GBT 4937.26-2023 半导体器件 机械和气候试验方法 第26部分：静电放电（ESD）敏感度测试 人体模型（HBM）

半导体器件机械和气候试验方法第26部分：静电放电(ESD)敏感度测试人体模型(HBM)Electrostaticdischarge(ESD)sensitivitytesting—Humanbodymodel(HBM)2023-09-07发布2023-09-07发布1GB/T4937.26—2023/IEC60749-26:2018 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 14仪器和设备 44.1波形确认设备 44.2示波器 44.3数字示波器的附加要求 44.4电流传感器(感应电流探针) 44.5评价负载 54.6人体模型模拟器 54.7HBM测试设备寄生特性 55应力测试设备验证和常规确认 65.1HBM测试设备评价的一般要求 65.2测试程序 65.3HBM测试设备验证 95.4插座式测试设备的测试夹具板验证 5.5常规波形检查要求 5.6高压放电路径检查 5.7测试设备波形记录 6分级程序 6.1器件分级 6.2参数和功能测试 6.3器件应力测试 6.4引脚分类 6.5引脚分组 6.6引脚应力组合 6.7低寄生模拟器的HBM应力 6.8应力后测试 7失效判据 8器件分级 GB/T4937.26—2023/IEC60749-26:2018附录A(资料性)HBM测试方法流程 20附录B(资料性)HBM测试设备寄生特性 23B.1可选择的后沿脉冲检测设备/仪器 23B.2可选的预脉冲电压上升测试设备 25B.3常开式继电器测试设备电容寄生效应 26B.4测试确定HBM模拟器是否为低寄生模拟器 26附录C(资料性)用表2、表3或表2及双引脚HBM测试设备测试产品的示例 28C.1概述 C.2程序A(依照表2) C.3可选程序B(依照表3) C.4可选程序C(依照表2) 附录D(资料性)耦合非电源引脚对示例 附录E(规范性)同名非电源(I/O)引脚抽样测试方法 E.1目的和概述 34E.2引脚抽样概述和统计详情 E.3IC产品选择 E.4随机选取和测试同名I/O引脚 E.5确定是否可以用提供的Excel电子表抽样 36 E.7抽样同名I/O引脚的测试示例 参考文献 Ⅲ本文件是GB/T4937《半导体器件机械和气候试验方法》的第26部分。GB/T4937已经发布了——第11部分：快速温度变化双液槽法；——第27部分：静电放电(ESD)敏感度测试机——第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试——第31部分：塑封器的易燃性(内部引起的);——第32部分：塑封器的易燃性(外部引起的);本文件等同采用IEC60749-26:2018《半导体器件机械和气候试验方法第26部分：静电放电(ESD)敏感度测试人体模型(HBM)》。本文件由全国半导体器件标准化技术委员会——第4部分：强加速稳态湿热试验(HAST)。目的在于规定强加速稳态湿热试验(H——第10部分：机械冲击。目的在于检测半导体器件和印制板组件承受中等严酷程度冲击的适应—第11部分：快速温度变化双液槽法。目的在于规定半导体器件的快速温度变化(双液槽法)——第14部分：引出端强度(引线牢固性)。目的在于检测半导体器件引线/封装界面和引线的牢——第15部分：通孔安装器件的耐焊接热。目的在于检测通孔安装的固态封装半导体器件承受波 第16部分；粒子碰撞噪声检测(PIND)。目的在于规定空腔器件内存在自由粒子的检测方法——第17部分：中子辐照。目的在于检测半导体器——第18部分：电离辐射(总剂量)。目的在于规定评估低剂量率电离辐射对半——第19部分：芯片剪切强度。目的在于检测半导体芯片安装在管座或基板上所使用的材料和工——第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响。目的在于通过模拟贮存在仓库或干——第21部分：可焊性。目的在于规定采用铅锡焊料或无铅焊料进行焊接的元器件封装引出端的V——第23部分：高温工作寿命。目的在于规定随时间的推移，偏置条件和温度对固态器件影响的——第24部分：加速耐湿无偏置强加速应力试验。目的在于检测非气密封装固态器件在潮湿环——第25部分：温度循环。目的在于检测半导体器件、元件及电路板组件承受由极限高温和极限——第26部分：静电放电(ESD)敏感度测试HBEESD测试方法。 第27部分：静电放电(ESD)敏感度测试人体模型(HBM)。目的在于规定可靠、可重复的机器模型(MM)。目的在于规定可靠、可重复的带电器件模型(CDM)器件级。目的在于规定可靠、可重复的CDMESD测试方法——第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理。目的在于规定非密封表面安装器——第31部分：塑封器件的易燃性(内部引起的)。