IC patikimumo užtikrinimas: kodėl ESD-883D HBM/MM simuliatorius yra būtinas puslaidininkių tyrimams ir plėtrai

Visoje puslaidininkinių įtaisų tyrimų ir plėtros, pakavimo, gamybos, transportavimo ir surinkimo eigoje elektrostatinė iškrova yra pagrindinė latentinių lustų gedimų priežastis. Elektrostatinius impulsus gali generuoti žmogaus sąlytis, automatinės įrangos sąlytis ir medžiagų trintis. Net ir be matomų iškrovų reiškinių, lustų užtvarų oksido sluoksniai ir PN sandūros gali būti negrįžtamai pažeisti. Tokia žala retai sukelia visišką įtaiso gedimą; vietoj to susidaro latentiniai defektai, kurie vėlesnio įrengimo ir galutinio vartotojo eksploatavimo metu sukelia atsitiktinius funkcinius gedimus, sukeldami didelę riziką gatavų gaminių kokybei. Norint įvertinti elektrostatinio atsparumo savybes prieš pristatant komponentus, HBM/MM ESD simuliatorius IC tapo nepakeičiama bandymo įranga puslaidininkių patikimumo laboratorijose. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama... LISUN ESD‑883D HBM/MM puslaidininkinis ESD generatorius, iliustruojantis HBM/MM ESD simuliatoriaus, skirto IC, veikimo principą, aparatinės įrangos ypatybes, atitiktį standartams ir pramoninio taikymo scenarijus. 

HBM/MM ESD simuliatoriaus, skirto IC, pagrindinis principas ir įrangos išdėstymas
ESD-883D puslaidininkinis elektrostatinės iškrovos generatorius yra didelio tikslumo ESD atsparumo bandymo įrenginys, sukurtas LISUN specialiai puslaidininkiniams komponentams, tokiems kaip lustai, diodai, tranzistoriai ir IC moduliai. Pagrindinė jo funkcija – imituoti du įprastus ESD modelius, atsirandančius puslaidininkių gamybos, transportavimo ir surinkimo metu: žmogaus kūno modelį (HBM) ir mašinos modelį (MM). Standartizuotu aukštos įtampos impulsų injekcijos būdu jis įvertina puslaidininkinių įtaisų atsparumo elektrostatiniam smūgiui ribą, iš anksto aptinka latentinius gedimus, įskaitant užtūros gedimą ir PN sandūros pažeidimus, kuriuos sukelia elektrostatinė įtampa, ir pateikia svarbius bandymų duomenis puslaidininkinių komponentų patikimumo projektavimui ir galutinei kokybės kontrolei. Kaip pagrindinis HBM/MM ESD simuliatorius IC, šis prietaisas skiriasi nuo sistemos lygio ESD generatorių, atitinkančių IEC 61000-4-2, skirtų gatavų gaminių bandymams. Jis skirtas komponentų lygio lustų bandymams su įtempiu ir griežtai atkuria išlydžio bangų formas, apibrėžtas JEDEC, IEC ir MIL-STD-883 standartuose.

HBM modelis imituoja elektrostatinę iškrovą, kai įkrautas žmogaus pirštas paliečia lusto kontaktus, atkartodamas realias sąlygas, kai operatoriai tvarko komponentus gamybos cechuose. MM modelis imituoja iškrovą iš įkrautos metalinės automatinės įrangos, tokios kaip paėmimo ir įdėjimo mašinos ir zondavimo stotys, liečiančios lustus. MM iškrovos kilpa beveik neturi nuosekliosios varžos ir sukuria didesnę maksimalią iškrovos srovę, todėl puslaidininkiniams įtaisams daromas didesnis žalingas poveikis. HBM/MM ESD simuliatorius IC atkuria abiejų modelių lygiavertes grandines per vidinius talpos ir varžos tinklus. Bandomojo įtaiso kontaktams taikomi laipsniško lygio aukštos įtampos impulsai. Elektrinių charakteristikų matavimai po įtempimo padeda spręsti, ar įtaisas pažeistas, nustatyti komponentų ESD jautrumo lygius ir pateikti bandymo duomenis iteraciniam lustų ESD apsaugos grandinių optimizavimui.

