ESD防護方案解決NFC天線問題

OFweek電子工程網(wǎng)訊：將NFC與移動電話整合在一起，提供消費者以近距離感測方式進行有價交易，是現(xiàn)在廣為討論與實現(xiàn)的功能。但在大家熱中于討論與實現(xiàn)NFC的各種整合與實現(xiàn)方式時，有一項不可被忽視的影響是靜電放電(ESD)的沖擊經(jīng)由NFC天線對整個NFC的溝通功能所造成的錯誤動作。移動電話這些電子產(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大多是使用最先進的半導體制程技術(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保護組件來避免ESD沖擊產(chǎn)生系統(tǒng)當機，甚至硬件受到損壞，而NFC天線是必須有ESD保護組件保護的第一關(guān)。

針對移動電話這些可攜式電子產(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設計上兼具高聚集度及高度彈性的優(yōu)勢。

第二、ESD保護組件接腳本身的寄生電容必須要小，避免訊號受到干擾。例如使用在天線(antenna)的ESD保護組件，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，必須考慮訊號上下擺動的最高及最低電壓，避免訊號受到影響。例如使用在手機的天線，訊號最高電壓通常會超過10V且最低電壓會低于0V，必須選擇適用此訊號電壓的雙向ESD保護組件;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IEC61000-4-2接觸模式8kV的ESD轟擊。

第五、也是最重要的，ESD保護組件在ESD事件發(fā)生期間所提供的箝制電壓(clampingvoltage)必須要夠低，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，還要能確保訊號傳輸不會受到ESD的干擾。

針對這些可攜式電子產(chǎn)品，對于ESD保護組件的設計需要同時符合上述所有要求，困難度變的很高。

晶焱科技擁有先進的ESD防護設計技術(shù)，針對可攜式電子產(chǎn)品，利用自有的專利技術(shù)推出一系列0402DFN/0201DFN、低電容、雙向/單向、單信道的ESD保護組件，如表一所列。其中0402DFN封裝大小僅有1.0mmx0.6mm，厚度只有0.55mm高;0201DFN封裝大小更是僅有 0.6mmx0.3mm，厚度只有0.3mm高，可以滿足可攜式電子產(chǎn)品輕薄小巧對于組件封裝的嚴苛要求。如此細小的封裝尺寸，更可以整合到系統(tǒng)模塊，作為系統(tǒng)ESD的防護將更具彈性。

特別針對NFC(NearFieldCommunication)應用中的天線保護推出 AZ4217-01FESD保護組件，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保護組件。圖一是AZ4217-01F的菜單。

除了NFC天線外，在移動電話上還有其他許多RF天線的設計同時存在，因此同樣需要對這些天線設計有ESD防護功能。因此晶焱科技另有推出一系列ESD 防護組件來保護這些RF天線，如具有極低電容0.5pF/0.8pF的ESD保護組件AZ5325-01F/AZ5425-01F，能滿足 IEC61000-4-2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測試時最佳的防護效果。圖二是這系列ESD保護組件的菜單，圖三、圖四是利用傳輸線脈沖系統(tǒng)(TLP)測量ESD箝制電壓的結(jié)果，觀察TLP電流為17A(等效IEC61000-4-2接觸模式6kV測試)時的箝制電壓，與其他相同應用的產(chǎn)品作比較，均具有最低的箝制電壓。

圖二晶焱科技推出小尺寸低電容ESD保護組件

圖三5-V雙向ESD保護組件的TLP測試曲線

圖四5-V單向ESD保護組件的TLP測試曲線

隨著消費者對可攜式電子產(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)發(fā)展更先進的防護設計技術(shù)來滿足這項需求。