Pistolety ESD do testowania układów scalonych (CDM) z ładowanym urządzeniem

Pistolety ESD ESD-CDMCharged Device Model (CDM) do testowania układów scalonych to precyzyjne urządzenie do testowania odporności, specjalnie zaprojektowane przez LISUN dla scenariuszy „rozładowania styków urządzeń naładowanych” elementów półprzewodnikowych podczas procesów produkcji, transportu i montażu. Funkcja ta symuluje natychmiastowy proces rozładowania, który ma miejsce, gdy element półprzewodnikowy – po naładowaniu (np. poprzez tryboelektryzację lub ładowanie indukcyjne): styka się z uziemionymi obiektami (takimi jak przyrządy pomiarowe, płytki PCB lub urządzenia automatyczne). Precyzyjnie kontrolując parametry, takie jak napięcie i przebieg prądu rozładowania, system ocenia granicę tolerancji elementu na takie „ukryte wyładowania elektrostatyczne”, proaktywnie identyfikuje zagrożenia (np. przepalenie obwodów wewnętrznych lub awaria funkcjonalna układów scalonych) spowodowane rozładowaniem CDM i stanowi kluczową podstawę testowania dla projektowania niezawodności, kontroli jakości w produkcji masowej oraz międzynarodowej certyfikacji zgodności elementów półprzewodnikowych.

Pistolety ESD ESD-CDM Charged Device Model (CDM) wykorzystują innowacyjną, zintegrowaną strukturę „wtrysku ładunku – rozładowania kontaktowego”, rozwiązując problemy tradycyjnych urządzeń testujących CDM, takie jak złożoność obsługi i niska stabilność przebiegu. Wyposażone są w precyzyjny moduł pomiaru ładunku, który może monitorować w czasie rzeczywistym poziom naładowania urządzenia, zapewniając błąd napięcia rozładowania ≤ ±3%. W połączeniu z niestandardowymi uchwytami urządzeń półprzewodnikowych (kompatybilnymi z popularnymi obudowami, takimi jak DIP, SOP, QFP i BGA) oraz dużym ekranem dotykowym z systemem Android obsługującym język chiński i angielski, pistolet ESD-CDM umożliwia konfigurację parametrów testu jednym kliknięciem, automatyczne sterowanie procesem rozładowania oraz przechowywanie danych testowych (przebiegów napięcia i prądu) w czasie rzeczywistym. To znacznie poprawia wydajność i powtarzalność danych podczas testowania ESD urządzeń półprzewodnikowych, spełniając zapotrzebowanie branży półprzewodnikowej na sprzęt o wysokiej precyzji i kompatybilności.

System ESD-CDM składa się głównie z trzech części: źródła wysokiego napięcia prądu stałego, przyrządu głównego oraz sondy elektrostatycznej (wraz z tłumikiem). System realizuje funkcje ładowania indukcyjnego, rozładowania elektrostatycznego oraz akwizycji sygnału rozładowania naładowanego modelu urządzenia (CDM). Uwaga: System ESD-CDM może współdzielić hosta z systemem. ESD-883D Symulatory HBM/MM ESD do jednoczesnego testowania HBM, MM i CDM (LISUN Model: ESD-883D/ESD-CDM)

Konfiguracja systemu:
1. Źródło wysokiego napięcia prądu stałego:
a. Zakres napięcia wyjściowego: ±(50 V ~ 6 kV) Pokrywa konwencjonalne wymagania dotyczące napięcia testowego CDM dla urządzeń półprzewodnikowych i nadaje się do testowania urządzeń o różnych poziomach podatności (np. klasa 0 ~ klasa 3).
b. Dokładność napięcia wyjściowego: ±(3% odczytu + 10 V) Zapewnia precyzyjną kontrolę napięcia ładowania i spełnia wymagania dotyczące błędu napięcia określone w normie IEC 60749-28:2021.

2. Urządzenie hosta:
a. Konstrukcja zapewniająca bezpieczeństwo izolacji: Wbudowany mechanizm izolacji wysokiego napięcia, który zapewnia izolację i odizolowanie płyty indukcyjnej wysokiego napięcia, zapobiegając w ten sposób upływowi wysokiego napięcia, gwarantując bezpieczeństwo operatorów i sprzętu.
b. Funkcja regulacji przemieszczenia: Zintegrowana „płyta indukcyjna wysokiego napięcia + płytka izolacyjna” umożliwia regulację przemieszczenia w trzech osiach X/Y/Z. Zakres regulacji wynosi 0–10 cm, a dokładność regulacji sięga 0.1 mm (regulacja ręczna), co umożliwia precyzyjne dopasowanie do układów półprzewodnikowych o różnych rozmiarach.
c. Specyfikacja płyty indukcyjnej: 12 cm × 12 cm × 2 mm. Zapewnia równomierne i stabilne pole indukcji elektrostatycznej, spełniając wymagania dotyczące natężenia pola dla ładowania urządzeń w testach CDM.
d. Specyfikacja płyty izolacyjnej: 12 cm × 12 cm × 0.4 mm. Wykonana z materiału FR4, charakteryzuje się zarówno izolacją, jak i stabilnością strukturalną, spełniając wymagania materiałowe dla platform testowych określone w normie JEDEC JESD22-C103-J.