目的在于检测塑封器件是否由于过负荷引起内——第32部分：塑封器件的易燃性(外部引起的)。目的在于检测塑封器件是否——第33部分：加速耐湿无偏置高压蒸煮。目的在于确认半导体器件封装内部失效机理。——第34部分：功率循环。目的在于通过对半导体器件内部芯片和连接器施加循环功率损耗来检——第35部分：塑封电子元器件的声学显微镜检查。目的在于规定声学显微镜对塑封电子元器件——第36部分：稳态加速度。目的在于规定空腔半导体器件稳态加速度的试验方法，以检测其结——第37部分：采用加速度计的板级跌落试验方法。目的在于规定采用加速度——第38部分：带存储的半导体器件的软错误试验方法。目的在于规定带存储在高能粒子环境下(如阿尔法辐射)的软错误敏感性的试验方法。——第39部分：半导体器件用有机材料的潮气扩散率和水溶解度测量。目的在于规定应用于半导——第40部分：采用应变仪的板级跌落试验方法。目的在于规定采用应变仪的板级跌落试验方——第42部分：温湿度贮存。目的在于规定检测半导体器件耐高温高湿环境能力的试验方法。——第44部分：半导体器件的中子辐照单粒子效应(SEE)试验方法。目的在于规定检测高密度集GB/T4937(所有部分)均为一一对应采用IEC60749(所有部分),以保证半导体器件试验方法与国11范围本文件依据元器件和微电路对规定的人体模型(HBM)静电放电(ESD)所造成损伤或退化的敏感度，建立了元器件和微电路的ESD测试、评价和分级程序。本文件的目的是建立一种能够复现HBM失效的测试方法，并为不同类型的元器件提供可靠、可重复的HBMESD测试结果，且测试结果不因测试设备而改变。重复性数据可以保证HBMESD敏感度等级的准确划分及对比。半导体器件的ESD测试从本测试方法、机器模型(MM)测试方法(见IEC60749-27)或IEC60749(所有部分)中的其他ESD测试方法中选择。除另有规定外，本测试方法为所选方法。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。互连非电源引脚associatednon-supplyp与电源引脚组相连的非电源引脚(通常是1/O引脚)。拥有相同I/O单元、电路原理，并共享包括ESD电源钳位在内的相同互连电源引脚(组)的一组输被测元器件不满足一项或多项产品资料规定的静态或动态参数。2分信号(LVDS)引脚，包括模拟和数字差分对及其他特殊功能引脚对(如D+/D-、XTALin/能引起某类型器件失效的应力电压中间范围，该类型器件能通过高于和低于该范围的某些应力HBMESD模拟器I指数电流衰减曲线的线性延伸在时间t…处的电流确定的峰值电流值。指数电流衰减曲线基于从ta开始经过40ns的电流波形数据。见图2a)。3非插座式测试设备non-socketedtesterHBM模拟器通过测试探针与被测器件(DUT)引脚(或球、台、凸起或芯片焊盘)相连，而不是将DUT放在插座中。未被归为电源引脚或未连接的引脚。IC封装中，连接一组凸起或引脚(通常为电源或地)的低阻抗金属层。预脉冲电压pre-pulsevoltage在HBM电流脉冲发生前，加在被测器件(DUT)上的电压。脉冲发生电路pulsegenerationcir产生人体放电电流波形的双极性脉冲源电路网络。振荡ringing在波形上叠加的高频振动。在芯片上或封装内，通过金属连接(典型值<3Ω)到另一个非电源引脚(或一组非电源引脚)的任意非电源引脚(通常为I/O引脚)。插座式测试设备socketedtester通过安装在测试夹具板上的DUT插座与DUT引脚(或球、台、凸起或芯片焊盘)相连的HBM模杂散电流脉冲spuriouscurrentpulse主电流脉冲后的小型HBM脉冲，通常定义为最大峰值电流I…的百分数。步进应力强化step-stressharderning经受渐增的ESD电压应力的器件，比之前未经过应力的相似器件耐受更高应力水平的能力。电源引脚supplypin为电路提供电流的引脚。4峰值电流I到最大值(Ip)的时间。见图2a)。HBM电流脉冲衰减后出现的电流脉冲。应根据生产厂家的建议校准用于评估测试设备的所有设备。这包括示波器本文件测试方法中规定的脉冲波形的确认设备包括但不限于一个示波器a)在配合使用4.4中规定的电流传感器时，最小灵敏度为100mA/div;b)最小带宽为350MHz;c)对于模拟示波器，最小写人速率为1div/ns。5a)最小带宽200MHz;b)峰值脉冲电流12A;c)上升时间小于1ns;d)能采用4.5中规定的实心导体；e)提供4.2中要求的单位信号电流的输出电压(通常为1mV/mA～5mV/mA);f)测试衰减常数ta时，低频3dB点在10kHz以下。4.5评价负载确认测试设备的功能性需要两种评价负载：a)负载1:一根截面为0.25mm²~0.75mm²的实心镀锡铜短路线，尽可能短地穿过电流探针跨接插座上两个最远引脚，或足够长以穿过电流探针连接非插座式测试设备的探针；b)负载2:一个(500±5)Ω电阻，最小额定电压4000V。