了 ESD保護裝置34上的電壓被用于觸發比較器72以及檢測ESD事 件的水平。當ESD保護裝置34被觸發，其可進入快速恢復面試而且利用電阻保持在保持電 壓。保持電壓可被用來檢測ESD事件的發生和ESD事件的水平。ESD保護裝置34可被表征，而 且表征數據可被用來確定ESD事件的水平。
[0103] 各種存儲器可存儲表示本文討論的檢測電路檢測到的電氣過應力事件的信息。這 種存儲器可包括非易失性存儲器和/或易失性存儲器。
[0104] 在特定實施例中，在特定條件下，檢測E0S可由配置成存儲數據的存儲器元件實 現。圖9是根據實施例的被配置成檢測并存儲與ESD事件關聯的信息的示例檢測及存儲電路 90的不意圖。檢測及存儲電路90可實現圖1B的檢測電路16和存儲器17的功能。
[0105] 檢測及存儲電路90包括熔絲。熔絲是可存儲數據和/或改變制造后裝置的功能的 一種類型的非易失性存儲器。檢測及存儲電路90包括熔絲存儲組92和94、熔絲存儲組選擇 電路96和熔絲存儲組讀取電路98。一個或多個熔絲存儲組的熔絲可被配置成在預定ESD事 件水平熔斷。選擇的熔絲存儲組的不同熔絲可在不同ESD事件水平下熔斷。熔絲存儲組讀取 電路98可從熔絲存儲組92和94中的一個或多個進行讀取以確定是否已經發生了 ESD事件以 及與ESD事件關聯的水平。例如，如果任意熔絲熔斷，ESD事件的發生可被檢測。與ESD事件關 聯的水平可根據哪個（哪些)熔絲熔斷來進行檢測。檢測及存儲電路90可操作，即使電子裝 置被未供電。熔絲可以是可一次性編程的，由此一旦熔絲存儲組中的熔絲熔斷，熔絲存儲組 選擇電路96可選擇不同熔絲存儲組來檢測ESD事件。檢測及存儲電路90可檢測正極和負極 的ESD事件。雖然出于說明的目的而參考熔絲描述了圖9,利用該圖描述的原理和優勢可被 應用至其它熔斷元件，例如反熔絲和/或可選擇性地由不同電壓激活的其它存儲器元件。
[0106] E0S事件檢測可檢測使得裝置老化而不完全損壞裝置的非突變E0S事件。這種功能 可監控具有比其它電路稍微低的擊穿的電路而且提供電路的老化信息。圖10是根據實施例 的具有ESD事件檢測電路36的電子裝置100的一部分的示意圖。電子裝置包括第一ESD保護 裝置102和第二ESD保護裝置104。
[0107]第一 ESD保護裝置102可以是具有相對低的擊穿電壓和相對小的物理面積的二極 管，而且第二ESD保護裝置104可以是具有相對高的擊穿電壓和相對大的物理面積的二極 管。這些ESD保護裝置被圖示為二極管，但是可以替換地實施其它適當的ESD保護裝置。第一 ESD保護裝置102可在比第二ESD保護裝置104低的電壓下觸發。在示意示例中，第一保護裝 置102可在大約6.5伏下觸發，第二ESD保護裝置104可在大約7伏下觸發。第二ESD保護裝置 104可處理比第一 ESD保護裝置102更多的電流。電阻器35可與第一 ESD保護裝置102串聯，例 如，以防止熱逃逸和/或為檢測電路36提供電壓。
[0108] 利用第一 ESD保護裝置102,處于用于觸發第二ESD保護裝置104的閾值以下的ESD 事件可被檢測，而且相關數據可被用來確定部件的"健康"的年齡/狀態。第一ESD保護裝置 102提供的ESD保護可能不足以保護內部電路，但是第一 ESD保護裝置102提供的ESD保護可 提供一種方式來監控第二ESD保護裝置104中發生了什么而無需包括電阻，這應該會減弱第 二ESD保護裝置104的有效性，與第二ESD保護裝置104串聯。
[0109] 檢測電路36可利用電阻器35上的電壓來檢測ESD事件。檢每次檢測到ESD事件，測 電路36可熔斷熔絲和/或負載另一存儲器。在特定數量的ESD事件(例如，10個事件)被檢測 之后，警報信號可被提供。例如，當所有熔絲可被熔斷和/或存儲器單元可溢出時，警報信號 可被觸發。警報信號可提供裝置被ESD事件老化的警告。
[0110] E0S檢測電路可提供裸片水平和/或系統級的功能安全性信息。在裸片水平，記錄 和監控E0S事件可提供裸片的功能安全性的指示。這種信息可被報告至裸片外。警報信號被 提供至裸片外以便提供關于裸片的功能安全性的警告和/或建議采取措施，例如替換裸片。 在系統級，檢測E0S事件可提供系統級的關于功能安全性的信息。例如，這種信息可被用于 預測維護。
[0111] 與檢測E0S事件關聯的功能安全性電路可并入裸片和/或處于系統級。對于其中可 靠性和/或質量最重要的一些昂貴的和/或定制的集成電路系統，具有感測E0S事件(例如， 從外部提供至系統的電流浪涌和/或電壓浪涌）的能量并且能夠提供與檢測到的E0S事件關 聯的信息會是有利的。這種信息可外部地提供至集成電路系統和/或可在集成電路系統內 設置警報以表示存在功能安全性問題。功能安全性電路可在各種環境下實施，包括3D垂直 集成系統中的堆疊裸片和/或預制層/組件。
[0112] 圖11是根據實施例的包含了包括功能安全性電路的裸片112的堆疊裸片110的示 圖。堆疊裸片110可包括與一個或多個其它裸片114a、114b、114c堆疊的裸片112。功能安全 性電路可實現本文參考檢測E0S事件、存儲與E0S事件關聯的信息、報告E0S事件、提供E0S 和/或ESD保護等或它們的任意組合描述的特征的任意組合。例如，裸片112的功能安全性電 路可檢測并記錄過電壓事件或另一E0S事件。在某些情況下，功能安全性電路可記錄E0S事 件的強度、持續時間、頻率或它們的任意組合。在實施例中，功能安全性電路可經由天線無 線地將記錄的信息外部地傳輸至堆疊裸片110。
[0113] 圖12是根據實施例的包括功能安全性電路的系統化封裝120的示圖。裸片112包括 功能安全性電路可被布置在具有其他組件的電路板122上。裸片112和其他組件可包裝在單 個封裝件中。系統化封裝120可包括包膠模具混合物124,其封裝了裸片112和其他組件。在 該實施例中，功能安全性電路可提供系統的有效健康的指示符。可通過裸片112和/或其他 組件從系統外部交換指示符，例如，無線地或者被提供給系統化封裝120的輸出觸點。
