مسدسات ESD لنموذج الجهاز المشحون (CDM) لاختبار الدوائر المتكاملة

مسدسات ESD طراز الجهاز المشحون ESD-CDMC (CDM) لاختبار الدوائر المتكاملة هي جهاز اختبار مناعة عالي الدقة تم تصميمه خصيصًا بواسطة LISUN لسيناريوهات "تفريغ تلامس الجهاز المشحون" لمكونات أشباه الموصلات أثناء عمليات الإنتاج والنقل والتجميع. تتمثل الوظيفة في محاكاة عملية التفريغ اللحظي التي تحدث عندما يتلامس مكون أشباه الموصلات - بعد شحنه ذاتيًا (مثلًا، عن طريق التكهرب الاحتكاكي أو الشحن الحثي) - مع أجسام مؤرضة (مثل تجهيزات الاختبار، أو لوحات الدوائر المطبوعة، أو المعدات الآلية). من خلال التحكم الدقيق في معلمات مثل جهد التفريغ وشكل موجة التيار، يُقيّم هذا النظام حد تحمل المكون لمثل هذه "الصدمات الكهروستاتيكية الخفية"، ويحدد بشكل استباقي المخاطر (مثل احتراق الدائرة الداخلية أو عطل وظيفي في الرقائق) الناتجة عن تفريغ CDM، ويوفر أساسًا اختباريًا حاسمًا لتصميم الموثوقية، وفحص جودة الإنتاج الضخم، وشهادة الامتثال الدولية لمكونات أشباه الموصلات.

يعتمد جهاز ESD-CDM (نموذج الجهاز المشحون ESD-CDM) على بنية متكاملة مبتكرة تجمع بين "حقن الشحنة وتفريغ التلامس"، مما يُعالج نقاط الضعف في معدات اختبار CDM التقليدية، مثل التشغيل المُعقد وضعف استقرار شكل الموجة. وهو مُجهز بوحدة قياس شحنة عالية الدقة تُراقب الكمية المشحونة في الجهاز آنيًا، مما يضمن خطأ في جهد التفريغ بنسبة ≤ ±3%. بفضل تركيبات أجهزة أشباه الموصلات المُخصصة (المتوافقة مع الحزم الشائعة، بما في ذلك DIP وSOP وQFP وBGA)، وشاشة لمس كبيرة تعمل بنظام Android تدعم اللغتين الصينية والإنجليزية، يُتيح ESD-CDM ضبط معلمات الاختبار بنقرة واحدة، والتحكم الآلي في عملية التفريغ، وتخزين بيانات الاختبار (أشكال موجات الجهد والتيار) آنيًا. يُحسّن هذا بشكل كبير من كفاءة وتكرار بيانات اختبار ESD لأجهزة أشباه الموصلات، مما يُلبي طلب صناعة أشباه الموصلات على معدات اختبار عالية الدقة والتوافق.

يتكون نظام ESD-CDM بشكل رئيسي من ثلاثة أجزاء: مصدر جهد عالي مستمر، وجهاز رئيسي، ومسبار اختبار كهروستاتيكي (بما في ذلك المُوَهِّن). يُمكنه تحقيق وظائف الشحن بالحث الكهروستاتيكي، والتفريغ الكهروستاتيكي، واختبار اكتساب إشارة التفريغ لنموذج الجهاز المشحون (CDM). ملاحظة: يُمكن لنظام ESD-CDM مشاركة مُضيف مع ESD-883D محاكيات HBM / MM ESD لاختبار HBM وMM وCDM في نفس الوقت (LISUN نموذج: ESD-883D/ESD-CDM)

تكوين النظام:
1. مصدر الجهد العالي DC:
أ. نطاق خرج الجهد: ±(10 فولت ~ 5 كيلو فولت) وهو يغطي متطلبات جهد اختبار CDM التقليدية لأجهزة أشباه الموصلات وهو مناسب لاختبار الأجهزة بمستويات حساسية مختلفة (على سبيل المثال، الفئة 0 ~ الفئة 3).
ب. دقة خرج الجهد: ±(3% من القراءة + 10 فولت) تضمن التحكم الدقيق في الجهد المشحون وتلبي متطلبات خطأ الجهد المحددة في معيار IEC 60749-28:2021.

