Электростатические пистолеты с заряженным устройством (CDM) для тестирования ИС

Пистолеты ESD-CDMCharged Device Model (CDM) для тестирования микросхем — это высокоточное устройство для тестирования на устойчивость, специально разработанное LISUN для сценариев «контактного разряда заряженного устройства» полупроводниковых компонентов в процессах производства, транспортировки и сборки. Функция заключается в моделировании процесса мгновенного разряда, возникающего при контакте полупроводникового компонента, после того как он сам зарядился (например, посредством трибоэлектризации или индуктивной зарядки), с заземленными объектами (например, испытательными стендами, печатными платами или автоматизированным оборудованием). Благодаря точному контролю таких параметров, как напряжение разряда и форма тока, система оценивает предел устойчивости компонента к таким «скрытым электростатическим разрядам», заблаговременно выявляет риски (например, выгорание внутренних цепей или функциональный отказ кристаллов), вызванные разрядом CDM, и обеспечивает критически важную испытательную базу для проектирования надежности, контроля качества массового производства и международной сертификации соответствия полупроводниковых компонентов.

Электростатический пистолет ESD-CDM Charged Device Model (CDM) использует инновационную интегрированную структуру «инжекция заряда – контактный разряд», устраняя такие проблемы традиционного испытательного оборудования CDM, как сложность эксплуатации и низкая стабильность формы сигнала. Он оснащен высокоточным модулем измерения заряда, который может в режиме реального времени контролировать количество заряда устройства, обеспечивая погрешность напряжения разряда ≤ ±3%. В сочетании с настраиваемыми оснастками для полупроводниковых приборов (совместимыми с основными корпусами, включая DIP, SOP, QFP и BGA) и большим сенсорным экраном Android с поддержкой китайского и английского языков, ESD-CDM позволяет настраивать параметры испытания одним щелчком мыши, автоматически управлять процессом разряда и сохранять данные испытаний (формы напряжения и тока) в режиме реального времени. Это значительно повышает эффективность и повторяемость данных при электростатическом испытании полупроводниковых приборов, удовлетворяя потребности полупроводниковой промышленности в высокоточном и высокосовместимом испытательном оборудовании.

Система ESD-CDM состоит из трёх основных компонентов: источника постоянного тока высокого напряжения, основного прибора и электростатического испытательного зонда (включая аттенюатор). Она может реализовывать функции тестирования заряда электростатической индукции, электростатического разряда и получения сигнала разряда модели заряженного устройства (CDM). Примечание: ESD-CDM может использовать один и тот же хост с ESD-883D Имитаторы электростатического разряда HBM / MM для одновременного тестирования HBM, MM и CDM (LISUN модель: ESD-883D/ESD-CDM)

Конфигурация системы:
1. Источник постоянного тока высокого напряжения:
а. Диапазон выходного напряжения: ±(10 В ~ 5 кВ) Он охватывает обычные требования к испытательному напряжению CDM полупроводниковых приборов и подходит для тестирования устройств с различными уровнями восприимчивости (например, класс 0 ~ класс 3).
б. Точность выходного напряжения: ±(3% от показаний + 10 В). Это обеспечивает точный контроль заряженного напряжения и соответствует требованиям по погрешности напряжения, указанным в стандарте IEC 60749-28:2021.

2. Хост-инструмент:
а. Конструкция безопасности изоляции: встроенный механизм высоковольтной изоляции, который обеспечивает изоляцию и изоляцию высоковольтной индукционной пластины для предотвращения утечки высокого напряжения, гарантируя безопасность операторов и оборудования.
b. Функция регулировки смещения: интегрированная система «высоковольтная индукционная пластина + изоляционная пластина» обеспечивает регулировку смещения по трём осям X/Y/Z. Диапазон регулировки составляет 0–10 см, а точность регулировки достигает 0.1 мм (ручная регулировка), что обеспечивает точную адаптацию к полупроводниковым приборам с корпусами разных размеров.
c. Характеристики индукционной пластины: 12 см × 12 см × 2 мм. Она обеспечивает равномерное и стабильное электростатическое индукционное поле, соответствующее требованиям к напряжённости поля для зарядки устройств при испытаниях CDM.
d. Характеристики изоляционной пластины: 12 см × 12 см × 0.4 мм. Изготовленная из материала FR4, она обеспечивает как изоляцию, так и структурную устойчивость, что соответствует требованиям к материалам для испытательных платформ, указанным в стандарте JEDEC JESD22-C103-J.