[0114] 圖13是根據實施例的包括功能安全性電路的集成電路系統130的示圖。集成電路 系統130可被布置成提供目標為各種應用的功能。例如，集成電路系統130可以是配置用于 汽車應用的汽車電子系統（例如，動力轉向）。作為另一示例，集成電路系統130可以是車輛 電子系統，例如配置用于航空器應用的航空電子系統。在另一示例中，集成電路系統130可 以是用于醫療監控的醫療電子系統配置(例如，監控心率和/或監控另一生理參數)和/或用 于其他醫療應用。所示集成電路系統130包括圖12的系統化封裝120和系統板132的其他組 件。系統化封裝120的功能安全性電路可利用系統化封裝120外部的集成電路系統130的保 護裝置提供表示潛在故障的信息。例如，集成電路系統130的故障二極管可能不能防止特定 的不期望的靜態電流和/或電流浪涌。系統化封裝120的功能安全性電路可監控并記錄這種 E0S事件。功能安全性電路可提供這種問題的外部警告。功能安全性電路可提供集成電路系 統130的壽命的指示。
[0115]采集來自電氣過應力事件的能量
[0116]如上所述，本公開文本的多個方面涉及采集與諸如ESD事件之類的電氣過應力事 件關聯的能量。本文討論的能量采集可在各種環境下實施。例如，能量采集可實現在裸片或 芯片水平。這可導致裸片水平下的功耗降低，這繼而可降低更大系統中的功耗。作為另一示 例，能量采集可被實現在系統級，在堆疊裸片的垂直集成系統中，或者工業應用中。包括能 量采集電路/結構的系統化封裝可包含在更大的系統中。作為又另一示例，能量采集可被實 現在具有布置用于提升與產生的靜態電荷/E0S事件關聯的電荷的采集的諸如旋轉軸之類 的移動部件的系統中。
[0117]來自E0S事件的能量可由諸如（多個）電容器之類的存儲元件存儲，而且電荷可被 提供給系統。由此，與潛在破壞E0S事件關聯的能量可被用來對電路供電。存儲元件可根據 需要而被激活和/或去激活。電路可選擇性地啟動和/或初始化存儲元件活性。例如，存儲元 件的一部分可以被放電，同時存儲元件的其它部分可被充電。
[0118]結合采集與E0S事件關聯的能量討論的原理和優勢可結合檢測和記錄和/或報告 E0S事件討論的原理和優勢進行實施。現在將討論與采集來自E0S事件的能量有關的圖示實 施例。
[0119]設備可包括E0S轉向裝置和配置成存儲與E0S事件關聯的電荷的存儲元件，其中 E0S轉向裝置可向存儲元件提供與E0S事件關聯的能量。E0S裝置可布置在電子裝置的引腳 和存儲元件之間。例如，存儲元件可包括電容器。E0S轉向裝置可以是ESD轉向裝置，E0S事件 可以是ESD事件。檢測電路可與存儲元件組合布置。檢測電路可檢測E0S事件。
[0120] 圖14是根據實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷的示例電子裝 置140的示意圖。如所示，電子裝置140包括輸入觸點10、E0S保護裝置11、E0S轉向裝置142、 內部電路13、存儲元件144、負載148和輸出觸點149。電子裝置140的圖示元件可包含在單個 封裝件中。電子裝置140可包括比附圖所示更多的元素和/或所示元素的子集。電子裝置140 可以是裸片，例如。這樣，在某些情況下，電子裝置140的圖示元件可在單個裸片上實體化。
[0121] 電子裝置140被配置成在輸入觸點10接收輸入信號，輸入觸點10可以是圖示的輸 入引腳。E0S保護裝置11被配置成提供針對電氣過應力事件的保護。所示的E0S保護裝置11 被配置成通過在輸入觸點10上的信號超過被保護裝置的E0S容量時（例如，電壓擊穿)將與 E0S事件關聯的電流轉移至地來保護與輸入觸點10電連接的電路。E0S保護裝置11可針對電 氣過應力事件保護內部電路13和存儲元件142。在圖14中，E0S保護裝置11被布置在輸入觸 點10和接地之間。E0S保護裝置11可布置在輸入觸點10和任意其它適當低電壓基準之間。例 如，E0S保護裝置11可以是配置成提供ESD保護的ESD保護裝置。
[0122] E0S轉向裝置142可向存儲元件144轉移與ESD事件關聯的能量而且防止存儲元件 144存儲的電荷逃出。E0S轉向裝置可由任意適當ESD保護裝置實施，例如參考圖2A至2D討論 的任意ESD保護裝置。E0S轉向裝置142可布置在輸入觸點10和內部電路13之間。可替換地， ESD隔離裝置可布置在內部電路13和輸入觸點10之間，類似于圖1B。可能期望內部電路13和 正從其采集與E0S事件關聯的能量的引腳之間具有中介電路元件。
[0123] 存儲元件144可包括一個或多個電容器和/或電池。如所示，存儲元件144與E0S轉 向裝置142串聯。E0S保護裝置11與E0S轉向裝置和存儲元件144的串聯組合并聯。負載148可 與存儲元件144并聯。在一些實施例中，存儲元件144上的電壓可被調整用于提供給其它電 路。來自存儲元件的電荷可被提供給電子裝置140的輸出觸點149。這樣，從E0S事件采集的 能量可被提供給電子裝置140外部的電路。可替換地或此外，從EOS事件采集的電荷可被提 供給電子裝置中的其它電路，例如電子裝置的內部電路13和/或電池。
[0124] 圖15是根據實施例的被配置成存儲與電氣過應力事件關聯的電荷并且檢測電氣 過應力事件的發生的示例電子裝置150的示意圖。電子裝置150圖示了能量采集電路與配置 成檢測E0S事件的檢測電路如何能夠組合的示例。圖4示出了 ESD事件環境下的另一示例。
[0125] 圖16是根據實施例的配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的示例電子裝置160 的一部分的示意圖。電子裝置160提供了ESD事件的能量采集的雙極性能。如圖16所示，ESD 事件可在引腳31處發生。ESD保護裝置161可為超過系統容量的ESD事件提供鉗位。在圖16， ESD保護裝置162和163提供分別與二極管164和165并聯。ESD保護裝置162和163可分別為二 極管164和165提供ESD保護。具體地，這些ESD保護裝置的每個都可保護各自的二極管不會 反向擊穿。二極管164和165是圖14和/或15的E0S轉向裝置142的示例。第一二極管164可使 電流轉向成來為第一電容器166充電。第二二極管165可使相反極性的電流轉向來為第二電 容器167充電。由此，與正負ESD事件關聯的電荷可被存儲在包括電容器166和167的存儲元 件中。ESD保護裝置168和169可分別為電容器166和167提供ESD保護。
