JPH09121451A - 静電放電保護装置 - Google Patents

静電放電保護装置

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JPH09121451A
JPH09121451A JP8249568A JP24956896A JPH09121451A JP H09121451 A JPH09121451 A JP H09121451A JP 8249568 A JP8249568 A JP 8249568A JP 24956896 A JP24956896 A JP 24956896A JP H09121451 A JPH09121451 A JP H09121451A
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movable cover
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bar
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JP8249568A
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English (en)
Inventor
Shoji Masakazu
ショージ マサカズ
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AT&T Corp
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AT&T Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/60Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0067Devices for protecting against damage from electrostatic discharge

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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電電荷の初期放電電流を制限する。 【解決手段】 静電放電で引き起こされる損傷から集積
回路を保護する装置及び方法であって、集積回路を内蔵
するハウジングの開口部を保護するために付勢された可
動カバーを含む装置。ハウジングはソケットへの差し込
みに適応されており、ソケットは、ソケットへのハウジ
ングの差し込みにより、可動カバーに、ソケットの対応
する接点と合わせるハウジング内の接点を露出させる押
上バーを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路の静電放
電保護に関し、特に、蓄積されたエネルギーの急速な放
電からの損傷を受けやすい絶縁体と細線伝導体を有する
半導体チップで形成された回路に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】集積回
路技術の増大速度と機能性は、より高密度に詰め込まれ
た回路と、より細い伝導体線幅で達成されている。ま
た、集積回路特徴部分の横寸法のスケーリングは、典型
的には、シリコン基板上で熱的に成長したシリコン酸化
物である、より薄い絶縁層も要する。有用な回路は、7
5オングストロームの厚さのゲート酸化物層で製造され
ている。これらの酸化物は、より厚いものより低い欠陥
密度を有し、したがって絶縁破壊前により高い電界に耐
えるが、それにもかかわらず、薄い酸化物膜は、不注意
から起こる静電放電(ESD)による絶縁破壊にもっと
影響を受けやすい。記憶技術のさらなる進歩は、約1平
方インチのチップ上に20メガバイトの容量を有するリ
ードオンリーメモリ(ROM)を提供する。このメモリ
は、インターフェース回路網を加えて、約2.5×1.
125×0.25インチの低コストで堅牢な容器に入れ
られる。大規模な消費者市場へのこの技術のまん延は、
ESDから感度がある回路を保護する必要性が増してい
る。
【0003】メモリ等の素子の細線伝導体や薄いゲート
酸化物を破壊するエネルギー源の1つは、絶縁された人
体に蓄積された静電エネルギーである。人体は接地に対
して200ボルトの電位まで充電されることがあり、ま
た、人体の容量は10ピコファラッド(pf)乃至10
0pfの範囲にわたることが周知になっている。人体に
充電された電荷が、接地されている半導体チップの入力
ゲート端子に印加されると、印加電圧は薄い絶縁層の破
壊を始めるのに十分になり、このエネルギーの急速な放
電は、チップ上の絶縁体を永久に傷つけたり細線伝導体
を蒸発させたりするのに十分になることがある。
【0004】多くの金属酸化物シリコン(MOS)素子
には、シャントダイオードと耐えられる抵抗とが備えら
れている。これはコンピュータ等の保護環境ではうまく
働くが、音楽が記憶されたメモリチップがポータブルプ
レーヤに繰り返し差し込まれる大市場では余り信頼でき
ない。また、保護回路はチップ上にスペースを要し、高
速性能を劣化させることがある。
【0005】したがって、ホスト機器ばかりでなくメモ
リチップの信頼できる動作を保証する静電保護の必要性
がある。この目的は、広範な取扱を伴う大市場に用いら
