關(guān)鍵字：ESD
Littelfuse副總裁兼電子業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Deepak Nayar指出，在雷擊浪涌部分，電信及數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)的需求導(dǎo)致峰值脈沖電流不斷增加，例如中國(guó)電信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD5098《通信局(站)防雷與接地設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)規(guī)范》便將直流保護(hù)的測(cè)試值增加至15kA。
 Littelfuse副總裁兼電子業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Deepak Nayar |
在消費(fèi)性電子方面，由于全球經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品已迅速深入世界的各個(gè)角落，晶焱科技設(shè)計(jì)研發(fā)部副總姜信欽強(qiáng)調(diào)指出，許多偏遠(yuǎn)地區(qū)或是極地氣候的地方，或是基礎(chǔ)建設(shè)不佳，或是氣候極端，電子產(chǎn)品遭受雷擊的機(jī)率與能量提高，電子產(chǎn)品的反修率也隨之提升。
因此，中國(guó)大陸自家電下鄉(xiāng)計(jì)劃之后，便不斷提高電子產(chǎn)品雷擊耐受度(IEEE 61000-4-5)的規(guī)格，從原有的1kV漸漸提升至4kV，甚至已有產(chǎn)品要求6kV的規(guī)格。針對(duì)這些要求，在雷擊保護(hù)領(lǐng)域，保護(hù)體器件廠商所要面臨的是更高的浪涌電流及較低的箝制電壓。
在ESD測(cè)試方面，盡管IEC 61000-4-2規(guī)定等級(jí)4(8kV接觸放電，15kV空氣放電)的最高值，但許多公司卻在更高的電壓上進(jìn)行測(cè)試，以確保設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。針對(duì)ESD靜電防護(hù)，IEC 61000-4-2 Level-4所定義的ESD測(cè)試電壓值是contact 8kV、air 15kV，所以選用的ESD保護(hù)組件當(dāng)然必須要能承受該等級(jí)level的ESD轟擊而不會(huì)受破壞，這是基本要求。
 晶焱科技設(shè)計(jì)研發(fā)部副總姜信欽 |
不過，姜信欽強(qiáng)調(diào)，真正重要的是，產(chǎn)品的失效標(biāo)準(zhǔn)是選用哪一種？在過去，Class-C(ESD轟擊后，需手動(dòng)重設(shè))就足夠了，但隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提升要求，現(xiàn)在都至少要求選用Class-B(ESD轟擊后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回復(fù)異常動(dòng)作)，甚至要求選用Class-A(ESD轟擊后，系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)任何異常動(dòng)作)作為失效標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)需按照箝制電壓的高低來當(dāng)做選用ESD保護(hù)組件的依據(jù)，越低的箝制電壓越有機(jī)會(huì)通過Class-A的ESD測(cè)試。所以，ESD保護(hù)組件的關(guān)鍵性能指標(biāo)就是其低箝制電壓。
小型化及更低的電壓及電容值
 冠寶科技/麗智電子總經(jīng)理張子岳 |