[0126] 圖17是根據實施例的被配置成在存儲元件的存儲組中存儲與靜電釋放事件關聯 的電荷的示例電子裝置170的一部分的示意圖。多個ESD事件可發生。這種ESD事件可具有不 同幅度。具有存儲元件的存儲組可使得與不同ESD事件關聯的電荷足夠被存儲。多個開關 174a to 174d每個都可被布置成與各自的電容器172a至172d串聯。在實施例中，可一次使 得開關174a to 174d中的選擇的一個開關導通。這可選擇性地將選擇的電容器連接至二極 管164。與引腳31處的ESD事件關聯的能量可被二極管164轉向至多個電容器172a至172d中 的通過開關電連接至二極管164的電容器。電壓監控電路176可監控電荷電容器172a至172d 中的每個存儲的電荷。電壓監控電路可檢測哪個電容器存儲最少電荷。開關控制電路178可 根據來自電壓監控電路176的信息使得選擇的開關導通。使得存儲最少電荷的電容器被配 置成捕獲與ESD事件關聯的電荷將是一種有效的方式來捕獲電荷，而且能夠以盡可能小的 ESD脈沖實現盡可能多的能量采集。
[0127] 各種電路可存儲與E0S事件關聯的能量。將參考圖18至22來描述配置成存儲與E0S 事件關聯的電荷的示意性電路。這些電路提供了結合本文討論的任意原理和優勢的可采集 與E0S事件關聯的能量的電路的示例。而且，示例能量采集電路中的任意電路的特征可與一 個或多個其它示例能量采集電路組合實施。
[0128] 圖18是根據另一實施例的被配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的電路180的 示意圖。如所示，電路180包括輸入引腳31、二極管182、電容器184負載186、輸出引腳188和 接地引腳106。二極管182是圖14的E0S轉向裝置142的示例。電容器184是圖14的存儲元件 144的示例。當在引腳31發生ESD事件而且ESD事件相對接地引腳106具有正極性，二極管182 可被正偏而且電容器184可被充電至一個電壓。電容器184上的電壓可大約等于電容器184 的電容劃分的可用電荷。一旦引腳31處的電壓降落至電容器184上的電壓以下，充電階段可 停止。二極管182可變得反偏而且電容器184可保持在充電狀態。在圖18所示的配置中，電容 器184可具有超過與ESD事件關聯的增大預期電壓的擊穿電壓。例如，負載186可以是電阻性 負載。電容器184上的電壓可通過輸出引腳188提供給其它電路。
[0129] 圖19是根據另一實施例的被配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的電路190的 示意圖。電路190提供了鉗位和電壓調整。電路190類似于圖18的電路180,除了包括ESD保護 裝置192 JSD保護裝置192可被布置成與電容器184并聯。ESD保護裝置192可起到ESD鉗位 和/或保護裝置的作用。ESD保護裝置192可確保電容器184的與地相對的板子上的電壓被鉗 位至比電容器184的擊穿低的電壓。ESD保護裝置192可作為電壓調整器。在ESD事件過后， ESD保護裝置192可將電流分流至地GND，直到電容器184上的電壓大約是ESD保護裝置192的 擊穿電壓。在特定示例中，如果ESD保護裝置192具有5伏的擊穿電壓，那么一旦ESD事件過 后，ESD保護裝置192可將電流分流至地GND，直到電容器184上的電壓大約是5伏。由此，存儲 在電容器184上的電壓可被調整成可由下游電路安全使用的電壓。ESD保護裝置192可以是 圖示的齊納二極管。
[0130]圖20是根據另一實施例的被配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的電路200的 示意圖。電路200提供了鉗位和電壓調整。在圖20中，圖19的ESD保護裝置192由ESD鉗位電路 202代替。如所示，ESD鉗位單元202可以是齊納二極管的疊層。舉例來說，齊納二極管的疊層 可將電容器184上的電壓鉗位至大約20伏。ESD鉗位電路202可由諸如NPN ESD裝置、SCR等之 類的任意適當ESD鉗位電路實現。例如，單獨的電壓調整器可由晶體管203、二極管204和電 阻器206實現。任意其它適當電壓調整器可以可替換地被實現。而且，這種電壓調整器可提 供任意適當的調整電壓用于特定應用。
[0131] 圖21是根據另一實施例的被配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的電路210的 示意圖。圖21圖示了結合ESD事件存儲的電荷可被提供給電池212以對電池212重新充電。由 此，從ESD事件采集的能量可被存儲在存儲元件上，電壓可被調整，而且可利用從ESD事件采 集的能量重新充電電池212。
[0132] 圖22是根據另一實施例的被配置成存儲與靜電釋放事件關聯的電荷的電路220的 示意圖。E0S能量采集器可按照與無線電接收器工作的方式類似的方式工作。如圖22所示， 用于AM無線電的基本二極管檢測器可實現二極管182。二極管182可接收來自天線222的信 號，電容器184可存儲與E0S事件關聯的電荷。二極管182可以是圖22所示的晶體二極管。例 如，如上所述，圖22的特征可結合電壓調整器，而且電容器184存儲的能量可被提供給電路 和/或電池。而且，圖22的特征可結合配置成檢測已經發生了 E0S事件的檢測電路。這種檢測 電路可根據本文討論的檢測電路的原理和優勢來實施。
[0133] 本文討論的能量采集電路可在各種電子系統中實施。例如，這種電路可在垂直集 成系統中實施。能量采集電路可實施在垂直集成系統的專用裸片或層上，例如圖11的裸片 112。能量采集電路可至少部分地實現在包括諸如無源元件之類的預制電路元件的垂直集 成系統中的層中。可在集成電路水平、在系統化封裝水平、在更大的系統級或者它們的任意 組合實現能量采集電路。當在系統級實現能量采集電路，裸片面積可能不是一個限制因素。 由此，相對大的E0S保護裝置可提供比典型電流密度容量更大的容量。可替換地或此外，相 對不那么復雜的裝置可在系統級實現，例如更大的相反偏置的二極管。而且，可在系統級下 提供相對高的E0S保護，而且在特定應用中比裸片水平更高的電荷水平可被捕獲。
