ESD模型和测试标准
ESD与latchup测试介绍
1、ESD模型分类 2、HBM和MM测试方法标准 3、 CDM模型和测试方法标准 4、拴锁测试 5、 I-V测试 6、标准介绍
1、ESD模型分类
因ESD产生的原因及其对集成电路放电的方式不同， 经过统计，ESD放电模型分下列四类:
(1) 人体放电模式 (Human-Body Model, HBM) (2) 机器放电模式 (Machine Model, MM) (3) 组件充电模式 (Charged-Device Model, CDM) (4) 电场感应模式 (Field-Induced Model, FIM) 另外还有两个测试模型： (5)对于系统级产品测试的IEC电子枪空气放电模式 (6)对于研究设计用的TLP模型
人体放电模式 (Human-Body Model, HBM)
人体放电模式(HBM)的ESD是指因人体在地上走动磨擦或其它因素在人体上 已累积了静电，当此人去碰触到IC时，人体上的静电便会经由IC的脚(pin)而 进入IC内，再经由IC放电到地去，如图2.1-1(a)所示。此放电的过程会在短 到几百毫微秒(ns)的时 间内产生数安培的瞬间放电电流，此电流会把IC内的 组件 给烧毁。 不同HBM静电电压相对产生的瞬间放电电流与时间的关系 显 示于图2.1-1(b)。对一般商用IC的2-KV ESD放电电压而言，其瞬间放电电流 的尖峰值大约是1.33 安培。
有关FIM的放电模式早在双载子(bipolar)晶体管时代 就已被发现，现今已有工业测试标准。
国际电子工业标准(EIA/JEDEC STANDARD) 中亦 有此电场感应模式订定测试规范 (JESD22-C101) 。
HBM, MM与CDM模型参数比较
2KV HBM, 200V MM, 与1KV CDM的放电电流比较，其中1KV CDM的放电电流 在不到1ns的时间内，便已冲到约15安培的尖峰值，但其放电的总时段约在10ns的 时间内便结束。此种放电现象更易造成集成电路的损伤。
ESD与latchup测试介绍解读
HBM测试方法及标准 1.ANSI-STM5.1-2001 JESD22-A114D -2005 AEC-Q100-002D -2003 2.该标准用于明确HBM模式下的ESD电压敏感度的 测试、评价以及分级过程 3.整个测试过程繁琐，尤其对仪器及脉冲波形的校 验工作，但非常必要 4. ESD测试中，器件不在工作状态
FIM模式的静电放电发生是因电场感应而起的。当 IC因输送带或其它因素而经过一电场时，其相对 极性的电荷可能会自一些IC脚而排放掉，等IC通 过电场之后，IC本身便累积了静电荷，此静电荷 会以类似CDM的模式放电出来。
有关FIM的放电模式早在双载子(bipolar)晶体管时代 就已被发现，现今已有工业测试标准。 国际电子工业标准(EIA/JEDEC STANDARD) 中亦 有此电场感应模式订定测试规范 (JESD22-C101) 。
ESD模型及有关测试
1、ESD模型分类 2、HBM和MM测试方法标准 3、 CDM模型和测试方法标准 4、拴锁测试 5、 I-V测试 6、标准介绍
1、ESD模型分类
因ESD产生的原因及其对集成电路放电的方式不同， 经过统计，ESD放电模型分下列四类: (1) 人体放电模式 (Human-Body Model, HBM) (2) 机器放电模式 (Machine Model, MM) (3) 组件充电模式 (Charged-Device Model, CDM) (4) 电场感应模式 (Field-Induced Model, FIM) 另外还有两个测试模型： (5)对于系统级产品测试的IEC电子枪空气放电模式 (6)对于研究设计用的TLP模型
HBM/MM测量方法
如果每次调升的ESD测试电压调幅太小，则测试到IC脚损坏要 经过多次的ESD放电，增长测试时间; 若每次调升的ESD测试电 压太大，则难以较精确测出该IC脚的ESD耐压能力。 规定： 正负极性均要测试 从低压测到高压，起始电压为70%的平均ESD failure threshold (VESD) 步进当小于1000V时步进50V(100V)，大于1000V时步进 100V(250V, 500V) 可以是一个管脚步进测量或者所有管脚扫描测量
