静电测试模型与标准
发表时间:2024/07/27 23:04:11  作者:安博棋牌真人官网平台 

  电子产品的静电失效来源于生产、装配、封装、运输、组装和测试所有的环节。为了模拟电子科技类产品在不同环境中的不同放电方式,以期完整地评估电子科技类产品对静电放电的敏感度,国内外各大组织机构已构建了相应的静电放电模式和测试标准。

  因静电放电产生原因和对集成电路等电子科技类产品破坏方式的不同,国内外已形成一套静电放电测试标准,其目的是建立可重复的测试方法来提供较为可靠且准确的结果,判别芯片对静电放电的敏感等级,并可用来重现静电放电造成的故障。静电测试可大致分为产品通过型测试和样品研究型测试两类。

  产品通过型测试包括人体模型(Human Body Model, HBM)、机器模型(Machine Model, MM)、元件充电模型(Charged Device Model, CDM)等器件级测试,IEC国际电工委员会IEC 61000-4-2标准定义的接触放电和空气放电系统级测试。器件级HBM、MM、CDM测试的目的都是保证IC在制作的完整过程中不受损坏,而IEC 61000-4-2规定的系统级测试则用于模拟现实世界中的最终用户ESD事件,衡量最终用户电子科技类产品的ESD性能。

  HBM ESD事件描述的放电过程为:人体在地上走动摩擦积累静电,当人非间接接触到接地的器件,人体静电传递到器件放电到地。该过程可以被仿真为从一个预充电的电容CESD通过RESD放电到测试器件DUT的过程,CESD=100pF,RESD=1.5kΩ。

  MM ESD事件描述的放电过程为:积累静电的金属机器接触到接地的电子元器件,器件放电到地。该过程放电过程寄生电阻几乎为零,ESD峰值电流高于HBM ESD事件,等效电路中的CESD≈200pF,RESD≈0 Ω。

  CDM ESD事件描述的放电过程为:IC元器件内部因摩擦等原因积累静电,此IC在各种操作的流程中接触到地面时,静电荷泄放到地。CDM放电时间约几毫秒,放电电流高达几十安培。其等效电路中的CESD≈6.8pF,RESD≈1Ω。

  系统级ESD测试的目的是模拟用户在使用产品过程中的ESD放电是否会影响产品的功能和性能。接触放电测试是IEC标准测试的首选方法,当ESD测试枪无法非间接接触被测器件或被测系统时,可采用空气放电测试。IEC模式的放电等效电路与HBM类似,只是CESD=150pF,RESD=330Ω,ESD脉冲上升时间极短(0.7~1ns),峰值电流远高于HBM ESD事件。

  虽然产品通过型测试能够得到ESD防护器件的失效阈值,但是不能给出帮助分析ESD防护器件失效原理的详细数据。ESD防护器件设计的关键是对其失效原理的正确分析,传输线脉冲(Transmission Line Pulse,TLP)测试技术能获得器件的关键性能参数,包括ESD器件的触发点、维持点和失效点的电流、电压,以便在生产制作的完整过程中调整相关设计,从根本上提升产品的ESD防护能力,保证良率。同时,由于直流特性在大电流时有严重的自热效应,并不能表征ESD事情发生时的瞬态特性,所以TLP测试就变得十分必要了。TLP测试就是研究型测试,与直流IV测试相比它属于准静态测试,其测试原理如图5所示。

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