Pochopení modelu ESD HBM a jeho aplikace při testování polovodičů LISUN ESD-883D HBM/MM ESD simulátory pro testování IC

Abstraktní

Elektrostatický výboj (ESD) je kritickým problémem při výrobě a testování polovodičových zařízení, protože může způsobit značné poškození integrovaných obvodů (IC). Mezi různými modely ESD používanými pro testování je model lidského těla (HBM) nejrozšířenější pro simulaci elektrostatických výbojů, které napodobují lidský kontakt s citlivými zařízeními. Tento dokument zkoumá model ESD HBM a jeho význam v polovodičovém průmyslu se zaměřením na LISUN ESD-883D HBM/MM ESD simulátory pro testování IC. Ponoříme se do principů za ESD model HBM, jeho testovací standardy a jak LISUN ESD-883D systém řeší potřeby testování IC a zajišťuje bezpečnost zařízení a shodu.

1. Úvod

Elektrostatický výboj (ESD) je přechodný tok elektrického proudu, ke kterému dochází, když se dva elektricky nabité předměty dostanou do kontaktu nebo do těsné blízkosti. ESD může vést k trvalému poškození polovodičových součástek, což ovlivňuje jejich spolehlivost a funkčnost. Při testování polovodičů je model lidského těla (HBM) jednou z nejrozšířenějších metod pro hodnocení odolnosti zařízení vůči ESD.

Tento článek podrobně pojednává o modelu ESD HBM, zdůrazňuje jeho testovací metodiky a standardy a přezkoumává, jak LISUN ESD-883D HBM/MM ESD Simulator přispívá k přesnému a efektivnímu testování IC.

2. Přehled modelů ESD

Při testování polovodičů se běžně používá několik modelů ESD:

• Model lidského těla (HBM): Simuluje ESD při kontaktu člověka s integrovanými obvody.
• Model stroje (MM): Simuluje výboj ze strojů manipulujících s integrovanými obvody.
• Model nabitého zařízení (CDM): Simuluje ESD z nabitého zařízení vybíjejícího se do uzemněného objektu.

Model ESD HBM je zvláště důležitý, protože simuluje scénář reálného světa, kde se lidské tělo nesoucí elektrostatický náboj dotýká elektronického zařízení.

3. Vysvětlení modelu ESD HBM

Model ESD HBM je standardizován v několika dokumentech, včetně ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 a MIL-STD-883. Model simuluje výboj z lidského těla, který je modelován jako 100 pF kondenzátor vybíjený přes odpor 1.5 kΩ. K výboji obvykle dojde za méně než 150 nanosekund a množství uvolněné energie může způsobit poškození citlivých polovodičových součástek.

Výboje HBM jsou charakterizovány svým špičkovým proudem, dobou náběhu a tvarem vlny. Závažnost výboje je obvykle kvantifikována ve voltech (V), přičemž testování se provádí na úrovních od 500 V do několika tisíc voltů.

Tabulka 1: Charakteristiky ESD HBM křivky

Napětí (V)	Špičkový proud (A)	Čas náběhu (ns)	Délka (ns)
500	0.33	2	150
1000	0.67	2	150
2000	1.33	2	150
4000	2.67	2	150

4. ESD testovací standardy

Existuje několik průmyslových standardů používaných k definování parametrů a testovacích postupů pro ESD testování, zejména pro HBM. Tyto standardy pomáhají zajistit, že polovodičová zařízení jsou dostatečně robustní, aby vydržela potenciální ESD události během normálního provozu.

• ANSI/ESDA/JEDEC JS-001: Definuje testování HBM pro integrované obvody, specifikuje tvar vlny a testovací podmínky.
• MIL-STD-883: Zahrnuje testování ESD pro vojenská zařízení, včetně standardů HBM.
• JEDEC JESD22-A114: Používá se také pro testování HBM, zejména v komerčních aplikacích.

Všechny tyto standardy zajišťují, že testování ESD napodobuje skutečné podmínky, což výrobcům umožňuje lépe chránit integrované obvody před poškozením elektrostatickým nábojem.

5. LISUN ESD-883D HBM/MM ESD simulátor

Jedno LISUN ESD-883D HBM/MM ESD Simulator je pokročilý testovací systém navržený pro simulaci výbojů modelu lidského těla (HBM) i modelu stroje (MM). Tento všestranný systém umožňuje přesnou kontrolu nad testovacím prostředím a zajišťuje shodu s globálními testovacími standardy, včetně ANSI/ESDA/JEDEC JS-001, IEC 61000-4-2a MIL-STD-883.

