蘇州通格電子設(shè)備有限公司
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閱讀：209發(fā)布時間：2025-4-22
根據(jù)靜電的產(chǎn)生方式以及對電路的損傷模式不同通常分為四種測試方式：人體放電模式(HBM: Human-Body Model)、機器放電模式(Machine Model)、元件充電模式(CDM: Charge-Device Model)、電場感應(yīng)模式(FIM: Field-Induced Model)，但是業(yè)界通常使用前兩種模式來測試(HBM, MM)。下文著重講解以下前兩種，尤其是第二種機器放電模式的測試方法：
一、人體放電模式(HBM)：
就是人體摩擦產(chǎn)生的電荷突然碰到芯片釋放的電荷導(dǎo)致芯片燒毀擊穿，秋天和別人觸碰經(jīng)常觸電就是這個原因。
業(yè)界對HBM的ESD標(biāo)準(zhǔn)為：(MIL-STD-883C method 3015.7，等效人體電容為100pF，等效人體電阻為1.5Kohm)，它規(guī)定小于<2kV的則為Class-1，在2kV~4kV的為class-2，4kV~16kV的為class-3。國際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(EIA/JESD22-A114-A)也有相關(guān)規(guī)定。
二、機器放電模式(MM)：
是機器(如robot)移動產(chǎn)生的靜電觸碰芯片時由pin腳釋放，其標(biāo)準(zhǔn)為EIAJ-IC-121 method 20(或者標(biāo)準(zhǔn)EIA/JESD22-A115-A)，等效機器電阻為0 (金屬)，電容依舊為100pF。由于機器是金屬且電阻為0，所以放電時間很短，幾乎是ms或者us之間。但是更重要的問題是，由于等效電阻為0，所以電流很大，所以即使是200V的MM放電也比2kV的HBM放電的危害大。而且機器本身由于有很多導(dǎo)線互相會產(chǎn)生耦合作用，所以電流會隨時間變化而干擾變化。
ESD的測試方法類似FAB里面的GOI測試，pin之后先給他一個ESD電壓，持續(xù)一段時間后，然后再回來測試電性看看是否損壞，沒問題再去加一個step的ESD電壓再持續(xù)一段時間，再測電性，如此反復(fù)直至擊穿，此時的擊穿電壓為ESD擊穿的臨界電壓(ESD failure threshold Voltage)。通常我們都是給電路打三次電壓(3 zaps)，為了降低測試周期，通常起始電壓用標(biāo)準(zhǔn)電壓的70% ESD threshold，每個step可以根據(jù)需要自己調(diào)整50V或者100V。
(1). Stress number = 3 Zaps. (5 Zaps, the worst case)
(2). Stress step ΔVESD = 50V(100V) for VZAP <=1000VΔVESD = 100V(250V, 500V) for VZAP > 1000V
(3). Starting VZAP = 70% of averaged ESD failure threshold (VESD)
另外，因為每個chip的pin腳很多，你是一個個pin測試還是組合pin測試，所以會分為以下四種組合：I/O-pin測試(Input and Output pins)、pin-to-pin測試、Vdd-Vss測試(輸入端到輸出端)、Analog-pin。
1. I/O pins：就是分別對input-pin和output-pin做ESD測試，而且電荷有正負(fù)之分，所以有四種組合：input+正電荷、input+負(fù)電荷、output+正電荷、output+負(fù)電荷。測試input時候，則output和其他pin全部浮接(floating)，反之亦然。
2. pin-to-pin測試: 靜電放電發(fā)生在pin-to-pin之間形成回路，但是如果要每每兩個腳測試組合太多，因為任何的I/O給電壓之后如果要對整個電路產(chǎn)生影響一定是先經(jīng)過VDD/Vss才能對整個電路供電，所以改良版則用某一I/O-pin加正或負(fù)的ESD電壓，其他所有I/O一起接地，但是輸入和輸出同時浮接(Floating)。
3.Vdd-Vss之間靜電放電：只需要把Vdd和Vss接起來，所有的I/O全部浮接(floating)，這樣給靜電讓他穿過Vdd與Vss之間。
4.Analog-pin放電測試：因為模擬電路很多差分比對(Differential Pair)或者運算放大器(OP AMP)都是有兩個輸入端的，防止一個損壞導(dǎo)致差分比對或運算失效，所以需要單獨做ESD測試，當(dāng)然就是只針對這兩個pin，其他pin全部浮接(floating)。
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