在日常生活和生產(chǎn)中,靜電是一種常見的現(xiàn)象。當兩個不同的物體相互接觸和分離時,可能產(chǎn)生靜電。在電子設(shè)備中,靜電放電可能會造成電子元器件的損壞。例如,靜電放電產(chǎn)生的瞬間高電壓可能會擊穿半導(dǎo)體器件的絕緣層,導(dǎo)致芯片短路或性能下降。這種損壞可能是永久性的,會使電子設(shè)備出現(xiàn)故障。
測試目的:
ESD 測試的主要目的是評估電子元器件對靜電放電的敏感度,通過設(shè)備模擬各種靜電放電情況,確定電子元器件能夠承受的靜電放電水平,從而幫助改進產(chǎn)品設(shè)計,采取適當?shù)撵o電防護線路,以提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
人體模型(Human Body Model)測試
測試原理:
模擬人體靜電放電對芯片的影響。人體在行走、接觸物體等活動過程中會積累靜電,當人體接觸芯片引腳等部位時,靜電就會通過芯片放電。在測試中,會使用一個 100pF 的電容和 1.5kΩ 的電阻串聯(lián)來模擬人體的靜電放電特性的等效電路。
測試方法:
通過設(shè)備模擬施加從幾百伏到幾千伏不等的靜電脈沖。例如,對于一些普通消費類芯片,可能會從 ±500V 開始逐步增加電壓進行測試,并觀察芯片在每次放電后的 IV Curve 曲線是否正常。
芯片測試常用國際標準:
1. MIL-883
2. JS-001
3. ANSI/ESD STM5.1
4. JESD22-A114
5. AEC-Q100-002
機器模型(Machine Model)測試
測試原理:
模擬自動化生產(chǎn)設(shè)備對芯片產(chǎn)生的靜電放電。在芯片生產(chǎn)、組裝過程中,自動化機器設(shè)備可能會產(chǎn)生靜電并對芯片放電。機器模型中電容一般約為 200pF,電阻接近 0Ω,實驗過程中持續(xù)時間和瞬間電流與人體模型差異較大。
測試方法:
將放電設(shè)備的電極與芯片引腳接觸,施加符合機器模型特性的靜電脈沖,每次放電后確認 IV Curve 是否正常。
芯片測試常用國際標準:
1. ANSI/ESD STM5.2
2. JESD22-A115
3. AEC-Q100-003
帶電器件模型(Charged Device Model)測試
測試原理:
模擬芯片在生產(chǎn)、運輸、組裝等過程中自身可能會帶上靜電,當它與接地物體接觸時發(fā)生放電。這種模型重點關(guān)注已經(jīng)帶電的芯片自身放電對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。
測試方法:
首先通過特殊的充電裝置使芯片帶上一定的靜電電荷,通常是將芯片放置在一個充電盤上 ,利用電場使芯片表面或內(nèi)部積累電荷。然后讓芯片的引腳或其他導(dǎo)電部分與接地平面接觸,可透過示波器監(jiān)測芯片引腳在靜電放電過程中的波形變化,通過觀察波形是否出現(xiàn)異常尖峰或振蕩來判斷芯片是否受到靜電干擾。
芯片測試常用國際標準:
1. ESDA STM 5.3.1
2. JESD22-C101
3. JS-002
4. AEC-Q100-011