Комплетан водич за тестирање ИЦ компоненти коришћењем напредне опреме за тестирање ЕСД-а за ИЦ компоненте

Апстрактан
Током производње, транспорта и монтаже полупроводничких чипова, електростатичко пражњење модела наелектрисаних уређаја представља главни узрок неочекиваних кварова интегрисаних кола. Такви кварови карактеришу јака прикривеност, ултракратко трајање импулса и велике тешкоће у репродукцији кварова. Конвенционални тестови модела људског тела (HBM) и модела машине (MM) не могу у потпуности покрити такве ризике од кварова. Опрема за тестирање ESD CDM интегрисаних кола репродукује феномен пролазног пражњења када наелектрисани уређаји додирну уземљене проводнике и завршава процену електростатичке толеранције за интегрисане кола. Овај рад узима у обзир... LISUN ESD‑CDM CDM полупроводнички ESD симулатор као предмет истраживања. Разматра принцип рада, састав хардвера, усклађеност са стандардима, комплетне процедуре испитивања и вредност инжењерске примене опреме за тестирање ESD CDM компоненти IC компоненти, како би се обезбедила комплетна и имплементирана референца за тестирање за истраживање поузданости, инспекцију квалитета масовне производње и међународну сертификацију усклађености полупроводничких уређаја.

Увод

Током руковања на производним линијама, транспорта паковања и аутоматизоване монтаже, полупроводнички чипови акумулирају електростатичка наелектрисања путем трења и индукције електричног поља. Када пинови уређаја дођу у контакт са уземљеним причвршћивачима, PCB плочицама или металним деловима аутоматизоване опреме, долази до пролазног пражњења наносекундног нивоа, наиме електростатичко пражњење у CDM режиму наелектрисаног уређаја. Импулс пражњења обично траје мање од 1 ns са вршном струјом до десетина ампера. Иако је укупна енергија пражњења ниска, њена густина снаге је изузетно висока, што може директно разбити слој оксида капије чипова и довести до изгорелих унутрашњих кола, померања параметара или трајног функционалног квара. Многи чипови исправно функционишу након фабричке инспекције, али пате од необјашњивих кварова након циркулације и монтаже. Велики део таквих проблема произилази из латентних оштећења изазваних CDM електростатичким ударима, који се тешко могу открити конвенционалним визуелним прегледом.

Већина традиционалних ESD тест уређаја фокусира се на модел људског тела и модел машине. Њихова архитектура уређаја и капацитет аквизиције таласних облика не задовољавају строге захтеве CDM теста и често пате од недостатака као што су гломазне процедуре рада, недовољна стабилност таласног облика пражњења и велика грешка у контроли напона. IC CDM ESD опрема за тестирање је специјално развијена за сценарије пражњења контакта наелектрисаних уређаја. Усвајајући интегрисани дизајн убризгавања наелектрисања и пражњења контакта, може прецизно контролисати напон пуњења и брзину пражњења контакта, у потпуности снимити таласне облике пролазне струје, квантификовати границу толеранције CDM електростатског удара чипова, унапред идентификовати недостатке у дизајну уређаја и смањити вероватноћу квара у каснијим фазама масовне производње и примене.

Архитектура хардверса и основни параметри опреме за тестирање ESD CDM IC компоненти

kompletan LISUN ESD‑CDM CDM полупроводнички ESD симулатор систем се састоји од три основне јединице: високонапонског једносмерног напајања, главног тестног уређаја и електростатичке тестне сонде. Опрема може независно да обавља CDM-мод тестове. Такође може да дели главни уређај са ESD‑883D полупроводничким ESD симулатором како би проширио композитне тестове који покривају CDM, HBM и MM моделе и задовољио вишедимензионалну процену електростатичке осетљивости уређаја. Високонапонски једносмерни напајање емитује контролисани позитивни и негативни високи напон како би се завршило пуњење уређаја који се тестирају индукованим пољем. Главни тестни уређај држи интегрисано коло које се тестира и опремљен је тродимензионалним подешавањем померања и заштитном структуром изолације високог напона. Електростатичка тестна сонда врши контактно пражњење и интегрише атенуатор за емитовање сигнала таласа струје пражњења за снимање и анализу екстерним осцилоскопом. Кључни хардверски параметри опреме сумирани су у табели испод.

