ESD的標(biāo)準(zhǔn)及測試方法：保障電子元件的安全

在電子設(shè)備制造過程中，靜電放電（ESD）是一個(gè)不可忽視的重要問題。靜電可以在瞬間對電子元件造成不可修復(fù)的損害。因此，了解和應(yīng)用ESD的標(biāo)準(zhǔn)以及測試方法對于確保電子元件的可靠性至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹ESD的四種主要測試方式：人體放電模式（HBM）、機(jī)器放電模式（MM）、元件充電模式（CDM）和電場感應(yīng)模式（FIM），并重點(diǎn)闡述前兩種常用模式的測試標(biāo)準(zhǔn)和方法。

ESD的測試模式

1. 人體放電模式（HBM）

人體放電模式模擬的是人體摩擦產(chǎn)生電荷并通過接觸釋放到電子元件上的情況。這種模式常見于秋冬季節(jié)，人們因摩擦而積累靜電，觸碰到芯片時(shí)會釋放電荷，導(dǎo)致芯片損壞。HBM的標(biāo)準(zhǔn)主要包括MIL-STD-883C method 3015.7和國際電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EIA/JESD22-A114-A。

· MIL-STD-883C method 3015.7規(guī)定：

o 小于2kV的為Class-1

o 2kV至4kV的為Class-2

o 4kV至16kV的為Class-3

· HBM測試方法：

o 等效人體電容為100pF

o 等效人體電阻為1.5KΩ

2. 機(jī)器放電模式（MM）

機(jī)器放電模式模擬的是機(jī)器（如機(jī)器人）移動產(chǎn)生靜電并通過接觸釋放到電子元件上的情況。這種模式通常使用EIAJ-IC-121 method 20或EIA/JESD22-A115-A標(biāo)準(zhǔn)。

· MM的特點(diǎn)：

o 等效機(jī)器電阻為0（因?yàn)榻饘伲?/span>

o 電容為100pF

o 由于等效電阻為0，放電時(shí)間極短（ms或us之間）

o 電流很大，200V的MM放電危害比2kV的HBM放電更大

ESD的測試方法

測試步驟

ESD的測試方法類似于半導(dǎo)體制造中的GOI測試。以下是具體步驟：

1. 選擇測試Pin腳：先選擇測試的Pin腳，并設(shè)定一個(gè)初始ESD電壓。

2. 施加ESD電壓：施加電壓并持續(xù)一段時(shí)間，隨后測試Pin腳的電性。

3. 逐步增加電壓：如果電性正常，增加一個(gè)Step的電壓（50V或100V），再持續(xù)一段時(shí)間，反復(fù)測試直至擊穿。擊穿電壓為ESD的臨界電壓（ESD failure threshold Voltage）。

常見的測試設(shè)置

1. Stress number：通常設(shè)定為3次電壓沖擊（3 Zaps），最壞情況下為5次。

2. Stress step ΔVESD：

o 50V或100V（當(dāng)VZAP <=1000V）

o 100V、250V或500V（當(dāng)VZAP > 1000V）

3. Starting VZAP：為平均ESD故障閾值的70%。

Pin腳組合測試

1. I/O Pin測試：對輸入和輸出Pin分別進(jìn)行ESD測試，包括正電荷和負(fù)電荷的組合。測試輸入時(shí)，輸出和其他Pin浮接；反之亦然。

2. Pin-to-Pin測試：靜電放電發(fā)生在Pin腳之間。為簡化測試，通常使用某一I/O-Pin施加正或負(fù)ESD電壓，其他I/O接地，輸入和輸出浮接。

3. Vdd-Vss測試：將Vdd和Vss接起來，所有I/O浮接，施加靜電放電。

4. Analog-Pin測試：針對模擬電路的差分比對或運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端進(jìn)行單獨(dú)ESD測試，其他Pin全部浮接。

結(jié)論

通過標(biāo)準(zhǔn)化的ESD測試方法，我們可以有效評估和防護(hù)電子元件在制造和使用過程中的靜電損害。人體放電模式和機(jī)器放電模式是業(yè)界常用的兩種測試模式，各自有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。掌握這些標(biāo)準(zhǔn)和方法，對于提升電子產(chǎn)品的可靠性和安全性至關(guān)重要。

通過科學(xué)的測試和預(yù)防措施，我們可以大幅降低ESD對電子元件的危害，確保產(chǎn)品在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性。希望本文能幫助大家更好地理解和應(yīng)用ESD的標(biāo)準(zhǔn)及測試方法，為電子行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。