فهم نموذج ESD HBM وتطبيقه في اختبار أشباه الموصلات باستخدام LISUN ESD-883D محاكيات HBM / MM ESD لاختبار IC

ملخص

يعد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مصدر قلق بالغ الأهمية في تصنيع واختبار أجهزة أشباه الموصلات، حيث يمكن أن يسبب أضرارًا كبيرة للدوائر المتكاملة (ICs). من بين نماذج ESD المختلفة المستخدمة للاختبار، يعد نموذج جسم الإنسان (HBM) هو الأكثر انتشارًا لمحاكاة التفريغ الكهروستاتيكي الذي يحاكي ملامسة الإنسان للأجهزة الحساسة. يستكشف هذا البحث نموذج ESD HBM وأهميته في صناعة أشباه الموصلات، مع التركيز على LISUN ESD-883D محاكيات التفريغ الكهروستاتيكي HBM/MM لاختبار الدوائر المتكاملة. نتعمق في المبادئ وراء نموذج ESD HBM، ومعايير الاختبار الخاصة بها، وكيفية LISUN ESD-883D يتناول النظام احتياجات اختبار IC، مما يضمن سلامة الجهاز والامتثال.

1. مقدمة

التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هو تدفق مؤقت للتيار الكهربائي يحدث عندما يتلامس جسمان مشحونان كهربائيًا أو يقتربان من بعضهما البعض. يمكن أن يؤدي التفريغ الكهروستاتيكي إلى تلف دائم لمكونات أشباه الموصلات، مما يؤثر على موثوقيتها ووظائفها. في اختبار أشباه الموصلات، يعد نموذج جسم الإنسان (HBM) أحد أكثر الطرق المقبولة على نطاق واسع لتقييم متانة الأجهزة ضد التفريغ الكهروستاتيكي.

تناقش هذه الورقة نموذج ESD HBM بالتفصيل، وتسلط الضوء على منهجيات الاختبار والمعايير الخاصة به، وتستعرض كيفية LISUN ESD-883D يساهم محاكي HBM/MM ESD في إجراء اختبارات IC دقيقة وفعالة.

2. نظرة عامة على نماذج التفريغ الكهروستاتيكي

في اختبار أشباه الموصلات، يتم استخدام العديد من نماذج ESD بشكل شائع:

• نموذج جسم الإنسان (HBM):تحاكي التفريغ الكهروستاتيكي الناتج عن ملامسة الإنسان للدوائر المتكاملة.
• طراز الآلة (مم):تحاكي التفريغ من الآلات التي تتعامل مع الدوائر المتكاملة.
• طراز الجهاز المشحون (CDM):تحاكي التفريغ الكهروستاتيكي من جهاز مشحون يتم تفريغه إلى جسم مؤرض.

يعد نموذج ESD HBM مهمًا بشكل خاص لأنه يحاكي السيناريو الحقيقي حيث يلمس جسم الإنسان، الذي يحمل شحنة كهربائية ساكنة، جهازًا إلكترونيًا.

3. شرح نموذج ESD HBM

تم توحيد نموذج ESD HBM في العديد من الوثائق، بما في ذلك ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 وMIL-STD-883. يحاكي النموذج تفريغًا من جسم الإنسان، والذي تم تصميمه على أنه مكثف 100 بيكوفاراد يتم تفريغه من خلال مقاومة 1.5 كيلو أوم. يحدث حدث التفريغ عادةً في أقل من 150 نانوثانية، ويمكن أن تتسبب كمية الطاقة المنبعثة في إتلاف الأجهزة شبه الموصلة الحساسة.

تتميز تفريغات HBM بتيار الذروة ووقت الارتفاع وشكل الموجة. يتم عادةً قياس شدة التفريغ بالفولت (V)، مع إجراء الاختبار عند مستويات تتراوح من 500 فولت إلى عدة آلاف من الفولتات.

الجدول 1: خصائص شكل موجة ESD HBM

ESD-883D
تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) IC Tester

4. معايير اختبار التفريغ الكهروستاتيكي

هناك العديد من معايير الصناعة المستخدمة لتحديد المعلمات وإجراءات الاختبار لاختبارات التفريغ الكهروستاتيكي، وخاصةً لاختبارات HBM. تساعد هذه المعايير في ضمان أن تكون أجهزة أشباه الموصلات قوية بما يكفي لتحمل أحداث التفريغ الكهروستاتيكي المحتملة أثناء التشغيل العادي.

• ANSI/ESDA/JEDEC JS-001:يحدد اختبار HBM للدوائر المتكاملة IC، مع تحديد شكل الموجة وظروف الاختبار.
• MIL-STD-883:يغطي اختبار ESD للأجهزة العسكرية، بما في ذلك معايير HBM.
• جيديك JESD22-A114:تستخدم أيضًا في اختبار HBM، وخاصةً في التطبيقات التجارية.

وتضمن كل هذه المعايير أن اختبار ESD يحاكي الظروف الحقيقية، مما يتيح للشركات المصنعة حماية الدوائر المتكاملة بشكل أفضل من التلف الكهروستاتيكي.

5. ال LISUN ESD-883D محاكي التفريغ الكهروستاتيكي HBM/MM

إنّ LISUN ESD-883D يعد محاكي التفريغ الكهروستاتيكي HBM/MM نظام اختبار متقدمًا مصممًا لمحاكاة تفريغات كل من نموذج جسم الإنسان (HBM) ونموذج الآلة (MM). يتيح هذا النظام متعدد الاستخدامات التحكم الدقيق في بيئة الاختبار ويضمن الامتثال لمعايير الاختبار العالمية، بما في ذلك ANSI/ESDA/JEDEC JS-001، IEC 61000-4-2، و MIL-STD-883.

