ESD pistole s modelem nabitých zařízení (CDM) pro testování integrovaných obvodů

ESD pistole ESD-CDM Charged Device Model (CDM) pro testování integrovaných obvodů jsou vysoce přesná zařízení pro testování imunity speciálně navržená společností LISUN pro scénáře „kontaktního vybíjení nabitých součástek“ polovodičových součástek během výroby, přepravy a montáže. Funkcí je simulovat proces okamžitého vybíjení, ke kterému dochází, když polovodičová součástka – poté, co se sama nabije (např. triboelektrifikací nebo indukčním nabíjením): přijde do kontaktu s uzemněnými objekty (jako jsou testovací přípravky, desky plošných spojů nebo automatizovaná zařízení). Přesným řízením parametrů, jako je vybíjecí napětí a průběh proudu, vyhodnocuje toleranční limit součástky vůči takovým „skrytým elektrostatickým šokům“, proaktivně identifikuje rizika (např. vyhoření vnitřního obvodu nebo funkční selhání čipů) způsobená výbojem CDM a poskytuje kritický testovací základ pro návrh spolehlivosti, kontrolu kvality hromadné výroby a mezinárodní certifikaci shody polovodičových součástek.

ESD-CDM Charged Device Model (CDM) ESD Guns využívá inovativní integrovanou strukturu „vstřikování náboje – kontaktní vybíjení“, která řeší slabá místa tradičních CDM testovacích zařízení, jako je složitý provoz a nízká stabilita tvaru vlny. Je vybaven vysoce přesným modulem pro měření náboje, který dokáže v reálném čase monitorovat nabité množství zařízení a zajišťuje tak chybu vybíjecího napětí ≤ ±3 %. V kombinaci s přizpůsobenými držáky polovodičových součástek (kompatibilními s běžnými balíčky včetně DIP, SOP, QFP a BGA) a velkou dotykovou obrazovkou Android s podporou čínštiny i angličtiny umožňuje ESD-CDM konfiguraci testovacích parametrů jedním kliknutím, automatizované řízení procesu vybíjení a ukládání testovacích dat (průběhy napětí a proudu) v reálném čase. To výrazně zlepšuje efektivitu a opakovatelnost dat ESD testování polovodičových součástek a splňuje poptávku polovodičového průmyslu po vysoce přesných a kompatibilních testovacích zařízeních.

Systém ESD-CDM se skládá hlavně ze tří částí: zdroje stejnosměrného vysokého napětí, hlavního přístroje a elektrostatické testovací sondy (včetně atenuátoru). Dokáže realizovat testovací funkce elektrostatického indukčního nabíjení, elektrostatického výboje a sběru signálu výboje u modelu nabitého zařízení (CDM). Poznámka: ESD-CDM může sdílet hostitele s... ESD-883D Simulátory ESD HBM/MM testovat HBM, MM a CDM současně (LISUN model: ESD-883D/ESD-CDM)

Konfigurace systému:
1. Zdroj stejnosměrného vysokého napětí:
a. Rozsah výstupního napětí: ±(10 V ~ 5 kV) Pokrývá konvenční požadavky na testovací napětí CDM pro polovodičové součástky a je vhodný pro testování součástek s různými úrovněmi susceptibility (např. třída 0 ~ třída 3).
b. Přesnost napěťového výstupu: ±(3 % z odečtu + 10 V) Zajišťuje přesnou regulaci nabíjeného napětí a splňuje požadavky na chybu napětí specifikované v normě IEC 60749-28:2021.

2. Hostitelský přístroj:
a. Konstrukce s bezpečnostní izolací: Vestavěný mechanismus pro izolaci vysokého napětí, který zajišťuje izolaci a oddělování indukční desky vysokého napětí, aby se zabránilo úniku vysokého napětí a zajistila se tak bezpečnost obsluhy a zařízení.
b. Funkce nastavení posunutí: Integrovaná „indukční deska vysokého napětí + izolační deska“ podporuje nastavení posunutí ve třech osách X/Y/Z. Rozsah nastavení je 0~10 cm a přesnost nastavení dosahuje 0.1 mm (manuální nastavení), což umožňuje přesné přizpůsobení polovodičovým součástkám s různými velikostmi pouzdra.
c. Specifikace indukční desky: 12 cm × 12 cm × 2 mm. Poskytuje rovnoměrné a stabilní elektrostatické indukční pole, které splňuje požadavky na intenzitu pole pro nabíjení zařízení při testování CDM.
d. Specifikace izolační desky: 12 cm × 12 cm × 0.4 mm. Vyrobena z materiálu FR4, vyznačuje se izolací i strukturální stabilitou a splňuje požadavky na materiál pro testovací platformy specifikované v JEDEC JESD22-C103-J.