ESD-883D Elektrostatinės iškrovos (ESD) IC testeris

ESD-883D HBM/MM ESD simuliatoriaus, skirto IC, aparatinės įrangos konfigūracija ir pagrindinės techninės specifikacijos
Dėl modulinės grandinės architektūros ESD-883D palaiko perjungimą tarp HBM ir MM bandymo režimų vienu spustelėjimu ir integruoja didelio tikslumo įtampos grįžtamojo ryšio sistemą, kurios iškrovos įtampos paklaida yra ±3 %. Dulkių ir korozijai atsparus korpusas leidžia jį naudoti 1000 klasės puslaidininkių švariose patalpose. Dvikalbis kinų ir anglų kalbomis veikiantis „Android“ jutiklinis ekranas veikia kaip žmogaus ir mašinos sąsaja, leidžianti iš anksto nustatyti standartinius bandymo lygius, tokius kaip HBM 2 kV, 4 kV ir 8 kV. Suderinami įrankiai apima TO korpuso tvirtinimo įtaisus ir SMD bandymo įtaisus, apimančius puslaidininkinius įtaisus su DIP, SOP, QFP ir kitų tipų korpusais, be dažno tvirtinimo įtaisų keitimo. Pagrindinės techninės specifikacijos išvardytos toliau pateiktoje lentelėje.

Šis HBM/MM ESD simuliatorius IC pasižymi išplėtimo galimybėmis. Pasirenkamas ESD-CDM modulis gali atnaujinti platformą, kad ji palaikytų HBM / MM / CDM trijų viename bandymus, apimančius tris pagrindinius komponentų lygio ESD modelius, kad būtų patenkinti griežti puslaidininkių patikimumo patvirtinimo reikalavimai. Aparatinės įrangos grandinės parametrai visiškai atitinka HBM ir MM grandinių reikalavimus, apibrėžtus GB/T 4937.26-2023, GB/T 4937.27-2023, IEC 60749-26, IEC 60749-27, ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024 ir AEC-Q100, užtikrinant bangos formos atitiktį ir leidžiant pateikti bandymų duomenis gaminio sertifikavimui.

HBM/MM ESD simuliatoriaus, skirto IC, bandymo procedūra ir gedimo kriterijų logika
Atliekant HBM ir MM bandymus su ESD‑883D, bandomasis puslaidininkinis įtaisas turi būti sumontuotas ant tam skirtų tvirtinimo elementų, o kontaktų jungtys turi būti užbaigtos pagal standartinius reikalavimus. Sukonfigūruojamos bandymo sąlygos, įskaitant iškrovimo įtampą, poliškumą, impulsų skaičių ir iškrovimo intervalą. Bandymams paprastai taikoma laipsniško įtampos didinimo strategija: elektrostatiniai impulsai taikomi palaipsniui didinant įtampos lygius. Po kiekvienos įtempių sekos atliekami nuolatinės srovės parametriniai bandymai ir funkcinė patikra. Padidėjusi nuotėkio srovė, funkcinis sutrikimas arba ryšio gedimas rodo, kad įtaisas pasiekė elektrostatinio atsparumo ribą.

Lustų gedimai skirstomi į katastrofinius ir latentinius gedimus. Katastrofiniai gedimai pasireiškia kaip tiesioginė nutrūkusi grandinė arba trumpasis jungimas su visiškai nenormaliais elektriniais parametrais. Latentinis gedimas pasireiškia kaip parametrinis poslinkis, kol įrenginys veikia, tačiau patikimumas labai sumažėja ir dėl vėlesnių įtempių, tokių kaip temperatūros ciklai ar vibracija, gali įvykti visiškas gedimas. HBM/MM ESD simuliatoriaus vertė IC slypi tame, kad standartizuoto elektrostatinio įtempio metu galima atskleisti latentinius defektus, atsiradusius dėl mokslinių tyrimų ir plėtros bei gamybos. Mokslinių tyrimų ir plėtros metu bandymų rezultatai padeda optimizuoti lustų ESD apsaugos diodus ir spaustukų grandines. Pakavimo įmonės naudoja imčių bandymus, kad įvertintų, ar pakavimo ir laidų sujungimo procesai mažina komponentų ESD atsparumą.