れるROM等の感度のある装置を人間に蓄積された電荷
から保護すると共に、薄い絶縁体や、幅が0.5ミクロ
ンくらいに狭くなることがある伝導体通路を破壊するこ
となく、プラグインとホスト機器間の電位平衡を達成す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、静電放電で引
き起こされる損傷から集積回路を保護する装置に関し、
ここでは、細い伝導体線や非常に薄い絶縁層を有するプ
ロセッサやメモリを作るためにチップ上に形成すること
ができる、感度のある電子回路が、電子回路のハウジン
グを覆う可動カバーにより充電された人間との不注意な
接触から保護される。
【0007】本発明の一実施例では、可動カバーの一端
はハウジングに取り付けられ、端子端部はハウジングの
開口部を覆うのに適応されている。可動カバーの中間は
バネ部分であり、ハウジングの開口部を覆うように端子
端部を付勢する。ハウジングは電子回路を内蔵し、電子
回路に電源、接地及び入力信号を供給すると共に電子回
路から出力信号を受けるソケットに差し込まれるように
設計されている。ソケットの押上バーは、ハウジングが
ソケットに差し込まれる時にハウジングの可動カバーを
持ち上げるのに適応されている。これは、対応するソケ
ット接点と合わせるのに適応されたハウジング内の外部
接点を露出させる。押上バーは、押上バーと一体とする
ことができる抵抗を介して、または、接地に対してそれ
と直列に接続された独立した抵抗を介して、可動カバー
の電荷を漏れ流すように適応させることができる。ハウ
ジングがソケットからはずされる時、押上バーはハウジ
ングから離れ、可動カバーはバネ部分からの付勢に応じ
て開口部を閉じる。
【0008】本発明の他の実施例では、可動カバーは、
ハウジングに取り付けられているバネでハウジングの開
口部上の適所に保持されている。また、ハウジングは、
可動カバーが第1の実施例で説明されるソケットの押上
バーで持ち上げられる時に、さらに可動カバーを支持す
るガイドを限定することができる。
【0009】本発明のさらに他の実施例では、可動カバ
ーは、バネでハウジングに枢軸的に接続されている。ソ
ケットの押上バーは、可動カバーを揺動させてハウジン
グの開口部から離れさせ、電子回路の外部接点を露出す
る。
【0010】全ての実施例において、可動カバーは、電
気絶縁体、制御された抵抗率を有する伝導性プラスチッ
ク、または金属から作ることができる。同様に、押上バ
ーは、同じ範囲の材料から作ることができ、また、別個
の直列抵抗を介して、または、制御された抵抗率の材料
から作られている場合は直接、接地端子に接続すること
ができる。
【0011】本発明の利点は、チップ上に追加の領域を
必要とせずに、詰め込み密度及び速度が増すにつれてだ
んだんESDに対する感度が高くなる集積回路に保護の
異なったレベルを提供することである。これは、チップ
上に保護回路よりむしろ機能的回路のための領域を相対
的により多く提供する。
【0012】本発明のこれら及び他の特徴と利点は、添
付図面と共に行なわれる好適な実施例の以下の詳細な説
明の考察でもっと良く理解されるだろう。
【0013】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、プロセッサ、
増幅器、スイッチ、メモリ回路または光電子装置とする
ことができる半導体回路のような電子回路を内蔵するプ
ラグインモジュールである装置100が示されている。
ハウジング110は、電子回路114が取り付けられる
空洞112を限定している。これらの回路は、拡散、イ
オン注入、酸化、マスキングやエッチングの周知の工程
で形成することができる。これらの回路は各々、接地パ
ッドと、電源パッドと、1つ以上の信号入力パッドと、
1つ以上の出力信号パッドを有する。典型的には、これ
らのパッドはアルミニウムであり、これらとの一連の金
ワイヤ接続130は熱圧縮接合で行なわれている。接続
130の他端は、支持部材166に取り付けられたソケ
ット接点142に接続する一連の外部端子140に対し
て行なわれている。端子にチップを接続するための他の
方法、例えば、隆起技術を用いる方法があり、ここでは
チップの能動側がさかさにされ、隆起上のハンダが、同
じ外部端子に最後に導く接続を作るようにリフローされ
る。
【0014】静電電荷の供給源の1つは人体であり、乾
いた日に200ボルトの電位Vに達することがあると共
に100ピコファラッドの最大静電容量Cを有する。
【0015】対応する電荷Q=CVが不注意で回路に印
加されることがある。メモリ回路用の入力信号通路は、
ほんの75オングストロームの厚さになっていることも
あるゲート酸化物のような絶縁体の上にある、0.5ミ
クロン以下の非常に細い伝導体を有する。これらの回路
は静電放電による損傷を非常に受け易い。
【0016】外部接点140を人体との接触から保護す
るために、外部接点とハウジングの開口部の間に可動カ
バー150が配置される。可動カバー150は、端子端
部152及び第2の端部153を有する固い外側部分1
51と、第2の端部153に接続された第1の端部15
5及びハウジングに接続された第2の端部156を有す
るバネ部分154とから構成されている。ハウジングと
の接続は、締め金具かまたは好適には接着剤接合で行な
うことができる。
【0017】ソケット160は、ハウジング内の外部接
