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大家上午好，我是君耀電子的李澤建，今天非常高興跟大家分享一下消費(fèi)電子產(chǎn)品的ESD防護(hù)，君耀電子是專業(yè)的電路保護(hù)元器件生產(chǎn)商，主要是致力于提供電力 保護(hù)解決方案。首先我會(huì)花大概幾分鐘時(shí)間介紹一下君耀電子，接下來(lái)就會(huì)進(jìn)入主題。 什么是保護(hù)？其實(shí)電鍍保護(hù)有點(diǎn)像人有時(shí)候要買保險(xiǎn)，車要買車險(xiǎn)是一樣的道理，它在正常的情況下看不到作用所在，一旦電路出現(xiàn)浪涌、脈沖，這時(shí)候所起的作用 就非同小可。我們大概在五六年前拜訪客戶，跟客戶講保護(hù)元器件，那時(shí)候可以說(shuō)很多工程師還是不解，但是現(xiàn)在很多工程師對(duì)這方面的研究都比較透徹了，平時(shí)看 他提出的問(wèn)題也是比較有深度。從這方面來(lái)看的話，電路保護(hù)越來(lái)越受到關(guān)注。我再介紹一下君耀電子的辦公及工廠，君耀電子1996年在臺(tái)灣成立，在大陸這邊 2001年在深圳成立公司，在2002年的時(shí)候在上海成立，在2004年在北京成立，2005年在香港成立，2007年的時(shí)候我們成立了自己的生產(chǎn)工廠， 在龍崗。同年控股的聯(lián)順電子在惠州成立。在2009年的時(shí)候君耀電子在美國(guó)硅谷成立，標(biāo)志著邁向國(guó)際化的步伐。我們?cè)诿绹?guó)硅谷一些大公司，我們從他們的研 發(fā)設(shè)計(jì)導(dǎo)入，從更多方面了解客戶在保護(hù)方面的需求以及應(yīng)用應(yīng)該的信息。目前君耀電子的組織架構(gòu)分為國(guó)內(nèi)事業(yè)部，分為深圳、上海、北京公司，海外事業(yè)部具體 分歐美地區(qū)及亞太區(qū)，歐美是美國(guó)公司和巴黎代理商，亞太地區(qū)是韓國(guó)首爾和孟買。研發(fā)方面可以決策企業(yè)的未來(lái)，這是一個(gè)企業(yè)的生存之本，兩個(gè)工廠在這方面把 關(guān)、負(fù)責(zé)。這是君耀電子最近五年來(lái)運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)，左邊這個(gè)圖是財(cái)務(wù)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，從最近幾年來(lái)看，君耀電子還是保持非常高速的發(fā)展勢(shì)頭，2012年預(yù)計(jì)的營(yíng)業(yè) 額可能是在5100萬(wàn)左右，客戶已經(jīng)達(dá)到了幾千個(gè)。客戶領(lǐng)域包含了汽車電子、醫(yī)療電子、多媒體、軍工以及航天等各個(gè)領(lǐng)域的客戶，包含一些業(yè)界的領(lǐng)軍企業(yè)客 戶。 下面介紹一下君耀電子的主要產(chǎn)品，我們主要是電路保護(hù)元器件的生產(chǎn)供應(yīng)商，我們只做保護(hù)器件，保護(hù)器件可以分為過(guò)流的保護(hù)器件和過(guò)壓的 保護(hù)器件。它可以從18V做到1800V，幾乎涵蓋所有的電網(wǎng)電壓。TVS管反映速度以及鉗制電壓的特性非常好，它一般會(huì)用在交直流系統(tǒng)以及低頻信號(hào)的保 護(hù)。這種藍(lán)色叫大功率的TVS管，它兼并了電壓能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這個(gè)產(chǎn)品目前在一些新能源、汽車電子上面用得比較多。靜電保護(hù)元器件有好幾種，今天這里說(shuō)的 是TVS靜電保護(hù)元器件。 