Pistolets ESD à modèle de dispositif chargé (CDM) pour les tests de circuits intégrés

Le pistolet ESD ESD-CDM Charged Device Model (CDM) pour les tests de circuits intégrés est un dispositif de test d'immunité de haute précision spécialement conçu par LISUN Pour les scénarios de « décharge par contact de composants semi-conducteurs chargés » pendant les processus de production, de transport et d'assemblage. L'objectif est de simuler le processus de décharge instantanée qui se produit lorsqu'un composant semi-conducteur, après s'être lui-même chargé (par exemple, par triboélectrification ou charge inductive), entre en contact avec des objets reliés à la terre (tels que des montages de test, des circuits imprimés ou des équipements automatisés). En contrôlant précisément des paramètres tels que la tension de décharge et la forme d'onde du courant, il évalue la limite de tolérance du composant à ces « chocs électrostatiques cachés », identifie proactivement les risques (par exemple, la brûlure des circuits internes ou la défaillance fonctionnelle des puces) causés par la décharge CDM, et fournit une base de test essentielle pour la conception de la fiabilité, le contrôle qualité en production de masse et la certification de conformité internationale des composants semi-conducteurs.

Le pistolet ESD ESD-CDM (Charged Device Model, CDM) adopte une structure intégrée innovante « injection de charge – décharge par contact », remédiant ainsi aux difficultés rencontrées par les équipements de test CDM traditionnels, tels que la complexité opérationnelle et la faible stabilité des formes d'onde. Il est équipé d'un module de mesure de charge haute précision permettant de surveiller en temps réel la quantité de charge du composant, garantissant une erreur de tension de décharge ≤ ± 3 %. Associé à des dispositifs de montage personnalisés pour semi-conducteurs (compatibles avec les boîtiers courants tels que DIP, SOP, QFP et BGA) et à un grand écran tactile Android prenant en charge le chinois et l'anglais, l'ESD-CDM permet de configurer les paramètres de test en un clic, de contrôler automatiquement le processus de décharge et de stocker en temps réel les données de test (formes d'onde de tension et de courant). Cela améliore considérablement l'efficacité et la répétabilité des données des tests ESD des semi-conducteurs, répondant ainsi à la demande de l'industrie des semi-conducteurs en équipements de test de haute précision et de haute compatibilité.

Le système ESD-CDM se compose principalement de trois éléments : une source haute tension CC, un instrument principal et une sonde de test électrostatique (avec atténuateur). Il permet de réaliser les tests de charge par induction électrostatique, de décharge électrostatique et d'acquisition de signaux de décharge du modèle de dispositif chargé (CDM). Remarque : L'ESD-CDM peut partager un hôte avec le ESD-883D Simulateurs ESD HBM/MM pour tester HBM, MM et CDM en même temps (LISUN modèle: ESD-883D(ESD-CDM)

Configuration du système:
1. Source haute tension continue :
a. Plage de tension de sortie : ± (10 V ~ 5 kV) Elle couvre les exigences de tension de test CDM conventionnelles des dispositifs semi-conducteurs et convient aux tests de dispositifs avec différents niveaux de susceptibilité (par exemple, classe 0 ~ classe 3).
b. Précision de sortie de tension : ± (3 % de la lecture + 10 V) Elle assure un contrôle précis de la tension chargée et répond aux exigences d'erreur de tension spécifiées dans la norme IEC 60749-28:2021.

2. Instrument hôte :
a. Conception de sécurité d'isolation : mécanisme d'isolation haute tension intégré, qui fournit une isolation et une isolation pour la plaque d'induction haute tension pour éviter les fuites haute tension, garantissant la sécurité des opérateurs et de l'équipement.
b. Fonction de réglage du déplacement : La plaque d'induction haute tension et la plaque d'isolation intégrées permettent le réglage du déplacement sur les trois axes X/Y/Z. La plage de réglage est de 0 à 10 cm et la précision atteint 0.1 mm (réglage manuel), permettant une adaptation précise aux semi-conducteurs de différentes tailles de boîtier.
c. Spécifications de la plaque à induction : 12 cm × 12 cm × 2 mm. Elle fournit un champ d'induction électrostatique uniforme et stable, répondant aux exigences d'intensité de champ pour la charge des appareils lors des tests CDM.
d. Spécifications de la plaque d'isolation : 12 cm × 12 cm × 0.4 mm. Fabriquée en matériau FR4, elle offre à la fois isolation et stabilité structurelle, conformément aux exigences matérielles des plateformes d'essai spécifiées dans la norme JEDEC JESD22-C103-J.

