晶焱科技發表應用於手持式裝置的DFN封裝形式電磁干擾濾波器
- 劉一婷
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晶焱科技(Amazing Microelectronic Corp.；AMC)發表一種電磁干擾濾波器 (EMI filter)的新產品。此一濾波器採用矩形平面無引腳封裝(Dual Flat No-lead；DFN)，適合應用於行動手持式裝置(mobile hand-held device)。其可濾除手持式裝置中無線電頻率(Radio Frequency；RF)所產生的雜訊，以保障手持式裝置的其他功能區塊(function blocks)得以正常運作、不受干擾。
隨著製造技術的演進以及市場的期待，手持式裝置的功能益趨複雜。尤其是智慧型手機，其在有限的體積中，必須設計出包含觸控、即時影音、照相攝影、行動上網、收發E-mail、按鍵輸入、小遊戲、收發天線、全球定位系統 (Global Positioning System；GPS) …等等不同的功能。因此，電路板上的元件布局積集度(layout integration)愈來愈高，造成了3個對電磁雜訊干擾不利的因素：
一、 在電路板設計時，可能會為了在有限體積中擠入許多功能的電路區塊，而不得已捨棄原本用作電磁干擾防護的金屬遮罩(shielding)、改用更細的地線(ground bus)、或縮減接地面(ground plane)的面積…等。這些措施雖能讓產品更形輕巧、減省許多產品開發的費用以及量產以後的成本，卻非常不利於電磁干擾問題的解決。
二、 電路板上的元件布局積集度(layout integration)愈高，使得電路板上各元件的間距愈來愈小，因而各別功能在操作狀態下所發射出來的電磁雜訊更加容易干擾鄰近電子元件的正常運作。
三、 由於生活中3C產品的普及，手持式裝置在待機狀態下，背景環境的電磁雜訊愈來愈高。再加上手持式裝置本身同時開啟愈多功能，就會不斷墊高電磁雜訊的強度、使得各功能的表現受到愈嚴重的影響。
為了有效解決電子產品電磁干擾的問題，並能兼顧靜電放電(electrostatic discharge；ESD)防護的功用，可以採用具有靜電放電防護功能的電磁干擾濾波器(EMI+ESD filter)。圖1示，即為晶焱科技所推出的π型 (π-model)低通濾波器(low pass filter；LPF)新產品的電路架構圖。由於電磁干擾濾波器多應用於電子產品的輸出入埠 (input/output port)，因此濾波器架構中的輸出入埠端點對GND的電容，一般會採用靜電放電防護元件，以兼做靜電放電防護之用。
晶焱科技在靜電放電防護技術上，早已累積了豐富的經驗與技術。在此一電磁干擾濾波器新產品中，所採用的靜電放電防護元件為單向導通的暫態電壓抑制器(transient voltage suppressor；TVS)。而輸出入埠端點間是採用電阻(RI/O)元件橋接。所以，該系列產品除了可以提供良好的低通濾波效果之外，還擁有很好的靜電放電防護效果。
表1所列，為晶焱科技此一電磁干擾濾波器產品的基本特性參數數值。其適用於5V以下的額定電壓電路系統，線電容(line capacitor；Cline) 值約為41微微法拉 (pico farad；pF)，操作頻率在800萬赫茲(megahertz；MHz) 時，其插入損耗(insertion loss)可達 -32dB，可以顯著地降低電磁干擾訊號，以維持受保護電路的操作功能正常。
在靜電放電防護方面，該系列產品中的暫態電壓抑制器具有極低的箝位電壓 (clamping voltage；Vclamp)、抗靜電防護效果更可高達15千伏以上 (IEC 61000-4-2，contact mode ±15kV)。
當靜電放電事件(ESD event)發生時，暫態電壓抑制器的箝位電壓愈低，則愈能適時地導通可觀的靜電放電電流，以提供受保護電路免於遭受靜電放電的侵害而永久受損失效。圖2所示，即為利用傳輸線觸波產生系統(transmission line pulsing system；TLP system)所量得的箝位電壓比較圖表。由圖表中可以清楚看到，晶焱科技(AMC)所開發應用於手持式裝置的電磁干擾濾波器，在17安培 (ampere；A)的高靜電放電電流下，其箝位電壓低於相似產品約有10V左右，可以非常有效地提供受保護電路1個快速有效的靜電放電旁通路徑 (bypass path)。
另外，根據IEC 61000-4-2標準所制定的規格，第4級防護需提供至少接觸放電模式(contact discharge mode) 8千伏 (kilo voltage；kV)、空氣放電模式(air discharge mode) 15千伏以上的靜電放電防護能力。該系列產品提供接觸放電模式15千伏以上的靜電放電防護能力，明顯超出IEC 61000-4-2標準第4級所規定的需求數值許多。
由於行動手持式裝置需要依靠電池來供應所需電力，所以在元件正常使用時的漏電流(device leakage current)若愈大，則電池供電的時間就會縮短。圖3所示，為晶焱科技所推出的電磁干擾濾波器新產品與相似產品的漏電流比較圖。由圖中2條曲線的比較可知，晶焱科技的電磁干擾濾波器新產品，其漏電流比相似產品更小，可增長手持式裝置電池的可持續使用時數。
在封裝方面，晶焱科技此一系列產品採用矩形平面無引腳封裝 (Dual Flat No-lead；DFN)形式，可針對客戶不同需求加以運用。因此，在進行系統設計時，可以有效減省電磁干擾濾波器元件所需佔用的電路板面積 (layout area)，方便其它電路元件的擺置與設計，並且可以輕易地進行銲接重工(rework)，在進行元件表面黏著(surface mount)時，亦不容易造成元件損傷。
關於此一系列產品的詳細規格，請洽詢晶焱科技業務部門：sales@amazingic.com。 (URL: www.amazingic.com)
(本文由晶焱科技設計研發經理彭政傑James Peng提供，劉一婷整理)
