Pistole ESD CDM (Charged Device Model) per test di circuiti integrati

Le pistole ESD ESD-CDMCharged Device Model (CDM) per test di circuiti integrati sono dispositivi di test di immunità ad alta precisione progettati specificamente da LISUN per gli scenari di "scarica da contatto di dispositivi carichi" di componenti semiconduttori durante i processi di produzione, trasporto e assemblaggio. La funzione è quella di simulare il processo di scarica istantanea che si verifica quando un componente semiconduttore, dopo essersi caricato (ad esempio, tramite triboelettrificazione o carica induttiva), entra in contatto con oggetti collegati a terra (come dispositivi di prova, schede PCB o apparecchiature automatizzate). Controllando con precisione parametri come la tensione di scarica e la forma d'onda della corrente, valuta il limite di tolleranza del componente a tali "shock elettrostatici nascosti", identifica proattivamente i rischi (ad esempio, il burnout del circuito interno o il guasto funzionale dei chip) causati dalla scarica CDM e fornisce una base di test fondamentale per la progettazione dell'affidabilità, l'ispezione di qualità della produzione di massa e la certificazione di conformità internazionale dei componenti semiconduttori.

Le pistole ESD ESD-CDM Charged Device Model (CDM) adottano un'innovativa struttura integrata di "iniezione di carica - scarica a contatto", risolvendo i punti critici delle tradizionali apparecchiature di test CDM, come la complessità operativa e la scarsa stabilità della forma d'onda. Sono dotate di un modulo di misurazione della carica ad alta precisione in grado di monitorare in tempo reale la quantità di carica del dispositivo, garantendo un errore di tensione di scarica ≤ ±3%. In combinazione con dispositivi di fissaggio per dispositivi a semiconduttore personalizzati (compatibili con i principali package, inclusi DIP, SOP, QFP e BGA) e un touchscreen Android di grandi dimensioni che supporta sia il cinese che l'inglese, le pistole ESD-CDM consentono la configurazione dei parametri di test con un solo clic, il controllo automatico del processo di scarica e l'archiviazione in tempo reale dei dati di test (forme d'onda di tensione e corrente). Ciò migliora significativamente l'efficienza e la ripetibilità dei dati dei test ESD sui dispositivi a semiconduttore, soddisfacendo la domanda del settore dei semiconduttori di apparecchiature di test ad alta precisione e alta compatibilità.

Il sistema ESD-CDM è costituito principalmente da tre parti: sorgente ad alta tensione CC, strumento principale e sonda di prova elettrostatica (incluso attenuatore). Può realizzare le funzioni di test di carica a induzione elettrostatica, scarica elettrostatica e acquisizione del segnale di scarica del modello di dispositivo carico (CDM). Nota: l'ESD-CDM può condividere un host con ESD-883D Simulatori ESD HBM/MM per testare HBM, MM e CDM contemporaneamente (LISUN modello: ESD-883D/ESD-CDM)

Configurazione di sistema:
1. Sorgente di alta tensione CC:
a. Intervallo di tensione in uscita: ±(10 V ~ 5 kV) Copre i requisiti di tensione di prova CDM convenzionali dei dispositivi a semiconduttore ed è adatto per testare dispositivi con diversi livelli di suscettibilità (ad esempio, Classe 0 ~ Classe 3).
b. Precisione dell'uscita di tensione: ±(3% della lettura + 10 V) Garantisce un controllo preciso della tensione caricata e soddisfa i requisiti di errore di tensione specificati nello standard IEC 60749-28:2021.

2. Strumento host:
a. Progettazione di sicurezza dell'isolamento: meccanismo di isolamento ad alta tensione integrato, che fornisce isolamento e isolamento per la piastra di induzione ad alta tensione per prevenire perdite di alta tensione, garantendo la sicurezza degli operatori e delle apparecchiature.
b. Funzione di regolazione dello spostamento: la "piastra di induzione ad alta tensione + piastra di isolamento" integrata supporta la regolazione dello spostamento sui tre assi X/Y/Z. L'intervallo di regolazione è 0~10 cm e la precisione di regolazione raggiunge 0.1 mm (regolazione manuale), consentendo un adattamento preciso a dispositivi a semiconduttore con diverse dimensioni del package.
c. Specifiche della piastra a induzione: 12 cm × 12 cm × 2 mm. Fornisce un campo di induzione elettrostatica uniforme e stabile, soddisfacendo i requisiti di intensità di campo per la ricarica dei dispositivi nei test CDM.
d. Specifiche della piastra di isolamento: 12 cm × 12 cm × 0.4 mm. Realizzata in materiale FR4, offre sia isolamento che stabilità strutturale, soddisfacendo i requisiti dei materiali per le piattaforme di prova specificati in JEDEC JESD22-C103-J.

