ปืน ESD รุ่นอุปกรณ์ชาร์จ (CDM) สำหรับการทดสอบไอซี

ปืน ESD รุ่น CDMCharged Device Model (CDM) สำหรับการทดสอบ IC เป็นอุปกรณ์ทดสอบภูมิคุ้มกันที่มีความแม่นยำสูงซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะโดย LISUN สำหรับสถานการณ์จำลอง “การคายประจุแบบสัมผัสอุปกรณ์ที่มีประจุ” ของส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ในระหว่างกระบวนการผลิต การขนส่ง และการประกอบ ฟังก์ชันนี้คือการจำลองกระบวนการคายประจุทันทีที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ (หลังจากมีประจุแล้ว (เช่น ผ่านกระบวนการไทรโบอิเล็กทริฟิเคชันหรือการคายประจุแบบเหนี่ยวนำ)) สัมผัสกับวัตถุที่ต่อสายดิน (เช่น อุปกรณ์ทดสอบ แผงวงจรพิมพ์ หรืออุปกรณ์อัตโนมัติ) ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างแม่นยำ เช่น แรงดันการคายประจุและรูปคลื่นกระแสไฟฟ้า ระบบจะประเมินขีดจำกัดความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบต่อ “แรงกระแทกไฟฟ้าสถิตที่ซ่อนอยู่” ดังกล่าว ระบุความเสี่ยงเชิงรุก (เช่น วงจรภายในไหม้ หรือชิปทำงานล้มเหลว) ที่เกิดจากการคายประจุ CDM และให้พื้นฐานการทดสอบที่สำคัญสำหรับการออกแบบความน่าเชื่อถือ การตรวจสอบคุณภาพการผลิตจำนวนมาก และการรับรองมาตรฐานสากลของส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์

ปืน ESD รุ่นอุปกรณ์ชาร์จ (CDM) รุ่น ESD-CDM ใช้โครงสร้างแบบบูรณาการที่เป็นนวัตกรรมใหม่ “การฉีดประจุ – การคายประจุแบบสัมผัส” ซึ่งช่วยแก้ปัญหาของอุปกรณ์ทดสอบ CDM แบบดั้งเดิม เช่น การทำงานที่ซับซ้อนและความเสถียรของรูปคลื่นที่ไม่ดี ปืนนี้มาพร้อมกับโมดูลวัดประจุความแม่นยำสูงที่สามารถตรวจสอบปริมาณประจุของอุปกรณ์แบบเรียลไทม์ ทำให้มั่นใจได้ว่ามีความคลาดเคลื่อนของแรงดันการคายประจุ ≤ ±3% เมื่อใช้ร่วมกับอุปกรณ์ติดตั้งอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ปรับแต่งได้ (รองรับแพ็คเกจหลักๆ ได้แก่ DIP, SOP, QFP และ BGA) และหน้าจอสัมผัส Android ขนาดใหญ่ที่รองรับทั้งภาษาจีนและภาษาอังกฤษ ESD-CDM ช่วยให้สามารถกำหนดค่าพารามิเตอร์การทดสอบได้เพียงคลิกเดียว ควบคุมกระบวนการคายประจุอัตโนมัติ และจัดเก็บข้อมูลการทดสอบ (รูปคลื่นแรงดันและกระแส) แบบเรียลไทม์ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความสามารถในการทำซ้ำข้อมูลของการทดสอบ ESD ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมีนัยสำคัญ ตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์สำหรับอุปกรณ์ทดสอบที่มีความแม่นยำสูงและความเข้ากันได้สูง

ระบบ ESD-CDM ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่ แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง เครื่องมือหลัก และหัววัดทดสอบไฟฟ้าสถิต (รวมถึงตัวลดทอน) สามารถใช้งานฟังก์ชันการทดสอบการชาร์จเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต การคายประจุไฟฟ้าสถิต และการรับสัญญาณการคายประจุของอุปกรณ์รุ่นที่มีประจุ (CDM) ได้ หมายเหตุ: ESD-CDM สามารถแชร์โฮสต์กับอุปกรณ์ได้ ESD-883D เครื่องจำลอง ESD HBM/MM เพื่อทดสอบ HBM, MM และ CDM ในเวลาเดียวกัน (LISUN รูปแบบ: ESD-883D/อีเอสดี-ซีดีเอ็ม)

การกำหนดค่าระบบ:
1. แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง:
ก. ช่วงเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า: ±(50V ~ 6kV) ครอบคลุมข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าทดสอบ CDM ทั่วไปของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และเหมาะสำหรับการทดสอบอุปกรณ์ที่มีระดับความไวต่างกัน (เช่น คลาส 0 ~ คลาส 3)
ข. ความแม่นยำของเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า: ±(3% ของการอ่าน + 10V) ช่วยให้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ชาร์จได้อย่างแม่นยำ และตรงตามข้อกำหนดข้อผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าที่ระบุในมาตรฐาน IEC 60749-28:2021