الملامح الرئيسية لل LISUN ESD-883D تتضمن:

• قدرات اختبار HBM وMM:يمكن للنظام محاكاة تفريغات ESD وفقًا لكل من نموذجي HBM وMM، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من تطبيقات الاختبار.
• مستويات الجهد القابلة للبرمجة:يوفر جهاز المحاكاة مجموعة واسعة من إعدادات الجهد، من 50 فولت إلى 8000 فولت، مما يسمح للمستخدمين باختبار الدوائر المتكاملة في مستويات إجهاد مختلفة.
• أشكال موجية دقيقة للتفريغ:يضمن النظام أن الأشكال الموجية المولدة تلبي المتطلبات الصارمة لمعايير ESD العالمية.
• واجهة سهلة الاستخدام: LISUN ESD-883D يتميز بواجهة سهلة الاستخدام، مما يجعل من السهل إعداد الاختبارات وتحليل النتائج.

6. اختبار الدوائر المتكاملة باستخدام LISUN ESD-883D

عند اختبار الدوائر المتكاملة باستخدام LISUN ESD-883Dيجب مراعاة العديد من المعلمات الحرجة. يتم ضبط مستوى الجهد وعدد أحداث التفريغ وفقًا للتعرض المتوقع للدائرة المتكاملة للتفريغ الكهروستاتيكي في بيئتها التشغيلية. فيما يلي مثال لإجراء اختبار نموذجي باستخدام LISUN ESD-883D:

• الخطوة الأولى::إعداد الاختبار: يتم وضع الدائرة المتكاملة قيد الاختبار على منصة اختبار مؤرضة. LISUN ESD-883D تم تكوينه باستخدام معلمات الاختبار المطلوبة، بما في ذلك مستوى الجهد وعدد التفريغات.
• الخطوة 2:التفريغ: يقوم النظام بالتفريغ عند مستوى الجهد المحدد، مع مراقبة شكل الموجة والتيار الأقصى بعناية.
• الخطوة الأولى:التقييم: بعد الاختبار، يتم تقييم الدائرة المتكاملة بحثًا عن أي تلف وظيفي أو تدهور في الأداء.

الجدول 2: نتائج اختبار العينة باستخدام LISUN ESD-883D

7. استراتيجيات حماية التفريغ الكهروستاتيكي في تصميم أشباه الموصلات

يعد دمج الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي في الأجهزة شبه الموصلة أمرًا بالغ الأهمية لضمان الموثوقية على المدى الطويل. يستخدم المصممون استراتيجيات مختلفة لحماية الدوائر المتكاملة من أضرار التفريغ الكهروستاتيكي، بما في ذلك:

• ثنائيات الحماية على الشريحة:يتم وضعها عند مدخلات ومخرجات الدوائر المتكاملة لتحويل تيار التفريغ الكهروستاتيكي بعيدًا عن الدوائر الداخلية الحساسة.
• التأريض والتدريع:يمكن أن يؤدي التأريض المناسب واستخدام الحاويات المحمية إلى تقليل خطر التعرض للتفريغ الكهروستاتيكي.
• استخدام التغليف الواقي:أثناء النقل والمناولة، يتم تخزين الدوائر المتكاملة في مواد تغليف آمنة ضد التفريغ الكهروستاتيكي لتقليل فرصة التفريغ.

8. مزايا LISUN ESD-883D في اختبار الدوائر المتكاملة

إنّ LISUN ESD-883D يوفر محاكي HBM/MM ESD العديد من المزايا لاختبار IC:

• الدقة والموثوقية: يضمن النظام ظروف اختبار دقيقة، مما يجعل من الأسهل تحديد نقاط الضعف المحتملة للتفريغ الكهروستاتيكي في الدوائر المتكاملة.
• الامتثال للمعايير الدولية:من خلال الالتزام بالمعايير العالمية، LISUN ESD-883D يساعد الشركات المصنعة على تلبية متطلبات الصناعة.
• المرونة:بفضل مستويات الجهد القابلة للبرمجة وعدد التفريغات، يمكن تخصيص النظام لمختلف سيناريوهات الاختبار.

9. اختتام

إنّ نموذج ESD HBM تلعب دورًا حيويًا في صناعة أشباه الموصلات من خلال محاكاة التفريغات الكهروستاتيكية التي تحاكي الاتصال البشري. أجهزة مثل LISUN ESD-883D يتيح محاكي ESD HBM/MM إجراء اختبارات دقيقة وفقًا للمعايير العالمية، مما يساعد الشركات المصنعة على ضمان أن الدوائر المتكاملة الخاصة بها قوية بما يكفي لتحمل أحداث ESD. نظرًا لأن ESD لا يزال يشكل تهديدًا كبيرًا لموثوقية أشباه الموصلات، فإن الأنظمة مثل LISUN ESD-883D تعتبر هذه العناصر ضرورية لحماية أداء وطول عمر الدوائر المتكاملة في عالم اليوم الذي تحركه التكنولوجيا.

مراجع حسابات

ANSI/ESDA/JEDEC JS-001. "نموذج جسم الإنسان (HBM) – مستوى المكونات".
MIL-STD-883. "معيار طريقة الاختبار للدوائر الدقيقة".
LISUN مجموعة. "LISUN ESD-883D "محاكيات HBM/MM ESD لاختبار الدوائر المتكاملة." متوفرة على: https://www.lisungroup.com/products/emi-and-emc-test-system/electrostatic-discharge-esd-ic-tester.html