3. Sonde de test électrostatique :
a. Capacité de mesure du courant : La valeur maximale mesurable de crête d'impulsion de courant de décharge électrostatique est ≥ 20 A. Elle couvre les exigences de surveillance du courant des tests CDM haute tension (par exemple, 5 kV) et permet de capturer avec précision le courant de crête au moment de la décharge.
b. Paramètres physiques de la sonde : diamètre Φ 1.5 mm × longueur 10 mm, avec une longueur télescopique d'environ 3 mm. Compatible avec des semi-conducteurs de différentes hauteurs de boîtier (par exemple, CMS minces, boîtiers TO épais), elle garantit un contact de décharge précis.
c. Contrôle du mouvement : prend en charge le mouvement vertical (deux modes : contrôle par programme et contrôle manuel). La vitesse de mouvement est réglable de 0.1 cm/s à 5 cm/s, garantissant un contact de décharge stable et contrôlable.
d. Acquisition du signal : Équipé d'un atténuateur dédié et d'interfaces/câbles d'acquisition de données réservés, il peut être directement connecté à un oscilloscope pour réaliser l'acquisition et l'analyse en temps réel des formes d'onde du courant de décharge.
e. Spécifications de la plaque de masse : 63.5 mm × 63.5 mm × 6.35 mm. Elle fournit un plan de référence de masse standard pour garantir la cohérence de l'environnement de test.

Méthodes d'essai:
1. Installation du circuit intégré : Placez le semi-conducteur testé (DUT) sur la plaque d'isolation de l'unité principale de test et fixez-le à l'aide d'un dispositif adaptatif. Assurez-vous que les broches du dispositif sont orientées vers le haut et qu'il n'y a aucun jeu (afin d'éviter que le déplacement pendant le test n'affecte la précision de la décharge).
2. Étalonnage de la position : En réglant les boutons tridimensionnels (axes X/Y/Z) de la base, positionnez précisément la broche cible du dispositif sous test au centre, directement sous la sonde de test. Il est recommandé que la précision d'étalonnage soit ≤ 0.1 mm (se référer aux exigences d'erreur de positionnement spécifiées dans les normes JEDEC).
3. Débogage de la sonde :
• Contrôlez manuellement la sonde de test pour qu'elle se déplace vers la position de déplacement maximale, puis abaissez-la lentement jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la broche cible (observez l'état du contact pour éviter d'endommager l'appareil en raison d'une extrusion excessive).
• Après avoir confirmé que la position du contact est précise, remettez la sonde dans sa position de veille initiale (une distance de 5 à 10 mm de la broche est recommandée pour réserver un espace de mouvement sûr).
4. Préréglage des paramètres : sur l'interface de fonctionnement du système, définissez la vitesse de déplacement vertical de la sonde (0.5 à 2 cm/s est recommandé, ajusté en fonction de la fragilité de l'emballage de l'appareil pour éviter les impacts mécaniques causés par une vitesse excessive).
5. Charge électrostatique : Démarrer l'alimentation CC haute tension, définir la tension cible (déterminée en fonction des normes de test ou des niveaux de sensibilité du dispositif) et placer le dispositif testé (DUT) en état de charge par induction électrostatique via la plaque d'induction haute tension. Maintenir une charge stable (un temps de repos de 1 à 2 secondes est généralement nécessaire pour assurer une répartition uniforme de la charge).
6. Test de décharge :
• Déclenchez le programme de descente automatique de la sonde. Celle-ci entre rapidement en contact avec la broche cible à la vitesse prédéfinie pour terminer le processus de décharge du CDM.
• Au moment de la décharge, la forme d'onde du courant est transmise à l'oscilloscope en temps réel via l'atténuateur intégré de la sonde et les câbles coaxiaux, permettant l'affichage de la forme d'onde, le stockage et l'analyse ultérieure (un taux d'échantillonnage ≥ 1 GHz est recommandé pour garantir la capture des détails d'impulsion de niveau nanoseconde).

Schématique

Diagramme de référence de principe (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

Schématique

Schéma de circuit équivalent

Image de référence physique de la sonde de test

Image physique de base

Schéma de principe de réglage tridimensionnel de la base (référence)

Processus d'opération de test :
1. Placez le DUT sur le panneau isolant, fixez le luminaire et faites face à la broche vers le haut ;
2. Ajustez manuellement le bouton tridimensionnel de la base pour placer la broche du DUT au centre ;
3. Contrôlez manuellement la sonde de test au déplacement maximum, confirmez qu'elle est en contact avec la broche, puis rétablissez sa position ;
4. Réglez la vitesse de déplacement de la sonde à une valeur appropriée ;
4. Démarrez la source haute tension à XX volts pour mettre le DUT dans un état de charge induit électrostatiquement ;
5. Faites descendre automatiquement la sonde rapidement et contactez la broche pour terminer le processus de décharge MDP. Dans le même temps, les données de forme d'onde de décharge sont transmises à l'oscilloscope via un câble coaxial pour l'affichage et le stockage.

Diagramme schématique du processus d'opération de test

Système de test ESD ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014 CDM - Vidéo d'introduction