2021-02-08来yuan: EEWORLD作者: Alan Righter、Brett Carn及EOS/ESD协hui guan键字:元件充电模shi  CDM

元件充电模shi(CDM) ESD被认为是代biaoESD充电和快速放电的首要实际ESD模xing,能够qia如其fendibiao示当今集cheng电路(IC)制造和装配中使用的自动处理设备suo发sheng的情况。到mu前为止,在制造huan境xia的器件处理过程中,IC的ESDsun害的zui大原因是来自充电器件事件,zhe襤uai阋ya阄?酥??

 

充电器件模xing路xiantu

 

对IC中更高速IO的不断增长的需求,以及单个封装中集cheng更duo功能的需要,推动封装chi寸变大,因而维chiJEP1572, 3中蘻hi鄣耐萍鰉ubiaoCDMji别将是一个挑战。还ying注意,虽萮uan际趵┱苟詍ubiaoji别可能没有直jie影xiang(至shao低至14 nm),但zhexie高ji技术改进了晶体guanxing能,进而ye能支chi更高IOxing能(传输速率),因此对IO设紁o嗽bei?裕?迪值鼻癿ubiaoji别同yang变de很kunnan。由于不同测试yi的充电电阻不一zhi,襶a?嫉腅SD协hui(ESDA)截止20204年路xiantujian议,CDMmubiaoji别将需要zai次降低,如tu1suo示。

 

tu1.2010年及以后的充电器件模xing灵min度限值预测(版quansuo有?2016 EOS/ESD协hui)

 

快速liu览tu1不hui发现CDMmubiaoji别有明显变化,但进一步cha阅ESDA提供的数ju(如tu2suo示)可知,CDM ESDmubiaoji别的fen布预期hui有重大变化。

 

 

为何蘻hi鄞吮浠?苤匾?克?赋隽诵枰?捎靡粃hi的方法来测试整个电子行ye的CDM,ying排chuduo种测试biaozhunsuo带来的一xie不一zhixing。现在,确bao制造ye针对ESDA蘻hi鄣腃DM路xiantu做好适当zhun备比以往任何时候都更重要。zhe种zhun备的一个guan键方面是确bao制造ye从各半礿i逯圃靤hang收到的guan于器件CDM鲁棒xing水平的数ju是一zhi的。对一个协调一zhi的CDMbiaozhun的需求从来没有像现在zheyangqiang烈。zai加上chi续不断的技术进步,IOxing能yehuide到提高。zhe种对更高IOxing能的需要(以及降低引脚电rong的需要),po使IC设紁o嗽北鹞扪≡瘢?荒芙档蚼ubiaoji别,进而需要更jing密的测量(在ANSI/ESDA/JEDEC JS-002中有薲e鳎?Ⅻ/p>

 

新联hebiaozhun

 

在ANSI/ESDA/JEDEC JS-002之前有四种现cunbiaozhun:传蚦he腏EDEC (JESD22-C101)5、ESDA S5.3.16、AEC Q100-0117和EIAJ ED-4701/300-2biaozhun8。ANSI/ESDA/JEDEC JS-002(充电器件模xing、器件ji别)9代biao了将zhe四种现有biaozhun统一为单一biaozhun的一次重大nuli。虽然suo有zhexiebiaozhun都产sheng了有价值的信息,但duo种biaozhun的cun在对行ye不是好事。不同方法常常产sheng不同的通过ji别,duo种biaozhun的cun在要求制造shang支chi不同的测试方法,而有意义的信息并无增加。因此,以xia两点非常重要:IC充电器件抑制能li的单一测量水平是广为人知的,以确baoCDM ESD设计策略de到正确实施;IC的充电器件抑制能li同它将jie触到的制造huan綾hi械腅SD控制水平一zhi。

 

为了解决zhe个问题,2009年cheng立的ESDA和JEDEC CDM联he工作xiao组(JWG)kai发了JS-002。磗ong猓琂WG希wang根ju引ru场感yingCDM (FICDM)以来suo获de的经验教裠ao訤ICDM进行技术改进10。zui后,JWG希wang尽量减shao对电子行ye的冲击。为了减shao行ye冲击,工作xiao组决定,联hebiaozhun不ying要求购买全新场感yingCDM测试yi,并且通过/失败水苆ie?】赡苡隞EDEC CDMbiaozhun一zhi。JEDECbiaozhun是使用zui广泛的CDMbiaozhun,因此JS-002与当前制造ye对CDM的理解baochi一zhi。

 

虽然JEDEC和ESDA的测试方法非常相si,但两种biaozhun之间有一xie不同之处需要化解。JS-002还试tu解决一xie技术问题。一xiezui重要问题列蔶iu鐇ia。

 

biaozhun之间的差yi

 

?  场板电介zhi厚度

?  用于验zheng系蚦henan閦heng模kuai

?  示波器带宽要求

?  波形验zheng参数

 

biaozhun的技术问题

 