首先卡看一下壓敏電阻，它的難點(diǎn)是在低壓部分，低壓的范圍比較窄，工藝制程是比較難的，我們有專門低壓的配方以及大通流的產(chǎn)品。我們有優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的大通流產(chǎn) 品，對(duì)耐疲勞方面有比較高的要求。再來(lái)看一下TVS二極管，還有高可靠性。TVS有貼片以及插件，在強(qiáng)效放電管，特殊的芯片技術(shù)保證這種高電壓以及通流能 力，玻璃發(fā)電管可以從140V做到6000V，這個(gè)體積非常小。君耀電子歷年來(lái)還取得了一些專利，一種是半導(dǎo)體，還有一種是以太網(wǎng)保護(hù)電路，還有就是壓力 保護(hù)裝置。我們?nèi)〉玫恼J(rèn)證方面大致介紹一下，我們有自己的UL實(shí)驗(yàn)室，我們?cè)谌ツ暌呀?jīng)取得了UL的認(rèn)可，比如大陸的客戶要做測(cè)試可以提供平臺(tái)。我們的產(chǎn)品 要出口外銷的話，歐美國(guó)家的這些認(rèn)證是必不可少的。我們已經(jīng)是華碩綠色產(chǎn)品合作伙伴，榮獲中國(guó)十大半導(dǎo)體品牌的稱號(hào)。我們實(shí)驗(yàn)室可以提供的一些服務(wù)，目前 實(shí)驗(yàn)室面對(duì)的客戶都是免費(fèi)開放的，在可靠性方面就是做到高低溫存儲(chǔ)，高溫蒸煮、溫度循環(huán)，可焊性測(cè)試。我們主要的客戶是中興、華碩、摩托、比亞迪、佳能 等。 下面再介紹一下電子產(chǎn)品的ESD防護(hù)解決方案。ESD的危害大家都知道，它輕則破壞電子產(chǎn)品，重的話會(huì)直接損壞甚至毀滅性的。早前美國(guó)有報(bào)道電子工業(yè)在 ESD方面的損失一年可以達(dá)到數(shù)十億美元之多，我們可以看電子產(chǎn)品的特點(diǎn)，涉及的面是非常廣的。像我們現(xiàn)在用的智能手機(jī)、平板電腦、電視以及其他家電，除 了大家電以外，大部分產(chǎn)品都是向輕薄方向發(fā)展，這樣就迫使工藝必須從之前的微米級(jí)別向納米級(jí)別進(jìn)步。現(xiàn)在由于工藝的縮小，無(wú)法在本身芯片上做ESD的防 護(hù)，這就迫使外部的ESD防護(hù)變得越來(lái)越必要。自動(dòng)化程度高，單鍵操控，觸控技術(shù)應(yīng)用廣泛。還有就是I/O接口的廣泛應(yīng)用，如USB2.0/3.0等。經(jīng) 過(guò)上面的分析，外加ESD保護(hù)已經(jīng)變得非常重要，只有通過(guò)這種方式提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。 ESD的一些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上是IEC61000—4—2，國(guó)內(nèi)是GB17626.2。ESD的保護(hù)產(chǎn)品非常有必要，一般來(lái)說(shuō)ESD電路保護(hù)產(chǎn)品有哪些 呢？現(xiàn)在市面上碰到的主要是三重，一種是貼片壓敏電阻，另一種是高分子結(jié)合物，第三種是TVS，為什么會(huì)有這三種呢？從保護(hù)的策略上來(lái)分析一下，貼片壓敏 就是兩方面的材料，跟插件非常太大的差別，保護(hù)的方式相當(dāng)于施展少林功夫，是用身體去抵抗。這樣勢(shì)必造成什么呢？在保護(hù)的同時(shí)自己會(huì)受傷，所以保護(hù)完之 后，會(huì)造成不可恢復(fù)的漏電通道，它比較容易裂化，這樣就會(huì)失去它原有的保護(hù)功能。