針對(duì)防雷及靜電保護(hù)的整體趨勢(shì)，冠寶電子科技股份有限公司(麗智電子(昆山)有限公司)總經(jīng)理張子岳則指出，近年市場(chǎng)對(duì)于防雷及ESD靜電保護(hù)組件的需求，大致可分為兩大發(fā)展方向，一是越來越低的等效電容，這是由于近年各項(xiàng)傳輸port的加速發(fā)展，帶動(dòng)帶寬越來越大且速度越來越快，例如USB 3.0的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到5Gbps，比現(xiàn)有的USB 2.0快上十倍；Thunderbolt的數(shù)據(jù)傳輸速度更高達(dá)10Gbps，使得客戶端對(duì)于ESD靜電保護(hù)組件的等效電容要求越嚴(yán)苛，對(duì)于保護(hù)組件廠商而言，如何降低等效電容已是主要的產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展方向。
 Bourns產(chǎn)品經(jīng)理Ian Doyle |
另一主要趨勢(shì)則是小型化封裝。面向小型化封裝的趨勢(shì)，張子岳表示，最近防雷擊和ESD靜電保護(hù)組件小型化的趨勢(shì)越來越明顯。特別是超極本、平板計(jì)算機(jī)及智能手機(jī)等產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，更顯得客戶端對(duì)此需求越來越殷切。如SOT-26的需求慢慢轉(zhuǎn)至SOT-363，甚至SOT563等封裝產(chǎn)品，此外，則是從手機(jī)客戶的材料清單(BOM)中可看到由DFN1006封裝轉(zhuǎn)至更小的DFN0603封裝的需求，這些都顯示小型化的封裝趨勢(shì)。
 敦南科技市場(chǎng)部資深營(yíng)銷經(jīng)理劉法剛 |
Bourns產(chǎn)品經(jīng)理Ian Doyle也強(qiáng)調(diào)，更小的SMT封裝、更低的電壓等級(jí)、更低的電容值及更低的電流等級(jí)等，是防雷及靜電保護(hù)器件所要面臨的挑戰(zhàn)，和其他組件一樣，防雷及靜電保護(hù)器件始終必須朝提供更高的效能、加速上市時(shí)間及降低成本等方向發(fā)展。
敦南科技市場(chǎng)部資深營(yíng)銷經(jīng)理劉法剛則指出，近年由于手持式產(chǎn)品日益增多，半導(dǎo)體體積縮小是必然的趨勢(shì)，在此市場(chǎng)因素的推動(dòng)下，終端產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)不斷向上提升，也使得分離式保護(hù)方式日益受到重視，這主要是因?yàn)榉蛛x式半導(dǎo)體特性包含高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)時(shí)間的質(zhì)量保證等。
承受高達(dá)100A的瞬間電流
針對(duì)防雷擊保護(hù)，敦南科技已推出L60ESDL2V8S8-4、L2KESD3V3S8-2及L2KESD3V3MA-2來保護(hù)IEC61001-4-5標(biāo)準(zhǔn)所定的最高等級(jí)，能承受高達(dá)100A的瞬間電流，目前已通過多家通訊大廠測(cè)試，應(yīng)用于如RJ45/RJ11等網(wǎng)絡(luò)端口上以及Gateway/Router/STB/Switch等產(chǎn)品應(yīng)用上。敦南科技的分離式組件主要產(chǎn)品為橋堆、TVS/TSPD保護(hù)元器件等。
保護(hù)元器件為該公司目前的重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，以ESD靜電保護(hù)組件及Surge保護(hù)為主，主要客戶鎖定PC相關(guān)及移動(dòng)通訊制造商。未來敦南科技還將以提高靜電防護(hù)能力、降低箝制電壓能力、提升電流承受能力、降低寄生電容及減少體積面積作為未來ESD靜電保護(hù)器件開發(fā)的五大方向。
突破低電容ESD靜電保護(hù)WAFER開發(fā)
整體而言，為求充分滿足客戶需求，各家廠商無不積極加速研發(fā)。冠寶科技/麗智電子張子岳便指出，近幾年ESD靜電保護(hù)組件一直是各家供貨商的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，新供貨商產(chǎn)能也在陸續(xù)增加。其中，各家亟欲克服的瓶頸是低電容ESD靜電保護(hù)WAFER開發(fā)技術(shù)，而該公司的研發(fā)最近出現(xiàn)突破性發(fā)展，已針對(duì)RF、USB 3.0、HDMI等I/O Port開發(fā)出系列低容靜電保護(hù)芯片。
