NFC天線的ESD解決方案分析

將NFC與移動(dòng)電話整合在一起，提供消費(fèi)者以近距離感測(cè)方式進(jìn)行有價(jià)交易，是現(xiàn)在廣為討論與實(shí)現(xiàn)的功能。但在大家熱中于討論與實(shí)現(xiàn)NFC的各種整合與實(shí)現(xiàn) 方式時(shí)，有一項(xiàng)不可被忽視的影響是靜電放電（ESD）的沖擊經(jīng)由NFC天線對(duì)整個(gè)NFC的溝通功能所造成的錯(cuò)誤動(dòng)作。移動(dòng)電話這些電子產(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。此外，這些電子產(chǎn)品所采用的IC大多是使用最先進(jìn)的半導(dǎo)體制程技術(shù)，所使用的組件閘極氧化層很薄且接面很 淺，很容易受到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)組件來避免ESD沖擊產(chǎn)生系統(tǒng)當(dāng)機(jī)，甚至硬件受到損壞， 而NFC天線是必須有ESD保護(hù)組件保護(hù)的第一關(guān)。
　　針對(duì)移動(dòng)電話這些可攜式電子產(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)上兼具高聚集度及高度彈性的優(yōu)勢(shì)。
　　第二、ESD保護(hù)組件接腳本身的寄生電容必須要小，避免訊號(hào)受到干擾。例如使用在天線（antenna）的ESD保護(hù)組件，必須考慮到天線所使用的頻段，不同頻段所能夠接受的最小寄生電容值，通常使用在天線的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，必須考慮訊號(hào)上下擺動(dòng)的最高及最低電壓，避免訊號(hào)受到影響。例如使用在手機(jī)的天 線，訊號(hào)最高電壓通常會(huì)超過10V且最低電壓會(huì)低于0V，必須選擇適用此訊號(hào)電壓的雙向ESD保護(hù)組件；使用在GPS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轟擊。
　　第五、也是最重要的，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，還要能確保訊號(hào)傳輸不會(huì)受到ESD的干擾。
　　針對(duì)這些可攜式電子產(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，困難度變的很高。
　　晶焱科技擁有先進(jìn)的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)，針對(duì)可攜式電子產(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，如表一所列。其中0402 DFN封裝大小僅有 1.0 mm x 0.6 mm，厚度只有 0.55 mm 高；0201 DFN封裝大小更是僅有 0.6 mm x 0.3 mm，厚度只有 0.3 mm 高，可以滿足可攜式電子產(chǎn)品輕薄小巧對(duì)于組件封裝的嚴(yán)苛要求。如此細(xì)小的封裝尺寸，更可以整合到系統(tǒng)模塊，作為系統(tǒng)ESD的防護(hù)將更具彈性。
　　特別針對(duì)NFC（Near Field Communication）應(yīng)用中的天線保護(hù)推出AZ4217-01F ESD保護(hù)組件，這是目前業(yè)界唯一提供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。圖一是 AZ4217-01F的菜單。
　　
　　除了NFC天線外，在移動(dòng)電話上還有其他許多RF天線的設(shè)計(jì)同時(shí)存在，因此同樣需要對(duì)這些天線設(shè)計(jì)有ESD防護(hù)功能。因此晶焱科技另有推出一系列 ESD防護(hù)組件來保護(hù)這些RF天線，如具有極低電容0.5pF/0.8pF 的ESD保護(hù)組件AZ5325-01F/AZ5425-01F，能滿足IEC 61000-4-2接觸模式至少8kV的ESD轟擊。另有0201封裝尺寸且其ESD耐受度更可高達(dá)15kV的AZ5A15-01F，以及具有具有最低的 箝制電壓僅有11V的AZ5215-01F，能提供系統(tǒng)產(chǎn)品于ESD測(cè)試時(shí)最佳的防護(hù)效果。圖二是這系列ESD保護(hù)組件的菜單，圖三、圖四是利用傳輸線脈 沖系統(tǒng)（TLP）測(cè)量ESD箝制電壓的結(jié)果，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，與其他相同應(yīng)用的產(chǎn)品作比較，均具有最低的箝制電壓。