高分子結(jié)合物跟貼片壓敏有點(diǎn)類似，它采用的是殺毒的方式，它在保護(hù)的策略 方面有點(diǎn)類似于打太極，重點(diǎn)是采取卸放的方式，自身受到的損傷會(huì)小很多，重復(fù)性會(huì)比較好。 這里重點(diǎn)談一下TVS在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。它在正常的情況下呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，當(dāng)線路出現(xiàn)異常浪涌時(shí)，它能以納秒級(jí)別的速度響應(yīng)，迅速?gòu)母咦锠顟B(tài)向低阻狀態(tài) 轉(zhuǎn)變，給予異常浪涌提供低導(dǎo)通路徑，同時(shí)異常電壓限制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)，從而起到保護(hù)后面電路的作用。當(dāng)異常浪涌消失之后，又非常到高阻抗的狀態(tài)。當(dāng)干 擾脈沖超過(guò)動(dòng)作電壓的時(shí)候，會(huì)把尖峰的部分鉗制住釋放掉，這列舉的是雙向的，正向來(lái)就這樣，反向來(lái)就那樣，無(wú)論從哪個(gè)方向來(lái)都可以保護(hù)好。再介紹一下 TVS的產(chǎn)品特性，它是限壓型的過(guò)壓保護(hù)器件，導(dǎo)通電壓低，結(jié)點(diǎn)電容低，可用于高頻信號(hào)線路保護(hù)。它的漏電流低，都是UA級(jí)別。有分立式和集成式封裝，它 可以從兩條腿一直做到十六條腿。再看一下電性方面的參數(shù)，一個(gè)是反向截止電壓，還有就是漏電流、擊穿電壓、峰值脈沖功率PPPM，電容量主要是剛才講到 的，高度在一些高頻或者傳輸信號(hào)完整性方面要考量的問(wèn)題。在選型方面，大概要注意的地方是一個(gè)基本的原理，它的反向截止電壓一定要大于線路最大正常工作電 壓，鉗位電壓要小于線路的最大耐受電壓，在峰值脈沖功率大于外界可能出現(xiàn)的脈沖功率。 再介紹一些ESD防護(hù)的實(shí)例，TVS主要是兩個(gè)方面，一個(gè)是封裝，還有一個(gè)是密封結(jié)構(gòu)，它密度結(jié)構(gòu)會(huì)不一樣，這里大致列了幾種比較主流的ESD保護(hù)產(chǎn)品， 下面以案例的方式再進(jìn)一步說(shuō)明一下。首先在HDMI上，我們知道它的傳輸速率是非常大的，1.3的版本可以高大幾個(gè)G，這個(gè)產(chǎn)品可以做兩個(gè)數(shù)據(jù)線的保護(hù)， 所占空間比較小，在這里應(yīng)用的話是比較合適的。eSATA的ESD防護(hù)，基本上可以到0.8皮法左右。在USB2.0的防護(hù)上，這里有兩種產(chǎn)品，有的 USB有的是兩個(gè)口，有的是單個(gè)口，單個(gè)口用的比較多的就是這種結(jié)構(gòu)，雙端口的就是這邊的這種結(jié)構(gòu)。 USB3.0傳輸速率比2.0快了10倍，就是多了兩 倍數(shù)據(jù)線的傳輸，可以用過(guò)流的保護(hù)器件PPTC，在數(shù)據(jù)線上面也可以采用UDD，這個(gè)可以看客戶的要求。在RJ45的防護(hù)，這個(gè)方案是比較經(jīng)典的方案，這 里巧妙地應(yīng)用SPG玻璃發(fā)電管。這是RS485方面的保護(hù)方案，這也是一樣的，放電管放到前端。這是TV Power的解決方案，在交流電進(jìn)來(lái)的時(shí)候會(huì)用到壓敏電阻進(jìn)行防護(hù)，在整流以后會(huì)用TVS管做進(jìn)一步的鉗制，在一些輸出端適當(dāng)?shù)丶右恍┒伪Ｗo(hù)。這是多路 數(shù)據(jù)線的ESD保護(hù)，這是更多路的。再講一個(gè)超小型化封裝產(chǎn)品，這是0201的，目前風(fēng)靡全球的iPhone有可能就是用這種元件。 |
