最近这两年来由于3D视觉应用、Face ID的崛起,3D立体影像技术可以说是最热门的话题。从早期的数字相机只能取得2D彩色影像,无法得知其深度信息,这意味着当我们看到照片时,只知道其建筑物多宽多高,却不知道其建筑物的立体结构,例如:阳台有多深。其中讨论度较高的3D立体影像技术又以飞时测距ToF(Time of Flight)为主,ToF传感器广泛的应用在AR、VR、手机面部识别、无人机避障防撞系统,甚至更高阶的ADAS(高级辅助驾驶系统)以避免驾驶人注意力转移或降低。
ToF传感器可以根据技术层面分为两种:dToF和 iToF。首先,dToF(direct ToF)是利用发光二极管(LED)或激光二极管(LD)发射出红外线,通过光照射到待测物表面后反射回来的时间差来测量待测物与发射器的距离,如图一。虽然dToF看似是简单直接的技术,但其起步较晚,原因在于这种技术在光源和时间检测等相关线路上有很高的要求。这样的技术在2020年iPad Pro所用的后置光学雷达(LiDAR)、iPhone 12 Pro、iPhone 12 Pro Max皆有采用。另一种是iToF (indirect ToF):将发射的光波调制成一定频率的正弦波信号,照射到物体表面之后反射回来,透过iToF的接收传感器计算出信号之间的差异,进而得到深度。例如:在2018年VIVO NEX双屏版、HUAWEI荣耀V20等手机就使用此技术。然而ToF 传感器这类的产品容易受到静电放电效应(Electrostatic Discharge, ESD)或是充电电源端的电气过应力(Electrical Over Stress, EOS)影响,导致系统工作异常,甚至造成产品的损毁和返修问题,严重的话甚至会影响品牌形象,让消费者不再信任。

图一、dToF感测技术原理示意图。
现在ToF 传感器要求的芯片体积越来越小,制程越来越先进,使得产品在遭受到静电放电效应的影响时更加脆弱与敏感,因此静电放电的测试越来越严苛,最基本的测试规格要通过IEC61000-4-2 标准中8kV的接触放电测试,此方法用来仿真系统在客户端使用时会遭遇到静电放电的情况。只要设计时在较为敏感处及讯号线加入适当的ESD/EOS防护器件,就可以在事前做好防护措施,避免后端产品受ESD破坏导致损坏或死机,降低售后成本。
晶焱科技有先进的静电放电防护设计技术,特别针对ToF 传感器的防护需求,开发出一系列极小型封装且多种规格的静电放电防护器件,可供客户依照产品需求做选用。晶焱科技利用自有的专利技术推出一系列静电保护器件,对应不同的应用提供0402甚至是0201的极小封装,ESD单体耐受度Contact / Air皆为8kV/15kV以上,有些还包含EOS防护的能力,如图二。其中0201封装大小仅有0.6 mm x 0.3mm,厚度只有0.3 mm,可满足ToF 传感器对于小封装的需求。随着未来的新科技走向,晶焱科技将持续开发出更加符合市场客户需求的静电放电防护器件,亦可提供客制化产品的完美方案。

图二、晶焱科技在ToF应用的TVS。