4.6人体模型模拟器图1是HBM模拟器或测试设备的原理图。该测试设备的性能受寄生电容和电感的影响。因此，采用该原理图构成的测试设备不能保证提供本文件要求的HBM脉冲。第5章介绍的波形捕捉过程和要求决定了测试设备的可用性。+板图1简化的HBM模拟器带载电路图1中的电荷释放电路确保了设备的缓慢放电，从而避免了带电器件模型放电的可能性。例如，把一个10kΩ或更大的电阻(可能串联一个开关)与测试夹具板并联。该电阻也可用于控制寄生性预脉冲电压(见附录B)。双极性脉冲发生器(源)应该设计为避免产生再充电瞬变和双脉冲。不能靠交换A、B端来获得双极性性能。DUT插座上再叠插一个插座(第二个插座叠插在主测试插座上)的情况，仅在第二个插座的波形满足本文件表1的要求时才允许。4.7HBM测试设备寄生特性某些HBM模拟器会因为寄生现象或不可控电压意外进入HBM模拟器，而错误划分HBM敏感6度等级。附录B中介绍了判断这些效应是否存在的方法及可供选择的缓解技术。双引脚HBM测试设备和非插座式测试设备可能有较小的寄生电容，可以通过仅连接被测试引HBM测试设备和测试夹具板应按照本章规定进行验证、再验证及定期确认。应始终遵循5.8中规a)测试夹具到脉冲发生电路(B端)最短引线路径的插座引脚；b)从脉冲发生电路(A端)到ESD应力插座最长引线路径的插座引脚(见图1)。该信息通常由设备或测试夹具板制造商提供。如果不止一个脉冲发注：正向锁紧测试插座是带有锁紧装置的零插入力(ZIF)插座。允许短路线轻松插人插座。例如：双列直插封装为了捕捉两个插座引脚(通常是参考引脚对)的电流波形，使用短路线(见4.5,负载1)和感应电流探针(见4.4)进行短路测试，或使用500Ω电阻(见4.5,负载2)和感应电流探针(见4.4)进行500Ω电在被测引脚间连接短路线。将电流探针穿过短路线，尽量靠近B端，注意图1中的极性。施加一考引脚对测试点或插座安装孔之间连接短路线。插座设计很重要，因为有些插座类型包含接将电流探针穿过500Ω电阻引线，注意图1中的极性。在待测引脚间连接500Ω电阻。电流探针7b)对于非插座式测试设备，将测试负载和电流探针放在绝缘面上，测试设备的探针连接到测试捕捉的波形用于确定表1列出的参数值。减时间)和Ig(振荡)由这些波形确定。振荡会使I的确定变得困难。和图4给出了一种确定典型的500Ω负载波形如图3所示。参数I(带500Ω负载的峰值电流)和tn(带500Ω负载的脉8图2通过短路线的电流波形(续)图3通过500Ω电阻的电流波形.1通过t…到t+40ns的HBM振荡波形，绘制一条直线(手动或使用数学方法如最小二乘9法),对曲线插值以获得更准确的峰值电流(Ip)(见图4)。tmu是I出现的时间(见3.26对tmu的定偏离是Ring2。短路波形测量时的最大时间/ns时间/ns仅基于继电器的测试设备要求进行本项测试。本项测试的目的是确保连接脉冲发生器(组)(即A端)和电流回路(即B端)到DUT的测试设备高压继电器和接地继电器功能正常。测试设备制造商应b)制造商建议的定期再验证。再验证测试的最长间隔是一年。b)每个测试电压施加5个正向和5个负向脉冲。记录1000V、2000V和4000V的波形。确b)记录1000V和4000V的波形，包含正、负极性。确认波形满足图3和表1中规定的全HBM脉冲后的二次脉冲由放电继电器产生。使用短路线，产生一个1000V脉冲，确认初始HBM脉冲后的所有脉冲都小于主脉冲幅值的15%。对于模拟示波器，设置时基为1ms/div,检测该类型脉冲。对于数字示波器，可以测试夹具板应在初次使用前或维修后，在一台已验证的测试设备上进行验证。当一个先前验证过的测试夹具板用于一个与之前型号不同的HBM模拟器，也需要进行本程序。本程序应用于新测试夹b)施加至少一个正向和一个负向1000V脉冲。所有波形参数应在图2a)、图2b)和表1中规定d)施加至少一个正向和一个负向1000V脉冲。所有波形参数应在图3和表1中规定的限e)所有脉冲发生电路和插座的所有附加参考引脚对重复上述过程。电压等级VAA短路上升时间时间(tm)短路衰减时间A(可选)(可选)应施加正向和负向1000V应力，或使用时的被测应力水平。波形应满足图2a)、图2b)和表1的若几次连续检查观测的波形未发生改变，则可以采用更长的波形检查周期。较长周期之间的波形若测试设备有多个脉冲发生电路，则每个脉冲发生电路的波形都应用带具板进行确认。确认测试推荐的时间周期是每班次一次。不过，可以使用交替的确认方法保证所有脉冲发生电路功能正常。例如，第1天测试脉冲发生电路1,第2天测试脉冲发生电路2,第3天测试脉冲发生电路3,直到测完所有电路，这时再次测试电路1。任一脉冲发生器推荐的最大测试间隔为2周。a)使用短路线评价负载在+1000V捕捉波形。b)测量I(无振荡调整),确保在0.60A和0.74A之间。c)在一1000V重复测试。该快速合格/失效测试方法仅适用于已验证的ESD模拟器上已验证的测试夹具板。