在智能驾驶系统中,77/79GHz毫米波雷达收发模块直接暴露于车内外复杂电磁环境,其信号链路由静电放电(ESD)引发的瞬态电压冲击可能导致芯片烧毁或信号失真。研究表明,车载雷达接口的ESD事件(如人体放电模型HBM 8kV)可使敏感器件内部电场强度超10^6 V/m,造成不可逆损伤。东莞市平尚电子科技有限公司(平尚科技)基于AEC-Q101车规认证标准,开发了高可靠性车规级二三极管ESD防护方案,通过器件协同设计与工艺创新,系统性解决雷达模块的静电防护难题。
车载雷达的ESD防护挑战与设计逻辑
雷达收发模块的ESD风险集中于天线馈线、电源接口及高速数据线(如LVDS)。传统方案中,瞬态抑制二极管(TVS)与肖特基二极管多独立工作,但单一器件的响应速度(>1ns)与钳位电压(>30V)难以匹配高频雷达信号链的防护需求。例如,在8kV接触放电测试中,残余电压若高于15V,仍可能击穿射频前端低噪声放大器(LNA)。平尚科技的协同设计以多级能量泄放为核心,通过TVS二极管与齐纳二极管的参数互补,构建自适应ESD防护网络。其TVS二极管采用超低电容设计(0.5pF),确保77GHz信号传输的插入损耗低于0.1dB;齐纳二极管则优化雪崩击穿一致性,将钳位电压波动控制在±5%以内,形成从纳秒级到微秒级的全时段防护。
车规级材料创新与结构优化
为满足AEC-Q101对车规半导体器件的严苛要求,平尚科技的TVS二极管采用硅外延层叠结构,通过离子注入工艺精确控制PN结深度,实现30kV/μs的压摆率耐受能力。齐纳二极管则引入玻璃钝化结与铜引线框架,抗机械冲击性能达50G,且在-55℃~175℃极端温度下反向漏电流低于1nA。封装工艺上,平尚科技提出双极性共晶焊技术,将热阻从20℃/W降至8℃/W,确保8/20μs浪涌电流(100A)下的温升不超过40℃,避免热失效。
认证标准与行业应用落地