针对移动便携装置NFC天线的ESD保护组件 - 全文

　　将NFC与移动电话整合在一起，提供消费者以近距离感测方式进行支付交易是现在广泛讨论与实现的功能。但在大家热中于讨论与实现NFC的各种整合与实现方式时，有一项不可被忽视的影响是静电放电（ESD）的冲击经由NFC天线对整个NFC的沟通功能所造成的错误动作。行动电话这些电子产品由于频繁地与人体接触，很容易受到ESD的冲击。此外，这些电子产品所采用的IC大多采用最先进的半导体工艺技术，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冲击导致系统当机，甚至硬件受到损坏，而NFC天线是必须具有ESD保护组件保护的第一关。

　　针对移动电话等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灵活性的优势。

　　第二、ESD保护组件接脚本身的寄生电容必须要小，以避免信号受到干扰。例如使用在天线中的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。例如使用在手机的天线，信号最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V，必须选择适用此信号电压的双向ESD保护组件；使用在GPS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攻击。

　　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钳位电压必须要足够低，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NFC应用的AZ4217-01F保护组件

　　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，困难度变得很高。

　　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封装大小仅有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轻薄小巧对于组件封装的严苛要求。如此小的封装尺寸，更可以整合到系统模块中，作为系统ESD的防护将更具弹性。

　　特别针对NFC应用中的天线保护推出AZ4217-01F ESD保护组件，这是目前业界唯一提供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。图1显示了AZ4217-01F的特性。

　　

　　图1：AZ4217-01F ESD保护组件的特性 图。（杂志放c，d）

　　RF天线ESD防护组件

　　除了NFC天线外，在移动电话上还有其它许多RF天线的设计同时存在，因此同样需要对这些天线设计有ESD防护功能。因此，晶焱科技还推出了一系列ESD防护组件来保护这些RF天线，如具有极低电容0.5pF/0.8pF 的ESD保护组件AZ5325-01F/AZ5425-01F，能满足IEC 61000-4-2接触模式至少8kV的ESD攻击。另有0201封装尺寸且其ESD耐受度高达15kV的AZ5A15-01F，以及具有最低钳位电压仅有11V的AZ5215-01F，能提供系统产品于ESD测试时最佳的防护效果。图2是该系列ESD保护组件的特性 图，图3、图4是利用传输线脉冲系统（TLP）测量ESD钳位电压的结果，观察TLP电流为17A（等效IEC 61000-4-2接触模式6kV测试）时的钳位电压，与其它相同应用的产品相比，均具有最低的钳位电压。

　　

　　图2：晶焱科技推出小尺寸低电容ESD保护组件

　　

　　图3：5V双向ESD保护组件的TLP测试曲线

　　

　　图4：5V单向ESD保护组件的TLP测试曲线

　　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保护组件的钳位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。