2. الجهاز المضيف:
أ. تصميم سلامة العزل: آلية عزل الجهد العالي المدمجة، والتي توفر العزل والعزل للوحة الحث ذات الجهد العالي لمنع تسرب الجهد العالي، مما يضمن سلامة المشغلين والمعدات.
ب. وظيفة ضبط الإزاحة: تدعم لوحة الحث عالية الجهد + لوحة العزل المدمجة ضبط الإزاحة على ثلاثة محاور X/Y/Z. يتراوح نطاق الضبط بين 0 و10 سم، وتصل دقة الضبط إلى 0.1 مم (ضبط يدوي)، مما يتيح تكيفًا دقيقًا مع أجهزة أشباه الموصلات ذات أحجام العبوات المختلفة.
ج. مواصفات لوحة الحث: ١٢ سم × ١٢ سم × ٢ مم. توفر مجال حث كهروستاتيكي موحدًا ومستقرًا، مما يلبي متطلبات قوة المجال لشحن الأجهزة في اختبار CDM.
د. مواصفات لوحة العزل: ١٢ سم × ١٢ سم × ٠٫٤ مم. مصنوعة من مادة FR4، وتتميز بالعزل والاستقرار الهيكلي، وتتوافق مع متطلبات المواد لمنصات الاختبار المحددة في JEDEC JESD22-C103-J.

3. مسبار الاختبار الكهروستاتيكي:
أ. قدرة قياس التيار: أقصى قيمة ذروة قابلة للقياس لنبضة تيار التفريغ الكهروستاتيكي هي ≥20 أمبير. تُغطي هذه القدرة متطلبات مراقبة التيار لاختبارات CDM عالية الجهد (مثل 5 كيلو فولت)، ويمكنها التقاط ذروة التيار بدقة لحظة التفريغ.
ب. المعلمات الفيزيائية للمسبار: القطر Φ1.5 مم × الطول 10 مم، بطول تلسكوبي يبلغ حوالي 3 مم. متوافق مع أجهزة أشباه الموصلات ذات ارتفاعات عبوات مختلفة (مثل عبوات SMD الرقيقة، وعبوات TO السميكة) لضمان دقة تفريغ الشحنة.
ج. التحكم في الحركة: يدعم الحركة الرأسية (وضعان: التحكم بالبرنامج والتحكم اليدوي). سرعة الحركة قابلة للتعديل من 0.1 سم/ثانية إلى 5 سم/ثانية، مما يضمن عملية تفريغ مستقرة وقابلة للتحكم.
د. التقاط الإشارة: مُجهّز بمُخفِّف مُخصَّص وواجهات/كابلات التقاط بيانات مُخصَّصة. يُمكن توصيله مُباشرةً بمنظار الذبذبات لتحقيق التقاط آني وتحليل أشكال موجات تيار التفريغ.
هـ. مواصفات لوحة التأريض: ٦٣.٥ مم × ٦٣.٥ مم × ٦.٣٥ مم. توفر مستوى مرجعيًا أرضيًا قياسيًا لضمان اتساق بيئة الاختبار.

