Gelişmiş IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı Kullanarak IC Bileşen Testine Dair Eksiksiz Kılavuz

Özet
Yarı iletken çiplerin üretimi, taşınması ve montajı sırasında, yüklü cihaz modeli elektrostatik deşarjı, entegre devrelerin beklenmedik arızalarının önemli bir nedenini oluşturmaktadır. Bu tür arızalar, güçlü gizlilik, ultra kısa darbe süresi ve arıza tekrarının yüksek zorluğu ile karakterize edilir. Geleneksel İnsan Vücudu Modeli (HBM) ve Makine Modeli (MM) testleri, bu tür arıza risklerini tam olarak kapsayamaz. IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, yüklü cihazlar topraklanmış iletkenlerle temas ettiğinde geçici deşarj olgusunu yeniden üretir ve IC bileşenleri için elektrostatik tolerans değerlendirmesini tamamlar. Bu makale, bu konuyu ele almaktadır. LISUN ESD-CDM CDM Yarı İletken ESD Simülatörü Bu çalışma, IC Bileşen CDM ESD Test Cihazının çalışma prensibini, donanım bileşimini, standartlara uygunluğunu, eksiksiz test prosedürlerini ve mühendislik uygulama değerini ele alarak, yarı iletken cihazların güvenilirlik araştırmaları, seri üretim kalite denetimi ve uluslararası uygunluk sertifikasyonu için eksiksiz ve uygulanabilir bir test referansı sağlamayı amaçlamaktadır.

Giriş

Üretim hatlarında, paketleme sırasında ve otomatik montajda, yarı iletken çipler sürtünme ve elektrik alan indüksiyonu yoluyla elektrostatik yükler biriktirir. Cihaz pinleri topraklanmış fikstürlerle, PCB pedleriyle veya otomatik ekipmanın metalik parçalarıyla temas ettiğinde, nanosaniye düzeyinde geçici deşarj meydana gelir; bu da CDM yüklü cihaz modu elektrostatik deşarjı olarak adlandırılır. Deşarj darbesi genellikle 1 ns'den daha kısa sürer ve tepe akımı onlarca ampere kadar ulaşır. Genel deşarj enerjisi düşük olmasına rağmen, güç yoğunluğu son derece yüksektir ve bu da çiplerin kapı oksit tabakasını doğrudan bozabilir ve iç devrelerin yanmasına, parametre kaymasına veya kalıcı işlevsel arızaya neden olabilir. Birçok çip fabrika denetiminden sonra düzgün çalışır, ancak dolaşım ve montajdan sonra açıklanamayan arızalar yaşar. Bu tür sorunların büyük bir kısmı, geleneksel görsel incelemeyle zorlukla tespit edilebilen CDM elektrostatik şoklarının neden olduğu gizli hasardan kaynaklanmaktadır.

Geleneksel ESD test cihazlarının çoğu İnsan Vücudu Modeli ve Makine Modeli üzerine odaklanmaktadır. Cihaz mimarileri ve dalga formu yakalama kapasiteleri, katı CDM test gereksinimlerini karşılayamamakta ve genellikle zahmetli çalışma prosedürleri, yetersiz deşarj dalga formu kararlılığı ve büyük voltaj kontrol hatası gibi dezavantajlara sahiptirler. IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, şarjlı cihaz temas deşarj senaryoları için özel olarak geliştirilmiştir. Şarj enjeksiyonu ve temas deşarjının entegre bir tasarımını benimseyerek, şarj voltajını ve deşarj temas hızını hassas bir şekilde kontrol edebilir, geçici akım dalga formlarını tam olarak yakalayabilir, çiplerin CDM elektrostatik şok tolerans sınırını ölçebilir, cihaz tasarım kusurlarını önceden belirleyebilir ve sonraki seri üretim ve uygulama aşamalarında arıza olasılığını azaltabilir.

IC Bileşen CDM ESD Test Cihazının Donanım Mimarisi ve Temel Parametreleri

Tamamlandı LISUN ESD-CDM CDM Yarı İletken ESD Simülatör sistemi üç temel üniteden oluşmaktadır: yüksek voltajlı DC güç kaynağı, test ana ünitesi ve elektrostatik test probu. Ekipman, CDM modunda testleri bağımsız olarak gerçekleştirebilir. Ayrıca, CDM, HBM ve MM modellerini kapsayan karma testleri genişletmek ve cihazın elektrostatik duyarlılığının çok boyutlu değerlendirmesini sağlamak için ESD-883D Yarı İletken ESD Simülatörü ile ana üniteyi paylaşabilir. Yüksek voltajlı DC güç kaynağı, test edilen cihazların alan kaynaklı şarjını tamamlamak için kontrol edilebilir pozitif ve negatif yüksek voltaj çıkışı sağlar. Test ana ünitesi, test edilen IC'yi tutar ve 3 boyutlu yer değiştirme ayarı ve yüksek voltaj yalıtım koruma yapısı ile donatılmıştır. Elektrostatik test probu, temas deşarjı gerçekleştirir ve harici osiloskop kaydı ve analizi için deşarj akımı dalga formu sinyalleri üretmek üzere bir zayıflatıcı entegre eder. Ekipmanın temel donanım parametreleri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