点140と合わせられるソケット接点142を含む。ソ
ケット接点142は支持部材166上にある。押上バー
170は、ハウジングがソケットに差し込まれるにつれ
て、ハウジングの可動カバーを持ち上げるように適応さ
れている、面取りされた縁172を有する。引き続きハ
ウジングを差し込むと、外部接点140とソケット接点
142が合わせられ、その結果、回路114に電源、接
地及び入力信号が供給されると共に、回路114はソケ
ットに出力信号を供給する。
【0018】ハウジング110は、109 オーム以上の
抵抗を有するプラスチックまたはセラミックのような絶
縁材料から構成されている。この抵抗は、どんな電位の
放電電流もマイクロアンペアに制限する。可動カバー1
50は、絶縁体や、平方当たり104 オームから平方当
たり106 オームの範囲の抵抗率で蓄積された電荷を漏
れ流すように設計されている伝導性プラスチックや、金
属から作ることができる。押上バー170は、絶縁体、
上記のような伝導性プラスチック、または金属から作る
ことができる。伝導性プラスチックの場合には、押上バ
ーは接地端子180に接続され、その結果、可動カバー
または押上バーに蓄積されたどんな電荷も制御された抵
抗を介して接地に導かれる。押上バーが金属の場合に
は、抵抗181で接地端子180に接続され、この抵抗
181は、好適には、電荷をゆっくり消散させるために
105 オームから107 オームの範囲の抵抗を有してい
る。
【0019】次に図2を参照すると、プロセッサ、増幅
器、スイッチ、メモリ回路または光電子装置とすること
ができる半導体回路のような電子回路を内蔵するプラグ
インモジュールである装置200が示されている。ハウ
ジング110は、半導体回路114が支持部材116に
取り付けられる空洞112を限定している。これらの回
路は、拡散、イオン注入、酸化、マスキングやエッチン
グの周知の工程で形成することができる。これらの回路
は各々、接地パッドと、電源パッドと、1つ以上の信号
入力パッドと、1つ以上の出力信号パッドを有する。典
型的には、これらのパッドはアルミニウムであり、これ
らとの一連の金ワイヤ接続130は熱圧縮接合で行なわ
れている。接続130の他端は、支持部材166に取り
付けられたソケット接点142に接続する一連の外部端
子140に対して行なわれている。端子にチップを接続
するための他の方法、例えば、隆起技術を用いる方法が
あり、ここではチップの能動側がさかさにされ、隆起上
のハンダが、同じ外部端子に最後に導く接続を作るよう
にリフローされる。
【0020】細い伝導体と薄い絶縁体を破壊する人体の
電荷の能力に関する説明がここで繰り返される。
【0021】外部接点140を人体との接触から保護す
るために、外部接点とハウジングの開口部の間に可動カ
バー250が配置される。可動カバー250は、ハウジ
ングに取り付けられたバネ252で適所に保持されてい
る。また。ハウジングは、その中でバネと可動カバーが
摺動するガイド254を限定している。ハウジングへの
バネの接続は、締め金具かまたは好適には接着剤接合で
行なうことができる。
【0022】ソケット160とその中の構成要素の動作
を説明する上記の論議がここで繰り返される。
【0023】図1及び図2の構成要素間の共通の構成要
素の材料選択と抵抗値が、ここで繰り返される。可動カ
バー250は、絶縁体や、平方当たり104 オームから
平方当たり106 オームの範囲の抵抗率で蓄積された電
荷を漏れ流すように設計されている伝導性プラスチック
や、金属から作ることができる。
【0024】次に図3を参照すると、プロセッサ、増幅
器、スイッチ、メモリ回路または光電子装置とすること
ができる半導体回路のような電子回路を内蔵するプラグ
インモジュールである装置300が示されている。図1
のものと共通の番号を有する構成要素がそこに示されて
おり、ここに含まれる。可動カバー350はバネ352
で枢軸的にハウジング310に取り付けられている。バ
ネの各端部のハウジングと可動カバーへの取り付けは、
締め金具または接着剤接合で行なうことができる。ソケ
ットへのハウジングの差し込みにより、押上バー370
は、可動カバー350に接触してそれを図3において時
計回りに揺動させ、そのため、さらに差し込まれると、
ハウジングの外部接点140が対応するソケット接点1
42と合わせられる。
【0025】次に図4を参照すると、図2に示されたバ
ネ付勢式可動カバーの等角図が示されている。
【0026】充電されることがある人間との接触から電
子回路の外部接点を保護するように付勢された可動カバ
ーの構造は、電子回路の信頼できる動作を、特にその回
路が細線伝導体及び約100オングストームの厚さの絶
縁体を有する半導体プロセッサやメモリである場合に、
確実にもたらす。協動する押上バーは、ハウジングが適
当なソケットに差し込まれた時のみ、電子回路の接点を
露出させる。
【0027】詳細に説明された実施例の変更や変形は、
本発明の範囲から逸脱することなく行なうことができ
る。特に、図2及び図3に示される実施例では、種々の
コイルバネやリーフバネを用いることができる。図3の
実施例では、ピボットまたはヒンジを追加することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側断面図である。
