AEC-Q100文件,是芯片开展车规等级验证的重要标准和指导文件。

E组验证是ELECTRICAL VERIFICATION TESTS电气特性验证测试

本文将重点对E组的第2项HBM ---- Electrostatic Discharge Human Body Model 静电放电人体模式测试项目进行展开讨论。

AEC Q100表2中 E组验证前三项认证内容及说明

大家都知道,对于电子产品特别是电子元器件来说,静电带来的风险实在太大了,无论是芯片生产工厂还是电子产品工厂,防静电环境都是必要的生产需求,而且即便这样,静电带来的困扰仍然非常多,而且静电问题的特点是,很难追溯、很难定位、偶发性的事件比较多。

对于我们这种半导体厂和电子零部件厂出身的测试工程师,都有一定的防静电经验和静电风险排查解决能力,为什么呢?因为久病成医了呗。(超级无奈,静电问题都会在测试岗位暴露,无论哪个工艺的风险,只要测试岗位报错,那么质量一定会让测试工程师找原因,测试工程师先找自己的设备风险,然后为了排除自身设备的责任[甩锅],只能跟着质量一起再去排查其他工艺岗位的问题。我相信每个芯片FT和PCBA ICT工程师都会懂得。。。)

在AEC Q100中,静电相关的验证项目有E2-HBM、E3-CDM、E4-LU,其中ESD问题仅是带来LU问题一种可能,所以真正测试静电失效仅有HBM和CDM,这两项很容易理解,一个是人体对产品静电放电模型,一个是产品自身带静电对外放电模型。大家猜现实生产环境中,哪个风险最大?留个悬念,稍后讨论。

HBM - Electrostatic Discharge Human Body Model - 静电放电人体模式

刚才已经介绍了HBM是测试什么失效的,让我们直接看表格内容。

表格中信息介绍和解读

表格中的信息给出,HBM的分类是E2,Notes中包含了H、P、B、D,也就是说要求密封器件、塑封器件、要求BGA器件、破坏性测试。(请注意,没有G承认通用数据了)

需求的样品数量参考AEC Q100-002文件要求(Q100-002里面没有样品数量要求,根据JS-001的规定,根据JS-001表1【后面有】的等级要求,每个等级需要3pcs样品。)

接受标准就是0失效在2KV HBM条件下,分类2或更高;

测试方法就是AEC Q100-002文件,这是AEC Q100文件的第二个附件。

附加需求:

进行防静电验证前后要进行室温和高温测试。产品应按最大耐压等级分类。如果器件小于2000V HBM条件验证的话需要用户的特别批准。参见1.3.1节。

AEC Q100 1.3.1小节内容如下:AEC Q100 认证

--根据本文件中列出的要求,按照本文档执行验证并提供测试结果和相关文件的情况下,供应商可以声称该产品是通过“AEC Q100认证的”。对于ESD项目,强烈建议在供应商规格书中指定通过电压,并在任何引脚异常上做脚注。然后将允许供应商声明,例如,“AEC-Q100认证并符合ESD要求第2级别”。---

那我们看一下AEC Q100-002文件说了什么?

AEC - Q100-002 REV-E HUMAN BODY MODEL ELECTROSTATIC DISCHARGE TEST介绍

根据AEC Q100要求进行认证的集成电路器件上,所有HBM测试都应符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001规范的最新修订,并同时具有本文定义的附加要求。

1.0 测试机资格(参见JS-001第5.3节“HBM测试机资格”)

1.1 用于AEC认证的HBM测试机应满足JS-001表1中对每个应力电压水平的波形要求。确认或再确认应根据JS 001第5.3节,选项a、b或c进行。

2.0 测试夹具板的认证(参见JS-001第5.4节“套接式测试仪测试夹具板的认证”)

2.1 用于AEC鉴定的HBM测试夹具板应满足JS- 001表1中对每个应力电压水平的波形要求。在测试夹具板最初验收时进行鉴定。

2.2 板材的再确认应在初次验收后进行维修或维修后进行。

3.0 器件应力(参见JS-001第6.2节“器件应力”)

3.1 AEC HBM合格测试应在以下等级进行,不允许跳过电压等级:

a. 500V、1000V、2000V

b. 如果在500V下观察到故障,则应在250V下进行HBM测试。如果在250V下观察到故障,则应在125V下进行HBM测试。如果器件在250V电压下失效,且没有满足125V波形要求的测试仪器时,则该器件应被归类为0A类级别(即<125 V)。

c. 2000V以上的电压水平可用于测试余量、更高的阈值目标或高可靠性的表现。

4.0 引脚应力组合(参见JS-001第6.5节“引脚应力组合”)

4.1 具有六(6)个或更少引脚的器件应使用所有可能的引脚对组合(一引脚连接端子A,另一引脚连接端子B)进行测试,无论引脚名称或功能如何。

4.2 AEC Q100鉴定的HBM应力最初应使用JS-001表2B完成,但有以下例外:

a. 使用低寄生测试机(LPT)的HBM应力(见下文4.3节)

b. 如果一个测试机故障被认为导致了错误的HBM失败,可以使用JS-001表2A中包含的其他选项。

c. 如果故障被认为是由累积应力引起的,则可以使用JS-001表2A中包含的选项。

JS-001表2A和2B如下

4.3 AEC Q100应力使用低寄生测试仪(LPT),如双引脚HBM测试仪。

a. 应验证各应力组合的连通性。参见JS-001第5.6.2节(“非中继测试机”)。

b. 应力可以使用JS-001表2A中的非供给方对非供给方应力方法(即引脚组合N+1)。

c. 除了耦合的非供电引脚对外,模具上相邻的非供电引脚应以双引脚方式受力。

d. 可以使用JS-001第6.6节(“低寄生模拟器的HBM应力”)中列出的与LPT HBM测试仪相关的选项。

5.0 测试报告

在完成本协议规定的所需测试后,应要求向用户提交测试执行报告和详细结果(定义如下),包括任何偏差。

A. 测试细节

测试仪类型(如继电器、非继电器、低寄生等)

电荷去除电路(如果适用)

减少寄生性(如适用)

B. 样品细节

封装配置(例如,引脚数,引线形式等)

样本大小

C. 测试细节

引脚分组(例如,非电源、电源、耦合引脚对等)

应力电压水平

测试/引脚划分(如果适用)

引脚应力组合

执行的任何测试的异常

o引脚组合

o压力极性

o应力电压

D. 测试结果

结果总结

AEC Q100-007文件的内容介绍到这里,但是这里面反复提及了一个参考文件,ANSI/ESDA/JEDEC JS-001,目前我手里的是2017版本,这个文件60多页,我不做详细介绍,但是把上面提到的几个重要表格给大家整理出来。

JS-001 图1

JS-001表1

JS-001 表2A

JS-001 表2B

总结

HBM测试的过程,就是模拟人体对产品进行放电时,对产品的应力测试。

如下是JS-001对于HBM ESD级别的分类标准。

ESD问题经常让我们感受到困扰,如果都可以达到AEC Q100中定义的2级标准,也就是大于2000V HBM,说实话,一般电子生产线上正常的工作环境很难达到这么高的静电放电。特别汽车电子生产线,对于防静电的要求极其严格,那么为什么还经常存在EOS问题呢,这个我们后续再分析。

本文对AEC-Q100 E组的第2项内容HBM进行了介绍和解读,希望对大家有所帮助。

如果有不正确的地方,也欢迎指正并交流。

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