Test HBM parasitaire faible

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Les Modèle du corps humain (HBM), décharges électrostatiques (ESD) test est le test ESD le plus ancien et le plus largement utilisé dans le l'électronique industrie. Le test JEDEC HBM n’est pas statique; il a été révisé pour suivre les changements rapides de la industrie des semi-conducteurs. La dernière révision de la spécification traite des échecs causés par des impédances parasites dans les testeurs HBM. EAG dispose du matériel et de l'expertise nécessaires pour vous aider à résoudre vos problèmes de test HBM.

EVOLUTION DU SPEC HBM

Le test actuel ANSI / ESDA / JEDEC HBM, JS-001-2014, a évolué par rapport à la spécification de test militaire ESD, MIL-STD-883, Méthode 3017.8. La première version JEDEC de la spécification a été publiée dans 1995. Au cours des vingt dernières années, la spécification HBM a été progressivement améliorée sur la base des données et des analyses effectuées par des ingénieurs en fiabilité issus d’un échantillon représentatif de l’industrie des circuits intégrés. L'un des principaux objectifs a été la réduction des coûts et du temps requis pour les tests HBM. D'autres modifications ont résolu des problèmes liés au matériel du simulateur HBM. Le tableau suivant résume les différentes révisions de la spécification HBM:

Le tableau suivant résume les différentes révisions de la spécification HBM.

MODÈLE IDÉALISÉ DU TESTEUR HBM

Un modèle idéalisé de testeur HBM est présenté à la figure 1.

Figure Testeur HBM idéalisé 1

Figure 1 Testeur HBM idéalisé

Dans ce modèle, un condensateur 100pF est chargé avec une alimentation haute tension, non représentée dans le schéma. L'alimentation est coupée du circuit et le condensateur est déchargé à travers une résistance 1500Ω. Dans ce cas, l’appareil à tester est le plus simple possible: un morceau de fil. Si vous mesurez le courant à travers le fil en fonction du temps, la forme d'onde ressemble à celle illustrée à la figure 2.

Figure 2 HBM Courant contre temps, + 1000V HBM

Figure 2 HBM actuel par rapport au temps, + 1000V HBM

Un modèle plus réaliste du testeur HBM

La forme d'onde de la figure 2 montre quelques sonneries, suggérant la présence d'impédances parasites dans le circuit. Les impédances parasites sont toute combinaison de dispositifs passifs non désirés supplémentaires (résistances, condensateurs et inductances) dans le chemin du signal. Pour la décharge d'un simulateur HBM à travers un morceau de fil, un circuit plus réaliste est illustré à la figure 3.

Figure 3 Un modèle de testeur HBM plus réaliste

Figure 3 Un modèle de testeur HBM plus réaliste

Comme les relais sont utilisés pour connecter les bornes de l’appareil à tester (DUT) au testeur HBM, une inductance parasite et une résistance sont ajoutées au chemin de décharge. Dans les simulateurs HBM réels, la résistance 1500Ω est distribuée, avec approximativement 1400Ω du côté de la borne A et 100Ω du côté de la borne B. La résistance est divisée afin de fournir une forme d'onde conforme aux spécifications sur l'ensemble du réseau de relais.

Étant donné que la plupart des périphériques IC ont plus de deux terminaux, la situation est plus compliquée. Chaque broche de l'appareil possède un chemin d'impédance à couplage capacitif vers le simulateur HBM, que la broche soit connectée ou non. Lorsqu'une broche d'un groupe d'alimentation ou de masse à plusieurs broches est sollicitée, les autres broches de ce groupe sont flottantes et ajoutent une capacité supplémentaire, de l'ordre de 4-8pF par broche. Cette capacité supplémentaire peut modifier considérablement la forme de la forme d'onde. En outre, la carte et la prise DUT ajoutent également une résistance, une inductance et une capacité supplémentaires, entraînant des modifications supplémentaires du signal HBM. Tout circuit sensible à la pente de la forme d'onde ou à la résistance de la borne B peut être affecté d'impédances parasites. Il est même possible d’endommager les broches non contraintes lors du test HBM en raison du couplage capacitif. Tous ces éléments peuvent avoir un impact sur la forme d'onde et provoquer de faux échecs HBM (voir Référence 6.) Un modèle encore plus réaliste du testeur HBM est présenté à la figure 4.

