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、電荷注入和瞬態過熱等損害。因此，ESD測試對于保障產品質量至關重要。

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JS 001標準規定的，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

• 產品質量（Product quality）：確保產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境下穩定運行的重要手段，對于提升產品質量、降低故障率及優化產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，幫助您提升產品質量，確保產品安全可靠。