指纹识别ESD/EFT/EOS保护设计

(图一)晶焱科技指纹识别专用突波保护元件TVS AZ5C25-01B。

在苹果iPhone智能手机系列导入指纹识别功能以来，指纹识别已成为生物识别技术中最广泛的应用，指纹识别不仅提供比口令设定更安全可靠的认证和防护功能，着眼于金融科技(Fintech)发展重要的电子支付及移动支付领域，目前已经有ApplePay、AndroidPay，SamsungPay、LinePay、HuaweiPay、MiPay、AliPay、WechatPay等众多厂商逐鹿中原，指纹识别功能将成为未来智能手机的标准功能配备，这一年10多亿智能手机的市场需求亦吸引多家技术相近的触控IC厂商投入指纹识别技术的发展。

目前主流的指纹识别技术分为电容式感应技术和光学式感应技术，而电容式感应有可再细分为主动式电容传感技术和被动式电容传感技术，如iPhone所采用的Authentec指纹识别技术即为主动式电容传感技术。

指纹识别感应芯片由于需接收分析微小的指纹信号，为求更精密的判断以避免出错必须使用先进制程技术开发传感IC，而为把指纹识别模块设计入对空间和高度都极其有限的智能手机空间中，莫不在体积方面有极严苛的限制要求，因此采用SiP(System in Package)的先进封装制程技术并透过软板FPC连接至主板。

在追求高精确识别度和极致封装下，从而增加指纹识别芯片模块对突波杂讯的敏感度，尤其指纹识别芯片模块需频繁与人体接触，因此其来自人体的ESD突波事件将更趋严峻，而采用的软板FPC连接也成为EFT电性快速暂态突波杂讯下极为敏感的接收天线体。

因此在指纹识别上各家系统厂商皆订定相关的突波测试规范。目前的ESD测试标准主要参照IEC61000-4-2静电枪测试规范，目地为模拟来自人体的静电放电现象，测试方法分为接触模式和空气模式两种测试方式。

而EFT测试标准则参照IEC61000-4-4电性快速暂态测试规范，其测试的突波杂讯具有奈秒(nano second)的高频，且会在15ms内产生一群脉冲(EFT Burst)，总测试时间需达60s，具有极强的辐射杂讯能量。

对可靠度要求更高的系统厂商会进行EOS测试，主要参照IEC61000-4-5测试规范，这是一种微秒(micro second)的低频高能量突波测试。因此指纹识别模块需在系统上采取更完善的突波保护设计来解决和通过相关的突波测试规范。

晶焱科技秉持20余年专精于电子IC和系统突波保护技术，累积自我开发专利发展出专门针对指纹识别感应芯片突波保护用双向TVS AZ5C25-01B。AZ5C25-01B其体积只有0.440x0.235x0.17mm的01005封装尺寸，是目前体积最小的TVS，因此可适用指纹识别SiP模块封装的严苛空间要求。

而AZ5C25-01B在ESD保护能力上可达接触模式+/-13kV，空气模式+/-16kV，可满足IEC61000-4-2 Level4等级所要求的接触模式+/-8kV和空气模式+/-15kV要求。另外在EFT保护能力上可达IEC61000-4-4 50A等级，以50ohm换算可达IEC61000-4-4 2.5kV要求。而在EOS保护能力上可达IEC61000-4-5 10A等级，以42ohm换算可达IEC61000-4-5 420V要求。

综观以上，AZ5C25-01B是目前业界上最小体积的TVS上具有最佳保护规格的产品，而从图一的AZ5C25-01B TLP I/V曲线可发现其箝位电压<6V，因此可提供最佳的系统突波保护能力，以保护指纹识别芯片避免遭受损害。晶焱科技与众多开发指纹识别芯片？模阻？系统厂合作，协助解决在指纹识别方面所遭遇的突波保护问题，提供测试服务和具成本优势方案供客户节省物料成本。

此AZ5C25-01B可同时适用于指纹识别芯片SPI/I2C/Power保护，以求共享料来节省客户的整体成本，晶焱科技亦积极利用半导体整合技术开发应用于指纹识别的整合型TVS Array产品，提供客户更节约空间成本和兼具效能的设计方案，促进指纹识别模块更具可靠度和成本效益，以回应广大的市场应用需求。(本文由晶焱科技李健铭经理提供，尤嘉禾整理)