멀티레이어 바리스터는 기술 구동형 애플리케이션 보호에 필수인 반도체 다이오드의 고성능과 품질을 낼 수 없다. ESD 보호 다이오드에 비해 누출 전류가 높다는 점도 또 다른 단점. 이는 모바일 애플리케이션에 치명적이다. 나아가 생산 중인 TSLP 패키지에서 ESD 보호 다이오드를 처리하는 편이 쉽다. 이에 비해 멀티레이어 바리스터의 경우는 솔더 문제가 생기거나 생산 과정 중에 손실이 발생한다.

자료제공│인피니언

SD 보호

전자 애플리케이션의 요구사항이 점차 증가함에 따라, 최근 IC는 크기는 작아지면서도 고주파에서 작동해야 한다. 따라서, 오늘날 전자 시스템은 보다 높은 ESD 내성(Susceptibility)을 갖출 것을 요구 받고 있으며, ESD 보호는 점차 중요한 문제로 부각되는 추세다.

기본적으로 설계자들은 가능한 한 최소형의 디바이스를 필요로 하지만, 이런 작은 크기가 디지털 및 아날로그 신호 품질에 영향을 주면 안 된다. 이 두 가지 요구 사항은 최상의 ESD 보호 기능과 결합되어야 한다.

인피니언 테크놀로지 고객의 요구사항을 만족시키기 위해 확실하고 효과적인 해결책을 제시하고 있다. 인피니언 ESD 보호 다이오드는 출시된 제품 중 최소형이라는 점과 최저 용량 값이 결합돼 유연하다는 점에서 다른 모든 제품들을 능가하고 있다.

대상 애플리케이션

인피니언 ESD8V0L 저용량 시리즈는 USB 2.0, 10/100 이더넷, 파이어와이어, 비디오, 직렬/병렬 및 LAN/ WAN 포트 같은 고속 데이터 인터페이스 보호 기능을 제공한다. 소형임에도 불구하고, 이러한 ESD 보호 시리즈는 IEC61000-4-2 표준보다 뛰어나며 25kV의 접촉 방전까지 ESD 전압을 보호한다.(그림 1)

디자인 유연성 & 보드 공간 절약

인피니언 TSLP 패키지는 극소형 폼 팩터를 탑재한 제품. SC79와는 달리 TSLP-2-7 패키지는 면적이 보다 적을 뿐 아니라, 시장 기준인 최대 0.4mm의 최저 높이를 제공한다. 특히, ESD8V0L 시리즈가 목표로 삼는 성장세가 빠른 휴대전화 및 소비자 IT 시장의 경우, 낮은 높이는 가장 중요한 요구 사항이다. TSLP 패키지는 공간을 줄이는 동시에 디자인 유연성도 증가시켜 준다.(그림 2, 그림 3)

애플리케이션 사례

(그림 4, 그림 5, 그림 6)

고속 용량

ESD-다이오드 전기 용량은 고주파 데이터 전송의 데이터 무결성을 갖추는데 필수 기능 중 하나다. 그림 4와 그림 5는 USB 2.0 같은 고속 신호 라인이 용이하게 보호되는 방법에 대한 사례를 제공한다. USB 2.0 허브 및 USB 2.0 디바이스용의 확실한 ESD 보호 기능을 확보하려면 ESD 보호는 두 가지 유닛에서 실행돼야 한다.

아이 패턴(Eye-Pattern) 지점에서 서로 다른 ESD-다이오드 용량 효과를 비교하기 위해 USB 2.0 테스트 설정은 USB 2.0 스펙에 따라 평가됐다. USB 2.0 테스트 템플릿 #6은 USB 2.0 드라이버의 출력(트랜스미터 출력 핀)에서 시작해 전체 USB 2.0 전송 링크의 효과를 보여주는데 주로 사용됐다. 링크 설정(Link Setup)은 TX&-RX에서의 PCB 용량 효과, USB -케이블(5m 길이) 그리고 수신기의 입력 용량(Capacitance)을 포함하며, 총 10pF의 기생 용량(Parasitic Capacitance)을 나타낸다.

그림 4에 따라 USB 2.0 전송 링크의 서로 다른 데이터 선들은 ESD8-V0L2B-03L의 핀1과 핀2에 연결되어야 한다. 다이오드의 핀3은 접지돼 있다. 각 다이오드로 제공된 라인 용량의 결과는 4pF이며 각 라인 용량은 2pF이다.(그림 7)

각 라인용 ESD8V0L2B-03L을 사용해 라인 용량을 감소시킬 수 있다. ESD8V0L2B-03L 다이오드의 핀1(혹은 핀2)을 하나의 USB 데이터 라인에 연결하면 보호 다이오드의 용량 값이 2pF까지 줄어든다. 두 번째 USB 데이터 라인도 이와 동일한 방식으로 보호된다.(그림 8)

두 가지 설정 모두 IEC 61000-4-2, 15kV 접촉 방전 이상의 ESD 펄스를 처리할 수 있다. 보다 높은 등급이 필요할 경우, 그림 6에 따른 인피니언 다이오드 ESD8V0L1B-02LRH로 설정하는 편이 좋다. 이 때 25kV의 접촉 방전까지 얻을 수 있다.

USB 2.0 데이터 링크에서 ESD8-V0L2B-03L ESD 다이오드를 사용하므로 데이터 무결성에는 전혀 영향을 받지 않는다. 그림 4와 그림 5에서 정의된 설정의 경우 생겨나는 아이패턴(Eye Pattern)은 USB2.0 드라이버와 수신기 용량에 의한 총 10pF(PCB 효과 포함)의 용량을 가정한다 해도 안전 비율(Safety Margin)로 USB 2.0 테스트 스펙을 만족시켜준다.

반면 시장에서 여전히 일반적인 Ctyp 10pF의 ESD 보호 다이오드는 USB 테스트 설정 시 실패할 수도 있다.(그림 9)

멀티레이어 바리스터 보다 탁월

멀티레이어 바리스터는 기술 구동형 애플리케이션 보호에 필수인 반도체 다이오드의 고성능과 품질을 낼 수 없다. 바리스터를 사용하는 설계자들은 높고 부정확한 클램핑 회로뿐만 아니라 떨어지는 효과에도 시달리는데, 이 때 회로에서 부작용 및 손상된 IC라는 위험 요소가 발생한다. ESD 보호 다이오드에 비해 누출 전류가 높다는 점도 또 다른 단점. 이는 모바일 애플리케이션에 치명적이다. 나아가 생산 중인 TSLP 패키지에서 ESD 보호 다이오드를 처리하는 편이 쉽다. 이에 비해 멀티레이어 바리스터의 경우는 솔더 문제가 생기거나 생산 과정 중에 손실이 발생한다.

<자료제공: 월간 반도체네트워크 2006년 11월호>