[0134] 可針對高性能實施ESD保護裝置的特定物理布局。下面討論的物理布局可結合本 文討論的任意E0S保護裝置來實施。圖23A至23C圖示了示例物理布局。
[0135] 圖23A提供了 ESD保護裝置230的物理布局的示例。在圖23A中，ESD保護裝置在平面 示圖中是環形結構。這可實現相對高的電流處理能力。ESD保護裝置230的陽極232和陰極 234可被提供在鍵合焊盤236附近。ESD保護裝置的最弱點可在指狀物的端部，即使具有增大 的間隔、電阻和/或曲率，即使其是通常具有最大電場的位置。環形ESD硅控整流器(SCR)可 被用于系統級ESD保護以模仿圍繞鍵合焊盤的圓形裝置。這種SCR可包括美國專利 No.6236087中描述的特征的任意組合，該專利的整個技術公開在此通過引用并入本文。
[0136] 天線狀ESD保護裝置在平面示圖中可具有相對大的周界面積而且因此具有相對大 的可流過電流的截面的面積。舉例來說，周界可大約400μπι，而且二極管結可大約3μπι深，因 此截面面積大約1200μπι 2。此外，利用環形結構，金屬可在四個側面從鍵合焊盤出來。這可將 基本上最小化電阻結合至ESD刺激(zap)，因此芯片內的感應電路經歷的電壓可基本上最小 化。可為ESD刺激提供甚至更低的電阻路徑的另一方案是純粹的垂直二極管，其中電導垂直 向下通過硅。在這種二極管中，對于100μπι*100μπι的焊盤，截面面積是ΙΟΟΟΟμπι 2,金屬電阻也 可相對較小，因為一側可以存在厚的低電阻金屬踏板，低電阻鍵合引線接近另一側。
[0137] 在某些情況下，理想的ESD裝置可以是圓形的，因為在這種結構中沿整個結可存在 基本上相同的電場。圓形ESD裝置布局可能不是面積有效的和/或內部陽極比外部陰極可具 有更小的結面積。圓形ESD裝置布局可傳導比消耗基本相同面積的一些其它通用ESD布局更 大的電流。圓形ESD裝置布局可傳導相對大的電流，例如與E0S事件關聯的電流。由此，在其 中ESD裝置被用于采集與E0S事件關聯的能量的特定應用中，這種ESD裝置布局可能是期望 的。
[0138] 圖23B提供了ESD裝置237的物理布局的示例。在平面示圖中，ESD裝置237的物理布 局是相對大的圓形形狀。這可降低陽極232和陰極234之間的結面積的差異。
[0139] 圖23C提供了 ESD裝置238的物理布局的示例。ESD裝置238由更小的圓形ESD裝置 239的相對密集的陣列實現。更小的圓形ESD裝置239可彼此橫向和/或垂直抵靠。例如，更小 的圓形ESD裝置239的陣列可在諸如智能手機之類的可穿戴計算裝置中實現。
[0140]圖24圖示了另一電氣過應力保護裝置240,其中電流浪涌垂直穿過到達下面的層。 在ESD保護裝置240中，電流可通過N區242下的表面244耗散至地。考慮N區242為半圓柱體， ESD保護裝置240能夠負載比環形ESD保護結構更大的電流，因為ESD保護裝置240具有比相 應的環形ESD保護裝置更大的面積244。在優化用于采集ESD激勵/電流浪涌的結構的電流負 載能力時，可應用這些原理。
[0141] 圖14至22的示例性能量采集電路可被實體化在各種集成電路系統中。將參考圖25 至30B討論這種集成電路系統的示例。
[0142] 在一些實施例中，能夠采集E0S事件以存儲與E0S事件關聯的電荷的按比例放大的 結構可被布置在垂直集成系統中。圖25提供了具有這種功能的垂直集成系統250的示例。垂 直集成系統250可包括隔離的和/或按比例放大的E0S保護裝置，由此其可處理更大的浪涌 和/或連接存儲層。垂直集成系統250包括ESD保護層252、絕緣層254和存儲層256 JSD保護 層252可包括ESD保護裝置。在一些實施例中，ESD保護層252可包括檢測電路以檢測ESD事 件。ESD保護層252可包括線圈253或使得信號能夠被無線地向外發送至垂直集成系統250的 其它結構。可替換地或此外，垂直集成系統250的一個或多個其它層可包括線圈253或使得 信號能夠被無線地向外發送至垂直集成系統250的其它結構。線圈或其它結構可發送表示 ESD事件的信息和/或外部系統安全性保有故障的警告。絕緣層254可用來隔離ESD保護層 252和存儲層256。一個或多個通孔255和/或其它電路徑可允許電荷從ESD層流至存儲層 256。存儲層256可包括任意一個本文討論的存儲元件，例如一個或多個電容器和/或配置成 存儲與ESD事件關聯的電荷的其它存儲元件。存儲在存儲層256中的電荷可被提供給其它電 路。
[0143] 圖26是根據實施例的包括ESD保護和能量采集電路的垂直集成系統260的示意圖。 垂直集成系統260包括ESD保護芯片261、存儲芯片263和具有有源側265的專用集成電路 (ASIC)264。引線鍵合266可提供對ESD保護芯片261和/或ASIC 264的電連接。模制復合物 267可圍繞單個封裝件內的其它圖示元件。ESD保護芯片261可包括ESD保護裝置，其被配置 成向存儲芯片263的存儲元件提供與ESD事件關聯的能量。如所示，ESD保護芯片261和存儲 芯片263被布置成與ASIC 264垂直堆疊。絕緣層262,例如電介質或其它裸片附接層，被圖示 在圖26中的不同芯片之間。
[0144] 通過使得ESD保護裝置處于與ASIC 264分開的單獨芯片上，ESD保護裝置可被配置 成相對于ESD保護裝置包含在ASIC 264上的情況處理具有更大的幅度的ESD事件。ESD保護 芯片261電連接至存儲芯片263。存儲芯片263可電連接至ASIC 264。圖26中的芯片之間的電 連接可包括引線鍵合、硅通孔等。存儲層263可利用從ESD事件采集的能量來為ASIC 264的 操作供能。集成電路系統260可提供封裝件內的系統，其中外部產生的E0S事件可被用來為 ASIC 264供能。即使從E0S事件采集了相對少數量的能量，總系統功率的累積下量可能是在 時間上很明顯的，如何總系統包括相對大數量(例如，幾百或幾千）的垂直集成系統。
