集成无源和有源器件提高移动电话性能

随着移动电话不断向更高集成度和更多功能发展，具有专利的IPAD技术(集成无源和有源器件)现在已经变成完全成熟的技术。

通过把各种无源和有源单元集成在单个硅片上，IPAD产品可以集成移动电话应用中所需要的各种功能，如ESD保护二极管、EMI低通滤波器、线路端子、上拉或者下拉电阻、逻辑开关和RF元件。

优越的电气性能

诸如蜂窝电话等移动设备都具有数据或音频接口连接外部器件，如麦克风、音乐播放器、摄像头、外部存储器或者多媒体卡。所有这些I/O接口被认为是传导和辐射EMI以及ESD等干扰的潜在来源和引入点，必须完全抑制这些干扰。

                    图1 IPAD电路与无源分立器件衰减性能比较

                  
                   图2 抑制ESD的基本ZRZ单元结构的等效原理图

                     图3 SOT和倒装芯片封装滤波性能的比较

迄今为止，分立器件已经被广泛应用来实现ESD保护和EMI滤波功能。从提高性能的观点以及考虑到节省空间的发展趋势看，现在这种方案在很大程度上不宜继续采用。

通过集成EMI低通滤波器，IPAD技术可以抑制高频谱内的高频辐射，这些高频辐射不利于设备通过EMC标准。图1是EMIF系列产品获得IPAD滤波器衰减性能与33pF的分立电容的比较。EMIF器件能在更宽的频段内衰减不希望要的信号。
采用电容滤波的分立器件方案的衰减曲线表明，在非常窄的共振频率内有很大的衰减，而在较高的频率上衰减很小。分立器件方案对于蓝牙或Wi-Fi交换协议效率较低。

IPAD器件在800MHz 到3GHz范围内表现较好，其衰减低于-25dB。因此IPAD低通滤波器抑制GSM、DCS或蓝牙设备中的RF器件的不希望的信号，避免了这些信号影响基带芯片组和RF模块。

除了噪音滤除功能，IPAD技术还提供符合IEC61000-4-2的4级指标的ESD保护功能，即8kV接触放电和15kV空气放电。由于集成了双钳位结构，当施加15kV的ESD电涌时，器件的输出电压减小为10V。

说明

在EMI滤波和ESD保护方面获得了良好的性能是由于采用了为实现这两个功能而设计的双齐纳单元结构(见图2)。这种结构非常适合于设计者在对印刷电路板尺寸有限制的场合，特别是使用倒装芯片封装时。

显然IPAD技术并不局限于集成双齐纳单元，还可以集成各种其它元件。这样设计者可以通过集成上拉或下拉电阻、耦合或去耦电容、肖特基二极管、小信号晶体管、PIN或变容二极管等给系统增加更多功能。

高集成度

IPAD产品集成以前在分立器件中采用的是无源阵列和网络。与标准分立器件相比，估计节省尺寸50%~80%。因此这一技术对于同时考虑电气性能和尺寸的设计者非常有吸引力。

用IPAD技术和分立器件方案实现10级滤波器加上ESD保护所需要的尺寸比较如下，完全的分立器件方案需要印刷电路板约19mm2，而用EMIF10-1K010F1的倒装芯片封装仅需要6.8mm2。

IPAD封装的效果

由于具有每平方毫米最高的功能密度，IPAD电路非常适合于高密度电路板。为了最大限度地利用IPAD技术，应该使用倒装芯片和QFN封装。由于减小了寄生电感，这些封装减少了不希望的高频寄生元件，提高了电气性能。

对于IPAD技术，倒装芯片封装的性能最好。典型倒装芯片封装的内在寄生电感为每块0.20nH，比SOT塑料封装每个引线的0.40nH小很多。这种减小寄生电感对滤波性能的作用见图3。衰减增益与SOT-323封装比较约为15%。

图3还说明，SOT-23封装的寄生电感值为每个引线0.55nH时滤波性能在800MHz时为-20dB。而对于倒装芯片封装，同频率的滤波响应为-28dB，性能提高大约25%。

IPAD应用实例

SIM卡接口

SIM卡接口(Subscriber Identify Module --- 用户识别模块)是一个通常用于移动电话中的可移动CPU加上存储器的模块。这种存储卡由用户插入手