Charged Device Model (CDM) ESD-Pistolen zum Testen von ICs

Die ESD-CDMCharged Device Model (CDM) ESD-Pistolen für IC-Tests sind ein hochpräzises Immunitätstestgerät, das speziell von LISUN für Szenarien der „Kontaktentladung geladener Geräte“ von Halbleiterkomponenten während Produktions-, Transport- und Montageprozessen. Die Funktion besteht darin, den sofortigen Entladungsprozess zu simulieren, der auftritt, wenn eine Halbleiterkomponente – nachdem sie selbst aufgeladen wurde (z. B. durch Triboelektrifizierung oder induktive Aufladung) – mit geerdeten Objekten (wie Prüfvorrichtungen, Leiterplatten oder automatisierten Geräten) in Kontakt kommt. Durch die präzise Steuerung von Parametern wie Entladespannung und Stromwellenform bewertet es die Toleranzgrenze der Komponente gegenüber solchen „versteckten elektrostatischen Schlägen“, identifiziert proaktiv Risiken (z. B. Durchbrennen interner Schaltkreise oder Funktionsausfall von Chips), die durch CDM-Entladung verursacht werden, und bietet eine wichtige Testgrundlage für das Zuverlässigkeitsdesign, die Qualitätsprüfung in der Massenproduktion und die internationale Konformitätszertifizierung von Halbleiterkomponenten.

Die ESD-CDM Charged Device Model (CDM) ESD-Pistolen verwenden eine innovative integrierte Struktur aus „Ladungsinjektion – Kontaktentladung“ und beheben so die Schwachstellen herkömmlicher CDM-Testgeräte wie komplexe Bedienung und schlechte Wellenformstabilität. Sie sind mit einem hochpräzisen Ladungsmessmodul ausgestattet, das die geladene Menge des Geräts in Echtzeit überwachen und einen Entladespannungsfehler von ≤ ±3 % gewährleisten kann. In Kombination mit kundenspezifischen Vorrichtungen für Halbleitergeräte (kompatibel mit gängigen Paketen, einschließlich DIP, SOP, QFP und BGA) und einem großen Android-Touchscreen, der sowohl Chinesisch als auch Englisch unterstützt, ermöglicht das ESD-CDM die Konfiguration von Testparametern mit einem Klick, die automatisierte Steuerung des Entladevorgangs und die Echtzeitspeicherung von Testdaten (Spannungs- und Stromwellenformen). Dies verbessert die Effizienz und Datenwiederholbarkeit von ESD-Tests für Halbleitergeräte erheblich und erfüllt die Nachfrage der Halbleiterindustrie nach hochpräzisen und hochkompatiblen Testgeräten.

Das ESD-CDM-System besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: einer Gleichspannungsquelle, einem Hauptgerät und einer elektrostatischen Prüfsonde (einschließlich Dämpfungsglied). Es ermöglicht die Durchführung von Testfunktionen für elektrostatische Induktionsladung, elektrostatische Entladung und Entladungssignalerfassung des Charged Device Model (CDM). Hinweis: Das ESD-CDM kann einen Host mit dem ESD-883D HBM/MM ESD-Simulatoren um HBM, MM und CDM gleichzeitig zu testen (LISUN Modell: ESD-883D/ESD-CDM)

Systemkonfiguration:
1. Gleichstrom-Hochspannungsquelle:
a. Spannungsausgangsbereich: ±(10 V ~ 5 kV) Er deckt die herkömmlichen CDM-Testspannungsanforderungen von Halbleitergeräten ab und eignet sich zum Testen von Geräten mit unterschiedlichen Anfälligkeitsstufen (z. B. Klasse 0 ~ Klasse 3).
b. Genauigkeit der Spannungsausgabe: ± (3 % des Messwerts + 10 V). Dies gewährleistet eine präzise Steuerung der Ladespannung und erfüllt die in der Norm IEC 60749-28:2021 festgelegten Spannungsfehleranforderungen.

2. Host-Gerät:
a. Isolationssicherheitsdesign: Eingebauter Hochspannungsisolationsmechanismus, der Isolierung und Isolation für die Hochspannungsinduktionsplatte bietet, um Hochspannungslecks zu verhindern und die Sicherheit von Bedienern und Geräten zu gewährleisten.
b. Verschiebungsanpassungsfunktion: Die integrierte „Hochspannungsinduktionsplatte + Isolationsplatte“ unterstützt die dreiachsige X/Y/Z-Verschiebungsanpassung. Der Einstellbereich beträgt 0 bis 10 cm, und die Einstellgenauigkeit erreicht 0.1 mm (manuelle Anpassung). Dies ermöglicht eine präzise Anpassung an Halbleiterbauelemente mit unterschiedlichen Gehäusegrößen.
c. Spezifikationen der Induktionsplatte: 12 cm × 12 cm × 2 mm. Sie erzeugt ein gleichmäßiges und stabiles elektrostatisches Induktionsfeld und erfüllt die Feldstärkeanforderungen für das Laden von Geräten bei CDM-Tests.
d. Isolationsplattenspezifikationen: 12 cm × 12 cm × 0.4 mm. Hergestellt aus FR4-Material, bietet es sowohl Isolierung als auch strukturelle Stabilität und entspricht den Materialanforderungen für Testplattformen gemäß JEDEC JESD22-C103-J.

