集成電路電子元件的ESD測(cè)試方法

ESD產(chǎn)生的原因較多，對(duì)于集成電路電子元件產(chǎn)品，常見(jiàn)的ESD被分類(lèi)為下列三類(lèi)，分別是：人體放電模式(HBM, Human Body Model)、機(jī)器放電模式(MM, Machine Model)以及元件充電模式(CDM, Charge Device Model)。

人體放電模式

指人體通過(guò)磨擦或其他原因積累了靜電，而靜電沒(méi)有釋放時(shí)，當(dāng)人碰觸到電子元件時(shí)，人體積累的靜電便會(huì)經(jīng)由電子元件的管腳進(jìn)入電子元件內(nèi)，再經(jīng)由電子元件放電到地。該模型表征人體帶電接觸元件放電，人體等效電阻定為1.5kΩ，人體等效電容定為100pF。

機(jī)器放電模式

用于模擬帶電導(dǎo)體在電子元件上產(chǎn)生靜電放電。是指機(jī)器（例如機(jī)械手臂）本身積累了靜電，當(dāng)此機(jī)器碰觸IC時(shí)，該靜電便經(jīng)由IC的PIN腳放電。該放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間較短、電流較大。

元件充電模式

由于摩擦或其他原因，電子元件在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中積累了靜電，但由于沒(méi)有快速釋放電荷，因此沒(méi)有受到損傷。這種帶有靜電的元件的管腳接近或者觸碰到導(dǎo)體或人體時(shí)，元件內(nèi)部的靜電便會(huì)瞬間放電，此種模式的放電時(shí)間可能只在幾ns內(nèi)。

CDM ESD放電時(shí)間更短、電流峰值更高，導(dǎo)致器件承受的ESD應(yīng)力更大，相比于前兩種模式，CDM更容易導(dǎo)致IC損壞。

AEC-Q認(rèn)證的ESD測(cè)試要求

AEC-Q車(chē)載電子認(rèn)證對(duì)集成電路芯片，分立器件，被動(dòng)元器件及其他組件均提出了相應(yīng)ESD測(cè)試需求。

AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q102、AEC-Q103、AEC-Q104等標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)JS-001及JS-002進(jìn)行HBM模式和CDM模式的ESD測(cè)試。

與其他系列的標(biāo)準(zhǔn)不同，AEC-Q200測(cè)試方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 10605，分為接觸放電和空氣放電兩種模式。

接觸放電是針對(duì)可以接觸到的半成品電子產(chǎn)品或金屬外殼的電子產(chǎn)品，采用接觸式放電，模擬在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的人體放電對(duì)電子產(chǎn)品造成損壞的情況。

空氣放電以絕緣外殼或在外殼表面涂覆絕緣防護(hù)層為放電目標(biāo)，該放電不與試樣表面直接接觸，而是由高壓靜電脈撞擊穿空氣并傳送到產(chǎn)品內(nèi)造成電子產(chǎn)品或元器件破壞的一種方式。

被動(dòng)元器件HBM ESD等效電路模型

接觸放電和空氣放電ESD電流波形示意圖

被動(dòng)元器件HBM ESD靜電敏感度等級(jí)，參考AEC-Q200-002標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)如下表。

被動(dòng)元器件HBM ESD靜電敏感度等級(jí)

ISO 10605規(guī)范的ESD測(cè)試方法同IEC 61000-4-2，僅在儲(chǔ)能電容及放電電阻方面存在差異。針對(duì)AEC-Q200的被動(dòng)元器件測(cè)試要求，等效電阻定為2000Ω，等效電容定為150pF，相比之下，IEC 61000-4-2規(guī)定的330Ω、150pF/330pF更加嚴(yán)酷。