[0145] 圖27是根據實施例的單個芯片上的包括ESD保護和能量采集電路的垂直集成系統 270的示意圖。組合的ESD保護和存儲芯片272包括能夠從ESD事件采集能量的電路以及配置 成存儲與ESD事件關聯的電荷的存儲元件。組合的ESD保護和存儲芯片272可與ASIC 264堆 疊。相對于角錐體結構堆疊的兩個單獨的裸片，單個裸片中的組合的ESD保護裝置和存儲元 件可降低垂直集成系統的高度。相對于兩個單獨堆疊的裸片，單個裸片中的組合的ESD保護 裝置和存儲元件可降低從浪涌電導點開始的路徑和存儲元件的長度和/或電阻。ASIC 264 可從組合的ESD保護和存儲芯片272的存儲元件接收電荷。使得能量采集電路處于與ASIC不 同的芯片上可允許諸如該ESD保護裝置之類的E0S保護裝置按比例放大以存儲來自諸如更 大的ESD事件指令的更大的E0S事件的電荷。
[0146] 圖28圖示了根據實施例的具有E0S保護裝置282、存儲元件284和處理電路286的裸 片280。在微觀層面，E0S保護裝置282可與相同裸片280內的存儲元件284和處理電路286隔 離。在圖示的實施例中，裸片280被劃分以交付芯片內系統，其中存儲元件284電連接至處理 電路286作為電源。如所示，裸片280被分成同心式的多個段。裸片280的不同段可在諸如硅 襯底之類的單個半導體襯底上組合。其中選擇部分可與襯底隔離的溝槽隔離類型的工廠工 藝可被用來制造裸片280的不同段。
[0147] 圖29圖示了根據另一實施例的具有E0S保護裝置282、存儲元件284和處理電路286 的裸片290。裸片290包括劃分的布置，其中電路的不同段282、284、286由隔離物292隔開而 且被配置成并排布置。隔離物292可包括溝槽隔離。溝槽可包括絕緣材料，例如電介質材料。 在實施例中，隔離層可包含在劃分的裸片的E0S保護裝置中的一些或所有周圍。可替換地或 此外，諸如電介質層之類的絕緣層可以覆蓋E0S保護裝置282和/或存儲元件284。
[0148] 能量采集電路可實施在移動和/或可穿戴裝置中。圖30A和30B圖示了根據實施例 的包括具有嵌入外殼302內的導管304的外殼302的移動裝置300的實施例。諸如移動電話 和/或其它手持裝置之類的移動裝置可包括布置用于采集諸如靜態電荷之類的外部電荷源 的導管304。如圖30B所示，電連接306可將電荷從導管304路由至能量采集電路。能量采集電 路可在圖示的系統化封裝120中實體化。外殼302可被配置成提升和/或優化電荷至包含在 移動裝置的外殼302內的能量采集電路的傳遞。
[0149]移動裝置300的特征的任意組合可被應用至任意適當可穿戴裝置，例如智能手表 和/或可穿戴醫療監控裝置。例如，圖30A和/或30B的實施例的任意原理和優勢可被應用至 可穿戴裝置。圖30C圖示了包括具有嵌入外殼內的導管304的外殼302的可穿戴裝置305的實 施例。可穿戴裝置305可被配置成接觸皮膚。外殼302上的導管304可被布置成提升和/或優 化從來自外部源的E0S事件對電荷的采集。導管304的材料的形狀和/或布置可提升和/或優 化電荷的采集。例如，圖30A至30C中的任意附圖中的任意導管304可實現結合圖31和/或圖 33A至33D討論的一個或多個特征。
[0150]在實施例中，能量采集系統可實現在可穿戴裝置或另一便攜電子裝置中。能量采 集系統可包括導管、ESD保護電路、存儲層和配置電路。導管可被布置成有效地導通來自外 部源的ESD能量，例如來自與人的接觸的ESD能量。ESD保護電路被配置成防止與ESD事件關 聯的電流尖峰和/或電壓尖峰損壞系統中的其它電路。存儲層可被配置成存儲與ESD事件關 聯的電荷。配置電路可根據需要在存儲層內配置存儲元件以便存儲與ESD事件關聯的電荷。 [0151]存儲層可還包括ESD保護裝置。存儲層配置電路可控制存儲層的開關以選擇存儲 器中的哪個諸如（多個）電容器之類的（多個)存儲元件存儲與ESD事件關聯的變化。在一個 存儲元件被完全充電時，存儲層配置電路可調節開關的狀態以使得與后續ESD事件關聯的 電荷被存儲在另一存儲元件中。導管可被布置成使得電荷可僅僅在一個方向上流動。導管 可被配置成盡可能有效地負載最大電荷（例如，圓形或環形結構）。系統可包括配置成檢測 帶電體的接近度傳感器。響應于檢測帶電體，EDS保護電路可被配置和/或使能。系統可包括 電路使得來自系統內和/或系統外部的存儲元件的電荷再循環。
[0152] 圖31圖示了根據各種實施例的可提供對ESD保護裝置314的電連接的封裝件312的 開口 311中的導電結構的示例。導電通孔315可并入封裝件312以向ESD保護裝置314提供與 ESD事件關聯的信號。可替換地或此外，導電通孔316可并入封裝件312以向ESD保護裝置314 提供與ESD事件關聯的信號。可替換地或此外，導電導體317可并入封裝件312以向ESD保護 裝置314提供與ESD事件關聯的信號。圖31的導電結構是可被提升和/或優化來提供與ESD事 件關聯的信號以進行能量采集的電路徑的示例。
[0153] 在一些實施例中，電能產生可源于旋轉軸和/或移動機件，例如，在工業應用、交通 工具等中。根據本文討論的原理和優勢，來自電場的能量和/或旋轉軸產生的和/或工業應 用中的靜態電荷可產生電場流和存儲元件可存儲的移動載體。將參考圖32至33D來討論示 例實施例。
[0154] 圖32圖示了根據實施例的包括旋轉軸322和電荷采集系統324的系統320。軸322的 旋轉是電場和/或靜態電荷的潛在源。電荷采集系統324可包括配置用于傳導、存儲和處理 軸322的旋轉產生的電荷的結構。電荷采集系統324可被布置在或以最佳接近度鄰近軸322 以便捕獲電荷。在特定應用中，電荷采集系統324可接觸軸322或其上的材料。電荷采集系統 324內產生并存儲的電荷可隨后被再循環和/或用于另一功能和/或為電荷采集系統324內 的組件供電。
[0155] 電荷采集系統324可從移動以執行其它功能的諸如軸之類的部件采集能量。由此， 原本將被損失的能量系統可被電荷采集系統324捕獲。現有設備和/或機器可采用電荷采集 系統324而被改進以捕獲電荷而且將捕獲的電荷再循環至系統。電荷采集系統324可被并入 智能交通工具和/或電交通工具，由此在特定環境下(例如，歸因于運動能量和/或與下山關 聯的物理動量的移動部件），電荷可被產生而且隨后被存儲并且在交通工具中再循環。
[0156] 移動和/或旋轉機器產生的電荷量可通過材料選擇進行提升和/或優化。用于構建 移動部件的材料可沿著靠近布置的其它材料來進行選擇以改進產生的電場的強度和/或產 生的電荷量。