ESD测试介绍
ESD测试介绍ESD，即静电放电（Electrostatic Discharge），是指由于电荷的积累或移动而引起的突发放电现象。
静电放电可以对电子设备、电子元件、集成电路等电子产品造成损坏，因此对于电子产品进行ESD测试是非常重要的。
ESD测试的目的是验证电子设备或元件是否能够在静电放电环境下正常工作，以及其抵抗ESD损害的能力。
ESD测试可以评估设备的静电防护能力和设计质量，帮助设计者改进产品的可靠性和稳定性，并提高产品的可用性。
1.静电放电耐受测试：这是最基本的ESD测试。
通过模拟不同静电放电事件，对设备进行多种条件的静电放电测试，以验证其在现实应用场景中的可靠性。
测试过程中，根据设备的应用环境选择不同的放电能量，如HBM（人体模型）放电、MM（机器模型）放电、CDM（电荷设备模型）放电等。
2.静电放电发射测试：这是验证设备对周围环境产生的ESD放电对其它设备的影响程度的测试。
通过模拟设备在工作状态下产生的ESD放电，测量其辐射电磁波的幅度和频谱特性，以验证设备在不同距离下对周围设备的干扰情况。
3.静电放电接收测试：这是验证设备对周围环境产生的ESD放电的敏感度的测试。
通过模拟设备在静电放电环境下的工作状态，测量其对周围ESD放电的敏感程度，以评估设备的可靠性和稳定性。
4.静电放电放射抗扰度测试：这是验证设备在静电放电环境中是否能正常工作的测试。
通过模拟设备在工作状态下产生的ESD放电，测量其对自身和周围设备的影响程度，以验证设备的防护能力和设计质量。
对于不同的电子产品和应用领域，ESD测试的要求也有所不同。
例如，对于工业自动化设备和医疗器械等高可靠性产品，ESD测试的要求更为严格。
而对于消费类电子产品，如智能手机和平板电脑等，ESD测试主要关注产品的使用安全性和用户体验。
ESD测试可以帮助厂商改进产品设计和生产工艺，提高产品的质量和性能。
通过ESD测试，可以发现产品中存在的设计缺陷和制造问题，并及时采取措施进行改善。
esd测试原理
ESD测试原理什么是ESD？ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）是指由于静电的积累而产生的瞬时放电现象。
静电放电可以造成电子元器件和设备的破坏，导致设备的故障甚至损坏。
为了确保电子设备的可靠性和稳定性，需要对设备进行ESD测试。
ESD测试的目的ESD测试的目的是评估电子设备的抗静电能力，判断设备在实际使用中是否能够抵御静电放电的影响，以保证设备的可靠性和稳定性。
ESD测试的基本原理ESD测试的基本原理是模拟人体静电放电，通过将电荷从模拟人体传递到被测试设备上，观察设备的反应和损坏情况，以评估设备的抗静电能力。
1. ESD测试的标准ESD测试通常按照国际电工委员会（IEC）和美国国家标准与技术研究院（NIST）等制定的标准进行。
常用的ESD测试标准有IEC 61000-4-2、MIL-STD-883和ANSI/ESD S20.20等。
2. ESD测试的测试方法ESD测试可以使用不同的测试方法，常见的测试方法包括人体模型（HBM）测试、机器模型（MM）测试和直接接触（CD）测试。
•人体模型（HBM）测试：模拟人体静电放电，将电荷通过一个标准的电阻放电到被测试设备上。
该测试方法适用于评估设备在实际使用中受到人体静电放电影响时的抗静电能力。
•机器模型（MM）测试：模拟机器设备静电放电，将电荷通过一个电容放电到被测试设备上。
该测试方法适用于评估设备在实际使用中受到机器设备静电放电影响时的抗静电能力。
•直接接触（CD）测试：模拟设备之间的直接接触静电放电，将电荷通过一个电容放电到被测试设备上。
该测试方法适用于评估设备在实际使用中受到其他设备直接接触静电放电影响时的抗静电能力。
3. ESD测试的测试参数ESD测试中常用的测试参数包括放电电压、放电能量和放电波形。
•放电电压：表示静电放电时电压的峰值。