在使用5.5.2任何常规检查方法(见5.5)都要求进行本项测试。每天在进行ESD应力测试前，测试高压放电和电流回路及所有相关电路(见5.2.4)。如果测试数据支持增加时间间隔，可以延长自测诊断检查的周期。如果发现失效，不要在连接到故障放电路径的插座上进行器件测试。对于利用机械开关代替继电器开关的测试设备，测试时应对每个引脚组合的引脚连接进行确认。所有员工在使用设备前要接受系统操作培训和电在任何员工可能接触电源的地方都宜考虑采用接地故障短路器(GFCI)和其他安全用于分级测试的器件应完成所有标准制造过程。测试应使用实际器件芯使用表4所示电压挡来标定器件的ESD失效阈值，每个电压挡应使用3个器件来测试。为得到精确的失效电压，提升器件失效窗口的检测，可选择采用更精细的电压挡。ESD测试应从表4最低挡开对3个新器件从下一挡较低电压重新开始测试(例如：若初始电压为1000V且器件失效，则从500V每个电压挡，应按照表2和表3规定的所有引脚组合对3个器件样品的每个引脚，用一个正向脉冲低水平ESD性能。建议不要跳过表4规定的任何挡次。允许进一步划分表2和表3规定的各引脚组合分组，且各子分组可以使用3个独立的器件样品。允许在不同测试设备上进行器件测试，只要所有测试设备都已验证合格(符合5.3),并且表2和表3的所有引脚组合都至少用3个器件样品进行测试。HBM测试采用表2或表3规定的引脚组合完成。附录A给出了分类过程的流程图。引脚组合的目的是测试所有主要的HBM电流通路。设置引脚组合需要了解被测器件。器件的每个引脚应分为未中的电源引脚组。有了这些基础知识就可以使用表3进行测试。如果对被测件有了更多的了解，可以按定义互连电源引脚。定义了互连电源引脚，就可以使用表2的第1～N行。表2需要的附加的特殊情况外，表2也排除了非电源引脚到非电源引脚是向电路提供电流的任意引脚。因为大多数电源引脚已被标记，所以可以一个看似是电源引脚却被视为非电源引脚的示例是EPROM存储器上的VPP引脚。VPP任何意图为同一芯片上的其他电路供电的引脚应视为电源引脚。但是，如果一个耦合非电源引脚对可能会有一个潜在的不涉及电源/供电线路的ESD电流通和数字差分对及其他特殊功能对(例如：D+/D-、XTALin/XTALout、RFin/RFout、TxP/TxN、应使用工程判断来确认所有耦合非电源引脚对。更多耦合非电源引脚的示例见附录D。电源引脚被划分为电源引脚组，每个电源引脚只能定义为一个电源引脚组的成员。未通过金属连接到其他引脚的电源引脚构成一个单独的电源引脚组。在芯片上或封装内用金属如果任意两引脚间电阻大于3Ω,则应分为单独的电源引脚组。电阻是在任意两个同名电源引脚电源引脚组中的引脚可以分成两个或多个子组，每个引脚至少是一个子组的成员。这种划分会使若一组电源引脚通过封装平面相连，这组引脚中可以用少至一个引脚(任意选取)来代表该组作为25引脚的电源引脚组，由5个片上金属互连的引脚、12个封装平面连接的附加引脚，以及另外8个由第二封装平面连接的引脚组成，则该组应由5个芯片级相连的引脚和各封装平面连接组中至少一个引脚来代表。通过把组里所有引脚连接到B端而不是把未选择的引脚浮空，可以减小测试设备的寄生效电源引脚组。可使用此非电源引脚组的一个引脚(任意选择)来代表该短路非电源引脚组。该组中的其表2列出了器件分级所需的首选引脚组合系列。可以选择使用表3。也可以联合使用表2和表3对器件施加应力。例如，可以用表2的引脚组合系列1～N和表3的N+1系列。附录A和附录C给出了引脚组合使用的附加信息和指导。应记录测试结果和实际使用的引脚组合系列，并依照公司记录个引脚接到A端，另一引脚接到B端)。10个或更少引脚的集成引脚组合系列编号*连接到B端(地)的引脚(组)1电源引脚组1除电源引脚组1的每个电源引脚与电源引脚组1互连的每个非电源引脚(见附录C)2电源引脚组2除电源引脚组2的每个电源引脚与电源引脚组2互连的每个非电源引脚(见附录C)N除电源引脚组N“的每个电源引脚与电源引脚组N互连的每个非电源引脚(见附录C)在所有组合里，既没有接到A端，也没有接到B端的引脚，在施加应力脉冲时应保持不连接状态(浮空引脚)。所有未连接引脚总是保持不连接状态。电源引脚可以连接在一起作为一个单独的组，或者分成子组。子组可以是单独的引脚。连接到A端的每个引脚对每个子组施加应力(见6.5.1)。已知由封装平面互连的电源引脚组可以使用一个单独引脚(见)。电源引脚到电源引脚的组合可以仅使用单极性脉冲施加应力(见)。引脚组合系列编号*连接到B端的引脚(组)1电源引脚组1*除电源引脚组1*的每个电源引脚2电源引脚组2除电源引脚组2的每个电源引脚N电源引脚组N除电源引脚组N的每个电源引脚全部非电源引脚，被测引脚(PUT)*除外每个非电源引脚(作为PUT)·已知由封装平面互连的电源引脚组可以仅使用一个单独引脚。既没有接到A端，也没有接到B端的所有引脚在施加应力脉冲时应保持不连接状态(浮空引脚)。所有未连接6.6.2非电源与电源到电源的组合(1,2,…,N)表2和表3的使用表2和表3由DUT的N个电源引脚组构成。