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針對NFC天線的ESD解決方案

發(fā)布時間:2014-10-11 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】NFC與移動電話的整合,給消費者提供了近距離感測的方式來進行交易。在NFC的整合過程中,靜電放電的沖擊通過NFC天線對NFC的溝通造成的影響是不可忽視的。移動電話與人體頻繁接觸,容易遭受經(jīng)典放電(ESD)的沖擊。而且電子產(chǎn)品所采用的IC應(yīng)用的是半導(dǎo)體制程技術(shù),這種先進技術(shù)使用的組件閘極氧化層很薄,而且界面很淺,這種情況容易遭受ESD沖擊,從而造成損傷。由此可見,電子產(chǎn)品需要ESD保護組件以避免產(chǎn)生硬件受損,系統(tǒng)當機的情況。NFC天線是ESD保護組件中的重點。
 
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(shè)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IEC 61000-4-2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(clamping voltage)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(shè)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(shè)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0402 DFN/0201 DFN、低電容、雙向/單向、單信道的ESD保護組件,如表一所列。其中0402 DFN封裝大小僅有 1.0 mm x 0.6 mm,厚度只有 0.55 mm 高;0201 DFN封裝大小更是僅有 0.6 mm x 0.3 mm,厚度只有 0.3 mm 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(Near Field Communication)應(yīng)用中的天線保護推出AZ4217-01F ESD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。
 
針對NFC天線的ESD解決方案
圖1: 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(shè)計同時存在,因此同樣需要對這些天線設(shè)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IEC 61000-4-2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IEC 61000-4-2接觸模式6kV測試)時的箝制電壓,與其他相同應(yīng)用的產(chǎn)品作比較,均具有最低的箝制電壓。
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針對NFC天線的ESD解決方案
圖2:小尺寸低電容ESD保護組件
 
針對NFC天線的ESD解決方案:
圖3:5-V雙向ESD保護組件的TLP測試曲線
 
針對NFC天線的ESD解決方案
圖4: 5-V單向ESD保護組件的TLP測試曲線 

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