IC静电放电的测试方法
以上四种是我们的静电测试仪自带的最常用的几种简易判别方法,适合用于大批量的测试,可以进行快速判别。
⑤功能测试法:先把功能正常且符合规格IC的每一支脚依测试组合打上某一电压准位的ESD测试电压,再拿去测试其功能是否仍然符合原来的规格。这种方法是最能够精确反应出电路在经过ESD测试后电路性能的变化。一般的ESD测试标准都规定在经过ESD测试后要经过功能测试(包括静态测试和动态测试),才能最终确定其“静电放电故障临界电压”。
采用不同的故障判定准则,对同一个IC而言,可能会有差距很大的ESD故障临界电压。判别一个电路的ESD故障临界电压要在注明其故障判定准则条件之下,才显得有意义。否则在你这里选择这种判别准则,在另一家选择其他的判别准则,会得出不同的ESD故障临界电压,这样就会给别人造成混乱,究竟我的IC的ESD故障临界电压是多少?
6 静电放电测试结果的判读及分类
6.1 ESD测试结果判读
表3是一个IC的实际ESD测试最低故障临界电压,PINl为“VDD”,PIN8为“Vss”,其余PIN为I/O。按照本文第三部分介绍的测试组合,做了一些简化,方法ALL-to-VDD指除VDD以外的所有管脚分别对VDD测试,VDD接地;方法ALL-to-Vss指除Vss以外的所有管脚分对Vss打击,Vss接地;方法IO-to-IO指I/O脚相互测试,没有被测到的I/O管脚接地,VDD和Vss悬空;“OK”指超过8000V。我们来看PIN2,六种方法测到的最低ESD故障临界电压分别为7250V、-8000V、7000V、-8000V、6500V和-3500V,该脚的ESD最低故障临界电压为3500V;再来看PIN3分别是4250V、-500V、4000V、-5750V、7000V、-8000V,该脚的最低故障临界电压为500V;PIN6分别是6500V、-750V、500V、8000V、2250V、-750V,该脚的最低故障临界电压为500V。以次类推,每一个脚都能找到其最低的ESD故障临界电压。这个IC的ESD最低故障临界电压应定为所有脚中最低的电压,既500V。我们可以从上面看到,虽然有的管脚的ESD故障临界电压可以达到3500V或更高,但只要其中有一只管脚的电压很低,就应该以这只最低管脚的电压为整个IC的ESD最低故障临界电压。
所以我们需要注意的是,在静电放电保护电路的设计中,要能够提升`IC所有管脚的静电放电故障临界电压,而不是只提升某几只管脚的静电放电保护能力而己。IC的制造过程特性有时会有小幅的(10%)漂移,因此每个IC之间的特性会有些细微的不同,其ESD耐压特性也可能会有些差异。每次测试所选用的IC数目不能太少,应至少大于5个,每一个都找出其ESD故障临界电压,可能每个IC都不太相同。这时我们定义其中最低的ESD故障临界电压为该批IC的ESD故障临界电压。数量选的越多,该批IC的ESD故障临界电压越精确。
6.2静电放电敏感度分类
不同的ESD测试标准都规定了静电放电敏感度分类,以下是几个测试标准的静电放电敏感度分类:表4为GJB548A-96(MIL883E)的分类,表5为ESDSTM5.1-2001和JEDECEIA/JESD22-A114-B的分类。在IC经过ESD测试后,就可以根据测试结果,按照你所适用的标准,给你的IC标注静电等级。
7结束语
随着电子产业的蓬勃发展,元件尺寸的日益缩小、集成度也日益提高,使得静电放电对IC造成的破坏越来越严重,各IC相关的从业人员也越来越重视这个问题,静电放电测试结果已经成为评估产品可靠性的一个重要指标,静电放电测试的主要应用有两个:第一是了解元件的静电放电敏感度等级,提升产品的可靠性,并且可以给制造、封装、测试、组装及运输等人员提供参考;第二可以针对经过ESD测试的元件的弱点做故障分析,以便IC设计人员或工艺人员在查清问题后进行设计或工艺改良。本文就ESD相关的测试原理和测试方法等作了详细的介绍,从文章中可以看到,ESD测试从每一只管脚的测试组合,每一个IC的测试方法,一直到整批IC,ESD故障临界电压的判定,都给我们一个很重要的概念,ESD故障临界电压不是一只管脚的问题,而是整批的问题。
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