这些表格的前N行有唯一一个电源引脚组连接到B端。当引脚未与封装平面连接，电源引脚组内的引脚应单独施加应力(当连到A端时)。当连到B端非电源引脚与电源引脚组互连(仅表2)每个非电源引脚连到一个或多个电源引脚组(见6.6.2)。例如，对于一个I/O引脚，引脚的输出驱动器连接到VCCIO电源组，而同一个引脚的输入接收器连接到VCC电源组。另外，该I/O引脚可能连接到一个或多个地(例如：VSS、VSSIO)。该信息通常由设计团队提供。若有以下情形，非电源引脚与电源引脚组互连：a)连到电源引脚组对电路的功能是必需的；b)在非电源引脚与电源引脚组之间存在寄生电路(例如漏极开路型非电源引脚到连接附近N阱保护环的VCC电源引脚组)。在表2规定的测试中，非电源引脚仅对与其互连的电源引脚组施加应力。若已知每个非电源引脚与电源引脚组的互连信息，那么非电源引脚可以只对与其互连的电源引脚组施加应力(见附录C)。非电源引脚不需要对不相连的电源引脚组施加应力。若该信息未知，则按表3第1～N行的规定，每个非电源引脚对每个电源引脚组进行测试。对于超过8个电源引脚组的器件，建议使用表2。电源引脚的应力极性(表2和表3)当电源引脚组的引脚向其他电源引脚组施加应力时，允许使用单一极性施加全部应力。非电源引脚可选的引脚应力方法(表2和表3)一个非电源引脚到电源引脚的应力可以被它对应的电源引脚到非电源引脚的应力所代替。如果只是单极性应力被替代，那么相反极性的应力需要测试。由于非电源引脚通常不连到其他引脚，这就要求电源引脚组的每个电源引脚分别向各非电源引脚施加应力。若非电源引脚连到其他引脚上，如6.5.2所述，该组其他非电源引脚都要保持浮空。同名非电源(同名I/O)引脚减少样品方法某些非电源引脚如果满足同名I/0的标准，可以不进行HBM测试，说明见附录E。用户应确定所需的样品引脚。每组同名I/O(M)应随机选择30个非电源引脚进行测试。根据表2或表3对选择的表2和表3的使用表2的引脚组合系列N+1规定了对每个耦合非电源引脚对施加应力。若无法获得用于确定耦合对的非电源引脚信息，应使用表3的引脚组合系列N+1。这规定了每个非电源引脚(A端)分别对连到一起并接到B端的其余非电源引脚施加应力，除了那些在芯片上被金若使用表3对一个器件施加应力，该器件具有仅片上相连并外接到多个单独引脚的短路非电源引脚，那么依照组合系列N+1,这些引脚应分别施加应力，剩下的这些相连引脚保持浮空。若使用表3一个(任意选取)可以用来代表整个短路非电源引脚组。该组中的其余引脚在整个测试期间既不施加应使用表3时，允许与B端相连的非电源引脚划分成两个或多个子组，每个引脚至少是一个子组的成员。子组可以是单独的引脚。与A端相连的引脚分别对每个子组施加应力。每个非电源引脚重复当测试多引脚器件的一对引脚时，低寄生HBM模拟用低寄生HBM模拟器对一个引脚对施加应力时，选择哪个引脚在A端，哪个引脚在B端并不重要。B端引脚Y施加了双极性电压应力，则不必引脚Y在A端对B端引脚X施加应力。GB/T4937.26—2023/IEC60749-第4章全部参数要求的任意HBM模拟器的测试结果进行分级。若某元器件在一个HBM模拟器上测分级电压范围(U)V2(资料性)HBM测试方法流程HBM测试方法流程见图A.1。是是否否否是否图A.1HBM测试方法流程图否是否是该引脚是电源否否是否是引脚组?是引脚组?是已知该电源引否读引脚到组是是表该组)该引脚是非电源引脚是进行测试该非电源引财否该引脚有耦合引脚?否否法否所有引脚已分是图A.1HBM测试方法流程图(续)是否否否是是是否(资料性)HBM测试设备寄生特性B.1可选择的后沿脉冲检测设备/仪器最大后沿电流脉冲水平定义为正常的HBM脉冲(组)后，通过10kΩ测试负载观测到的最大峰值电流水平(电流=通过测试负载的电压除以10kΩ)。评价脉冲后漏电流的时间段是在HBM电流脉冲衰减后的0.1ms～1ms。如果观察到杂散电流脉冲，从杂散电流脉冲出现后0.1ms开始测量。当施加HBM应力电压4000V时，后沿电流脉冲的幅值应小于4μA。这包括正向和负向极性(样测量后沿电流脉冲的电路见图B.1。电压探针输入阻抗不应小于10MQ,输人电容不超过10pF,带宽优于1MHz,额定耐压至少100V。评价负载阻值为10kΩ,容差±1%,能耐受4000V电压。齐纳二极管的击穿电压范围为6V～15V,额定功率为0.25W～1W。C₁~100pF+电流探针电路板电路图B.1后沿脉冲测试设置框图图B.24000V正向应力图B.34000V负向应力拟器中，这种现象非常严重，并会导致不同的ESD日锁效应测试低电容齐纳二极管在8V～10V的电压范围内的最坏情况条件。齐纳二极管会保护电压探针，其低电容不会显著减慢电压建立。二极管接地端的电流传感器用于触发示波器。连接到示波器第HBM电流脉冲发生在时间零处，在时间轴上看不到。在HBM事件的时间轴上，数十到数百纳秒，HBM电流脉冲前的电压会作为通过二极管的直流电压出现。