根据不同的测试标准和测试方法，放电电压可以设置为不同的值，常见的放电电压有±2kV、±4kV和±8kV等。
新版esd标准
新版esd标准
新版的ESD标准是GB，该标准规定于2021年8月1日开始实施生效。
该标准规定抗静电电阻值高于100kΩ且小于等于1000MΩ，即100kΩ<电阻值≤1000MΩ，也可转换为10Ω<电阻值≤10Ω。
根据GB/T里的抗静电性
能测试方法，检测过程中对防静电安全鞋温度、湿度和储放时长有严格管理。
此外，随着高速互联网操作的需求，大型、高引脚数（> 1000 个引脚）、
包含高速 SerDes (HSS) 输入/输出 (IO) 的封装设备需要以每秒 10-15 吉比特 (Gbps) 的速度运行，因此必须调整人体模型 (HBM) 和带电设备模型(CDM) 目标水平以适应这些新的 IO 性能水平。
同时，无线连接的增加以及更高的带宽要求也导致HBM和CDM耐受电压降低。
如需更多与ESD标准相关的信息，可以咨询电子行业专业人士获取。
esd测试方法和标准
esd测试方法和标准ESD测试方法和标准一、概述静电放电（ESD）是一种常见的自然现象，它会产生高电压电流，从而对电子设备造成潜在的危害。
为了确保电子产品的可靠性和稳定性，对其进行ESD测试是至关重要的。
本篇文章将介绍ESD测试的方法和标准。
二、ESD测试方法1. 人体模型（Human Body Model，HBM）人体模型是最常用的ESD测试方法之一，它模拟了人或其他生物在接触电子设备时可能产生的静电放电。
在HBM测试中，通过使用人体模型，模拟静电放电事件，以评估电子设备对静电放电的抵抗能力。
2. 机器模型（Machine Model，MM）机器模型测试方法模拟了机器或设备在操作过程中可能产生的静电放电。
这种测试方法适用于评估电子设备在生产、运输和使用过程中可能受到的机器产生的静电放电的影响。
3. 组件模型（Component Model，CM）组件模型测试方法模拟了组件或子系统之间的静电放电。
这种测试方法适用于评估电子设备内部组件之间的静电放电影响。
三、ESD测试标准1. ESDS标准ESDS（Electrostatic Discharge Susceptibility）标准是电子设备对静电放电的抵抗能力评估标准。
它提供了一系列的测试方法和评估准则，以确保电子设备在遭受静电放电时能够正常工作。
2. IPC-A-610标准IPC-A-610是电子设备组装和检验的通用标准，其中包含了ESD测试的相关要求。
该标准规定了电子设备应具备的ESD防护措施，以确保其在制造、运输和使用过程中能够承受静电放电的影响。
四、ESD测试注意事项1. 确保测试环境干净整洁，避免尘埃等杂质影响测试结果。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
料、防静电涂料等，以降低设备表面静电电荷的积累。
设备接地
Байду номын сангаас
02
将设备与大地连接，使设备上积累的静电电荷能够迅速泄放到
大地，避免静电放电对设备造成损害。
静电消除器
03
在关键部位安装静电消除器，通过产生相反电荷来中和设备表
面的静电电荷，达到消除静电的目的。
系统级防护策略
系统接地
将整个系统与大地连接，确保系统内各部分电位一致，减少静电放 电的可能性。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
目录
• 静电放电（ESD）基本概念与原理 • ESD模型与特性分析 • ESD防护措施与方法 • ESD测试与评估方法 • ESD在工业生产中应用案例分享 • 总结与展望
01
静电放电（ESD）基本概念与原 理
静电产生及危害
静电产生原因
物质接触、摩擦、分离等过程导 致电荷不平衡，形成静电。
规范操作培训
制定详细的设备操作规范，对操作人员进行培训，确保其在操作 过程中能够遵循规范，减少静电放电的风险。
静电防护装备使用
要求操作人员佩戴防静电手环、防静电鞋等静电防护装备，降低 人体静电对设备的影响。
04
ESD测试与评估方法
测试标准介绍