Заштита од високонапонске изолације је уграђена унутар главног тестног оквира. Високонапонска индукциона плоча је изолована како би се избегли безбедносни ризици изазвани цурењем високог напона и гарантовала безбедност оператера. Високонапонска индукциона плоча заједно са FR4 изолационом плочом чини платформу носача теста. FR4 материјал испуњава JEDEC захтеве за CDM материјале за тестне платформе и генерише уједначена и стабилна електростатичка индукциона поља како би се осигурала равномерна расподела наелектрисања на уређајима током пуњења. Електростатичка тестна сонда има физички пречник од Φ1.5 мм и телескопски помак од приближно 3 мм, компатибилна са главним полупроводничким кућиштима, укључујући DIP, SOP, QFP, BGA и TO. Опремљена наменским атенуатором, сонда резервише интерфејсе за аквизицију сигнала за директно повезивање осцилоскопа за снимање таласних облика импулса пражњења на нивоу наносекунде. Уређај је опремљен кинеско-енглеским Андроид екраном осетљивим на додир за конфигурацију параметара једним кликом. Подаци о тестирању, као што су таласни облици тестног напона и струје, могу се директно чувати како би се побољшала поновљивост и ефикасност тестирања.

Применљиви систем стандарда испитивања

LISUN ESD‑CDM, опрема за испитивање електростатичког пражњења интегрисаних компоненти (IC) CDM, у потпуности је у складу са главним домаћим и међународним стандардима за испитивање електростатичког пражњења CDM. Међународни стандарди укључују ANSI/ESDA/JEDEC JS‑002‑2014, IEC 60749‑28:2022, AEC‑Q100‑011, EIA/JESD22‑C101 и JEITA ED‑4701/300 метод испитивања 305. Одговарајући домаћи стандард је GB/T 4937.28‑2024 Полупроводнички уређаји — Механичке и климатске методе испитивања — Део 28: Испитивања осетљивости на електростатичко пражњење — Модел наелектрисаног уређаја, који је идентично конвертован из IEC 60749‑28:2022. За чипове аутомобилског квалитета, интегрисана кола потрошачког квалитета и енергетске полупроводнике, ова опрема за испитивање електростатичког стања интегрисаних компоненти (IC CDM) може се користити за класификацију електростатичке осетљивости на нивоу компоненти, верификацију поузданости и тестове сертификације од стране треће стране, а генерисани подаци испитивања могу се директно усвојити у извештајима о сертификацији.