3. Электростатический испытательный зонд:
а. Возможность измерения тока: максимальное измеряемое пиковое значение импульса тока электростатического разряда составляет ≥20 А. Это соответствует требованиям к мониторингу тока при высоковольтных (например, 5 кВ) испытаниях CDM и позволяет точно регистрировать пиковый ток в момент разряда.
b. Физические параметры зонда: диаметр Φ1.5 мм × длина 10 мм, телескопическая часть длиной около 3 мм. Он совместим с полупроводниковыми приборами в корпусах различной высоты (например, с тонкими корпусами SMD и толстыми корпусами TO), обеспечивая точный разрядный контакт.
c. Управление движением: поддерживает вертикальное движение (два режима: программное управление + ручное управление). Скорость движения регулируется от 0.1 см/с до 5 см/с, обеспечивая стабильный и контролируемый процесс разрядного контакта.
г. Сбор данных: оснащен специальным аттенюатором и выделенными интерфейсами/кабелями сбора данных. Может быть напрямую подключен к осциллографу для сбора и анализа данных в режиме реального времени.
е. Характеристики пластины заземления: 63.5 мм × 63.5 мм × 6.35 мм. Она обеспечивает стандартную опорную плоскость заземления для обеспечения единообразия условий тестирования.

Методы испытаний:
1. Установка микросхемы: Поместите тестируемое полупроводниковое устройство (ТУ) на изолирующую пластину основного блока и закрепите его с помощью адаптивного крепления. Убедитесь, что контакты устройства направлены вверх и нет люфта (чтобы предотвратить смещение во время тестирования, влияющее на точность разряда).
2. Калибровка положения: регулируя трёхмерные ручки (оси X/Y/Z) основания, точно установите целевой штифт проверяемого устройства в центральное положение непосредственно под щупом. Рекомендуемая точность калибровки должна быть ≤ 0.1 мм (см. требования к погрешности позиционирования, установленные в стандартах JEDEC).
3. Отладка зонда:
• Вручную переместите испытательный зонд в положение максимального смещения, затем медленно опускайте его, пока он не коснется целевого штифта (следите за состоянием контакта, чтобы избежать повреждения устройства из-за чрезмерного выдавливания).
• Убедившись, что положение контакта точное, верните зонд в исходное положение ожидания (рекомендуется оставлять расстояние 5–10 мм от штифта для сохранения безопасного пространства для перемещения).
4. Предварительная настройка параметров: в интерфейсе управления системой установите скорость вертикального перемещения зонда (рекомендуется 0.5~2 см/с, регулируется в соответствии с хрупкостью корпуса устройства, чтобы избежать механического воздействия, вызванного чрезмерной скоростью).
5. Электростатическая зарядка: включите источник постоянного тока высокого напряжения, установите целевое значение напряжения (определяемое на основе стандартов испытаний или уровней восприимчивости устройства) и переведите испытуемое устройство (DUT) в состояние электростатической индукции с помощью высоковольтной индукционной пластины. Поддерживайте стабильную зарядку (для равномерного распределения заряда обычно требуется время ожидания 1–2 секунды).
6. Тестирование разряда:
• Запустите программу автоматического опускания зонда. Зонд быстро коснётся целевого штифта с заданной скоростью, завершая процесс разряда CDM.
• В момент разряда форма сигнала тока передается на осциллограф в реальном времени через встроенный аттенюатор зонда и коаксиальные кабели, что позволяет отображать форму сигнала, сохранять ее и проводить последующий анализ (для обеспечения захвата деталей импульса наносекундного уровня рекомендуется частота дискретизации ≥1 ГГц).

Схема

Принципиальная справочная схема (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

Схема

Эквивалентная принципиальная схема

Физическое эталонное изображение тестового пробника

Базовое физическое изображение

Принципиальная схема трехмерной регулировки основания (справочная)

Процесс тестовой эксплуатации:
1. Поместите проверяемое устройство на изоляционную плиту, закрепите приспособление и направьте штырь вверх;
2. Вручную отрегулируйте трехмерную ручку основания так, чтобы штифт проверяемого устройства находился в центре;
3. Вручную доведите измерительный щуп до максимального смещения, убедитесь, что он соприкасается со штифтом, а затем восстановите его положение;
4. Установите подходящую скорость движения зонда;
4. Включите источник высокого напряжения до ХХ Вольт, чтобы перевести ИУ в электростатически индуцированное заряженное состояние;
5. Заставьте зонд автоматически быстро двигаться вниз и коснитесь штифта, чтобы завершить процесс разрядки CDM. В то же время данные о форме сигнала разряда передаются на осциллограф по коаксиальному кабелю для отображения и хранения.

Принципиальная схема процесса тестовой эксплуатации