这是国际电工委员会制定的静电放电抗扰度测试标准，它规定了 测试等级、测试方法、测试环境和设备要求等。
特性
HBM放电电流具有较快的上升时间和较短的持 续时间，通常持续几百纳秒。放电能量较低，但 足以对敏感器件造成损坏。
应用场景
HBM模型常用于评估手持设备、可穿戴设备等 便携式电子产品的ESD防护能力。
机器模型（MM）
描述
应用场景
ESD测试方法范文
ESD测试方法范文ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）是指当带电物体与不带电物体接触或彼此之间接触时，由于静电荷的变化而产生的瞬间放电现象。
ESD可能对电子设备、电子元器件等造成损坏，因此对于电子产品的设计和制造过程中，需要进行ESD测试以保证产品的质量和可靠性。
ESD测试是为了评估电子设备或电子元器件在实际使用中遭遇ESD时的抗干扰能力。
在日常生活中，我们可能经常会遇到ESD，比如在干燥的天气中穿着羊毛衣服摩擦后触摸电子设备，或者在走地毯的地方穿着尼龙袜触碰电子产品等。
这些情况下，如果电子产品没有经过足够的ESD测试，就有可能会受到损坏。
1.人工模拟ESD事件：这种方法是通过模拟人类身体ESD时的放电过程，使用带有特殊电阻的手套或者鞋底，在实验室中进行ESD测试。
测试人员会穿着特殊的防护服，通过接地线将自己接地，然后使用手套或鞋底进行放电操作，模拟ESD事件对电子产品的影响。
2.放电枪测试：这种方法是使用专门设计的放电枪对电子设备进行ESD测试。
放电枪会产生高电压的电荷，并在固定的距离处对电子设备进行放电，模拟真实的ESD事件。
通过观察电子设备的响应和表现来评估其抗ESD能力。
3.金属小球测试：这种方法是通过将金属小球带电并接触电子设备表面，从而产生ESD事件。
可以通过控制金属小球的带电量和放电时间来模拟不同强度的ESD事件，评估电子设备的抗ESD能力。
除了以上几种常见的ESD测试方法，还有一些其他的测试方法，比如ESD击穿测试、ESD抑制测试等。
这些测试方法可以根据实际需要选择和组合，以确定电子产品的ESD性能。
对于ESD测试，有一些常见的参数和标准需要关注，比如放电强度、放电时间、放电波形等。
这些参数和标准可以帮助我们评估电子产品在不同ESD事件下的响应情况，从而优化产品设计和制造过程，提高产品的质量和可靠性。
总的来说，ESD测试是一个非常重要的环节，对于保证电子产品的质量和可靠性至关重要。
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机器放电模式 (Machine Model, MM)
• 机器放电模式的ESD是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电，当此 机器去碰触到IC时，该静电便经由IC的pin放电。因为机器是金属， 其等效电阻为0Ω，其等效电容为200pF。由于机器放电模式的等效电 阻为0，故其放电的过程更短，在几毫微秒到几十毫微秒之内会有数 安培的瞬间放电电流产生。 • 此机器放电模式工业测试标准为 EIAJ-IC-121 method20，其等效电 路图和等级如下：
人体放电模式 (Human-Body Model, HBM)
• 人体放电模式(HBM)的ESD是指因人体在地上走动磨擦或其它因素在人体上 已累积了静电，当此人去碰触到IC时，人体上的静电便会经由IC的脚(pin)而 进入IC内，再经由IC放电到地去，如图2.1-1(a)所示。此放电的过程会在短 到几百毫微秒(ns)的时 间内产生数安培的瞬间放电电流，此电流会把IC内的 组件 给烧毁。 不同HBM静电电压相对产生的瞬间放电电流与时间的关系 显 示于图2.1-1(b)。对一般商用IC的2-KV ESD放电电压而言，其瞬间放电电流 的尖峰值大约是1.33 安培。
4、 EIC模型和测试方法标准
4、 EIC模型和测试方法标准
4、 EIC模型和测试方法标准
System level ESD test Cause EMC and latch-up
TFT Panel ESD
5、 TLP及其测试方法
5、 TLP及其测试方法
