針對移動便攜裝置NFC天線的ESD保護組件 - 全文

　　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支付交易是現在廣泛討論與實現的功能。但在大家熱中于討論與實現NFC的各種整合與實現方式時，有一項不可被忽視的影響是靜電放電（ESD）的沖擊經由NFC天線對整個NFC的溝通功能所造成的錯誤動作。行動電話這些電子產品由于頻繁地與人體接觸，很容易受到ESD的沖擊。此外，這些電子產品所采用的IC大多采用最先進的半導體工藝技術，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，這些電子產品需要額外的ESD保護組件來避免ESD沖擊導致系統當機，甚至硬件受到損壞，而NFC天線是必須具有ESD保護組件保護的第一關。

　　針對移動電話等便攜式電子產品所使用的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靈活性的優勢。

　　第二、ESD保護組件接腳本身的寄生電容必須要小，以避免信號受到干擾。例如使用在天線中的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，必須考慮信號上下擺動的最高及最低電壓，避免信號受到影響。例如使用在手機的天線，信號最高電壓通常會超過10V且最低電壓會低于0V，必須選擇適用此信號電壓的雙向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IEC 61000-4-2接觸模式8kV的ESD攻擊。

　　第五、也是最重要的，ESD保護組件在ESD事件發生期間所提供的鉗位電壓必須要足夠低，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NFC應用的AZ4217-01F保護組件

　　針對這些便攜式電子產品，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，針對便攜式電子產品，利用自有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封裝大小僅有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品輕薄小巧對于組件封裝的嚴苛要求。如此小的封裝尺寸，更可以整合到系統模塊中，作為系統ESD的防護將更具彈性。

　　特別針對NFC應用中的天線保護推出AZ4217-01F ESD保護組件，這是目前業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1顯示了AZ4217-01F的特性。

　　圖1：AZ4217-01F ESD保護組件的特性圖。（雜志放c，d）

　　RF天線ESD防護組件

　　除了NFC天線外，在移動電話上還有其它許多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，晶焱科技還推出了一系列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IEC 61000-4-2接觸模式至少8kV的ESD攻擊。另有0201封裝尺寸且其ESD耐受度高達15kV的AZ5A15-01F，以及具有最低鉗位電壓僅有11V的AZ5215-01F，能提供系統產品于ESD測試時最佳的防護效果。圖2是該系列ESD保護組件的特性圖，圖3、圖4是利用傳輸線脈沖系統（TLP）測量ESD鉗位電壓的結果，觀察TLP電流為17A（等效IEC 61000-4-2接觸模式6kV測試）時的鉗位電壓，與其它相同應用的產品相比，均具有最低的鉗位電壓。