要测试加在器件的电压，可以把齐纳二R₂~1500Ω电路+C₁~100pFA端B.3常开式继电器测试设备电容寄生效应当某引脚是多个名称相似、通过DUT(例如通过封装平面)短路到一起的一组电源引脚(焊球)的成员时，该引脚的HBM应力测试是复杂的。当元器件放入插座中，只有一个引脚可以连到A端。由于HBM模拟器的连接继电器开路，其他引脚保持“浮空”,因此其他电源引脚不会连到A端或B端。最近关于封装-平面-短路引脚的HBM测试设备研究发现，当一个引脚被施加应力，其他“浮空”电源引脚表现得像小电容。由于继电器开路，没有直流电流流到地，但常开式继电器电容会充电。该寄生电容很小(每个引脚4pF～8pF),并且随HBM模拟器而不同。由于各浮空引脚并联，寄生电容会随着连接到电源平面的电源引脚数的增加而增加。该测试设备寄生电容与测试板电容并联，会减缓HBM峰值电流上升时间，减小HBM峰值电流。所有继电器矩阵式HBM模拟器都有该特性。很难确定对HBM测试结果的影响，因为它取决于电源引脚ESD电路对减缓di/dt上升时间的敏感度。对于某些设计和设备，HBM等级可能增加或降低。如果失效等级低于预期，建议在一个双引脚手动测试设备上重新对电源引脚进行测试。如果双引脚HBM等级高很多，则常开式继电器电容可能引起HBM失效等级降低。在某些情况下，可以通过增加绝缘材料或从HBM测试设备中移除弹性探针来隔离测试设备通道。这有效地“浮空”了并联电源引脚。如果已知给定封装的问题，可以设计一种只把一个电源引脚从插座连接到HBM模拟器的特殊测试夹具板。这种改进的测试夹具板不会将浮空引脚连到HBM模拟器，所以这些引脚也不能给常开式继电器电容充电。B.4测试确定HBM模拟器是否为低寄生模拟器B.4给出的测试用于决定测试设备能否交换A端和B端，通过DUT将测试设备通道连在一起，并产生足够相似的波形。准备有10个或更多引脚的短路测试器件，器件的封装与要考虑的测试设备的插座、测试夹具，或探针兼容(见图B.6)。除一个引脚外，将该短路测试器件的所有引脚短路到一起(金属互连)。添加一根引线(符合4.5a)中的短路负载]到短路测试器件，穿过符合4.4要求的电流探针。将引线一端连接短路测试器件的单个未连接引脚，另一端连到短路引脚组。电流探针的正极朝向单个引脚。将短路测试器件插入考虑的HBM测试设备。施加一个正向1kV脉冲(测试设备A端)到单个的引脚，接地回路(B端)连到相连组的任意单个引脚。用示波器(见4.2)记录该电流波形，标记该波形为“短路A端电流”。转换A端和B端连接，对相连组引脚(现在连到A端)施加一个负向1kV脉冲，单个引脚接地(B端)。记录该电流波形为“短路B端电流”。用500Ω电阻替代引线[符合4.5b]中的500Ω评价负载],像短路线负载一样，施加并记录1kV500Ω波形，获得“500ΩA端电流”和“500ΩB端电流”。按照5.2.3,测量A端和B端短路和500Ω电流波形。如果记录的波形满足表1短路测试负载和500Ω测试负载的所有波形参数，则该测试设备满足本测试方法中使用的低寄生模拟器的要求。GB/T4937.26—2023/IEC60749-用表2、表3或表2及双引脚HBM测试设备测试产品的示例根据可用信息，多电源引脚组的器件可以用不同的方式施加应力。用一个具有几个典型特性的简单器件来解释不同的程序(见图C.1);一个16引脚的器件有以下特性：●电源引脚组分区1:VDD1(1个引脚)、VSS1(1个引脚)和2个I/O引脚；1个输出引脚(4个非电源引脚);●电源引脚组分区3:VDD3(1个引脚),VSS3/VSS4(1个引脚),没有I/O引脚；●VSS1,VSS2-A和VSS2-B在封装内电气短路，因此这些引脚中只有一个引脚需要施加应力。●VDD2-A和VDD2-B在芯片上电气短路，它们之间的电阻小于3Ω。每个引脚都需要施加应●I/O-21和I/O-22在分区2中形成耦合非电源引脚对。C.2程序A(依照表2)a)非电源引脚测试，所有的非电源引脚仅施加应力到与其互连的电源引脚对于非电源引脚测试，所有与该电源引脚组互连的非电源引脚分别只对其电源引脚施加应力。例如，对于电源引脚组VDD1引脚2和引脚3被引脚1和引脚4施加应力(其他电源引脚组使用相同的对于电源引脚测试，器件仅所有电源引脚和接地引脚[VDD1、VDD2-A、VDD2-B、VDD3、VDD4、表C.1依照表2的产品测试引脚组合引脚(组)(1次正向/1次反向)1VDD1(引脚1)VSS1(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)42VSS1(引脚4)VDD1(引脚1)、VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)3VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)VDD1(引脚1)、VSS1(引脚4)、VDD3(引脚13)、VSS3(引脚14)、VDD4(引脚15)I