穿戴式电子产品ESD解决方案

目前穿戴式电子产品蓬勃发展如智能手表、智慧眼镜、穿戴式医疗产品、运动管理产品、移动导航产品都是现今科技产业最关注的焦点。而这些穿戴式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。此外，这些电子产品所采用的IC大多是使用最先进的半导体制程技术，所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅，很容易受到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冲击产生系统当机，甚至硬件受到损坏。

针对这些穿戴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设计上兼具高聚集度及高度弹性的优势。

第二、ESD保护组件接脚本身的寄生电容必须要小，避免信号受到干扰。例如使用在天线(antenna)的ESD保护组件，必须考虑到天线所使用的频段，不同频段所能够接受的最小寄生电容值，通常使用在天线的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，避免信号受到影响。例如使用在天线端的信号其最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V，必须选择适用此信号电压的双向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轰击。

第五、也是最重要的，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。

针对这些可携式电子产品，对于ESD保护组件的设计需要同时符合上述所有要求，困难度变的很高。

晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术，针对穿戴式电子产品，利用自有专利技术设计提供最完整的ESD解决方案。除了0402与0201单信道的ESD保护组件，更推出一系列0402双信道的ESD保护组件，如表一所列。其中0402 DFN封装大小仅有1.0 mm x 0.6 mm，厚度只有0.5 mm 高；0201 DFN封装大小更是仅有0.6 mm x 0.3 mm，厚度只有0.3 mm 高，可以满足穿戴式电子产品轻薄小巧对于组件封装的严苛要求。如此细小的封装尺寸，更可以整合到系统模块，作为系统ESD的防护将更具弹性。值得一提的是，0402双信道的ESD保护组件与两颗0201单信道的ESD保护组件相比，具有节省PCB空间、降低成本、具较佳ESD保护能力等优势，为穿戴式电子产品ESD防护较佳的选择。

表一、晶焱科技推出完整小尺寸封装的ESD解决方案

针对天线的ESD防护，推出极低电容ESD保护组件，其中AZ5325-01F及AZ4617-01F的寄生电容只有0.4pF，应用于天线的ESD防护，能确保信号的完整度，不受影响。另外，特别针对应用于RF天线推出AZ4617-01F，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，极适用于NFC(Near Field Communication)应用中的天线保护。

针对高速接口如USB2.0或是USB3.0的ESD防护，推出一系列0402双信道极低电容ESD保护组件，其中AZ5313-02F的电容只有0.35pF，能确保高速信号的完整度，不受影响。

在ESD耐受能力方面，这系列ESD保护组件都能满足IEC 61000-4-2接触模式至少8kV的ESD轰击，其中AZ5825-01F使用0402封装尺寸其ESD耐受度可高达30kV，更具有高的雷击耐受度能有效防止在充电装置使用上可能造成的EOS (Electrical Over Stress)问题。

在ESD箝制电压的表现，这系列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，让系统有机会通过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0.35pF极低电容的0402双通道保护元-AZ5313-02F，如图一所示。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，其箝制电压仅有9.5V，为目前业界相同应用产品的最佳表现，能提供系统产品于ESD测试时最佳的防护效果。

图一、AZ5313-02F的TLP测试曲线

随着消费者对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，晶焱科技将持续发展更先进的防护设计技术来满足这项需求。

来源：晶焱科技股份有限公司