طرق الاختبار:
١. تركيب جهاز الدائرة المتكاملة: ضع جهاز أشباه الموصلات قيد الاختبار (DUT) على لوحة العزل العازلة لوحدة الاختبار الرئيسية، وثبّته بتركيبة تكيفية. تأكد من توجيه دبابيس الجهاز لأعلى وعدم وجود أي ارتخاء (لمنع تأثير الإزاحة أثناء الاختبار على دقة التفريغ).
2. معايرة الموضع: بضبط أزرار التحكم ثلاثية الأبعاد (المحاور X/Y/Z) للقاعدة، يتم ضبط موضع دبوس الهدف لجهاز الاختبار قيد الاختبار بدقة في المركز أسفل مسبار الاختبار مباشرةً. يُنصح بأن تكون دقة المعايرة ≤ 0.1 مم (راجع متطلبات خطأ الموضع المحددة في معايير JEDEC).
3. استكشاف الأخطاء وإصلاحها:
• قم بالتحكم يدويًا في مسبار الاختبار لتحريكه إلى موضع الإزاحة الأقصى، ثم قم بخفضه ببطء حتى يلامس دبوس الهدف (راقب حالة الاتصال لتجنب إتلاف الجهاز بسبب الضغط المفرط).
• بعد التأكد من دقة موضع الاتصال، قم بإرجاع المجس إلى موضع الاستعداد الأولي (يوصى بمسافة 5~10 مم من الدبوس للحفاظ على مساحة حركة آمنة).
4. إعداد المعلمات مسبقًا: على واجهة تشغيل النظام، اضبط سرعة الحركة الرأسية للمجس (يوصى بـ 0.5~2 سم/ثانية، ويتم تعديلها وفقًا لهشاشة حزمة الجهاز لتجنب التأثير الميكانيكي الناجم عن السرعة المفرطة).
٥. الشحن الكهروستاتيكي: شغّل مصدر الطاقة عالي الجهد المستمر، واضبط قيمة الجهد المستهدفة (المحددة بناءً على معايير الاختبار أو مستويات حساسية الجهاز)، ثم ضع الجهاز قيد الاختبار (DUT) في حالة شحن بالحث الكهروستاتيكي عبر لوحة الحث عالي الجهد. حافظ على استقرار الشحن (عادةً ما يتطلب الأمر فترة شحن تتراوح من ثانية إلى ثانيتين لضمان توزيع الشحنة بالتساوي).
6. اختبار التفريغ:
• تفعيل برنامج الحركة التلقائية للأسفل للمسبار. يلامس المسبار دبوس الهدف بسرعة محددة مسبقًا لإكمال عملية تفريغ CDM.
• في لحظة التفريغ، يتم نقل شكل الموجة الحالي إلى الذبذبات في الوقت الحقيقي من خلال الموهن المدمج في المسبار والكابلات المحورية، مما يتيح عرض شكل الموجة وتخزينها وتحليلها لاحقًا (يوصى بمعدل أخذ عينات ≥1 جيجاهرتز لضمان التقاط تفاصيل النبضة على مستوى النانو ثانية).

تخطيطي

المخطط المرجعي الأساسي (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

تخطيطي

مخطط الدائرة المكافئة

اختبار التحقيق الصورة المرجعية المادية

الصورة المادية الأساسية

رسم تخطيطي للتعديل ثلاثي الأبعاد للقاعدة (مرجع)

عملية تشغيل الاختبار:
1. ضع DUT على لوح العزل، ثم ثبت التركيب، ثم وجه الدبوس لأعلى؛
2. اضبط المقبض ثلاثي الأبعاد للقاعدة يدويًا لجعل دبوس DUT في المنتصف؛
3. التحكم يدويًا في مسبار الاختبار إلى الحد الأقصى للإزاحة، والتأكد من أنه على اتصال بالدبوس، ثم استعادة موضعه؛
4. اضبط سرعة حركة المسبار على قيمة مناسبة؛
4. قم بتشغيل مصدر الجهد العالي إلى XX فولت لوضع DUT في حالة مشحونة بالكهرباء الساكنة؛
5. اجعل المسبار يتحرك تلقائيًا لأسفل بسرعة واتصل بالدبوس لإكمال عملية تفريغ CDM. وفي الوقت نفسه، يتم نقل بيانات شكل موجة التفريغ إلى راسم الذبذبات عبر كابل متحد المحور للعرض والتخزين.

رسم تخطيطي لعملية تشغيل الاختبار

نظام اختبار ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014 CDM ESD - فيديو مقدمة