Комплетне CDM процедуре испитивања за IC компоненте

Формално CDM тестирање на IC компонентама мора строго да прати стандардне спецификације како би се контролисали кључни услови као што су тачност позиционирања, време смиривања пуњења и брзина кретања сонде и минимизирале грешке у тестирању изазване ручним радом. Први корак је монтирање IC уређаја. Поставите полупроводнички уређај који се тестира на изолациону плочу и причврстите га компатибилним причвршћивачима са пиновима окренутим нагоре. Уверите се да нема лабавости или померања како бисте избегли поремећаје због ефеката пражњења изазваних померањем уређаја током тестирања. Други корак је калибрација положаја. Подесите X/Y/Z дугмад са 3 осе на бази да бисте поравнали циљни пин тачно испод центра тест сонде, са тачношћу калибрације позиционирања контролисаном унутар 0.1 мм како би се задовољили JEDEC захтеви за грешку позиционирања. Трећи корак је пуштање сонде у рад. Померите сонду ручно на максимални ход и полако је спустите док не додирне пин уређаја. Прекомерно притискање које узрокује физичко оштећење чипа треба строго избегавати. Након потврде контакта, повуците сонду у положај приправности и оставите безбедносни размак од 5-10 мм између сонде и пина. Четврти корак је унапред подешени параметри. Подесите брзину кретања сонде вертикално на додирном интерфејсу. За чипове са крхким кућиштима, препоручује се 0.5-2 цм/с како би се спречило механичко оштећење од сонде. Пети корак је електростатичко пуњење. Подесите циљни напон на високонапонском напајању и извршите пуњење индукованим пољем на уређају преко високонапонске индукционе плоче. Одржавајте време смиривања од 1-2 секунде да бисте постигли потпуну и равномерну расподелу наелектрисања унутар уређаја. Шести корак је извршење теста пражњења. Покрените аутоматску рутину кретања сонде надоле. Сонда додирује пин уређаја да би покренула CDM пражњење. Сигнали тренутне струје пражњења се преносе преко атенуатора на осцилоскоп са фреквенцијом узорковања не нижом од 1 GHz за снимање и чување облика импулсног таласа на нивоу наносекунде. Након једнополарног пражњења на једном пину, промените поларитет високог напона и циљни пин да бисте извршили цикличне позитивне и негативне CDM тестове напрезања пражњењем на свим пиновима. Након завршетка теста, упоредите електричне параметре и функционално стање уређаја пре и после напрезања да бисте утврдили његову CDM оцену електростатичке осетљивости.

Вредност инжењерске примене и мере предострожности при тестирању

Опрема за тестирање ESD-а за CDM компоненте ИЦ компоненте пружа вишеструке вредности у целом индустријском ланцу полупроводника. У фази истраживања и развоја чипова, инжењери дизајна могу користити ову опрему за лоцирање слабих тачака осетљивих на CDM унутар чипова и оптимизацију дизајна кола за заштиту од ESD-а на чипу. У фабрикама за паковање, може се применити за улазну инспекцију и скрининг поузданости готових производа како би се унапред елиминисали производи са недовољном толеранцијом на CDM. За чипове аутомобилског квалитета који захтевају сертификацију усаглашености, тест излази подржавају ставке сертификације као што је AEC‑Q100. Треба напоменути да су импулси пражњења CDM-а сигнали велике брзине од пикосекунде до наносекунде. Каблови, атенуатори и пропусни опсег осцилоскопа целог тест система директно утичу на верност таласног облика. У практичном тестирању, редовна калибрација система мора се вршити како би се гарантовало да индекси грешке напона и таласног облика струје испуњавају стандардне захтеве. Уређаји са већим величинама паковања захтевају дуже време смиривања пуњења за довољно акумулирање наелектрисања.

Закључак

Како се чворови полупроводничког процеса смањују, слојеви оксида капије чипова постају тањи, а интегрисана кола постају све рањивија на електростатичке ударе CDM-а. CDM је постао главни допринос кваровима чипова. Опрема за тестирање ESD-а CDM компоненти интегрисаних кола може реалистично репродуковати сценарије пражњења контакта наелектрисаних уређаја у производњи и монтажи и реализовати високопрецизно, високо поновљиво тестирање електростатичке сусцептибилности CDM-а на нивоу компоненти. LISUN ESD‑CDM CDM полупроводнички ESD симулатор Превазилази недостатке конвенционалних CDM инструмената за тестирање. Његова хардверска структура, тачност управљања и усклађеност са стандардима могу задовољити практичне захтеве за истраживање, инспекцију квалитета и сертификацију у домаћој индустрији полупроводника. Приликом спровођења верификације поузданости интегрисаних кола, предузећа треба да придају значај CDM тестирању и да у системе за тестирање поузданости уграде CDM ESD опрему за тестирање IC компоненти. Латентни кварови изазвани статичким електрицитетом CDM могу се избећи на нивоу компоненти и може се побољшати укупна поузданост интегрисаних кола.