3. Sonda pomiarowa elektrostatyczna:
a. Możliwość pomiaru prądu: Maksymalna mierzalna wartość szczytowa impulsu prądu wyładowania elektrostatycznego wynosi ≥20 A. Spełnia ona wymagania dotyczące monitorowania prądu w testach CDM wysokiego napięcia (np. 5 kV) i umożliwia dokładne uchwycenie prądu szczytowego w momencie wyładowania.
b. Parametry fizyczne sondy: średnica Φ1.5 mm × długość 10 mm, długość teleskopowa około 3 mm. Jest kompatybilna z urządzeniami półprzewodnikowymi o różnej wysokości obudowy (np. cienkie SMD, grube obudowy TO), aby zapewnić precyzyjny kontakt rozładowczy.
c. Kontrola ruchu: Obsługuje ruch pionowy (podwójny tryb: sterowanie programowe + sterowanie ręczne). Prędkość ruchu jest regulowana w zakresie od 0.1 cm/s do 5 cm/s, co zapewnia stabilny i kontrolowany proces rozładowania.
d. Akwizycja sygnału: Wyposażony w dedykowany tłumik i dedykowane interfejsy/kable do akwizycji danych. Można go bezpośrednio podłączyć do oscyloskopu w celu akwizycji i analizy przebiegów prądu rozładowania w czasie rzeczywistym.
e. Specyfikacja płyty uziemiającej: 63.5 mm × 63.5 mm × 6.35 mm. Zapewnia ona standardową płaszczyznę odniesienia uziemienia, gwarantując spójność środowiska testowego.

Metody testowe:
1. Montaż układu scalonego: Umieść testowany układ półprzewodnikowy (DUT) na płytce izolacyjnej jednostki głównej testowej i zamocuj go za pomocą uchwytu adaptacyjnego. Upewnij się, że styki układu są skierowane do góry i nie ma luzu (aby zapobiec przemieszczeniu się podczas testu i wpłynąć na dokładność rozładowania).
2. Kalibracja położenia: Regulując trójwymiarowe pokrętła (osie X/Y/Z) podstawy, precyzyjnie ustaw pin docelowy urządzenia testowanego (DUT) w położeniu środkowym, bezpośrednio pod sondą pomiarową. Zaleca się, aby dokładność kalibracji wynosiła ≤ 0.1 mm (patrz wymagania dotyczące błędu pozycjonowania określone w normach JEDEC).
3. Debugowanie sondy:
• Ręcznie steruj sondą testową, tak aby przesunęła się do pozycji maksymalnego przemieszczenia, a następnie powoli ją opuszczaj, aż dotknie trzpienia docelowego (obserwuj stan styku, aby uniknąć uszkodzenia urządzenia na skutek nadmiernego wyciśnięcia).
• Po potwierdzeniu, że pozycja styku jest prawidłowa, należy ustawić sondę w jej początkowej pozycji gotowości (zaleca się zachowanie odległości 5~10 mm od kołka, aby zapewnić bezpieczną przestrzeń ruchu).
4. Ustawianie parametrów: W interfejsie operacyjnym systemu należy ustawić prędkość ruchu pionowego sondy (zalecane 0.5~2 cm/s, dostosowywane do kruchości opakowania urządzenia, aby uniknąć uszkodzeń mechanicznych spowodowanych nadmierną prędkością).
5. Ładowanie elektrostatyczne: Uruchom zasilacz wysokiego napięcia prądu stałego, ustaw docelową wartość napięcia (określoną na podstawie norm testowych lub poziomów podatności urządzenia) i wprowadź testowane urządzenie (DUT) w stan ładowania elektrostatycznego za pomocą płytki indukcyjnej wysokiego napięcia. Utrzymuj stabilne ładowanie (czas postoju wynosi zazwyczaj 1–2 sekundy, aby zapewnić równomierny rozkład ładunku).
6. Badanie rozładowania:
• Uruchom automatyczny program ruchu sondy w dół. Sonda szybko styka się z trzpieniem docelowym z zadaną prędkością, aby zakończyć proces rozładowania CDM.
• W momencie rozładowania przebieg prądu jest przesyłany do oscyloskopu w czasie rzeczywistym poprzez wbudowany tłumik sondy oraz kable koncentryczne, co umożliwia wyświetlanie przebiegu, jego przechowywanie i późniejszą analizę (zalecana jest częstotliwość próbkowania ≥1 GHz, aby zapewnić uchwycenie szczegółów impulsów na poziomie nanosekund).

Schematyczny

Podstawowy diagram referencyjny (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

Schematyczny

Schemat obwodu zastępczego

Fizyczny obraz odniesienia sondy testowej

Podstawowy obraz fizyczny

Schemat ideowy trójwymiarowej regulacji podstawy (odniesienie)

Proces działania testowego:
1. Umieść testowane urządzenie na płycie izolacyjnej, zamocuj uchwyt i skieruj sworzeń do góry;
2. Ręcznie wyreguluj trójwymiarowe pokrętło podstawy, aby sworzeń testowanego znalazł się pośrodku;
3. Ręcznie wyreguluj sondę pomiarową do maksymalnego przemieszczenia, upewnij się, że styka się ona z trzpieniem, a następnie przywróć jej położenie;
4. Ustawić prędkość ruchu sondy na odpowiednią wartość;
4. Uruchom źródło wysokiego napięcia na XX V, aby wprowadzić testowane urządzenie w stan naładowania indukowany elektrostatycznie;
5. Spraw, aby sonda automatycznie szybko przesunęła się w dół i zetknęła się z kołkiem, aby zakończyć proces rozładowania CDM. Jednocześnie dane dotyczące kształtu fali wyładowania są przesyłane do oscyloskopu za pomocą kabla koncentrycznego w celu wyświetlenia i przechowywania.

Schematyczny diagram procesu działania testu