2. เครื่องมือโฮสต์:
ก. การออกแบบความปลอดภัยของฉนวน: กลไกแยกแรงดันสูงในตัว ซึ่งให้ฉนวนและการแยกสำหรับแผ่นเหนี่ยวนำแรงดันสูงเพื่อป้องกันการรั่วไหลของแรงดันสูง ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและอุปกรณ์
ข. ฟังก์ชันการปรับการเคลื่อนที่: “แผ่นเหนี่ยวนำแรงดันสูง + แผ่นแยก” ในตัว รองรับการปรับการเคลื่อนที่แบบสามแกน X/Y/Z ช่วงการปรับอยู่ที่ 0~10 ซม. และความแม่นยำในการปรับอยู่ที่ 0.1 มม. (การปรับด้วยตนเอง) ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดบรรจุภัณฑ์แตกต่างกันได้อย่างแม่นยำ
c. ข้อมูลจำเพาะของแผ่นเหนี่ยวนำ: 12 ซม. × 12 ซม. × 2 มม. ให้สนามเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตที่สม่ำเสมอและเสถียร ตรงตามข้อกำหนดความเข้มของสนามสำหรับการชาร์จอุปกรณ์ในการทดสอบ CDM
ง. ข้อมูลจำเพาะของแผ่นฉนวน: ขนาด 12 ซม. × 12 ซม. × 0.4 มม. ผลิตจากวัสดุ FR4 มีคุณสมบัติทั้งฉนวนและโครงสร้างที่มั่นคง สอดคล้องกับข้อกำหนดวัสดุสำหรับแท่นทดสอบตาม JEDEC JESD22-C103-J

3. หัววัดทดสอบไฟฟ้าสถิต:
ก. ความสามารถในการวัดกระแส: ค่าพีคสูงสุดของพัลส์กระแสคายประจุไฟฟ้าสถิตที่วัดได้คือ ≥20A ครอบคลุมข้อกำหนดการตรวจสอบกระแสของการทดสอบ CDM แรงดันสูง (เช่น 5kV) และสามารถวัดค่าพีคของกระแสขณะคายประจุได้อย่างแม่นยำ
ข. พารามิเตอร์ทางกายภาพของหัววัด: เส้นผ่านศูนย์กลาง Φ1.5 มม. × ความยาว 10 มม. พร้อมความยาวแบบยืดหดได้ประมาณ 3 มม. หัววัดนี้สามารถใช้งานได้กับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความสูงของแพ็คเกจต่างกัน (เช่น SMD บาง, แพ็คเกจ TO หนา) เพื่อให้มั่นใจถึงการสัมผัสแบบคายประจุที่แม่นยำ
c. การควบคุมการเคลื่อนไหว: รองรับการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง (โหมดคู่: การควบคุมโปรแกรม + การควบคุมด้วยตนเอง) สามารถปรับความเร็วในการเคลื่อนที่ได้ตั้งแต่ 0.1 ซม./วินาที ถึง 5 ซม./วินาที ช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระบวนการปล่อยประจุจะเสถียรและควบคุมได้
ง. การรับสัญญาณ: มาพร้อมกับตัวลดทอนสัญญาณเฉพาะและอินเทอร์เฟซ/สายเคเบิลสำหรับรับสัญญาณสำรอง สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับออสซิลโลสโคปเพื่อรับสัญญาณและวิเคราะห์รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าแบบเรียลไทม์
e. ข้อมูลจำเพาะของแผ่นกราวด์: 63.5 มม. × 63.5 มม. × 6.35 มม. แผ่นกราวด์อ้างอิงมาตรฐานช่วยให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอของสภาพแวดล้อมการทดสอบ

