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小尺寸、超低电容ESD保护方案

导读: 针对便携式电子产品所使用的ESD保护组件需符合下列几项要求:第一,为符合这类电子产品轻薄小巧、易于携带的需求,ESD保护组件的尺寸必须够小,例如0402封装尺寸,甚至0201封装尺寸,以达到在PCB设计上兼具高集成度及高度可扩展的优势。

  便携式电子产品(例如手机、PDA、GPS、移动数字电视等)已成为移动生活的必需品。而这些电子产品由于频繁地与人体接触,很容易受到静电放电(ESD)的冲击。另一方面,这些电子产品中的IC大多是采用最先进的半导体工艺技术,它们所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅,容易受到ESD的冲击而造成损伤。因此,这些电子产品需要额外的ESD保护组件来避免ESD冲击造成系统死机,甚至硬件受到损坏。

  针对这些便携式电子产品所使用的ESD保护组件需符合下列几项要求:第一,为符合这类电子产品轻薄小巧、易于携带的需求,ESD保护组件的尺寸必须够小,例如0402封装尺寸,甚至0201封装尺寸,以达到在PCB设计上兼具高集成度及高度可扩展的优势。

  第二,ESD保护组件引脚本身的寄生电容必须要小,以避免信号受到干扰。例如使用在天线上的ESD保护组件,必须考虑到天线所使用的频段,以及不同频段所能够接受的最小寄生电容值,通常使用在天线上的ESD保护组件其寄生电容值必须小于1pF,甚至更低。

  第三,ESD保护组件所适用的最大工作电压及单向或双向特性的选择,必须考虑信号上下摆动的最高及最低电压,以避免信号受到影响。例如,使用在手机中的天线,信号最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V,必须选择适用于该信号电压的双向ESD保护组件;使用在GPS中的天线,最高电压通常小于5V且最低电压不会低于0V,可使用5V单向的ESD保护组件。

  第四,ESD防护组件本身对ESD事件的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8kV的ESD冲击。

  第五,也是最重要的一点,ESD保护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压(clamping voltage)必须要足够低,除了提供受保护电路免于遭受静电放电的冲击而造成永久的损伤,还要能确保信号传输不会受到ESD的干扰。

  针对这些便携式电子产品,对于ESD保护组件的设计需要同时符合上述所有要求,因此设计难度变得很高。

  晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术,针对便携式电子产品,利用自有的专利技术推出一系列0402 DFN/0201 DFN、低电容、双向/单向、单信道的ESD保护组件(如表1所列)。其中0402 DFN封装大小仅为1.0mm×0.6mm,厚度只有0.55mm高;0201 DFN封装大小更是仅有0.6mm×0.3mm,厚度只有0.3mm高,可以满足便携式电子产品的轻薄小巧对于组件封装的严苛要求。如此小的封装尺寸使其可以集成到系统模块,作为系统ESD防护将更具弹性。

 

  尤其是针对天线的ESD防护,晶焱科技推出了极低电容ESD保护组件,其中AZ5325-01F及AZ4217-01F的寄生电容只有0.5pF,将其应用于天线的ESD防护,能确保信号的完整性。此外,还特别针对RFID天线及手机天线应用推出AZ4217-01F,这是目前业界唯一一款能够适用于最大工作电压17V,具有0402封装尺寸、极低电容、双向特性的ESD保护组件,适用于近场通信(NFC)应用中的天线保护。

  在ESD耐受能力方面,该系列ESD保护组件能够满足IEC 61000-4-2接触模式至少8kV的ESD冲击,其中AZ5A15-01F采用0201封装尺寸,其ESD耐受度更可高达15kV。

 

 

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