[0157] 圖33A圖示了具有用于增加旋轉軸產生的ESD場和/或電荷的一層材料332的旋轉 軸332以及用于增加產生的ESD場和/或電荷的一層材料334的電荷采集系統324。材料332的 表面和電荷采集系統324可為了來自旋轉軸的ESD場而彼此物理接觸以放電至電荷采集系 統。可替換地，材料332和電荷采集系統324可彼此接近，而且實現氣隙放電的足夠大的電荷 可導致從旋轉軸對電荷采集系統的放電。材料332和334可被選擇和/或定形來提升和/或優 化軸332產生的電荷采集系統324存儲的電荷。如圖33A所示，旋轉軸322可具有布置在軸322 周邊的層材料332。例如，材料層332可以是圓環和/或項圈。材料332可被選擇成使得其最大 化軸322被旋轉成接近電荷采集系統324時產生的場，電荷采集系統324可包括可被暴露至 材料332的另一材料層334。電荷采集系統324可采集ESD能量而且可傳導產生電荷至系統中 的層。電荷可被存儲在本文討論的任意存儲元件中。存儲的電荷可隨后被流傳和/或應用來 對電荷采集系統324內的和/或電荷采集系統324外的其它操作供電。
[0158] 圖33B圖示出在特定實施例中并入旋轉軸322上的該層材料332'可具有不均勻的 寬度。該層材料332'的寬度可具有圖示的變化寬度。該層材料332'的寬度的變化可產生在 該層材料332'和該層材料334之間產生的電場的明顯轉變，這可被能量采集系統324檢測 到。電場中的這個測得的變化可按照大量方式來使用，包括用于隨著軸322旋轉根據材料層 332'和334之間的電場明顯轉變來測量軸322每單位時間的轉數，和/或用于特意地使用電 場的變化和/或間斷的峰值特征來電氣地以定義的時間間隔操縱/移動/操作電荷采集系統 324內的層。
[0159] 圖33C圖示了根據實施例的能量采集系統324的該層材料334'的選擇的表面形貌。 該層材料334'的形貌可對照平坦層進行修改以增大暴露至旋轉軸322的材料的表面面積， 例如如圖示那樣。由此，產生的電場可增大。
[0160]圖33D圖示了根據實施例的能量采集系統324的該層材料334 '上的表面拋光336。 該層材料334'中的凹進可填充表面拋光材料336以提升和/或優化與ESD事件關聯的電荷。 表面拋光材料336可被選擇來優化針對該層材料332'產生的電荷和/或電場。由此，材料層 332'和/或334'和/或表面拋光336的互動和/或形狀可優化旋轉軸322產生的電場。
[0161] 材料332和/或334的各種圖案和/或布置可被實施來提升和/或優化旋轉軸322產 生的電場和/或其它電效應的特性。示例圖案包括同心形狀，例如同心圓環或同心正方形、 角錐體疊層、另一材料處于多行材料上方的多行材料等，或者它們的任意組合。
[0162] 當兩種不同材料被壓或揉在一起時，一種材料的表面一般可從另一材料的表面捕 獲一些電子。捕獲電子的材料可具有對兩種材料的負電荷的更強吸引力，而且材料分開之 后表面可被負性充電。當然，另一材料應當具有等量的正電荷。如果各種絕緣材料被壓或揉 在一起而且隨后每個表面上電荷的量和極性被分別測量，可復制圖案可出現。對于絕緣體， 下面的表1可被用來預測哪個將變得正及負以及該效應有多強。這種材料可在圖33A至33D 的實施例中被選擇用于產生電荷。電活性聚合物是可用于產生電荷的材料的一些其他示 例。極化可由電場感應出來，而且極化可改變電場。由此，極化可改變電場強度。
[0164] 表1-典型材料校正系數
[0165] 結合材料和/或材料的圖案/布置描述的用于提升和/或最大化電場/產生的電荷 的任意原理和優勢還可被應用至監控系統可用性。例如，在材料和/或材料的圖案/布置產 生的電場中的變化正比于一種狀態，例如系統操作的一種特定狀態，表示該狀態的信息可 與系統遠程地進行交流。這種信息可被用于監控系統。
[0166] 本文參考從E0S事件采集能量討論的原理和優勢可被應用至其中負載電荷的對象 靠近另一對象的各種場景。負載電荷的對象可提供E0S。例如，圖33E是其中能量采集可根據 實施例實現的場景的框圖。在圖33E中，交通工具335可靠近插接站336。插接站336可包括 E0S保護電路和將被保護的電路。插接站336可包括能量采集電路和/或E0S檢測和記錄電 路。接站336采集的電荷可被用來對插接站的電路進行供電。在實施例中，例如，當接站336 可執行充電功能時，交通工具335產生的靜態電荷可被用來對電子交通工具進行充電。交通 工具335可包括結構/材料337,其可被配置成提升和/或優化結合與插接站338關聯的另一 結構/材料338產生的場。結構337和/或338可實施前面例如結合旋轉軸討論的一個或多個 特征。在特定實施方式中，交通工具335可包括功能安全性電路。
[0167] 響應于檢測靠近插接站336的交通工具335,能量采集電路和/或E0S檢測和記錄電 路可被使能和/或預調節。接近度傳感器(例如下面討論的傳感器)可檢測交通工具335(例 如，小汽車、卡車、地鐵、火車、鏟車等。）正靠近插接站336。
[0168] 采集與E0S事件關聯的變化有關的智能存儲方面，例如打開或關閉不同電容器、實 現保護性電路、感測物體存在的動作，可被應用在各種場景中。例如，在智能/電交通工具的 情況下，智能存儲電路(例如圖17的電子裝置170的存儲電路)可并入系統，其中記錄和/或 無線傳輸了電荷/存儲水平以實施各種功能。例如，"智能"鏟車艦隊/交通工具可被管理/監 控，例如，當特定交通工具的存儲的電荷到達特定水平，系統可對其進行標志而且啟動特定 交通工具重新充電的計劃。作為另一示例，在"智能"交通工具內，當存儲水平達特定水平， 其實現了系統能量的"更智能的"使用，例如暫時關閉非必要功能。作為另一示例，在靠近之 前/期間，存儲系統的功率水平可被遠程地傳遞至插接站，而且這可在插接站實現更有效的 充電/能量管理。在另一示例中，能量采集電路可利用和存儲交通工具負載的電荷以便被交 通工具使用。在其它示例中，插接站可采集交通工具產生的靜態電荷而且使用采集的電荷 執行充電功能。