?  测羕an?硪?蠖訡DM而言taiman

?  人为dirangJEDECbiaozhun中的脉冲宽度很宽

 

为了达chengmubiao并实现统一,作出了如xia硬件和测量选择。在为期五年的文件bian制过程中,工作xiao组进行了大量测量才作出zhexie决定。

 

硬件选择

 

?  使用JEDEC电介zhi厚度

?  使用JEDEC“硬币”进行波形验zheng

?  jin止在放电路径中使用铁yang体

 

测量选择

 

?  系统验zheng/验收需要zui低6 GHz带宽的示波器

?  例行系统验zheng詓hi硎褂? GHz示波器

 

尽量减shao数jusunhuai并蘻hi垡?氐鐈a调整

?  rangmubiao峰值电liu与现有JEDECbiaozhun一zhi

?  指定与JEDECyaliji别匹配的测试条件;对于JS-002测试结guo,指的是测试条件(TC);对于JEDEC和AEC,指的是fute(V)

?  对于JS-002,调整场板电ya以提供与传统JEDEC峰值电liu要求对ying的正确峰值电liu

 

确bao较大封装完全充电


?  为确bao较大封装完全充电,引ru了一个新的程xu

 

xia面薲e鱶hexie改进。

 

JS-002硬件选择

 

JS-002 CDM硬件平台代biao了ESDA S5.3.1探针组件或测试头放电探针同JEDEC JESD22-C101验zheng模kuai和场板电介zhi的结he。tu3suo示为硬件对比。ESDA探针组件的放电路径中没有te定铁yang体。FICDM测试yi制造shang认为,铁yang体是bi要的,增加铁yang体縮hang岣?00 ps的半峰全宽(FWHH)额定zuixiao值,并将Ip2(第二波峰)降至第一波峰Ip1的50%以xia,从而man足传统JEDEC要求。JS-002去掉了此铁yang体,从而消chu了放电中的zhe种限制因素,使de放电波形更zhun确,高带宽示波器在Ip1时kan到的zhen铃现xiang不zaicun在。

 

 

tu4显示了ESDA和JEDEC CDMbiaozhun验zheng模kuai的区别。ESDAbiaozhun提供两个电介zhi厚度选项,并结he验zheng模kuai(第二个选项是模kuai和场板之间有一层zuiduo130 μm的额外塑liao薄膜,用于测蕐uan?鹗舴庾案堑钠骷???EDEC验zheng模kuai/FR4电介zhi代biao一个单一xiao/大验zheng模kuai和电介zhi选项,支chi它的JEDECbiaozhun用户要duodeduo。

 

 

 JS-002测量选择

 

在JS-002biaozhun制定的数ju蕑han痡ie段,CDM JWG发现需要更高带宽的示波器才能jing确测量CDM波形。1 GHz带宽示波器未能buzhuo到真正的第襤uan逯怠?u5和tu6薲e髁藌he襤uai恪Ⅻ/p>

 

 

例行波形检cha,例如每日或每周的检cha,仍可li用1 GHz带宽示波器进衳iaoH欢??圆煌?笛槭ye馐哉镜愕膄en析biao明,高带宽示波器能提供更好的站点间相guanxing。11例行检cha簍u径燃靋ha推荐使用高带宽示波器。年度验zheng或更换/修理测试yi硬件之后祅an閦heng需要高带宽示波器。

 

biao1.JS-002波形数ju记录biao示例,显示了造chengTC(测试条件)电ya的因素9

 

 


测试yiCDM电ya设zhi

 

CDM JWG同时发现,对于不同测试yi平台,为了获defuhe先前ESDA和JEDECbiaozhun的biaozhun测试波形,实际板电ya设zhi需要有相当大的差yi(例如,te定电ya设zhi为100 V或更大)。zhe在任何biaozhun謝ie济挥兴de鳌?S-002唯一di确定了将第襤uan逯档鏻iu(以糰n馐蕴跫?uo代biao的电ya)suo放到JEDEC峰值电liu水平suo需的偏移或因数。JS-002附录G秠uan擞邢陎i薲e鳌?iao1显示了一个包han此texing祅an閦heng数ju蔰ao?Ⅻ/p>

 

在设定测试条件xia确bao超大器件完全充电

 

在JS-002kai发的数ju蕑han痡ie段还发现了一个与测试yi相guan的问题:放电之前,某xie测试系统未将大验zheng模kuai或器件完全充电到设定电ya。不同测试系蚦he拇笾党“宄涞绲缱瑁ㄎ挥诔涞绲鐈uan和场板之间的串联电阻)不一zhi,影xiang到场板电ya完全充电suo需祅an映偈奔洹=醙uo,不同测试yi的第襤uan逯捣诺绲鏻iu可能不同,影xiangCDM的通过/失败fen类,尤其是大器件。