3. Elektrostatická zkušební sonda:
a. Schopnost měření proudu: Maximální měřitelná špičková hodnota impulsu elektrostatického výbojového proudu je ≥20 A. Pokrývá požadavky na monitorování proudu při testování vysokonapěťovým (např. 5 kV) CDM a dokáže přesně zachytit špičkový proud v okamžiku výboje.
b. Fyzikální parametry sondy: Průměr Φ1.5 mm × délka 10 mm, s teleskopickou délkou přibližně 3 mm. Je kompatibilní s polovodičovými součástkami různých výšek pouzder (např. tenké SMD, silné TO pouzdra) pro zajištění přesného výbojového kontaktu.
c. Ovládání pohybu: Podporuje vertikální pohyb (duální režimy: programové ovládání + ruční ovládání). Rychlost pohybu je nastavitelná od 0.1 cm/s do 5 cm/s, což zajišťuje stabilní a kontrolovatelný proces výboje.
d. Snímání signálu: Vybaven specializovaným atenuátorem a rezervovanými rozhraními/kabely pro sběr dat. Lze jej přímo připojit k osciloskopu pro snímání a analýzu průběhů výbojového proudu v reálném čase.
e. Specifikace zemnící desky: 63.5 mm × 63.5 mm × 6.35 mm. Poskytuje standardní referenční zemnící rovinu pro zajištění konzistence testovacího prostředí.

Zkušební metody:
1. Instalace integrovaného obvodu: Umístěte testovaný polovodičový prvek (DUT) na izolační desku testované hlavní jednotky a upevněte jej adaptivním přípravkem. Ujistěte se, že piny zařízení směřují nahoru a že nejsou uvolněné (aby se zabránilo ovlivnění přesnosti vybíjení jeho posunutím během testování).
2. Kalibrace polohy: Nastavením trojrozměrných knoflíků (osy X/Y/Z) na základně přesně umístěte cílový kolík DUT do střední polohy přímo pod měřicí sondou. Doporučuje se, aby přesnost kalibrace byla ≤ 0.1 mm (viz požadavky na chybu polohování specifikované v normách JEDEC).
3. Ladění sondy:
• Ručně ovládejte měřicí sondu tak, aby se přesunula do polohy maximálního posunutí, a poté ji pomalu spusťte, dokud se nedotkne cílového kolíku (sledujte stav kontaktu, abyste předešli poškození zařízení v důsledku nadměrného vytlačování).
• Po ověření správné polohy kontaktu vraťte sondu do její původní pohotovostní polohy (doporučuje se vzdálenost 5~10 mm od kolíku pro zajištění bezpečného prostoru pro pohyb).
4. Přednastavení parametrů: Na rozhraní ovládání systému nastavte vertikální rychlost pohybu sondy (doporučuje se 0.5~2 cm/s, upravte podle křehkosti pouzdra zařízení, aby se zabránilo mechanickému nárazu způsobenému nadměrnou rychlostí).
5. Elektrostatické nabíjení: Spusťte zdroj stejnosměrného vysokého napětí, nastavte cílovou hodnotu napětí (stanovenou na základě zkušebních norem nebo úrovní citlivosti zařízení) a uveďte testované zařízení (DUT) do stavu elektrostatického indukčního nabíjení pomocí indukční desky vysokého napětí. Udržujte stabilní nabíjení (pro zajištění rovnoměrného rozložení náboje je obvykle nutná doba klidu 1~2 sekundy).
6. Zkouška vybíjením:
• Spusťte program automatického pohybu sondy směrem dolů. Sonda se rychle dotkne cílového kolíku přednastavenou rychlostí a dokončí proces vybíjení CDM.
• V okamžiku vybití je průběh proudu přenášen v reálném čase do osciloskopu prostřednictvím vestavěného atenuátoru sondy a koaxiálních kabelů, což umožňuje zobrazení, ukládání a následnou analýzu průběhu (doporučuje se vzorkovací frekvence ≥1 GHz, aby se zajistilo zachycení detailů pulzů na úrovni nanosekund).

Schématický

Základní referenční diagram（ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014）

Schématický

Ekvivalentní schéma zapojení

Fyzický referenční obrázek zkušební sondy

Základní fyzický obrázek

Schematické schéma trojrozměrné úpravy základny (referenční)

Proces zkušebního provozu:
1. Umístěte DUT na izolační desku, upevněte přípravek a směřujte kolík nahoru;
2. Ručně nastavte trojrozměrný knoflík základny tak, aby kolík DUT byl uprostřed;
3. Ručně ovládejte zkušební sondu na maximální posunutí, ověřte, že je v kontaktu s kolíkem, a poté vraťte její polohu;
4. Nastavte rychlost pohybu sondy na vhodnou hodnotu;
4. Spusťte zdroj vysokého napětí na XX voltů, aby se zkoušené zařízení dostalo do stavu elektrostaticky indukovaného nabití;
5. Nechte sondu automaticky rychle sjet dolů a dotkněte se kolíku pro dokončení procesu vybíjení CDM. Současně jsou data o průběhu výboje přenášena koaxiálním kabelem do osciloskopu pro zobrazení a uložení.

Schematický diagram procesu testovacího provozu

ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014 CDM ESD Test System – Úvodní video