À l'aide de l'équipement de test ESD pour construire un mur de protection électrostatique pour la puce, il est nécessaire de faire progresser le système à quatre niveaux à partir du choix de l'équipement de test, de la mise en œuvre de la méthode de test, de la stratégie d'optimisation de la protection, de la construction de protection systématique, le schéma spécifique est le suivant:
I. Équipement de test ESD de sélection précise, couvrant le modèle de test de base
La protection ESD de la puce doit être vérifiée pour différents modes de décharge et doit être équipée des équipements de test clés suivants:
Testeur hbM (mannequin)
Simulant le processus de décharge lorsque le corps humain est chargé avec la broche de la puce de contact électrique, la plage de tension de test couvre généralement 200V - 8kv.
Rôle central: vérifier la capacité de tolérance aux risques électrostatiques de la puce dans la production et l'assemblage en raison de l'opération humaine.
Testeur mm (modèle de machine)
Simule la décharge d'un équipement d'automatisation lorsqu'il est chargé avec une puce de contact électrique, qui se décharge plus rapidement et a des pics de courant plus élevés.
Rôle central: Évaluer la capacité antistatique de la puce dans les lignes de production à grande vitesse, en particulier pour les scénarios de fonctionnement à haute fréquence.
Testeur CDM (modèle de dispositif sous tension)
Simuler la décharge de la puce elle - même après avoir été chargée au contact du conducteur de masse, reflétant le risque électrostatique de la puce pendant le transport, le stockage.
Rôle central: détecter les propriétés de dissipation électrostatique du matériau d'emballage de la puce et la conception isolée des circuits internes.
Système d'essai normalisé IEC 61000 - 4 - 2
Prend en charge la décharge d'air (± 15kv) et la décharge de contact (± 8kv), simulant les chocs électrostatiques dans un environnement réel.
Rôle central: vérifier la capacité anti - interférence de la puce dans les scénarios d'application finale.
II. Mettre en œuvre un processus d'essai normalisé, quantifier le niveau de protection
Préparation au pré - test
La puce doit être dans un état non encapsulé ou déjà encapsulé (sélectionné en fonction de la cible de test) et s'assurer que la température ambiante de test est conforme à la norme.
Mesurez la résistance d'isolation entre la broche de la puce et la terre à l'aide d'un compteur à haute résistance, assurez - vous que la valeur initiale > 1gΩ, évitez les interférences de fuite.
Tests par étapes
Etape 1: enregistrement des paramètres de fonctionnement de la puce après chaque décharge, en prenant l'exemple du modèle hbM, en augmentant progressivement la tension à partir d'une basse tension jusqu'au seuil de tolérance défini par le cahier des charges de la puce.
Phase 2: si la puce passe la phase 1, effectuez des tests de modèle mm et CDM, en mettant l'accent sur la surveillance de la forme d'onde de courant transitoire et des changements de température à l'intérieur de la puce.
Phase 3: vérification de la stabilité de la puce aux chocs électrostatiques continus par simulation d'une scène réelle par le système IEC 61000 - 4 - 2.
Analyse de défaillance
Si la puce présente des anomalies fonctionnelles dans le test, utilisez le dispositif FIB (faisceau d'ions focalisés) pour localiser le point de défaillance, en combinaison avec SEM pour observer la fusion de la couche métallique, le claquage de la couche d'oxyde et d'autres dommages physiques.
Cas: une certaine puce MCU échoue dans le test CDM, l'analyse a révélé que la diode de protection ESD entre sa broche d'alimentation et la terre a été brisée, en raison de la densité de courant excessive causée par une surface de Diode trop petite.
Iii. Conception de protection optimisée basée sur les données de test
Mise à niveau du circuit de protection
Options de diodes Tvs: les dispositifs à faible résistance dynamique sont sélectionnés en fonction de la tension de pince et du temps de réponse enregistrés dans le test.
Optimisation de la disposition: Placez le dispositif de protection ESD près des broches de la puce, raccourcissez la longueur de la ligne de marche, réduisez l'inductance parasite et évitez les oscillations à haute fréquence.
Amélioration des matériaux et des processus
Matériau d'encapsulation: avec une meilleure conductivité électrique EMC (Epoxy Mould Plastic), la résistance de surface est réduite de 1012Ω à 108Ω, ce qui accélère la dissipation des charges électrostatiques.
Amélioration du processus: introduction d'une structure LDD (lightly Doped drain) dans la fabrication de puces, améliorant la tolérance ESD des dispositifs MOSFET.
Protection au niveau du système
L'ajout d'un plan de sol complet dans la conception du PCB réduit l'impédance de la terre grâce à des connexions Multi - poreuses, offrant un chemin de faible impédance pour les courants électrostatiques.
Ajouter une Self de mode commun à la ligne de signal sensible pour supprimer le bruit de couplage électrostatique.
Iv. Construction d'un système de protection en boucle fermée, mise à niveau itérative continue
Contrôle de la chaîne de production
Déployer un ventilateur ionique dans la ligne d'encapsulation de la puce, neutraliser l'électricité statique ambiante et utiliser une boîte de rotation Antistatique pour transporter la puce et éviter l'accumulation d'électricité statique secondaire.
Les opérateurs portent des bracelets antistatiques et sont détectés quotidiennement par le testeur de résistance complet du corps humain pour s'assurer que la mise à la terre est efficace.
Adaptation des applications finales
Pour différents scénarios d'application, Ajustez les niveaux de tension de test et augmentez les tests ESD dans des environnements chauds et humides.
Fournir des étiquettes de niveau de protection pour les puces, guider les clients vers une utilisation rationnelle.
Itérations pilotées par les données
Créer une base de données de test ESD pour enregistrer les modèles de défaillance et améliorer les effets de différents lots de puces, prédire les points de risque potentiels grâce à des algorithmes d'apprentissage automatique.