芯片的esd测试

　　静电是自然界普遍存在的现象（如人体带电、机器摩擦带电等），电压可高达数万伏。芯片内部的半导体器件（如MOS管的氧化层、PN结）对静电极其敏感：

• • 静电放电时会产生瞬时大电流（峰值可达几十安培）和高电压，可能击穿芯片的氧化层、烧毁有源器件，或导致参数漂移、功能失效（永久性或临时性）。
  • 芯片在生产、运输、装配及使用过程中不可避免接触静电。

ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）测试的目的是验证芯片在遭遇一定强度的静电放电后，仍能保持正常功能，避免因静电导致的产品失效。

1、ESD测试的核心流程

　　芯片级ESD测试主要依据JEDEC标准（如JESD22-A114/HBM、JESD22-A115/MM、JESD22-A116/CDM），流程如下：

　　　　①测试准备

　　　　　　样品：选取合格芯片（需先通过功能和参数测试），数量通常为3-5颗。

　　　　　　环境：温度23±5℃，相对湿度30%-60%（避免极端湿度影响静电积累）。

　　　　　　设备：静电发生器（模拟不同放电模型）、探针台、功能测试仪。

　　　　②放电模式选择

　　　　　　根据测试模型（HBM/MM/CDM）选择对应的放电方式：

　　　　　　　　接触放电（如HBM、MM）：放电枪直接接触芯片引脚，施加预设电压。

　　　　　　　　空气放电（部分场景）：放电枪靠近引脚（不接触），通过空气击穿产生放电（模拟非接触静电）。

　　　　③电压施加与测试

　　　　　　从低电压开始（如250V），逐步升高至目标电压（如2kV、4kV）。

　　　　　　每个电压等级下，对芯片的输入/输出引脚、电源/地引脚分别进行正/负电压放电（各多次，如10次/极性）。

　　　　④功能与参数验证

　　　　　　每次放电后，测试芯片的功能（如逻辑运算、信号传输）和关键电参数（如漏电流、阈值电压）。

　　　　　　若芯片未出现失效（无功能异常、参数超标），则判定该电压等级通过；反之则记录失效电压。

2、ESD测试的原理

　　ESD测试的核心是**模拟真实场景中的静电放电过程，通过施加可控的静电脉冲，评估芯片的抗损伤能力**。不同放电模型对应不同的静电来源，原理差异如下：

　　　　①人体放电模型（HBM）

　　　　　　场景：模拟人体带电后接触芯片（如操作员触摸引脚）。

　　　　　　原理：等效电路为“人体电容（100pF）+ 人体电阻（1.5kΩ）”，放电时产生缓慢上升的电流（上升时间~10ns，峰值电流随电压增加），测试芯片能否承受该电流冲击。

　　　　②机器放电模型（MM）

　　　　　　场景：模拟带电机器（如自动化设备）接触芯片（机器电容更小，放电更剧烈）。

　　　　　　原理：等效电路为“机器电容（200pF）+ 低电阻（0Ω）”，放电电流峰值更高、上升更快（~1ns），考验芯片对快速大电流的耐受能力。 

　　　　③带电器件模型（CDM）

　　　　　　场景：模拟芯片自身带电后接触接地物体（如芯片从料盒取出时带电，接触PCB接地端）。 

　　　　　　原理：芯片先充电至预设电压，再通过引脚瞬间接地，放电电流极快（上升时间<1ns），主要考验芯片内部引线和封装的抗瞬态能力。

3、核心测试参数（不同模型的典型电压等级）

　　不同放电模型的测试电压差异较大，以下为常见标准（通过等级根据产品需求定义）：

测试模型	核心参数（典型电压）	应用场景
人体放电模型（HBM）	250V、500V、1kV、2kV、4kV、8kV	消费电子、工业芯片（最常用）
机器放电模型（MM）	250V、500V、1kV	自动化生产场景（机器接触）
带电器件模型（CDM）	250V、500V、1kV、2kV、4kV	高速装配场景（芯片自带电）