 

因此,工作xiao组撰写了详实的附录H(“确定适当的充电延迟时间以确bao大模kuai或器件完全充电?ao??枋隽擞糜谌范ㄆ骷?耆?涞鐂uo需延迟时间的程xu。当出现峰值电liubao和点(Ip基benbaochi稳定,设zhi更长祅an映偈奔鋣e不hui使它改变)蔮ao?de鞔锏搅耸实钡某涞缪映偈奔洌?鐃u7suo示。确定此延迟时间,确bao放电之前,超大器件能够完全充电到设定的测试条件。

 

tu7.峰值电liu与充电时间延迟guan系tu示例,显示了bao和点/充电时间延迟9

 

电子行ye逐步采用JS-002

 

对于采用ESDA S5.3.1 CDMbiaozhun的公司,JS-002biaozhun取代了S5.3.1,ying将S5.3.1fei弃。对于先前使用JESD22-C101的公司,JEDEC可靠xing测试规范文件JESD47(规定JEDEC电子元件的suo有可靠xing测试方法)zui近进行了更新,要求用JS-002代替JESD22-C101(2016年末)。JEDEChui员公司转籬uai絁S-002的过渡时期现已kai始。很duo公司(包括ADI和Intel)已经对suo有新产pinli用JS-002biaozhun进行测试。

 

国际电工委员hui(IEC)zui近批zhun并更新羢i銫DM测试biaozhunIS 60749-2812。此biaozhun全pan纳ruJS-002作为其指定测试biaozhun。

 

汽che电子理事hui(AEC)mu前有一个CDMxiao组委员hui,其正在更新Q100-011(集cheng电路)和Q101-005(无yuan器件)che用器件CDMbiaozhun文件以纳ruJS-002,并结heAEC规定的测试使用条件。zhexie工作预计hui在2017年底完cheng并获批zhun。

 

结语

 

观察ESDA提供的CDM ESD路xiantu,可知在更高IOxing能的驱动xia,CDMmubiaoji别huiji续降低。制造ye对器件jiCDM ESD耐受电ya的认知比以往任何时候都更重要,而来自不同CDM ESDbiaozhun的不一zhi产pinCDM结guo是无法传达zhe一讯息的。ANSI/ESDA/JEDEC JS-002有jihuicheng为第一个真正的适用于全行ye的CDM测试biaozhun。消chuCDM测试头放电路径中的电rong,可显著改蓀in诺绮ㄐ蔚膠hi量。引ru高带宽示波器用于验zheng,提高到五个测试条件波形验zhengji别,以及baozheng适当的充电延迟时间——suo有zhexie措施显著降低了不同实验蕐e牟馐越醙uo差yi,改善羢u镜慵涞mu芍馗磝ing。zhe对确bao向制造ye提供一zhi的数ju至guan重要。电子行yejie受JS-002biaozhun之后,将觴in躭i更好diying对前方的ESD控制挑战。

 

参考文献


1.   Roger J. Peirce。“ESDsun害的zui常见原因”。Evaluation Engineering,2002年11月。

2.   ESDmubiaoji别工ye理事hui。“工ye理事hui白pi书2:降低器件jiCDM ESD规ge和要求的一个案例”。EOS/ESD协hui,2010年4月。

3.   “JEP157:推荐ESD-CDMmubiaoji别”。JEDEC,2009年10月。

4.   EOS/ESD协hui路xiantu。

5.   “JESD22-C101F:微电子器件静电放电耐受阈值的场感ying充电器件模xing测试方法”。JEDEC,2013年10月。

6.   “ANSI/ESD S5.3.1:静电放电灵min度测试——充电器件模xing(CDM)器件ji别”。EOS/ESD协hui,2009年12月。

7.   “AEC-Q100-011:充电器件模xing(CDM)静电放电测试”。汽che电子理事hui,2012年7月。

8.   “EIAJ ED-4701/300-2,测试方法305:充电器件模xing静电放电(CDM-ESD)”。日ben电子与信息技术行ye协hui,2004年6月。

9.   “ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014:充电器件模xing(CDM)器件ji别”。EOS/ESD协hui,2015年4月。

10.  Alan W. Righter、Terry Welsher和Marti Ferris。“迈向联heESDA/JEDEC CDMbiaozhun:方法、实验和结guo”。EOS/ESD论文集,2012年9月。

11.  Theo Smedes、Michal Polweski、Arjan van IJzerloo、Jean-Luc Lefebvre和Marcel Dekker。“CDM校zhun程xu的隐huan”。EOS/ESD论文集,2010年10月。

12.  “IEC IS 60749-28,静电放电(ESD)灵min度测试——充电器件模xing(CDM) - 器件ji别”。国际电工委员hui,2017年。

 


guan键字:元件充电模shi  CDM bian辑:muyan 引用di址:http://news.eeworld.com.cn/mndz/ic526224.html

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