经典又实用的超低电容小尺寸的ESD保护方案

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。

在ESD箝制电压方面的表现，该系列ESD保护组件拥有最低的ESD箝制电压，可有效防止信号受到ESD冲击所干扰，使得系统有机会通过Class-A的IEC 61000-4-2系统级静电放电测试。利用传输线脉冲系统(TLP)测量具备低电容的5V双向ESD保护组件AZ5325/AZ5425-01F及5V单向ESD保护组件AZ5215-01F，其测试结果分别如图1及图2所示。观察TLP电流为17A(等效IEC 61000-4-2接触模式6kV测试)时的箝制电压，并与其它相同应用的产品进行比较，这两款产品均具有最低的箝制电压，其中AZ5215-01F箝制电压仅有11V，能提供系统产品在ESD测试时最佳的防护效果。

随着消费者对便携式电子产品的使用质量要求越来越高，ESD保护组件的箝制电压也需要设计得越来越低，晶焱科技将持续开发更先进的防护设计技术来满足这项需求。