目前的TLP生产厂家有： 美国Barth 电子公司：Barth是世界上最早（60年代）从事TLP产品的公司，其产 品以经典、稳定、可靠著称，目前其产品占据全球75％以上市场。主要是 Barth4002TLP和Barth4012VF-TLP 美国Thermo keytek仪器公司： Thermo keytek是全球测试仪器的老牌巨头。主要 是HBM/MM tester的MK2和ZAP MASTER，以及CDM tester. 美国Oryx公司 日本Hanwa公司 价格上从贵到便宜是：Barth－Oryx－Thermo keytek－Hanwa 稳定可靠性从高到低是：Barth－Oryx－Thermo keytek－Hanwa 标称值上从高到低：Thermo keytek－Oryx－Hanwa－Barth 从操作界面说Hanwa－Oryx－Thermo keytek ～Barth 从使用的用户调查来看：TSMC、UMC前前后后都是使用的是Barth的TLP，而 ESD/Lartch-up基本上使用的是Keytech的， SMIC、HHNEC、宜硕以及广州五所 使用的是Barth 4002和Keytech的ESD/Lartch-up。 ，GRACE宏利使用的是Oryx。
最短间隔时间和测试次数
上述测试的方法在MM/CDM中都是相同的
• 每一脚都有ESD failure threshold。此颗IC的 ESD failure threshold 定义为所有IC脚中ESD failure threshold最小的 那个电压值，因此，该 颗IC的ESD failure threshold仅达500V。
组件充电模式 (Charged-Device Model, CDM)
• 此放电模式是指IC先因磨擦或其它因素而在IC内部累积了静电，但在 静电累积的过程中IC并未被损伤。此带有静电的IC在处理过程中，当 其pin去碰触到接地面时，IC内部的静电便会经由pin自IC内部流出来 ，而造成了放电的现象。 此种模式的放电时间更短，仅约几毫微秒之 内，而且放电现象更难以真实的被模拟。
2、HBM和MM测试方法标准
HBM测试方法及标准 1.ANSI-STM5.1-2001 JESD22-A114D -2005 AEC-Q100-002D -2003 2.该标准用于明确HBM模式下的ESD电压敏感度的 测试、评价以及分级过程 3.整个测试过程繁琐，尤其对仪器及脉冲波形的校 验工作，但非常必要 4. ESD测试中，器件不在工作状态
在每一测试模式下，IC的该测试脚先被打上(Zap)某一ESD电压，而且在同一 ESD电压下，IC的该测试脚必须要被Zap三次，每次Zap之间的时间间隔约一秒钟， Zap三次之后再观看该测试脚是否己被ESD所损坏，若IC尚未被损坏则调升ESD 的电压，再Zap三次。此ESD电压由小而逐渐增大，如此重复下去，直到该IC脚 己被ESD所损坏，此时造成IC该测试脚损坏的ESD测试电压称为『静电放电故障 临界电压 (ESD failure threshold)』。
• IC制程特性有时会有小 幅的(10%) 漂移，所以 在相同批次IC中随机取 样至少大于5颗。
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
3、CDM模型和测试方法标准
4、 EIC模型和测试方法标准
• System level(系统级) is also named as onboard level (电路板级) 。主要是接触式放 电和非接触式放电 • 8kV air discharge������ • 4kV contact mode for most products������ • 6kV contact for medical devices������
机器放电模式 (Machine Model, MM)
