智能手機的ESD如何應對
？

防護不全的電子係統在遭受靜電襲擊後常發生死機、dangjihuoxitongbufengongnengbuzhengchang
，youxiehuishiduanzanshixiaoranhouhuifuzhengchang，zhexiedoushijingdiankenengzaochengdexianxiang
，erjuyouwanzhengfanghudedianzixitongzekewanquanbushoujingdianxijideyingxiang。huanjingzhonghuichuxiandejingdianshijiancong3KV到35KV都有，因此電子係統的靜電測試規格就需依它本身產品的設計狀況及使用的環境來決定，對於智能手機
，測試規格就應該從12KV起跳。因為手機的包覆材料本身通常能抵擋12KV以下靜電能量進入手機的電子係統，但環境中經常會出現超過12KV的靜電事件
，因此唯有測試規格拉到12KVyishangcainengquerenshoujideshejizaishiyonghuanjingzhongkeyianrandibeishiyong，buhuishoujingdianganrao。jingdianfanghukeyiyouhenduofangfa，qizhongzuijianbianyezuijingjidejiushizaibiyaodedifangjiarufanghudelingjian
，ruTVS芯片。TVS芯片反應速度快
，箝製電壓低到接近電子係統地正常工作電壓，可以提供很好的保護。尤其現在手機或計算機的核心芯片工作電壓都在1V-1.8V，隻有TVS芯片能夠提供必要的保護。

以智能型手機為例
，靜電襲擊經常發生在以下的地方：

觸控銀幕：每次手去接觸到屏幕都是一次靜電襲擊。或講電話時臉頰很容易接觸到觸控銀幕也是一種靜電襲擊。
耳機端子：耳機插拔時就是一次靜電襲擊。
手機充電端子：每次手機充電線接入時都是一次靜電襲擊。
USB端子：USB插拔時都是一次靜電襲擊。尤其是USB ON THE GO使用時更有surge襲擊的機會。
天線：手機天線本身就比較容易受到外來電荷的襲擊。
Sim/Flash卡：手機Sim/Flash卡插拔時也是一次靜電襲擊的機會。
鍵盤：手機鍵盤也是容易遭受靜電襲擊的地方。
 
因為智能型手機的空間十分狹小
，幾乎每一個模塊塊都會受到靜電襲擊。

圖1：加入ESD Protector的地方都是易受靜電襲擊的地方

[page]
另外一種會造成電子產品受傷的是EMI，智能型手機由於係統複雜度高，所有硬件又都集中在極小空間中，電磁幹擾經常造成係統訊號不良/xunhaoyimacuowu，yanzhongdehaihuizaochengxitongdangji。youyudianzixitongneibuxunhaochuanshudepinlvsuduyuelaiyuegao
，dianciganraodewentiyeyuelaiyueyanzhong。jiejuedefanganjiushizaixitongdegezhongxunhaochuanshuxianshangmianzhenduixunhaoganraodepinduanjiaru濾波器。傳統上可以使用一階或二階RC/LC濾(lv)波(bo)器(qi)將(jiang)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)訊(xun)號(hao)濾(lv)出(chu)來(lai)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)。近(jin)年(nian)來(lai)由(you)於(yu)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)小(xiao)型(xing)化(hua)趨(qu)勢(shi)
，這(zhe)些(xie)常(chang)用(yong)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)都(dou)已(yi)經(jing)製(zhi)作(zuo)成(cheng)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)，提(ti)供(gong)有(you)效(xiao)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

同樣的以智能型手機為例
，手機上由於天線接收GSM
、3G、WLAN及GPS訊號，這些訊號會通過天線模塊傳入核心芯片(CPU)
，erhexinxinpianyouzhuanhuanchuyingxiangyushengyinxunhaochuandaogeyingyinzixitongshang。zhexiexunhaodoujizhongzaihenduandejulineiwancheng
，butongdexunhaoxianjiantongchangjulizailingdianjigongfendejulinei
，henrongyishidezhexiepinlv(或其諧波)互相幹擾。這些幹擾現象可以用濾波器將會幹擾的訊號去除
，以得到清晰的訊號。例如送到銀幕的訊號常會幹擾天線收到的GSM訊號，造成天線的接收敏感度下降，典型的做法就是在影像訊號端加上濾波器把1.8GHz頻段的訊號濾掉。

圖2：智能型手機中比較容易發生電磁幹擾的訊號

仔細比較上圖一和圖二，你會發現幾乎所有會發生EMI問題的地方都有機會發生ESD問wen題ti。這zhe時shi靜jing電dian保bao護hu裝zhuang置zhi與yu濾lv波bo器qi整zheng合he在zai單dan芯xin片pian中zhong就jiu能neng帶dai來lai大da好hao處chu，因yin為wei這zhe樣yang的de芯xin片pian不bu但dan提ti供gong訊xun號hao濾lv波bo功gong能neng也ye提ti供gong靜jing電dian保bao護hu功gong能neng，提ti供gong更geng完wan整zheng的de保bao護hu效xiao果guo。這zhe樣yang不bu僅jin節jie省sheng了le電dian路lu板ban上shang的de麵mian積ji也ye降jiang低di了le生sheng產chan的de成cheng本ben。這zhe樣yang的de芯xin片pian主zhu要yao是shi選xuan用yongDFN或CSP等超小型封裝以配合產品輕薄短小的趨勢。
 