Yüksek gerilim izolasyon koruması, test ana ünitesinin içine yerleştirilmiştir. Yüksek gerilim indüksiyon plakası, yüksek gerilim kaçağından kaynaklanan güvenlik risklerini önlemek ve operatör güvenliğini garanti altına almak için yalıtılmıştır. Yüksek gerilim indüksiyon plakası, FR4 izolasyon plakası ile birlikte test taşıyıcı platformunu oluşturur. FR4 malzemesi, CDM test platformu malzemeleri için JEDEC gereksinimlerini karşılar ve şarj sırasında cihazlarda eşit yük dağılımını sağlamak için düzgün ve kararlı elektrostatik indüksiyon alanları üretir. Elektrostatik test probunun fiziksel çapı Φ1.5 mm ve teleskopik hareket mesafesi yaklaşık 3 mm olup, DIP, SOP, QFP, BGA ve TO dahil olmak üzere ana akım yarı iletken paketleriyle uyumludur. Özel bir zayıflatıcı ile donatılmış olan prob, nanosaniye düzeyinde deşarj darbe dalga biçimlerini yakalamak için doğrudan osiloskop bağlantısı için sinyal alma arayüzleri içerir. Cihaz, tek tıklamayla parametre yapılandırması için Çince-İngilizce Android dokunmatik ekranla donatılmıştır. Test tekrarlanabilirliğini ve verimliliğini artırmak için test gerilimi ve akım dalga biçimleri gibi test verileri doğrudan saklanabilir.

Uygulanabilir Test Standardı Sistemi

LISUN ESD-CDM, IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, başlıca yerli ve uluslararası CDM elektrostatik deşarj test standartlarına tamamen uygundur. Uluslararası standartlar arasında ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014, IEC 60749-28:2022, AEC-Q100-011, EIA/JESD22-C101 ve JEITA ED-4701/300 Test Yöntemi 305 yer almaktadır. İlgili yerli standart ise IEC 60749-28:2022'den birebir dönüştürülen GB/T 4937.28-2024 Yarıiletken cihazlar - Mekanik ve iklimsel test yöntemleri - Bölüm 28: Elektrostatik deşarj hassasiyet testleri - Şarjlı cihaz modeli standardıdır. Otomotiv sınıfı çipler, tüketici sınıfı entegre devreler ve güç yarı iletkenleri için bu IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, bileşen düzeyinde CDM elektrostatik duyarlılık sınıflandırması, güvenilirlik doğrulaması ve üçüncü taraf sertifikasyon testleri için kullanılabilir ve oluşturulan test verileri doğrudan sertifikasyon raporlarına aktarılabilir.