[0169] 能量采集電路和/或存儲元件可按照各種方式物理實施。圖36至41提供被配置成 在存儲元件中存儲與E0S事件關聯的能量的能量采集電路的示意性物理實施例。這些實施 例中的任意實施例可包括E0S事件檢測電路。在這些實施例中，例如，E0S暴露的表面可包括 圓形導電結構或這種圓形導電結構的陣列。參考諸如電路、材料、層等之類的能量采集存儲 層討論的原理和優勢中的任意可結合圖36至41中的任意實施。
[0170] 在圖36中，電子裝置360包括相對側上的E0S保護層252。該電子裝置中的E0S保護 層252可采集電子裝置相對側上的變化。E0S保護層252可包括E0S裝置和/或其它電路用于 產生與E0S事件關聯的電荷。每個E0S保護層252可連接至存儲層256,去包括存儲元件來存 儲采集的電荷。絕緣材料可包含在E0S保護層252和存儲層256中的每個之間。在另一實施例 中，可為每個E0S保護層252包含分開的存儲層。如所示，電子裝置360還包括ASIC 264。
[0171] 在圖37中，電子裝置370包括并排的EOS保護層252。如所示，這些EOS保護層252中 的每個都與各自的存儲層256電通信。圖示的電子裝置370包括E0S保護層252、存儲層256和 ASIC 264的單獨垂直疊層。
[0172] 圖38的電子裝置380包括開口 382，其中E0S層252的E0S裝置通過開口 382暴露。這 種裝置可被用于各種不同E0S事件檢測和/或E0S事件采集應用。
[0173] 圖39的電子裝置390包括開口 392，其中E0S層252的E0S裝置通過開口 392暴露。這 種裝置可用于各種不同E0S事件檢測和/或E0S事件采集應用。
[0174] 圖40的電子裝置400包括嵌入結構的兩側之間的開口內的E0S層252的E0S裝置。這 種裝置可被用于各種不同E0S事件檢測和/或E0S事件采集應用。
[0175] 圖41的電子裝置410包括嵌入結構的開口 /凹進內的E0S層252的E0S裝置。這種裝 置可被用于各種不同E0S事件檢測和/或E0S事件采集應用。
[0176] 電場接近度以及E0S保護和/或能量采集配置
[0177]如上所述，本公開文本的多個方面涉及檢測電場的接近度以及配置用于E0S保護 的電路和/或響應于檢測接近度而采集來自E0S事件的能量。接近度感測信息可被用來配置 E0S保護電路和/或能量采集電路，其配置成存儲與E0S事件關聯的能量。接近度感測信息可 在一維、二維或三維上表示對象的接近度。與利用接近度感測信息來配置裝置關聯的原理 和優勢可與本文討論的其它實施例中的任意結合應用。現在將討論與接近度感測有關的示 意性實施例。
[0178]圖34是根據實施例的可利用接近度感測信息來配置E0S保護的示例電子裝置的示 意框圖。如所示，電子裝置340包括輸入觸點10、E0S保護裝置11、接近度傳感器342和E0S配 置電路344。接近度傳感器342可以是配置成感測對象對電子裝置340的接近度的任意適當 傳感器。例如，在特定實施方式中，接近度傳感器342可以是電容性傳感器或磁性傳感器。接 近度傳感器342可提供接近度信息給E0S配置電路344 J0S配置電路344可實現E0S保護。E0S 配置電路344可基于接近度信息來配置EOS保護裝置11。由此，EOS保護裝置可在由于對象在 電子裝置附近而導致的E0S事件之前進行配置。例如，E0S配置電路344可提供E0S保護裝置 11的主動電壓鉗位和/或提供電流給主動控制的保護電路，例如主動控制的SCR。
[0179]根據具體實施例，E0S保護裝置11可以是ESD保護裝置。E0S配置電路344可預觸發 和/或預準備ESD保護裝置以響應于表示ESD事件即將來臨的接近度信息進行觸發。當ESD保 護和將被保護的內部電路之間存在競爭條件時，這種預觸發和/或預激可確保內部電路的 適當的ESD保護。預觸發ESD保護裝置可為諸如納米級別或者更短的ESD事件之類的快速ESD 事件提供更穩健的ESD保護。
[0180] 圖35是根據實施例的可利用接近度感測信息配置存儲與E0S事件關聯的能量的存 儲元件的示例電子裝置的示意框圖。如所示，電子裝置350包括輸入觸點10、E0S保護裝置 11、E0S轉向裝置142、存儲元件144、負載148、輸出觸點149、接近度傳感器342和存儲元件配 置電路354。在圖35中，接近度傳感器342可提供接近度信息給存儲元件電路344。存儲元件 配置電路354可根據接近度信息來配置存儲元件144。由此，存儲元件144可在與電子裝置鄰 近的對象導致的E0S事件之前被配置。根據接近度信息，存儲元件144的（多個)特定電容器 和/或(多個)其它存儲結構可被接入以捕獲與E0S事件關聯的電荷。根據電容量接入(多個） 特定電容器和/或（多個)其它存儲結構以捕獲與E0S事件關聯的能量。在與E0S事件關聯的 電荷被捕獲之后，（多個)特定電容器和/或(多個)其它存儲結構可隨后被斷開。
[0181] 產禮
[0182] 在上述實施例中，結合特定實施例描述了設備、系統和方法。然而，應該理解的是， 實施例的原理和優勢可被用于可受益于本文討論的任意原理和優勢的任意其它系統、設備 或方法。而且，雖然為了示例目的而提供了一些電路，但是其它邏輯等價電路或功能等價電 路可替換地實施以實現本文描述的功能。
[0183] 本文描述的原理和優勢可在各種設備中實施。這種設備的示例可包括但不限于消 費電子產品、消費電子產品的部分、電子測試設備等。消費電子產品的部分的示例可包括計 時電路、模數轉換器、放大器、整流器、可編程濾波器、衰減器、變頻電路等。電子裝置的示例 還可包括存儲芯片、存儲模塊、光網或其它通信網絡的電路以及硬盤驅動電路。消費電子產 品可包括但不限于無線裝置、移動電話(例如，智能電話）、蜂窩基站、電話、電視機、計算機 監視器、計算機、手持計算機、個人數字助理(PDA)、微波爐、冰箱、音箱系統、盒式記錄器或 播放器、DVD播放器、CD播放器、數字視頻錄像機(DVR)、VCR、MP3播放器、無線電、攝錄像機、 相機、數碼相機、便攜存儲芯片、清洗器、干燥器、清洗器/干燥器、復印機、傳真機、掃描器、 腕表、智能表、鐘、可攜帶健康監控裝置等。而且，設備可包括未完工的產品。