• 2-KV HBM与200-V MM的放电比较如图，虽然HBM的电压2 KV比MM的 电压200V来得大，但是200-V MM的放电电流却比2-KV HBM的放电电流 来得大很多，放电电流波形有上下振动(Ring)的情形，是因为测试机台导 线的杂散等效电感与电容互相耦合而引起的。因此机器放电模式对IC的破 坏力更大。 • 国际电子工业标准 (EIA/JEDEC STANDARD) 亦对此机器放电模式订定 测试规范 (EIA/JESD22-A115-A)
IC内部累积的静电会因IC组件本身对地的等效电容而变，IC摆 放角度与位置以及IC所用包装型式都会造成不同的等效电容。
此电容值会导致不同的静电电量累积于IC内部。
电场感应模式 (Field-Induced Model, FIM)
FIM模式的静电放电发生是因电场感应而起的。当IC因输送 带或其它因素而经过一电场时，其相对极性的电荷可能会 自一些IC脚而排放掉，等IC通过电场之后，IC本身便累积 了静电荷，此静电荷会以类似CDM的模式放电出来。
HBM/MM测量方法
如果每次调升的ESD测试电压调幅太小，则测试到IC脚损坏要 经过多次的ESD放电，增长测试时间; 若每次调升的ESD测试电 压太大，则难以较精确测出该IC脚的ESD耐压能力。 规定： 正负极性均要测试 从低压测到高压，起始电压为70%的平均ESD failure threshold (VESD) 步进当小于1000V时步进50V(100V)，大于1000V时步进 100V(250V, 500V) 可以是一个管脚步进测量或者所有管脚扫描测量
ESD模型及有关测试
1、ESD模型分类 2、HBM和MM测试方法标准 3、 CDM模型和测试方法标准 4、 EIC模型和测试方法标准 5、 TLP及其测试方法 6、拴锁测试 7、 I-V测试 8、标准介绍
1、ESD模型分类
因ESD产生的原因及其对集成电路放电的方式不同 ，经过统计，ESD放电模型分下列四类: (1) 人体放电模式 (Human-Body Model, HBM) (2) 机器放电模式 (Machine Model, MM) (3) 组件充电模式 (Charged-Device Model, CDM) (4) 电场感应模式 (Field-Induced Model, FIM) 另外还有两个测试模型： (5)对于系统级产品测试的IEC电子枪空气放电模式 (6)对于研究设计用的TLP模型
机器放电模式 (Machine Model, MM)
• 有关于HBM的ESD已有工业测试的标准：
• 图显示工业标准 (MIL-STD-883C method 3015.7)的等效电路图，其中人体 的 等效电容定为100pF，人体的等效放电电阻定为1.5KΩ。 • 表是国际电子工业标准(EIA/JEDEC STANDARD) 对人体放电模式订定测试 规范(EIA/JESD22-A114-A)
TLP模型
• 为了研究ESD防护器件的工作特性，了解ESD脉 冲来的时候，落在ESD防护器件上的电压电流， 包括开启的电压和ESD脉冲持续期间的ESD防护 器件的每个点的电压电流，也就是触发电压电流 、回退电压电流和二次崩溃电压电流等。 • 为了达到上述目的，就要将ESD脉冲离散化。这 就是用TLP的矩形脉冲模拟HBM的放电脉冲和放 电行为。TLP脉冲上升时间和HBM一致，TLP矩 形脉冲脉宽西面的能量与HBM能量一致。
2、HBM和MM测试方法标准
用于验证脉冲电流波形的仪器：示波器、连个电阻 负载和一个电流传感器。具体指标： • 示波器：分辨率100mA/1cm、带宽350MHz、 1cm/ns的显示输出速度； • 负载电阻：Load1:短路线， Load2：500ohm
• 电流探针：带宽 350MHz，峰值电流12A，上升 时间小于1ns
有关FIM的放电模式早在双载子(bipolar)晶体管时代就已被发 现，现今已有工业测试标准。 国际电子工业标准(EIA/JEDEC STANDARD) 中亦有此电场 感应模式订定测试规范 (JESD22-C101) 。
IEC电子枪空气放电模式
主要是接触式放电和非接触式放电 • 8kV air discharge������ • 4kV contact mode for most products������ • 6kV contact for medical devices������