需要強調的是，縱然手機機殼具
、電路板設計各有不同，靜電防護芯片卻是不可或缺的
，EMIlvboqiyeshibixude。zhiyoushoudaowanzhengbaohudezhinengxingshoujicainengzhenzhengtigongxiaofeizhekekaodeshoujigongneng，fouzeshoujishangshujusuishikenengyinweijingdiandexijiershunjianhuaweiwuyou，yeyoujihuiyinwei(EMI)xunhaoganraoershixiao。zhinengxingshoujiruguozaishejishinengjiangjingdianyudianciganraofanghuxiaoyingjiarukaolv，shoujidekekaoduyekeyidadaoshijiejideshuiping。qishishoujidekekaoduwangwangyejiujuedingzaizhejikebuqiyanyouhenbianyidejingdianyudianciganraobaohuIC。因yin為wei靜jing電dian保bao護hu組zu件jian的de價jia格ge很hen低di，置zhi入ru靜jing電dian保bao護hu組zu件jian的de成cheng本ben增zeng加jia很hen少shao，卻que可ke以yi大da幅fu增zeng加jia產chan品pin的de可ke靠kao度du，減jian少shao了le大da部bu分fen的de退tui換huan貨huo需xu求qiu。因yin此ci減jian少shao終zhong端duan客ke戶hu因yin為weiESD/EMI現象造成的退換貨以撙節成本已經是各廠商的競爭重點。

[page]
NFC天線ESD解決之道

將NFC與行動電話整合在一起，提供消費者以近距離感測方式進行有價交易，是現在廣為討論與實現的功能。但在大家熱中於討論與實現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)的衝擊經由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於頻繁地與人體接觸，很容易受到靜電放電(ESD)的衝擊。此外，這些電子產品所采用的IC大多是使用最先進的半導體製程技術，所使用的組件閘極氧化層很薄且接麵很淺
，很容易受到ESD的衝擊而造成損傷。因此，這些電子產品需要額外的ESD保護組件來避免ESD衝擊產生係統當機
，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。

針對行動電話這些可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、易於攜帶的需求
，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，避免訊號受到幹擾。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於1pF
，甚至更低。

第三、ESD保bao護hu組zu件jian所suo適shi用yong的de最zui大da工gong作zuo電dian壓ya及ji單dan向xiang或huo雙shuang向xiang特te性xing的de選xuan擇ze，必bi須xu考kao慮lv訊xun號hao上shang下xia擺bai動dong的de最zui高gao及ji最zui低di電dian壓ya，避bi免mian訊xun號hao受shou到dao影ying響xiang。例li如ru使shi用yong在zai手shou機ji的de天tian線xian
，訊xun號hao最zui高gao電dian壓ya通tong常chang會hui超chao過guo10V且最低電壓會低於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，最高電壓通常小於5V且最低電壓不會低於0V，可使用5V單向的ESD保護組件。

第四
、ESD防護組件本身對ESD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事件發生期間所提供的箝製電壓(clamping voltage)必須要夠低，除了提供受保護電路免於遭受靜電放電的衝擊而造成永久的損傷，還要能確保訊號傳輸不會受到ESD的幹擾。

針對這些可攜式電子產品，對於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。 
 
[page]
應對NFC天線ESD器件

針對NFC應用中的天線保護有一款ESD保護組件AZ4217-01
，這是目前業界唯一提供適用於最大工作電壓17V，具有0402封裝尺寸、極低電容
、雙向特性的ESD保護組件。

圖3：器件外觀

圖4：器件電性表

圖5：電容特性

圖6：ESD箝製電壓特性

[page]
RF天線的ESD防護

除了NFC天線外，在行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。因此晶焱科技另有推出一係列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，以及具有最低的箝製電壓僅有11V的AZ5215-01F，能提供係統產品於ESD測試時最佳的防護效果。圖7是這係列ESD保護組件的菜單
，圖8、9是利用傳輸線脈衝係統(TLP)測量ESD箝製電壓的結果，觀察TLP電流為17A(等效IEC 61000-4-2接觸模式6kV測試)時的箝製電壓

，與其它相同應用的產品作比較
，均具有最低的箝製電壓。

圖7：晶焱科技推出小尺寸低電容ESD保護組件

圖8：5-V雙向ESD保護組件的TLP測試曲線

圖9：5-V單向ESD保護組件的TLP測試曲線