經(jīng)典又實(shí)用的超低電容小尺寸的ESD保護(hù)方案

便攜式電子產(chǎn)品(例如手機(jī)、PDA、GPS、移動(dòng)數(shù)字電視等)已成為移動(dòng)生活的必需品。而這些電子產(chǎn)品由于頻繁地與人體接觸，很容易受到靜電放電(ESD)的沖擊。另一方面，這些電子產(chǎn)品中的IC大多是采用最先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，它們所使用的組件閘極氧化層很薄且接面很淺，容易受到ESD的沖擊而造成損傷。因此，這些電子產(chǎn)品需要額外的ESD保護(hù)組件來(lái)避免ESD沖擊造成系統(tǒng)死機(jī)，甚至硬件受到損壞。

針對(duì)這些便攜式電子產(chǎn)品所使用的ESD保護(hù)組件需符合下列幾項(xiàng)要求：第一，為符合這類電子產(chǎn)品輕薄小巧、易于攜帶的需求，ESD保護(hù)組件的尺寸必須夠小，例如0402封裝尺寸，甚至0201封裝尺寸，以達(dá)到在PCB設(shè)計(jì)上兼具高集成度及高度可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)。

第二，ESD保護(hù)組件引腳本身的寄生電容必須要小，以避免信號(hào)受到干擾。例如使用在天線上的ESD保護(hù)組件，必須考慮到天線所使用的頻段，以及不同頻段所能夠接受的最小寄生電容值，通常使用在天線上的ESD保護(hù)組件其寄生電容值必須小于1pF，甚至更低。

第三，ESD保護(hù)組件所適用的最大工作電壓及單向或雙向特性的選擇，必須考慮信號(hào)上下擺動(dòng)的最高及最低電壓，以避免信號(hào)受到影響。例如，使用在手機(jī)中的天線，信號(hào)最高電壓通常會(huì)超過(guò)10V且最低電壓會(huì)低于0V，必須選擇適用于該信號(hào)電壓的雙向ESD保護(hù)組件；使用在GPS中的天線，最高電壓通常小于5V且最低電壓不會(huì)低于0V，可使用5V單向的ESD保護(hù)組件。

第四，ESD防護(hù)組件本身對(duì)ESD事件的耐受能力必須要高，最少要能承受IEC 61000-4-2接觸模式8kV的ESD沖擊。

第五，也是最重要的一點(diǎn)，ESD保護(hù)組件在ESD事件發(fā)生期間所提供的箝制電壓(clamping voltage)必須要足夠低，除了提供受保護(hù)電路免于遭受靜電放電的沖擊而造成永久的損傷，還要能確保信號(hào)傳輸不會(huì)受到ESD的干擾。

針對(duì)這些便攜式電子產(chǎn)品，對(duì)于ESD保護(hù)組件的設(shè)計(jì)需要同時(shí)符合上述所有要求，因此設(shè)計(jì)難度變得很高。

晶焱科技擁有先進(jìn)的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)，針對(duì)便攜式電子產(chǎn)品，利用自有的專利技術(shù)推出一系列0402 DFN/0201 DFN、低電容、雙向/單向、單信道的ESD保護(hù)組件(如表1所列)。其中0402 DFN封裝大小僅為1.0mm×0.6mm，厚度只有0.55mm高；0201 DFN封裝大小更是僅有0.6mm×0.3mm，厚度只有0.3mm高，可以滿足便攜式電子產(chǎn)品的輕薄小巧對(duì)于組件封裝的嚴(yán)苛要求。如此小的封裝尺寸使其可以集成到系統(tǒng)模塊，作為系統(tǒng)ESD防護(hù)將更具彈性。

尤其是針對(duì)天線的ESD防護(hù)，晶焱科技推出了極低電容ESD保護(hù)組件，其中AZ5325-01F及AZ4217-01F的寄生電容只有0.5pF，將其應(yīng)用于天線的ESD防護(hù)，能確保信號(hào)的完整性。此外，還特別針對(duì)RFID天線及手機(jī)天線應(yīng)用推出AZ4217-01F，這是目前業(yè)界唯一一款能夠適用于最大工作電壓17V，具有0402封裝尺寸、極低電容、雙向特性的ESD保護(hù)組件，適用于近場(chǎng)通信(NFC)應(yīng)用中的天線保護(hù)。

在ESD耐受能力方面，該系列ESD保護(hù)組件能夠滿足IEC 61000-4-2接觸模式至少8kV的ESD沖擊，其中AZ5A15-01F采用0201封裝尺寸，其ESD耐受度更可高達(dá)15kV。

在ESD箝制電壓方面的表現(xiàn)，該系列ESD保護(hù)組件擁有最低的ESD箝制電壓，可有效防止信號(hào)受到ESD沖擊所干擾，使得系統(tǒng)有機(jī)會(huì)通過(guò)Class-A的IEC 61000-4-2系統(tǒng)級(jí)靜電放電測(cè)試。利用傳輸線脈沖系統(tǒng)(TLP)測(cè)量具備低電容的5V雙向ESD保護(hù)組件AZ5325/AZ5425-01F及5V單向ESD保護(hù)組件AZ5215-01F，其測(cè)試結(jié)果分別如圖1及圖2所示。觀察TLP電流為17A(等效IEC 61000-4-2接觸模式6kV測(cè)試)時(shí)的箝制電壓，并與其它相同應(yīng)用的產(chǎn)品進(jìn)行比較，這兩款產(chǎn)品均具有最低的箝制電壓，其中AZ5215-01F箝制電壓僅有11V，能提供系統(tǒng)產(chǎn)品在ESD測(cè)試時(shí)最佳的防護(hù)效果。

隨著消費(fèi)者對(duì)便攜式電子產(chǎn)品的使用質(zhì)量要求越來(lái)越高，ESD保護(hù)組件的箝制電壓也需要設(shè)計(jì)得越來(lái)越低，晶焱科技將持續(xù)開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)滿足這項(xiàng)需求。