【図2】本発明の他の実施例の側断面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例の側断面図である。
【図4】図2に示された実施例の等角図である。

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子回路を静電放電から保護する装置で
    あって、 開口部を限定し、電子回路とその外部接点を内蔵し、該
    ハウジングの外部接点と合わせるのに適応された複数の
    ソケット接点を有するソケットへの差し込みに適応され
    ているハウジングと、 前記ハウジングで支持され、前記開口部を覆うことによ
    り人体との接触から外部接点を保護する可動カバーと、 前記ソケットで支持され、前記ハウジングが前記ソケッ
    トに差し込まれるにつれて前記可動カバーに接触するこ
    とにより、合わせられるソケット接点との接触のために
    ハウジングの外部接点を露出させるのに適応された押上
    バーとからなる装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、ハウジン
    グの電気抵抗は109 オームを越えている装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、可動カバ
    ーは、 端子端部と第2の端部を有する固い外側部分と、 固い外側部分の第2の端部に接続された第1の端部と、
    ハウジングに接続された第2の端部とを有するバネ部分
    とからなる装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の装置において、可動カバ
    ーは電気的絶縁体から作られている装置。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の装置において、可動カバ
    ーは電気的に伝導性のプラスチック材料から作られてい
    る装置。
  6. 【請求項6】 請求項3記載の装置において、可動カバ
    ーは金属から作られている装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、押上バー
    は電気的に伝導性の材料から作られている装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の装置において、さらに、
    押上バーと接地電位の間に直列に接続された抵抗を含む
    装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の装置において、抵抗は1
    5 乃至107 オームの範囲の抵抗を有する装置。
  10. 【請求項10】 請求項1記載の装置において、可動カ
    バーと接触する押上バーの縁は、押上バーの移動を容易
    にするために面取りされている装置。
  11. 【請求項11】 電子回路を静電放電から保護する装置
    であって、 開口部を限定し、電子回路とその外部接点を内蔵し、該
    ハウジングの外部接点と合わせるのに適応された複数の
    ソケット接点を有するソケットへの差し込みに適応され
    ているハウジングと、 前記ハウジングで支持された可動カバーと、 前記ハウジングと可動カバーに接続され、可動カバーを
    開口部を覆う閉位置に付勢して、外部接点を人体との接
    触から保護するように適応されたバネと、 前記ソケットで支持され、前記ハウジングが前記ソケッ
    トに差し込まれるにつれて前記可動カバーに接触するこ
    とにより、合わせられるソケット接点との接触のために
    ハウジングの外部接点を露出させるのに適応された押上
    バーとからなる装置。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の装置において、ハウ
    ジングの電気抵抗は109 オームを越えている装置。
  13. 【請求項13】 請求項11記載の装置において、可動
    カバーは電気的絶縁体から作られている装置。
  14. 【請求項14】 請求項11記載の装置において、可動
    カバーは電気的に伝導性のプラスチック材料から作られ
    ている装置。
  15. 【請求項15】 請求項11記載の装置において、可動
    カバーは金属から作られている装置。
  16. 【請求項16】 請求項11記載の装置において、押上
    バーは電気的に伝導性の材料から作られている装置。
  17. 【請求項17】 請求項11記載の装置において、さら
    に、押上バーと接地電位の間に直列に接続された抵抗を
    含む装置。
  18. 【請求項18】 請求項17記載の装置において、抵抗
    は105 乃至107オームの範囲の抵抗を有する装置。
  19. 【請求項19】 請求項1記載の装置において、可動カ
    バーと接触する押上バーの縁は、押上バーの移動を容易
    にするために面取りされている装置。
  20. 【請求項20】 請求項1記載の装置において、さら
    に、ハウジングで限定され、可動カバーを摺動可能に入
    れるのに適応されたガイドを含む装置。
  21. 【請求項21】 電子回路を静電放電から保護する装置
    であって、 開口部を限定し、電子回路とその外部接点を内蔵し、該