[0184] 除非上下文明確地給出相反要求，否則在說明書和權利要求中，術語"包括"、"包 含"、"具有"、"含有"等將被理解為包羅性含義，而不是排他性或窮盡性含義;也就是說，意 思是"包括但是不限于"。此處使用的術語"耦接"或"連接"指的是直接連接或者通過一種或 多個中間元素連接的兩個或多個元素。此外，術語"此處"、"上"、"下"及類似意思的術語在 用于本說明書時指的是本申請作為整體，而不是本申請的任何具體部分。在上下文允許的 情況下，使用單數或多數的具體描述的術語也可分別包括多個或單個。術語"或"指的是兩 個或多個項目的列表，其覆蓋該術語的下屬解釋的全部:列表中的任意項目、列表中的所有 項目、以及列表中的項目的任意組合。本文提供的所有數值旨在包括測量誤差內的類似值。
[0185] 而且，此處使用的條件性用語，例如"可"、"可以"、"可能"、"能夠"、"比如"、"例 如"、"諸如"等，除非明確做出相反陳述，否則在上下文的使用的理解中在總體上表示具體 實施例包括，雖然其它實施例沒有包含具體特征、元素和/或狀態。
[0186] 此處提供的本發明的指教可應用至其它系統，而并非必須是以上描述的系統。以 上描述的各種實施例的元素和動作可組合來提供其它實施例。本文提供的方法的行動可以 任意適當的順序執行。而且，本文討論的方法的行為在適當時可依次執行或并行執行。
[0187]雖然已經描述了本發明的具體實施例，但是這些實施例僅僅以示例的方式呈現， 而不是用于限制本發明的范圍。實際上，此處公開的新方法和系統可按照多種其它形式實 現。而且，可以在不脫離本發明的精神的情況下對此處描述的方法和系統的形式做出各種 省略、替代和改變。所附權利要求及其等價形式旨在覆蓋落入本發明的范圍和精神內的這 些形式和變形。從而，本發明的范圍僅僅由所附權利要求所限定。
【主權項】
1. 一種設備，包括： 電氣過應力保護裝置； 電耦接至電氣過應力保護裝置的檢測電路，檢測電路被配置成檢測電氣過應力事件的 發生；以及 存儲器，其被配置成存儲表示檢測電路檢測到的電氣過應力事件的信息。2. 根據權利要求1所述的設備，進一步包括布置在電氣過應力保護裝置和低基準電壓 之間的電阻元件，電阻元件還布置在檢測電路的輸入和低基準電壓基準之間，其中電氣過 應力保護裝置被配置成電氣過應力感應裝置。3. 根據權利要求2所述的設備，進一步包括與與與與電氣過應力裝置和電阻元件的串 聯組合并聯的第二電氣過應力保護裝置。4. 根據權利要求3所述的設備，其中電氣過應力保護裝置是第二電氣過應力保護裝置 的按比例縮小復制。5. 根據權利要求1所述的設備，其中電氣過應力事件是靜電釋放事件，電氣過應力保護 裝置是靜電釋放保護裝置。6. 根據權利要求1所述的設備，進一步包括輸入引腳、內部電路和電耦接在輸入引腳和 內部電路之間的其它電氣過應力隔離裝置，其中電氣過應力保護裝置電耦接在檢測電路以 及處于其它電氣過應力保護裝置和輸入引腳之間的節點之間。7. 根據權利要求1所述的設備，其中檢測電路還被布置成檢測電氣過應力事件的強度， 而且表示電氣過應力事件的信息包括電氣過應力事件的強度的指示。8. 根據權利要求1所述的設備，其中檢測電路包括至少一個比較器，其被配置成比較與 電氣過應力事件關聯的電壓和基準電壓。9. 根據權利要求1所述的設備，其中表示電氣過應力事件的信息包括檢測電路檢測到 的大量電氣過應力事件的指示。10. 根據權利要求1所述的設備，進一步包括報告電路，其被配置成向外部電路提供表 示電氣過應力事件的信息。11. 根據權利要求1所述的設備，其中存儲器包括非易失性存儲器元件。12. 根據權利要求1所述的設備，其中檢測電路包括多個熔斷元件，每個熔斷元件被配 置成在不同電壓水平下熔斷，而且其中存儲器包括多個熔斷元件。13. 根據權利要求1所述的設備，其中組合檢測存儲電路實現了檢測電路和存儲器。14. 根據權利要求1所述的設備，其中電氣過應力裝置、檢測電路和存儲器包含在單個 封裝件中。15. 根據權利要求1所述的設備，進一步包括存儲元件，其被配置成存儲與電氣過應力 事件關聯的能量。16. -種設備，包括： 電氣過應力保護裝置； 電連接至電氣過應力保護裝置的檢測電路，檢測電路被配置成檢測電氣過應力事件的 發生；以及 與檢測電路通信的報告電路，報告電路被配置成提供表示檢測電路檢測到的電氣過應 力事件的信息。17. 根據權利要求16所述的設備，其中電氣過應力保護裝置和檢測電路被實體化在單 個裸片中，而且其中表示電氣過應力事件的信息單個裸片的功能安全性。18. 根據權利要求16所述的設備，其中電氣過應力保護裝置和檢測電路被實體化在單 個裸片中，而且其中表示電氣過應力事件的信息表示包括單個裸片和其它電子組件的電子 系統的功能安全性。19. 根據權利要求16所述的設備，其中電氣過應力保護裝置和檢測電路被實體化在單 個裸片中，而且其中電氣過應力保護裝置保護的電路在單個裸片外部。20. 根據權利要求16所述的設備，進一步包括： 引腳，其中電氣過應力保護裝置處于引腳和檢測電路之間； 與電氣過應力保護裝置串聯的電阻元件，其中檢測電路電連接至處于電阻元件和電氣 過應力保護裝置之間的節點，而且其中電氣過應力保護裝置被配置為電氣過應力感應裝 置；以及 與電阻元件和電氣過應力保護裝置的串聯組合并聯的第二電氣過應力保護裝置。21. 根據權利要求16所述的設備，進一步包括存儲元件，其被配置成存儲與電氣過應力 事件關聯的能量。22. 根據權利要求16所述的設備，其中報告電路被配置成無線傳輸表示電氣過應力事 件的信息。23. -種記錄與電氣過應力事件關聯的信息的電子實施方法，所述方法包括： 利用與電氣過應力保護裝置電連接的檢測電路檢測電氣過應力事件的發生；以及 將與電氣過應力事件的發生關聯的信息記錄至存儲器。24. 根據權利要求23所述的方法，進一步包括將與電氣過應力事件的發生關聯的信息 向外部報告至其上實體化了檢測電路的裸片。25. 根據權利要求23所述的方法，其中與電氣過應力事件的發生關聯的信息包括表示 電氣過應力事件的強度的信息。
【文檔編號】H01L27/02GK106024778SQ201610177529
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發明人】A·J·奧唐奈, D·埃亨, J·A·塞爾瑟多, D·J·克拉克, J·A·克利里, P·M·邁克古尼斯, A·C·奧格雷迪
【申請人】亞德諾半導體集團