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)84VDD3(引脚13)VDD1(引脚1)、VSS1(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、B(引脚6)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)(无互连非电源引脚)05VDD4(引脚15)VDD1(引脚1)、VSSI(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、B(引脚6)、VDD3(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)I/O-41(引脚16)26VSS3/VSS4(引脚14)VDD1(引脚1)、VSSI(引脚4)、VDD2-A(引脚5)B(引脚6)、VDD3(引脚13)、VDD4(引脚15)I/O-41(引脚16)2引脚组合连接到B端的引脚(组)(1次正向/1次反向)7I/O-11(引脚2)I/O-12(引脚3)2I/O-12(引脚3)I/O-11(引脚2)2I/O-21(引脚9)I/O-22(引脚10)2I/O-22(引脚10)I/O-21(引脚9)2C.3可选程序B(依照表3)应力组合需要的耦合引脚对信息和非电源引脚互连未知。这是传统的测试方法，如表C.2.表C.2依照表3的产品测试引脚组合连接到B端的引脚(组)(1次正向/1次反向)1VDD1(引脚1)VSSI(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)、(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)2VSS1(引脚4)VDD1(引脚1)、VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)、(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14),VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)3VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)VDD1(引脚1)、VSS1(引脚4)、VDD3(引脚13)、VSS3/(引脚14)、VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、1/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)4VDD3(引脚13)VDD1(引脚1)、VSS1(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VB(引脚6)、VSS3/VSS4(引脚14),VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、1-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)5VDD4(引脚15)VDD1(引脚1)、VSSI(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VB(引脚6)、VDD3(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)引脚组合连接到B端的引脚(组)(1次正向/1次反向)6VSS3/VSS4(引脚14)VDD1(引脚1)、VSS1(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VB(引脚6)、VDD3(引脚13)、VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)、I/O-41(引脚16)71/O-11(引脚2)I/O-12(引脚3)1-21(引脚7)O-21(引脚8)I/O-21(引脚9)I/O-22(引脚10)I/O-41(引脚16)除了施加应力引脚(即连到A端)I/O-11(引脚2)2I/O-12(引脚3)2I-21(引脚7)2O-21(引脚8)2I/O-21(引脚9)2I/O-22(引脚10)2I/O-41(引脚16)2C.4可选程序C(依照表2)表C.3提供了一个使用双引脚HBM测试设备，在耦合非电源引脚信息和非电源引脚互连已知情表C.3依照表2可选的产品测试引脚组合(组)(1次正向/1次反向)1VDD1(引脚1)VSS1(引脚4)、VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)、(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