Klíčové vlastnosti LISUN ESD-883D patří:

• Možnost testování HBM a MM: Systém může simulovat ESD výboje podle modelů HBM i MM, takže je vhodný pro širokou škálu testovacích aplikací.
• Programovatelné úrovně napětí: Simulátor nabízí širokou škálu nastavení napětí, od 50V do 8000V, což uživatelům umožňuje testovat integrované obvody při různých úrovních zátěže.
• Přesné průběhy výboje: Systém zajišťuje, že generované křivky splňují přísné požadavky globálních standardů ESD.
• Uživatelsky přívětivé rozhraní: LISUN ESD-883D nabízí intuitivní rozhraní, které usnadňuje nastavení testů a analýzu výsledků.

6. Testování integrovaných obvodů s LISUN ESD-883D

Při testování IC pomocí LISUN ESD-883Dje třeba vzít v úvahu několik kritických parametrů. Úroveň napětí a počet výbojů jsou upraveny podle očekávaného vystavení IC ESD v jeho provozním prostředí. Níže je uveden příklad typického testovacího postupu pomocí LISUN ESD-883D:

• Krok 1: Test Setup: Testovaný IC je umístěn na uzemněné testovací platformě. The LISUN ESD-883D je nakonfigurován s požadovanými testovacími parametry, včetně úrovně napětí a počtu vybití.
• Krok 2: Vybíjení: Systém se vybíjí při specifikované úrovni napětí, přičemž tvar vlny a špičkový proud jsou pečlivě sledovány.
• Krok 3: Vyhodnocení: Po testu je IC vyhodnocen z hlediska funkčního poškození nebo snížení výkonu.

Tabulka 2: Vzorové výsledky testu s použitím LISUN ESD-883D

Model IC	Testovací napětí (V)	Počet vybití	Pass / Fail	Funkce po testu
IC-A	1000	5	Přejít	Plně funkční
IC-B	2000	10	Přejít	Snížený výkon
IC-C	4000	3	Selhat	Nefunkční

7. Strategie ESD ochrany v návrhu polovodičů

Začlenění ESD ochrany do polovodičových zařízení je zásadní pro zajištění dlouhodobé spolehlivosti. Návrháři používají různé strategie k ochraně IC před poškozením ESD, včetně:

• Ochranné diody na čipu: Ty jsou umístěny na vstupech a výstupech integrovaných obvodů, aby odváděly ESD proud pryč od citlivých vnitřních obvodů.
• Uzemnění a stínění: Správné uzemnění a použití stíněných krytů může snížit riziko expozice ESD.
• Použití ochranného obalu: Během přepravy a manipulace jsou integrované obvody skladovány v obalových materiálech bezpečných proti ESD, aby se minimalizovala možnost vybití.

8. Výhody LISUN ESD-883D v testování IC

Jedno LISUN ESD-883D HBM/MM ESD Simulator nabízí několik výhod pro testování IC:

• Přesnost a spolehlivost: Systém zajišťuje přesné testovací podmínky, což usnadňuje identifikaci potenciálních zranitelností ESD v IC.
• Soulad s mezinárodními standardy: Dodržováním globálních standardů LISUN ESD-883D pomáhá výrobcům plnit požadavky průmyslu.
• Flexibilita: Pomocí programovatelných úrovní napětí a počtu vybití lze systém přizpůsobit pro různé testovací scénáře.

9. závěr

Jedno ESD model HBM hraje zásadní roli v polovodičovém průmyslu tím, že simuluje elektrostatické výboje, které napodobují lidský kontakt. Zařízení jako LISUN ESD-883D HBM/MM ESD Simulator umožňuje přesné testování podle globálních standardů a pomáhá výrobcům zajistit, aby jejich integrované obvody byly dostatečně robustní, aby vydržely události ESD. Protože ESD zůstává významnou hrozbou pro spolehlivost polovodičů, systémy jako např LISUN ESD-883D jsou zásadní pro zajištění výkonu a životnosti integrovaných obvodů v dnešním světě založeném na technologiích.

Reference

ANSI/ESDA/JEDEC JS-001. "Model lidského těla (HBM) – úroveň komponent."
MIL-STD-883. "Standardní zkušební metody pro mikroobvody."
LISUN Skupina. “LISUN ESD-883D HBM/MM ESD simulátory pro testování IC.” Dostupné na: https://www.lisungroup.com/products/emi-and-emc-test-system/electrostatic-discharge-esd-ic-tester.html

Tagy:ESD-883D