3. Sonda di prova elettrostatica:
a. Capacità di misurazione della corrente: il valore di picco massimo misurabile dell'impulso di corrente di scarica elettrostatica è ≥20 A. Copre i requisiti di monitoraggio della corrente dei test CDM ad alta tensione (ad esempio, 5 kV) ed è in grado di rilevare con precisione il picco di corrente al momento della scarica.
b. Parametri fisici della sonda: diametro Φ1.5 mm × lunghezza 10 mm, con una lunghezza telescopica di circa 3 mm. È compatibile con dispositivi a semiconduttore di diverse altezze di package (ad esempio, SMD sottili, package TO spessi) per garantire un contatto di scarica preciso.
c. Controllo del movimento: supporta il movimento verticale (doppia modalità: controllo programmato + controllo manuale). La velocità di movimento è regolabile da 0.1 cm/s a 5 cm/s, garantendo un processo di contatto di scarica stabile e controllabile.
d. Acquisizione del segnale: dotato di un attenuatore dedicato e di interfacce/cavi di acquisizione dati riservati. Può essere collegato direttamente a un oscilloscopio per realizzare l'acquisizione e l'analisi in tempo reale delle forme d'onda della corrente di scarica.
e. Specifiche della piastra di terra: 63.5 mm × 63.5 mm × 6.35 mm. Fornisce un piano di riferimento di terra standard per garantire la coerenza dell'ambiente di prova.

Metodi di prova:
1. Installazione del dispositivo IC: posizionare il dispositivo a semiconduttore in prova (DUT) sulla piastra isolante dell'unità principale di prova e fissarlo con un dispositivo di fissaggio adattivo. Assicurarsi che i pin del dispositivo siano rivolti verso l'alto e che non vi siano allentamenti (per evitare che eventuali spostamenti durante la prova possano compromettere la precisione della scarica).
2. Calibrazione della posizione: regolando le manopole tridimensionali (assi X/Y/Z) della base, posizionare accuratamente il perno di riferimento del DUT al centro, direttamente sotto la sonda di prova. Si raccomanda che la precisione di calibrazione sia ≤ 0.1 mm (fare riferimento ai requisiti di errore di posizionamento specificati negli standard JEDEC).
3. Debug della sonda:
• Controllare manualmente la sonda di prova per spostarla nella posizione di spostamento massimo, quindi abbassarla lentamente finché non entra in contatto con il perno di destinazione (osservare lo stato del contatto per evitare di danneggiare il dispositivo a causa di un'estrusione eccessiva).
• Dopo aver verificato che la posizione del contatto sia corretta, riportare la sonda nella posizione di standby iniziale (si consiglia una distanza di 5~10 mm dal perno per riservare uno spazio di movimento sicuro).
4. Preimpostazione dei parametri: sull'interfaccia operativa del sistema, impostare la velocità di movimento verticale della sonda (si consiglia 0.5~2 cm/s, da regolare in base alla fragilità della confezione del dispositivo per evitare impatti meccanici causati da velocità eccessiva).
5. Carica elettrostatica: avviare l'alimentatore ad alta tensione CC, impostare il valore di tensione target (determinato in base agli standard di prova o ai livelli di suscettibilità del dispositivo) e portare il dispositivo in prova (DUT) in uno stato di carica a induzione elettrostatica tramite la piastra di induzione ad alta tensione. Mantenere una carica stabile (solitamente è necessario un tempo di attesa di 1~2 secondi per garantire una distribuzione uniforme della carica).
6. Test di scarica:
• Attivare il programma di movimento automatico verso il basso della sonda. La sonda entra rapidamente in contatto con il perno bersaglio alla velocità preimpostata per completare il processo di scarica del CDM.
• Al momento della scarica, la forma d'onda della corrente viene trasmessa all'oscilloscopio in tempo reale tramite l'attenuatore integrato della sonda e i cavi coassiali, consentendo la visualizzazione della forma d'onda, la memorizzazione e la successiva analisi (si consiglia una frequenza di campionamento ≥1 GHz per garantire l'acquisizione di dettagli di impulsi a livello di nanosecondi).

Schema

Diagramma di riferimento principale（ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014）

Schema

Schema del circuito equivalente

Immagine di riferimento fisico della sonda di prova

Immagine fisica di base

Diagramma schematico della regolazione tridimensionale della base (riferimento)

Processo di operazione di prova:
1. Posizionare il DUT sul pannello isolante, fissare l'apparecchio e rivolgere il perno verso l'alto;
2. Regolare manualmente la manopola tridimensionale della base per posizionare il perno del DUT al centro;
3. Controllare manualmente la sonda di prova fino allo spostamento massimo, verificare che sia in contatto con il perno, quindi ripristinare la sua posizione;
4. Impostare la velocità di movimento della sonda su un valore appropriato;
4. Avviare la sorgente di alta tensione a XX volt per mettere il DUT in uno stato di carica indotto elettrostaticamente;
5. Fare in modo che la sonda si sposti automaticamente verso il basso rapidamente e entri in contatto con il perno per completare il processo di scarica CDM. Allo stesso tempo, i dati della forma d'onda di scarica vengono trasmessi all'oscilloscopio tramite un cavo coassiale per la visualizzazione e la memorizzazione.

Diagramma schematico del processo di operazione di test