技術干貨 | 芯片ESD防護必修課（二）HBM測試

靜電放電(Electro-Static Discharge，簡稱ESD)是微電子元件面臨的主要威脅之一，對集成電路（IC）尤其致命，三分之一 IC 的失效都源于此。ESD具有高電壓、低電量、小電流和作用時間短的特點，可能導致微電子元件的氧化層擊穿、金屬遷移、電荷注入和瞬態(tài)過熱等損害。因此，ESD測試對于保障產(chǎn)品質(zhì)量至關重要。

HBM測試原理
HBM 測試正是模擬人體接觸設備并釋放靜電的過程。測試電路包含模擬人體靜電的電容 (100pF) 和電阻 (1.5kΩ)，以及模擬設備接地和負載的元件。通過改變探針位置，模擬人體接觸設備的不同部位，評估放電對設備功能的影響。

帶負載的HBM簡化電路 圖示

HBM模擬測試的等效電路圖中（如上圖所示），Terminal A作為靜電測試端，模擬人體帶有的靜電荷，并與待測設備進行接觸。Terminal B則作為接地端，模擬集成電路的另一部分引腳與地面接觸的情況。此外，電路中還包括了短路負載和500歐姆電阻器(R4)，這些元件是根據(jù)JS 001標準規(guī)定的，用于評估設備放電波形所要求的負載。

常用的測試標準及其對應的測試條件

HBM測試的過程

1. 充電階段：使用高壓電源給電容充電，模擬人體積累靜電的過程。
2. 放電階段：通過改變測試探針的位置和方向，使其接觸待測設備的引腳或封裝，從而模擬人體接觸設備并釋放靜電的情況。
3. 評估結果：根據(jù)設備在放電后的功能和性能變化來判斷其ESD耐受性。

HBM測試結果的判定
測試結果通常以 IV 曲線偏移量來判斷，例如 ±15% 偏移量視為失效。測試前后需確認引腳功能正常。

HBM耐靜電力等級
標準要求在進行ESD測試時，必須依據(jù)器件中結果最差的引腳來確定整個器件所能通過的電壓水平，測試結果還需按照以下等級分類表格進行分級：

HBM耐靜電力等級分類

HBM測試的意義

• 產(chǎn)品質(zhì)量（Product quality）：確保產(chǎn)品在實際使用中不易受到靜電放電的影響。
• 成本控制（Cost control）：減少因靜電放電造成的故障率，降低保修和召回成本。
• 設計改進（Design improvement）：基于測試結果改進產(chǎn)品設計，增強ESD保護機制。

HBM測試是確保微電子元件在靜電環(huán)境下穩(wěn)定運行的重要手段，對于提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率及優(yōu)化產(chǎn)品設計具有重要意義。SGS致力于為客戶提供全方位的可靠性測試服務，幫助您提升產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品安全可靠。