不過，由于競(jìng)爭(zhēng)者越來越多，市場(chǎng)價(jià)格也逐年降低。因此冠寶科技/麗智電子也特別于去年導(dǎo)入DFN1006封裝生產(chǎn)線，目前已投入量產(chǎn)。由于同時(shí)掌握芯片開發(fā)與封裝技術(shù)，因此將能夠提供更低的成本及更佳的服務(wù)。
 冠寶科技/麗智電子業(yè)務(wù)處長(zhǎng)謝建達(dá) |
針對(duì)未來的布局，冠寶科技/麗智電子業(yè)務(wù)處長(zhǎng)謝建達(dá)指出，未來兩年內(nèi)，封裝方面，該公司將會(huì)陸續(xù)開發(fā)DFN0603、DFN2510 10P、DFN1006 3P、DFN1610 4P等Array封裝，以滿足手機(jī)、NB和網(wǎng)通等客戶的需求。在芯片方面，則會(huì)推出更小等效電容Cj<0.3pF的ESD、TVS Array靜電保護(hù)芯片及更小尺寸、適合DFN0603封裝的低電容ESD靜電保護(hù)芯片，預(yù)計(jì)于2013年后陸續(xù)發(fā)表。冠寶電子科技股份有限公司隸屬金仁寶集團(tuán)，成立于1988年，以生產(chǎn)電阻與排組為主，1998年起開始發(fā)展輕薄短小的貼片二極管制造工藝，并于1999年取得專利，2010年起推出DFN 1006 (0402)系列產(chǎn)品。
滿足各種高速傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)的需求
晶焱科技則已針對(duì)USB 3.0的防護(hù)需求推出AZ1065系列ESD防護(hù)組件。姜信欽指出，AZ1065設(shè)計(jì)的寄生電容低于0.3pF，ESD箝制電壓(Clamping Voltage)極低，可讓具有USB3.0端口的電子系統(tǒng)通過最嚴(yán)苛Class-A的 IEC 61000-4-2系統(tǒng)級(jí)靜電放電防護(hù)測(cè)試。
為了縮小印刷電路板(PCB)面積與降低布局(Layout)復(fù)雜度，AZ1065設(shè)計(jì)采用交錯(cuò)型式的接腳，以提供PCB Layout時(shí)可利用穿透式(Feed through)的設(shè)計(jì)，單顆AZ1065組件就能提供一個(gè)USB 3.0埠最佳的ESD防護(hù)。此外，晶焱科技ESD保護(hù)組件研發(fā)團(tuán)隊(duì)也特別針對(duì)高速影音數(shù)字接口如HDMI 1.4/1.3埠或 DisplayPort埠，推出AZ1045系列的ESD防護(hù)解決方案。
針對(duì)雷擊保護(hù)，晶焱科技推出了AZ3系列雷擊保護(hù)方案，提供低電容、高雷擊耐受度的防護(hù)組件，目前晶焱科技防雷保護(hù)&ESD靜電保護(hù)器件的單月出貨量已超過100Mpcs，且出貨量持續(xù)成長(zhǎng)中。
在產(chǎn)品開發(fā)方面，繼今年推出50A雷擊保護(hù)組件后，晶焱科技目前正積極研發(fā)100A的雷擊保護(hù)組件，預(yù)計(jì)2013年Q1可以完成開發(fā)。在ESD靜電保護(hù)器件上，除針對(duì)高速端口應(yīng)用推出箝制電壓更低的產(chǎn)品外，晶焱科技另外一個(gè)研發(fā)重點(diǎn)則是應(yīng)用于低電壓的(如2.5V/1.8V/1.2V)的保護(hù)組件。
姜信欽表示，目前IC所使用的電源通常都小于2.5V甚至只有1V，傳統(tǒng)5V或是3.3V的保護(hù)組件因?yàn)閷?dǎo)通電壓較高，且ESD箝制電壓過高，不足以作為保護(hù)，所以需要低電壓的保護(hù)組件。晶焱科技將在2012年Q4陸續(xù)推出低電壓的保護(hù)組件。晶焱科技為臺(tái)灣第一家靜電防護(hù)解決方案專業(yè)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，成立于2006年，專門提供各項(xiàng)ESD(靜電保護(hù)措施)相關(guān)解決方案，及內(nèi)建ESD保護(hù)電路的EMI Filter及接口(RS Transceiver、HDMI Switch & Analog Switch)IC。晶焱科技的研發(fā)團(tuán)隊(duì)從1992年起開始從事IC的靜電放電防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究。