วิธีทดสอบ:
1. การติดตั้งอุปกรณ์ IC: วางอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทดสอบ (DUT) ลงบนแผ่นฉนวนของชุดอุปกรณ์หลักสำหรับการทดสอบ และยึดด้วยอุปกรณ์ยึดแบบปรับได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขายึดของอุปกรณ์หงายขึ้นและไม่มีการหลวม (เพื่อป้องกันการเคลื่อนตัวระหว่างการทดสอบที่อาจส่งผลต่อความแม่นยำในการคายประจุ)
2. การปรับเทียบตำแหน่ง: โดยการปรับปุ่มหมุนสามมิติ (แกน X/Y/Z) ของฐาน จะทำให้ตำแหน่งหมุดเป้าหมายของ DUT อยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางใต้หัววัดทดสอบได้อย่างแม่นยำ ขอแนะนำให้ปรับเทียบความแม่นยำ ≤ 0.1 มม. (อ้างอิงข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งที่ระบุในมาตรฐาน JEDEC)
3. การดีบักโพรบ:
• ควบคุมหัววัดทดสอบด้วยตนเองเพื่อเคลื่อนไปยังตำแหน่งการเคลื่อนตัวสูงสุด จากนั้นค่อยๆ ลดลงจนกระทั่งสัมผัสกับหมุดเป้าหมายพอดี (สังเกตสถานะการสัมผัสเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่ออุปกรณ์อันเนื่องมาจากการอัดออกมากเกินไป)
• หลังจากยืนยันตำแหน่งการสัมผัสถูกต้องแล้ว ให้วางหัววัดกลับไปที่ตำแหน่งสแตนด์บายเริ่มต้น (แนะนำให้วางระยะห่างจากหมุด 5~10 มม. เพื่อสำรองพื้นที่ในการเคลื่อนย้ายที่ปลอดภัย)
4. การตั้งค่าพารามิเตอร์ล่วงหน้า: บนอินเทอร์เฟซการทำงานของระบบ ให้ตั้งค่าความเร็วในการเคลื่อนที่แนวตั้งของโพรบ (แนะนำ 0.5~2 ซม./วินาที ปรับตามความเปราะบางของแพ็คเกจอุปกรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงแรงกระแทกทางกลที่เกิดจากความเร็วที่มากเกินไป)
5. การชาร์จไฟฟ้าสถิต: สตาร์ทแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเป้าหมาย (กำหนดตามมาตรฐานการทดสอบหรือระดับความไวของอุปกรณ์) และทำให้อุปกรณ์ที่ทดสอบ (DUT) อยู่ในสถานะการชาร์จแบบเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตผ่านแผ่นเหนี่ยวนำแรงดันสูง รักษาเสถียรภาพในการชาร์จ (โดยปกติต้องใช้เวลา 1-2 วินาทีเพื่อให้มั่นใจว่าการกระจายประจุไฟฟ้าสม่ำเสมอ)
6. การทดสอบการปล่อยประจุ:
• เรียกใช้โปรแกรมการเคลื่อนที่ลงของหัววัดอัตโนมัติ หัววัดจะสัมผัสกับหมุดเป้าหมายอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพื่อสิ้นสุดกระบวนการคายประจุ CDM
• ในช่วงเวลาของการปลดปล่อย รูปคลื่นกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังออสซิลโลสโคปแบบเรียลไทม์ผ่านตัวลดทอนสัญญาณในตัวของโพรบและสายโคแอกเซียล ทำให้สามารถแสดงรูปคลื่น จัดเก็บ และวิเคราะห์ในภายหลังได้ (แนะนำให้ใช้อัตราการสุ่มตัวอย่าง ≥1GHz เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจับรายละเอียดพัลส์ระดับนาโนวินาทีได้)

แผนผัง

แผนภาพอ้างอิงหลักการ (ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014)

แผนผัง

แผนภาพวงจรเทียบเท่า

รูปภาพอ้างอิงทางกายภาพของโพรบทดสอบ

รูปภาพทางกายภาพพื้นฐาน

แผนผังการปรับฐานสามมิติ (อ้างอิง)

ทดสอบกระบวนการดำเนินการ:
1. วาง DUT บนแผ่นฉนวน ยึดฟิกซ์เจอร์ และหันหมุดขึ้น
2. ปรับปุ่มสามมิติของฐานด้วยตนเองเพื่อให้หมุดของ DUT อยู่ตรงกลาง
3. ควบคุมหัววัดทดสอบด้วยตนเองให้เคลื่อนที่สูงสุด ยืนยันว่าสัมผัสกับพิน จากนั้นจึงคืนตำแหน่ง
4. ตั้งค่าความเร็วในการเคลื่อนที่ของโพรบให้เป็นค่าที่เหมาะสม
4. เริ่มแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงไปที่ XX โวลต์เพื่อให้ DUT อยู่ในสถานะประจุไฟฟ้าที่เกิดจากไฟฟ้าสถิต
5. ทำให้โพรบเคลื่อนลงอย่างรวดเร็วโดยอัตโนมัติ และสัมผัสกับพินเพื่อให้กระบวนการปล่อย CDM เสร็จสมบูรณ์ ในเวลาเดียวกัน ข้อมูลรูปคลื่นการคายประจุจะถูกส่งไปยังออสซิลโลสโคปผ่านสายโคแอกเชียลเพื่อแสดงผลและจัดเก็บ

แผนผังของกระบวนการดำเนินการทดสอบ