【導(dǎo)讀】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。目前業(yè)內(nèi)最常見的板級ESD保護器件主要有以下三種。
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。
圖題:手機PCB板
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。