3. Elektrostatische Prüfsonde:
a. Strommessfähigkeit: Der maximal messbare Spitzenwert des elektrostatischen Entladungsstromimpulses beträgt ≥20 A. Es erfüllt die Stromüberwachungsanforderungen von Hochspannungs-CDM-Tests (z. B. 5 kV) und kann den Spitzenstrom zum Zeitpunkt der Entladung genau erfassen.
b. Physikalische Parameter der Sonde: Durchmesser Φ1.5 mm × Länge 10 mm, mit einer Teleskoplänge von ca. 3 mm. Es ist mit Halbleiterbauelementen unterschiedlicher Gehäusehöhen (z. B. dünne SMD-, dicke TO-Gehäuse) kompatibel, um einen präzisen Entladungskontakt zu gewährleisten.
c. Bewegungssteuerung: Unterstützt vertikale Bewegungen (zwei Modi: Programmsteuerung + manuelle Steuerung). Die Bewegungsgeschwindigkeit ist von 0.1 cm/s bis 5 cm/s einstellbar und gewährleistet einen stabilen und kontrollierbaren Entladungskontaktprozess.
d. Signalerfassung: Ausgestattet mit einem dedizierten Dämpfungsglied und reservierten Datenerfassungsschnittstellen/-kabeln. Es kann direkt an ein Oszilloskop angeschlossen werden, um die Echtzeiterfassung und -analyse von Entladestromwellenformen zu realisieren.
e. Spezifikationen der Grundplatte: 63.5 mm × 63.5 mm × 6.35 mm. Sie bietet eine standardisierte Referenzebene für die Grundplatte, um die Konsistenz der Testumgebung zu gewährleisten.

Testmethoden:
1. Installation des IC-Geräts: Platzieren Sie das zu testende Halbleitergerät (DUT) auf der Isolierplatte der Test-Haupteinheit und befestigen Sie es mit einer adaptiven Vorrichtung. Stellen Sie sicher, dass die Gerätestifte nach oben zeigen und kein Spiel vorhanden ist (um zu verhindern, dass eine Verschiebung während des Tests die Entladegenauigkeit beeinträchtigt).
2. Positionskalibrierung: Durch Einstellen der dreidimensionalen Knöpfe (X/Y/Z-Achsen) der Basis positionieren Sie den Zielstift des DUT präzise in der Mitte direkt unter der Prüfspitze. Es wird eine Kalibrierungsgenauigkeit von ≤ 0.1 mm empfohlen (siehe die in den JEDEC-Standards festgelegten Anforderungen an Positionierungsfehler).
3. Sonden-Debugging:
• Steuern Sie die Prüfsonde manuell, um sie in die maximale Verschiebungsposition zu bewegen, und senken Sie sie dann langsam ab, bis sie gerade den Zielstift berührt (beobachten Sie den Kontaktstatus, um eine Beschädigung des Geräts durch übermäßige Extrusion zu vermeiden).
• Nachdem Sie bestätigt haben, dass die Kontaktposition genau ist, bringen Sie die Sonde in ihre ursprüngliche Standby-Position zurück (ein Abstand von 5–10 mm vom Stift wird empfohlen, um sicheren Bewegungsraum zu gewährleisten).
4. Parametervoreinstellung: Stellen Sie auf der Systembetriebsschnittstelle die vertikale Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde ein (0.5 bis 2 cm/s werden empfohlen, angepasst an die Zerbrechlichkeit der Geräteverpackung, um mechanische Stöße durch zu hohe Geschwindigkeit zu vermeiden).
5. Elektrostatische Aufladung: Starten Sie die Gleichstrom-Hochspannungsversorgung, stellen Sie den Zielspannungswert ein (bestimmt anhand von Prüfnormen oder Geräteanfälligkeitsstufen) und versetzen Sie das zu prüfende Gerät (DUT) über die Hochspannungsinduktionsplatte in einen elektrostatischen Induktionsladezustand. Sorgen Sie für eine stabile Ladung (normalerweise ist eine Standzeit von 1 bis 2 Sekunden erforderlich, um eine gleichmäßige Ladungsverteilung zu gewährleisten).
6. Entladungsprüfung:
• Lösen Sie das automatische Abwärtsbewegungsprogramm der Sonde aus. Die Sonde berührt den Zielstift schnell mit der voreingestellten Geschwindigkeit, um den CDM-Entladevorgang abzuschließen.
• Im Moment der Entladung wird die Stromwellenform in Echtzeit über den integrierten Abschwächer der Sonde und die Koaxialkabel an das Oszilloskop übertragen, wodurch die Anzeige, Speicherung und anschließende Analyse der Wellenform ermöglicht wird (eine Abtastrate von ≥1 GHz wird empfohlen, um die Erfassung von Impulsdetails im Nanosekundenbereich zu gewährleisten).

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Prinzipielles Referenzdiagramm (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

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Ersatzschaltbild

Physikalisches Referenzbild der Testsonde

Grundlegendes physikalisches Bild

Schematische Darstellung der dreidimensionalen Verstellung der Basis (Referenz)

Ablauf des Testbetriebs:
1. Legen Sie das DUT auf die Isolierplatte, befestigen Sie die Vorrichtung und richten Sie den Stift nach oben;
2. Stellen Sie den dreidimensionalen Knopf der Basis manuell ein, um den Stift des DUT in die Mitte zu bringen.
3. Steuern Sie die Prüfsonde manuell auf die maximale Verschiebung, bestätigen Sie, dass sie den Stift berührt, und stellen Sie dann ihre Position wieder her.
4. Stellen Sie die Geschwindigkeit der Sondenbewegung auf einen geeigneten Wert ein.
4. Starten Sie die Hochspannungsquelle auf XX Volt, um das DUT in einen elektrostatisch induzierten geladenen Zustand zu versetzen;
5. Lassen Sie die Sonde automatisch schnell nach unten fahren und den Stift berühren, um den CDM-Entladevorgang abzuschließen. Gleichzeitig werden die Daten der Entladewellenform über ein Koaxialkabel zur Anzeige und Speicherung an das Oszilloskop übertragen.

Schematische Darstellung des Testbetriebs