14),VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)42VSS1(引脚4)VDD2-A(引脚5)、VDD2-B(引脚6)、VDD3(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)I/O-11(引脚2)、I/O-12(引脚3)、I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚10)3VDD2-A(引脚5)VDD3(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)6I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚8表C.3(续)引脚组合(组)(1次正向/1次反向)4VDD2-B(引脚6)VDD3(引脚13)、VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)6I-21(引脚7)、O-21(引脚8)、I/O-21(引脚9)、I/O-22(引脚85VDD3(引脚13)VSS3/VSS4(引脚14)、VDD4(引脚15)4(无互连非电源引脚)06VDD4(引脚15)VSS3/VSS4(引脚14)2I/O-41(引脚16)27VSS3/VSS4(引脚14)(所有电源到电源组合已被施加应力)01/O-41(引脚16)28I/O-11(引脚2)I/O-12(引脚3)21/O-21(引脚9)I/O-22(引脚10)2 ——XTAL_+和XTAL_-——XTAL_1和XTAL_2—VREF_P和VREF_N (规范性)本测试方法针对的是采用统一ESD保护方法的IC设计，这种设计在一组引脚中对相同的I/O单已开发出一个统计Excel●程序来简化该新测试程序用到的统计计算。使用者在确认相同I/O引脚满足同名I/O引脚的定义后，可以在网站下载Excel文件同名I/O引脚的ESD敏感度等级可以通过对统计上的重要引脚样本施加HBM应力达到99%的高置信度，而不是对这些相同引脚全部施加应力。该新测试方法将全部数量的同名I/O引脚分成单组或多组。单组全部引脚数量定义为M。该抽样测试方法从所有同名I/O引脚中随机选择30个引脚。对选择的引脚进行HBM测试，引脚失效定义为引脚漏电流明显增加或曲线跟踪曲线发生明显改变。使用一只IC器件来确定同名I/O引压间的范围)。按100V左右的步长，定量增加HBM应力电压，直到30个引脚样本中至少15个引脚失效。现在有足够的数据用于统计确定M个同名引脚，包括所有未测试的(M-30)个引脚通过目标规定等级(SPL)的可能性。如果所有同名引脚通过目标应力等级的概率是99%或更高，则30个随机选择的同名I/O引脚的样本量可以用于全部后面的HBM测试。如果概率低于99%,或最弱引脚测试没有通过目标HBM电压等级的50%以上，则不能使用该程序。该方法应用的统计学基于假设一组同名I/O引脚的失效电压是独立的，且服从正态分布。样本引脚的中值和范围可以很好地估计整组同名I/O引脚的中值和标准差。当半数样本引脚失效时即可获得样本中值，该失效电压(VM)可用于表示在高置信水平(99%)半区间。区间范围定义为V2-V1,其中V2是全部30个引脚失效的最高失效电压，且V2-V1=2围与总体标准差的期望比。样本量n=30,d₂=4.086,计算得到标准差(a)是[VM-V1]/2.043。在高置信水平99%下，未测试引脚通过目标等级(SPL)的概率由标准正态累积分布函数获得。做该计算需要的步骤如下。z=[VM-SPL]/o(见图E.1)b)使用正态累积分布表或Excel电子表和标准正态分布函数(NORMSDIST函数)计算总体中任一引脚无法通过SPL的概率。该值定义为NORMSDIST(一z)。该值是正态分布上失效电压低于SPL的面积。d)因为有M-n个未测试引脚，全部未测试引脚通过SPL的概率是[NORMSDIST(z)](M-”)。e)若[NORMSDIST(z)]M-*≥0.99,则样本数据表明在统计置信度99%下，该IC器件的所有同名I/O引脚通过HBM电压SPL.如果计算表明可以达到99%的置信度水平，则可对同名引脚采用这种抽样HBM测试程序。后面三个器件的HBM测试可以依照该标准HBM测试程序，但只有同名I/O引脚组中随机选取的30个引E.3IC产品选择如果一个IC产品的相同I/O引脚满足3.2中规定的同名I/0引脚定义，则该IC产品可以考虑应以手动进行设计确认，也可以通过软件检查这种更有效的检查方式识别同名I/O引脚及其互连宏焊盘单元设计可以用馈通金属线设计。这些线使得不在焊盘单元的内部从M个引脚的总体中随机选取30个同名I/0引脚。可以使用基于随机数生成器的电子表。不要对一个IC器件施加HBM应力，确定最小HBM失效电压(V1)和30个样本1/0引脚中15个失