ESD-883D praktinė pritaikymo vertė puslaidininkių pramonės grandinėje
Lustų projektavimo tyrimų ir plėtros etape HBM/MM ESD simuliatorius IC naudojamas MCU, energijos valdymo IC, RF lustų, taip pat SiC ir GaN plataus draudžiamojo tarpo įtaisų patikimumui patvirtinti. Projektavimo inžinieriai naudoja HBM ir MM bandymus, kad patikrintų apsaugos grandinės veikimą, apibrėžtų komponentų ESD jautrumo lygius ir optimizuotų lustų išdėstymą bei apsaugos įtaiso parametrus, išvengdami brangaus perprojektavimo, kurį sukelia nepakankamas ESD atsparumas po išjungimo.

Puslaidininkių pakavimo gamyklose ESD-883D palaiko išeinantį supakuotų komponentų, apimančių DIP, SOP, QFP ir kitus paketus, mėginių patikrinimą. Masinis mėginių ėmimas stebi įrenginio veikimo pablogėjimą, kurį sukelia gamybos proceso skirtumai, ir garantuoja atitiktį JEDEC specifikacijoms siunčiamiems gaminiams. Automobilių puslaidininkiams keliami griežti elektrostatinio patikimumo reikalavimai. Transporto priemonių klasės MCU, milimetrinių bangų radarų lustai ir IGBT vartų tvarkyklių IC turi būti atlikti HBM ir MM bandymai pagal AEC-Q100. HBM/MM ESD simuliatorius IC atkuria elektrostatinius smūgius, atsirandančius surinkimo metu, ir sumažina saugos pavojus, tokius kaip prietaisų skydelio energijos tiekimo sutrikimai ir ADAS signalo netikslūs duomenys, kuriuos sukelia elektrostatinė žala borto sistemoms. Karinės ir aviacijos lustai taip pat naudoja šią įrangą griežtam ESD patvirtinimui pagal MIL-STD-883 3015 metodą ir GJB 548B-2020.

Trečiųjų šalių bandymų laboratorijos atlieka atitikties bandymus su ESD‑883D ir teikia CNAS atsekamas bandymų ataskaitas, patvirtinančias CE, UL ir kitus tarptautinius rinkos patekimo sertifikatus. Periodinis prietaisų kalibravimas atitinka prietaisų ISO 17025 laboratorijų akreditacijos reikalavimus ir yra laboratorijų pajėgumų plėtros pagrindas. Vartotojų elektronikos taikymuose SoC, „Bluetooth“ lustai ir išmaniųjų namų MCU taip pat atliekami ESD jautrumo vertinimai naudojant HBM/MM ESD simuliatorių IC, siekiant sumažinti po pardavimo gedimų, tokių kaip sistemos gedimai ir aparatinės įrangos pažeidimai galutiniuose produktuose, skaičių.

Išvada
Elektrostatinė žala kelia nemažą patikimumo riziką puslaidininkiniams įtaisams. Daugelis ankstyvosios stadijos lustų gedimų kyla dėl elektrostatinės įtampos, su kuria susiduriama projektuojant, pakuojant ir surinkant. ESD-883D HBM/MM ESD simuliatorius IC visiškai įgyvendina komponentų lygio HBM ir MM elektrostatinės iškrovos modeliavimą ir atitinka pasaulinius puslaidininkių ESD bandymų standartus. Jis apima visą lustų projektavimo, pakavimo, automobilių ir karinių specifikacijų patvirtinimo bei trečiųjų šalių sertifikavimo darbo eigą. Standartizuotas streso testavimas naudojant... HBM/MM ESD simuliatorius IC Iš anksto nustato silpnąsias ESD vietas, optimizuoja apsaugos schemas ir ekranuoja defektinius komponentus, sumažindamas galutinio produkto gedimo tikimybę nuo šaltinio ir užtikrindamas patikimą bandymo patikimumą masinei puslaidininkinių įtaisų gamybai ir pateikimui į rinką. Dėl spartaus plataus draudžiamojo tarpo puslaidininkių ir automobilių lustų augimo nuolat auga komponentų lygio ESD bandymų paklausa, todėl puslaidininkių patikimumo laboratorijose IC branduolių infrastruktūrai naudojamas HBM/MM ESD simuliatorius.