以一個(gè)二極管取代一串分立組件
針對(duì)高壓瞬變脈沖越加嚴(yán)重對(duì)雷擊保護(hù)組件所產(chǎn)生的要求，Nayar表示，AK系列正足以滿足上述要求，AK系列為集成Littlefuse Foldbak技術(shù)的TVS二極管產(chǎn)品，提供高達(dá)15kA的保護(hù)，且是市面上能提供最低箝制電壓的產(chǎn)品。本質(zhì)上來看，只需一個(gè)這樣的器件便可替代一大串為了獲得相同的浪涌電流保護(hù)水平而并聯(lián)起來的分立TVS二極管。因此AK系列可節(jié)省大量電路板空間，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并減少了組件數(shù)量，且在一個(gè)單一的通孔封裝(高達(dá)15kA浪涌)或一個(gè)SMD封裝(高達(dá)10kA浪涌)中便能做到這些。
另一種可替代TVS二極管技術(shù)的方法則是在設(shè)備的直流電源埠上運(yùn)用基于壓敏電阻的解決方案。Littelfuse所推出的創(chuàng)新解決方案——SMOV25S和SMOV34S系列既能提供高達(dá)40kA的高浪涌處理能力，且具備內(nèi)置熱保護(hù)和故障安全顯示技術(shù)。
在ESD測(cè)試方面，Littlefuse的主推產(chǎn)品為SP3012及SP3021系列。SP3012系列為極具空間效率的2.5×1.0mm DFN封裝四通道數(shù)組產(chǎn)品。SP3021為SOD882封裝(1.0×0.6mm)的分立二極管。這些器件都具有0.5pF的電容值，且SP3012具有12kV接觸放電的ESD保護(hù)額定值。
此外，針對(duì)不適合采用TVS二極管或數(shù)組的應(yīng)用，Littfuse提供另外兩種產(chǎn)品技術(shù)。其中之一為多層壓敏電阻(MLV)，用于較大的ESD浪涌和汽車級(jí)瞬變(如負(fù)載突降)。此外，被稱為PulseGuard的聚合物ESD抑制器，能提供類似于二極管的保護(hù)，但其具有低至0.07pF的超低電容。不過，這兩種技術(shù)的缺點(diǎn)之一是它們的箝制速度較二極管慢，因此多被用于已受保護(hù)的集成電路中，且足以應(yīng)付一些浪涌水平的解決方案。
瞬時(shí)電流抑制器搭配TVS二極管
針對(duì)電信及工業(yè)設(shè)備的電路保護(hù)需求，Bourns所推出的最新產(chǎn)品則是瞬時(shí)電流抑制器(Transient Current Suppressor，TCSTM)，此產(chǎn)品為小體積、超高速、雙向、低電阻的固態(tài)電流抑制組件，能符合電信及工業(yè)設(shè)備的電路及保護(hù)需求。Doyle指出，基本上，使用TCS能大幅降低進(jìn)入裝置的瞬時(shí)電流，可針對(duì)xDSL、Gb-Ethernet等超高速數(shù)據(jù)傳輸提高極具成本效率及超快速的保護(hù)作用。當(dāng)與電壓限制器件例如TVS二極管一起搭配運(yùn)作時(shí)，能同時(shí)提供電流限制及電壓隔離的保護(hù)作用。它能在提供最佳防雷保護(hù)的同時(shí)維持系統(tǒng)效能。在大部分情況中，設(shè)計(jì)中能輕易將TCS器件加入既有的TVS保護(hù)設(shè)計(jì)中，可以大幅加速上市時(shí)間。
整體而言，防雷及ESD靜電保護(hù)組件的需求仍不斷上升，因此廠商也都積極擴(kuò)充產(chǎn)能，在價(jià)格方面，業(yè)者表示，一般而言，防雷保護(hù)的需求以規(guī)格為主，所以對(duì)價(jià)錢的敏感度較弱；而ESD靜電保護(hù)上的需求也不曾斷過，甚至每季的需求大約以十個(gè)百分點(diǎn)的幅度向上成長(zhǎng)，但預(yù)計(jì)今年下半年價(jià)格會(huì)有小幅度波動(dòng)。
移動(dòng)設(shè)備訪問