Entegre Devre Bileşenleri için Eksiksiz CDM Test Prosedürleri

IC bileşenleri üzerinde yapılan resmi CDM testleri, konumlandırma doğruluğu, şarj yerleşme süresi ve prob hareket hızı gibi temel koşulları kontrol etmek ve manuel işlemden kaynaklanan test hatalarını en aza indirmek için standart spesifikasyonlara kesinlikle uymalıdır. Birinci adım IC cihazının montajıdır. Test edilecek yarı iletken cihazı izolasyon plakasına yerleştirin ve pimleri yukarı bakacak şekilde uyumlu fikstürlerle sabitleyin. Test sırasında cihazın yer değiştirmesinden kaynaklanan deşarj etkilerinin bozulmasını önlemek için gevşeklik veya sapma olmadığından emin olun. İkinci adım konum kalibrasyonudur. JEDEC konumlandırma hatası gereksinimlerini karşılamak için konumlandırma kalibrasyon doğruluğunu 0.1 mm içinde kontrol ederek, hedef pimi test probunun merkezinin hemen altına hizalamak için tabanın X/Y/Z 3 eksenli düğmelerini ayarlayın. Üçüncü adım probun devreye alınmasıdır. Probu manuel olarak maksimum hareket mesafesine getirin ve cihaz pimine hafifçe dokunana kadar yavaşça indirin. Fiziksel çip hasarına neden olan aşırı baskıdan kesinlikle kaçınılmalıdır. Temas onayından sonra, probu bekleme konumuna geri çekin ve prob ile pim arasında 5-10 mm'lik bir güvenlik boşluğu bırakın. Dördüncü adım parametre ön ayarıdır. Dokunmatik arayüzde dikey prob hareket hızını ayarlayın. Kırılgan paketli çipler için, probdan kaynaklanan mekanik hasarı önlemek amacıyla 0.5-2 cm/s hız önerilir. Beşinci adım elektrostatik şarjdır. Yüksek voltajlı güç kaynağında hedef voltajı ayarlayın ve yüksek voltajlı indüksiyon plakası aracılığıyla cihaz üzerinde alan kaynaklı şarj gerçekleştirin. Cihaz içinde tam ve eşit şarj dağılımı sağlamak için 1-2 saniyelik bir yerleşme süresi koruyun. Altıncı adım deşarj testinin yürütülmesidir. Otomatik prob aşağı hareket rutinini başlatın. Prob, CDM deşarjını tetiklemek için cihaz pimine temas eder. Anlık deşarj akımı sinyalleri, nanosaniye düzeyinde darbe dalga formu yakalama ve kaydetme için 1 GHz'den düşük olmayan örnekleme hızıyla zayıflatıcı aracılığıyla osiloskopa iletilir. Bir pimde tek kutuplu deşarjdan sonra, tüm pimlerde döngüsel pozitif ve negatif CDM deşarj stres testleri gerçekleştirmek için yüksek voltaj polaritesini ve hedef pimi değiştirin. Test tamamlandıktan sonra, CDM elektrostatik duyarlılık derecesini belirlemek için stres öncesi ve sonrası cihazın elektriksel parametrelerini ve fonksiyonel durumunu karşılaştırın.

Mühendislik Uygulama Değeri ve Test Önlemleri

IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, yarı iletken endüstri zincirinde çok yönlü değerler sunar. Çip araştırma ve geliştirme aşamasında, tasarım mühendisleri bu ekipmanı kullanarak çiplerin içindeki CDM'ye duyarlı zayıf noktaları tespit edebilir ve çip üzerindeki ESD koruma devresi tasarımını optimize edebilirler. Paketleme tesislerinde, yetersiz CDM toleransına sahip ürünleri önceden elemek için gelen ürün denetimi ve bitmiş ürün güvenilirlik taraması için kullanılabilir. Uyumluluk sertifikası gerektiren otomotiv sınıfı çipler için, test çıktıları AEC-Q100 gibi sertifikasyon öğelerini destekler. CDM deşarj darbelerinin pikosaniyeden nanosaniyeye kadar yüksek hızlı sinyaller olduğu unutulmamalıdır. Tüm test sisteminin kabloları, zayıflatıcıları ve osiloskop bant genişliği, dalga formu doğruluğunu doğrudan etkiler. Pratik testlerde, voltaj hatası ve akım dalga formu indekslerinin standart gereksinimleri karşılamasını garanti etmek için düzenli sistem kalibrasyonu yapılmalıdır. Daha büyük paket boyutlarına sahip cihazlar, yeterli şarj birikimi için daha uzun şarj yerleşme süresi gerektirir.

Sonuç

Yarı iletken işlem düğümleri küçülmeye devam ettikçe, çiplerin kapı oksit katmanları inceliyor ve entegre devreler CDM elektrostatik şoklarına karşı daha savunmasız hale geliyor. CDM, çip arızalarının önemli bir nedeni haline geldi. IC Bileşen CDM ESD Test Cihazı, üretim ve montajda şarjlı cihaz temas deşarjı senaryolarını gerçekçi bir şekilde yeniden üretebilir ve yüksek hassasiyetli, yüksek tekrarlanabilirlikli bileşen düzeyinde CDM elektrostatik duyarlılık testini gerçekleştirebilir. LISUN ESD-CDM CDM Yarı İletken ESD Simülatörü Geleneksel CDM test cihazlarının eksikliklerini giderir. Donanım yapısı, kontrol doğruluğu ve standartlara uygunluğu, yerli yarı iletken endüstrisindeki araştırma, kalite kontrol ve sertifikasyon alanlarındaki pratik talepleri karşılayabilir. Entegre devreler için güvenilirlik doğrulaması yapılırken, işletmeler CDM testine önem vermeli ve IC Bileşen CDM ESD Test Cihazını güvenilirlik test sistemlerine entegre etmelidir. CDM statik elektriğinin neden olduğu gizli arızalar bileşen seviyesinde önlenebilir ve entegre devre ürünlerinin genel güvenilirliği artırılabilir.