ESD人体模型(HBM)与IEC IEC61000-4-2标准白皮书

2008-09-04 11:48:20 来源:California Micro Devices公司 点击:2638

三个重要变化造成目前电子器件ESD事件发生的频率增加:

1 较小制造尺寸—由于当今最先进的IC制造尺寸已减小到9 0 nm,甚至更小,导致这些器件发生ESD相关故障的电压和电流水平也降低了。ESD损害也可能由于过大的电压、高电流水平,或者两者兼有而出现。高电压可能引起栅氧化层贯通,而过大的I2R水平可能引起结失效和金属导线融化。随着制造尺寸的减小,可能造成这些失效的电压和电流水平也降低了。这也造成很难提供即使相对低水平的片内ESD保护。

2 芯片内保护的减少—对ESD损害日益增加的敏感性已得到广泛宣传,ESD改善目标产业委员会最近宣布了一项动议,旨在降低片内ESD保护的标准水平,使外部ESD保护电路对于充足系统的可靠性而言更为重要。该行业委员会的努力焦点是要降低片内ESD保护的水平,主要目的在于为制造环境提供适当水平的ESD保护。他们并非暗示降低系统级的ESD保护,他们所建议的是必须保持现有的水平。

3 不断变化的应用环境—笔记本电脑、手机、MP3播放器、数码相机以及其他手持式移动设备的激增,这些设备用于不受控制环境下(即没有手腕接地环或导电和接地桌面)。在这些环境中,人们在连接和断开电线的同时触摸I/O接线引脚。由于用户将照相机、游戏机和其它设备插入其USB和视频端口,器件不断受到ESD应力。当连接到其他设备(如电脑或电视)时,在正常用法和放电期间,便携式设备也可能累积电荷。步行横跨合成地毯以及接触数字电视暴露在外端口的简单行为都可能导致大于35 kV的ESD放电。ESD放电可能直接发生在端口上,也可能通过电缆放电。这一情况对电子设备而言是极其危险的,这是因为整体充电是旁路到连接器的地面屏蔽(如果有的话),而且是直接放电到该系统电路中。

许多ESD标准,如人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)等,已经开发出IEC 61000-4-2来进行鲁棒性测试,并确保ESD保护。不幸的是,这些标准往往遭到误解,有时可能在测试中被互换使用,这造成“受到保护”的系统稍后在消费者手中失效。为确保更好的产品可靠性,今天的设计工程师要了解生产环境和系统与用户环境ESD测试之间的显着差异。

然而大部分设计师熟悉用于集成电路的典型器件水平生产测试,最常见的误解出现在HBM和IEC61000-4-2标准之间。这两个非常不同的标准,是专为完全不同目的设计的。只有更严格的IEC 61000-4-2标准才能在真实世界的ESD应力条件下,明确并纠正电子产品的ESD弱点。

本文的目的就是要说明的HBM与IEC61000-4-2标准各自的特定目的和基本差异,以及测试方法。


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