經(jīng)典又實用的超低電容小尺寸的ESD保護方案

便攜式電子產(chǎn)品(例如手機、PDA、GPS、移動數(shù)字電視等)已成為移動生活的必需品。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大多是采用最先進的半導體工藝技術，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保護組件來避免ESD沖擊造成系統(tǒng)死機，甚至硬件受到損壞。

針對這些便攜式電子產(chǎn)品所使用的ESD保護組件需符合下列幾項要求：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，以達到在PCB設計上兼具高集成度及高度可擴展的優(yōu)勢。

第二，ESD保護組件引腳本身的寄生電容必須要小，以避免信號受到干擾。例如使用在天線上的ESD保護組件，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保護組件其寄生電容值必須小于1pF，甚至更低。

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

第四，ESD防護組件本身對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，ESD保護組件在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，還要能確保信號傳輸不會受到ESD的干擾。

針對這些便攜式電子產(chǎn)品，對于ESD保護組件的設計需要同時符合上述所有要求，因此設計難度變得很高。

晶焱科技擁有先進的ESD防護設計技術，針對便攜式電子產(chǎn)品，利用自有的專利技術推出一系列0402 DFN/0201 DFN、低電容、雙向/單向、單信道的ESD保護組件(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)品的輕薄小巧對于組件封裝的嚴苛要求。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防護將更具彈性。

尤其是針對天線的ESD防護，晶焱科技推出了極低電容ESD保護組件，其中AZ5325-01F及AZ4217-01F的寄生電容只有0.5pF，將其應用于天線的ESD防護，能確保信號的完整性。此外，還特別針對RFID天線及手機天線應用推出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保護組件，適用于近場通信(NFC)應用中的天線保護。

在ESD耐受能力方面，該系列ESD保護組件能夠滿足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15kV。

在ESD箝制電壓方面的表現(xiàn)，該系列ESD保護組件擁有最低的ESD箝制電壓，可有效防止信號受到ESD沖擊所干擾，使得系統(tǒng)有機會通過Class-A的IEC 61000-4-2系統(tǒng)級靜電放電測試。利用傳輸線脈沖系統(tǒng)(TLP)測量具備低電容的5V雙向ESD保護組件AZ5325/AZ5425-01F及5V單向ESD保護組件AZ5215-01F，其測試結果分別如圖1及圖2所示。觀察TLP電流為17A(等效IEC 61000-4-2接觸模式6kV測試)時的箝制電壓，并與其它相同應用的產(chǎn)品進行比較，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測試時最佳的防護效果。

隨著消費者對便攜式電子產(chǎn)品的使用質(zhì)量要求越來越高，ESD保護組件的箝制電壓也需要設計得越來越低，晶焱科技將持續(xù)開發(fā)更先進的防護設計技術來滿足這項需求。