《電子技術(shù)應(yīng)用》
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手機PCB設(shè)計常見的ESD保護器件
摘要: 目前普遍接受的關(guān)鍵ESD保護電壓水平約為500V,。在這一水平,,芯片成本增加得較合理,,良率水平也不會受到損害,。這是因為典型的晶圓廠和裝配車間有將ESD限制在500V或以下的政策,。
關(guān)鍵詞: 手機 PCB ESD
Abstract:
Key words :

目前普遍接受的關(guān)鍵ESD保護電壓水平約為500V。在這一水平,芯片成本增加得較合理,良率水平也不會受到損害,。這是因為典型的晶圓廠和裝配車間有將ESD限制在500V或以下的政策,。

  目前業(yè)內(nèi)最常見的板級ESD保護器件主要有以下三種,它們的關(guān)鍵屬性如下,。

  一 多層壓敏電阻(MLV):這類基于氧化鋅的器件可提供ESD保護和低級別的電涌保護,。它們的小形狀因子(尺寸已下降到0402和0201)使得它們非常適合于便攜式應(yīng)用(如手機和數(shù)碼相機等)。

  二 聚合物ESD抑制器(PGB):這是最新的技術(shù),,設(shè)計用于產(chǎn)生最小的寄生電容值(<0.2pF),。這一特性允許它們用于高速數(shù)字和射頻電路,而不會引起任何信號衰減,。

  三 硅保護陣列(SPA):這類分立和多通道器件設(shè)計用于保護數(shù)據(jù)線和I/O線免受ESD和低級別瞬態(tài)浪涌的傷害,。它的關(guān)鍵特性是非常低的鉗位電壓,這允許它們保護最敏感的電路,。

  目前幾乎所有的芯片組都有片上ESD保護,。ESD電路放在芯片的外圍和鄰近I/O焊墊處,,它用于在晶圓制造和后端裝配流程中保護芯片組,。在這些環(huán)境中,ESD可通過設(shè)備或工廠的生產(chǎn)線工作人員引入到芯片組上,。關(guān)鍵的ESD規(guī)范包括人體模型(HBM),、帶電器件模型(CDM)和機器模型(MM)。這些測試規(guī)范的目的是確保芯片組在制造環(huán)境中維持很高的制造良率,。在今天各種應(yīng)用采用的許多芯片組中的ESD保護電路數(shù)量正在減少,。換言之,這些芯片組在嚴重的,、用戶生成的ESD事件下免受損壞的能力正在下降,。

  即使所有的芯片組在裸片上包含一些ESD保護電路,其目的也只是確保制造的高良率,。不過,,這一級別的ESD保護不足于保護芯片組免受消費者實際使用手機時將會碰到的嚴重ESD事件的傷害。在無法預(yù)先控制的消費環(huán)境中,,必須使用不同的ESD保護規(guī)范,。這就是IEC 61000-4-2。

  傳統(tǒng)上,,芯片制造商一直試圖維持HBM要求的2,000V水平,。從成本效益比的角度來看,這已經(jīng)被證明是件很難做到的事,。,,隨著制造技術(shù)轉(zhuǎn)向90nm以下,將ESD保護水平維持在2,000V的成本,,已開始以指數(shù)級上升,。因此,,現(xiàn)在新的目標是降低芯片上的ESD保護水平,但維持相同的高制造良率水平,。

  在芯片組的ESD保護能力和應(yīng)用可靠性所要求的測試水平之間存在著一個非常大的差距,。這通常意味著板級ESD元件(如多層壓敏電阻、聚合物ESD抑制器和硅保護陣列)必須填補這一差距,。要注意的一點是,,這些技術(shù)的ESD保護性能是不同的。具體來說,,導(dǎo)通時間和鉗位電壓差別很大,。這意味著,對敏感的芯片組來說,,智能電表設(shè)備的ESD防護淺析 (06-29) ,,有可能使用其中某種技術(shù)的應(yīng)用無法通過ESD測試,但使用另一種技術(shù)時又可以通過ESD測試,。

  該IEC規(guī)范已被許多應(yīng)用制造商(手機,、智能電話、MP3播放器等)使用來確保其產(chǎn)品可靠地工作,,以及不會遭受早期失敗,。這一規(guī)范的ESD保護電壓水平高很多,因此與HBM不兼容,。HBM規(guī)范要求的測試集中在500V,。另一方面,IEC中的空氣放電方法要求的測試可以超過15,000V,。

  手機的設(shè)計對象是大眾消費者,,而且可在任何環(huán)境中使用,因此ESD很有可能會進入其中的一個端口或I/O接口,,并導(dǎo)致芯片組出現(xiàn)電氣不穩(wěn)定現(xiàn)象或完全損壞,。

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