Figure 4 Un modèle de testeur HBM encore plus réaliste

Figure 4 Un modèle de testeur HBM encore plus réaliste

TESTEUR DE HBM PARASTIQUE REDUIT

Pour remédier aux problèmes rencontrés avec les systèmes à relais, les trois dernières versions du test ESDA / JEDEC HBM permettent l’utilisation d’un testeur HBM à faible parasite. L’interface entre le testeur et le DUT est une station de sondage; la pièce est connectée électriquement en deux points seulement. Aucune installation ni prise spéciale n'est requise et il n'y a pas de réseau de relais entraînant une réduction de l'impédance parasite. Le DUT peut être une pièce emballée ou une plaquette. Les structures critiques peuvent être caractérisées plus tôt dans le cycle de conception. (Voir la figure 5.)

Figure Station de test et de test en deux points 5 HBM

Figure 5 Station de test et de test en deux points HBM

Le testeur à faibles parasites fournit une impulsion HBM extrêmement précise et presque parfaite. La tension en fonction du temps et le courant en fonction du temps peuvent être mesurés pendant que l'impulsion est appliquée au DUT. Cela permet une analyse plus approfondie du comportement du DUT pendant le stress HBM. (Voir la figure 6.)

Figure: Forme d'onde et courbe du testeur HBM à deux points 6

Figure 6 Courbe IV et testeur HBM en deux points

L'APPROCHE DU TESTEUR EN DEUX POINTS DE EAG

Etant donné qu'un testeur à deux points est encore trop lent pour effectuer des tests sur de grandes pièces de production, EAG a adopté une stratégie de test hybride, utilisant les testeurs de relais disponibles.

1. Testez le DUT sur un testeur de relais. Ceci est autorisé par la spécification et constitue la solution la plus rapide et la moins coûteuse.

2. Minimisez les impédances parasites du testeur en appliquant les pratiques suivantes:

  • Lorsqu'une alimentation multi-broches ou un plan de masse est la borne B (borne mise à la terre), attachez toutes les broches à la masse.
  • Lorsqu'un groupe d'alimentation, de masse ou de non-alimentation à broches multiples est la borne A (borne zappée), ne zappez pas toutes les broches; zappez plutôt une épingle représentative.
  • Dans les tests alimentation / mise à la terre / alimentation / alimentation, zappez uniquement la polarité positive.

3. S'il n'y a pas d'échec à ATE, le DUT a réussi le test.

4. Si des défaillances sont observées ou si des données de caractérisation sont requises:

  • Insistez davantage pour identifier et isoler les paires de broches défaillantes.
  • Si une paire de broches passe sur le testeur à deux points, l'appareil réussit.
  • Si une paire de broches échoue, utilisez le testeur à deux points pour caractériser la défaillance.

CONCLUSION

Avec les changements rapides dans la technologie des processus, les fausses défaillances dues aux impédances parasites des contrôleurs de relais sont devenues un problème plus important pour HBM. L'approche de test d'EAG minimise l'incidence de fausses défaillances.

EAG a la capacité de déterminer si vous avez une fausse défaillance en utilisant un testeur à deux points. Cela réduit le nombre de changements de masques et accélère la mise sur le marché des clients EAG. Vous pouvez compter sur EAG pour vous fournir les normes les plus récentes et les meilleures pratiques de test disponibles dans le secteur.

 


Références

  1. JEDEC JESD22-A114, «Essai de sensibilité du test de sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD), modèle du corps humain (HBM)» (les autres révisions étaient les suivantes: A, B, C, D, E.).
  2. ANSI / ESDA / JEDEC JS-001-2014, «Test de sensibilité des décharges électrostatiques (ESD), Modèle du corps humain (HBM)», (les autres révisions étaient 2010, 2011, 2012.)
  3. E.Grund, M. Hernandez, Oryx Instruments, «Méthodes pour éliminer les anomalies dans les générateurs d'impulsions modèles du corps humain», Symposium EOS / ESDA 2006
  4. Evan Grund, Grund Technical Solutions LLC, «Essai d'un modèle de corps humain à deux broches», Symposium EOS / ESDA 2009
  5. Scott Ward, Keith Burgess, Joe Schichl, Charvaka Duvvury, Peter Koeppen, Hans Kunz, Texas Instruments; Evan Grund, Grund Technical Solutions, «Surmonter l'artefact de testeur HBM de capacité de relais à broches non sélectionnées avec des tests HBM à deux broches», Symposium EOS / ESDA 2010
  6. Yue Zu, Liang Wang, Rajkumar Sankaralingam, Scott Ward, Joe Schichl, Texas Instruments; «Décalage de la tension de seuil dû à une impulsion accidentelle sur les broches non contraintes au cours des tests HBM», Symposium EOS / ESDA 2014

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