    ハウジングの外部接点と合わせるのに適応された複数の
    ソケット接点を有するソケットへの差し込みに適応され
    ているハウジングと、 前記ハウジングに枢軸的に接続された可動カバーと、 前記ハウジングと可動カバーに接続され、可動カバーを
    開口部を覆う閉位置に付勢して、外部接点を人体から保
    護するように適応されたバネと、 前記ソケットで支持され、前記ハウジングが前記ソケッ
    トに差し込まれるにつれて前記可動カバーに接触するこ
    とにより、合わせられるソケット接点との接触のために
    ハウジングの外部接点を露出させるのに適応された押上
    バーとからなる装置。
  22. 【請求項22】 請求項21記載の装置において、ハウ
    ジングの電気抵抗は109 オームを越えている装置。
  23. 【請求項23】 請求項21記載の装置において、可動
    カバーは電気的絶縁体から作られている装置。
  24. 【請求項24】 請求項21記載の装置において、可動
    カバーは電気的に伝導性のプラスチック材料から作られ
    ている装置。
  25. 【請求項25】 請求項21記載の装置において、可動
    カバーは金属から作られている装置。
  26. 【請求項26】 請求項21記載の装置において、押上
    バーは電気的に伝導性の材料から作られている装置。
  27. 【請求項27】 請求項21記載の装置において、さら
    に、押上バーと接地電位の間に直列に接続された抵抗を
    含む装置。
  28. 【請求項28】 請求項27記載の装置において、抵抗
    は105 乃至107オームの範囲の抵抗を有する装置。
  29. 【請求項29】 半導体回路を静電放電から保護する装
    置であって、 開口部を限定し、その電気抵抗が109 を越えており、
    前記半導体回路とその外部接点を内蔵し、ハウジングの
    外部接点と合わせるのに適応された複数のソケット接点
    を有するソケットへの差し込みに適応されているハウジ
    ングと、 前記ハウジングで支持された可動カバーと、 前記ハウジングと可動カバーに接続され、可動カバーを
    開口部を覆う閉位置に付勢して、外部接点を人体から保
    護するように適応されたバネと、 面取りされた縁を有し、前記ソケットで支持され、前記
    ハウジングが前記ソケットに差し込まれるにつれて前記
    可動カバーに接触することにより、合わせられるソケッ
    ト接点との接触のためにハウジングの外部接点を露出さ
    せるのに適応された押上バーとからなる装置。
  30. 【請求項30】 オーディオプレーヤ用の挿入可能なリ
    ードオンリーメモリを静電放電から保護する装置であっ
    て、 開口部を限定し、その電気抵抗が109 を越えており、
    前記リードオンリーメモリとその外部接点を内蔵し、ハ
    ウジングの外部接点と合わせるのに適応された複数のソ
    ケット接点を有するソケットへの差し込みに適応されて
    いるハウジングと、 前記ハウジングで支持された可動カバーと、 前記ハウジングと可動カバーに接続され、可動カバーを
    開口部を覆う閉位置に付勢して、外部接点を人体から保
    護するように適応されたバネと、 面取りされた縁を有し、前記ソケットで支持され、前記
    ハウジングが前記ソケットに差し込まれるにつれて前記
    可動カバーに接触することにより、合わせられるソケッ
    ト接点との接触のためにハウジングの外部接点を露出さ
    せるのに適応された押上バーとからなる装置。
  31. 【請求項31】 請求項30記載の装置において、可動
    カバーは電気的絶縁体から作られている装置。
  32. 【請求項32】 請求項30記載の装置において、可動
    カバーは電気的に伝導性のプラスチック材料から作られ
    ている装置。
  33. 【請求項33】 請求項30記載の装置において、可動
    カバーは金属から作られている装置。
  34. 【請求項34】 請求項30記載の装置において、押上
    バーは電気的に伝導性の材料から作られている装置。
  35. 【請求項35】 請求項30記載の装置において、さら
    に、押上バーと接地電位の間に直列に接続された抵抗を
    含む装置。
  36. 【請求項36】 請求項35記載の装置において、抵抗
    は105 乃至107オームの範囲の抵抗を有する装置。
  37. 【請求項37】 請求項34記載の装置において、押上
    バーは接地端子に接続されている装置。
JP8249568A 1995-09-20 1996-09-20 静電放電保護装置 Pending JPH09121451A (ja)

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US53096995A 1995-09-20 1995-09-20
US08/530969 1995-09-20

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JP8249568A Pending JPH09121451A (ja) 1995-09-20 1996-09-20 静電放電保護装置

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