JJF 1238-2022集成电路静电放电敏感度测试设备校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 2 3 82 0 2 2集成电路静电放电敏感度测试设备校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT e s t i n gS y s t e m so fM i c r o c i r c u i t sE l e c t r o-s t a t i cD i s c h a r g e(E S D)S e n s i t i v i t y 2 0 2 2-0 9-2 6发布2 0 2 3-0 3-2 6实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局集成
2、电路静电放电敏感度测试设备校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rT e s t i n gS y s t e m so fM i c r o c i r c u i t sE l e c t r o-s t a t i cD i s c h a r g e(E S D)S e n s i t i v i t yJ J F1 2 3 82 0 2 2代替J J F1 2 3 82 0 1 0 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 起 草 单 位:中国电子技术标准化研究院 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J
3、F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:邢荣欣(中国电子技术标准化研究院)吴京燕(中国电子技术标准化研究院)参加起草人:蔡依林(中国电子技术标准化研究院)J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(1)5 计量特性(3)5.1 人体模型放电(3)5.2 机器模型放电(3)5.3 闩锁模型放电(4)6 校准条件(4)6.1 环境条件(4)6.2 测量标准及其他设备(4)7 校准项目和校准方法(5)7.1 校准项目(5)7.2 校准方法(5)8 校准结果的表达(1 0)9 复校时
4、间间隔(1 1)附录A 原始记录格式(1 2)附录B 校准证书内页格式(1 5)附录C 主要项目校准不确定度评定示例(1 8)J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局引 言 J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编制修订工作的基础性系列规范。本校准规范参考了G J B5 4 8 B2 0 0 5 微电子器件试验方法和程序、A N S I/E S DS TM 5.12 0 0 7 静电放电敏感度测试 人体模型(H B M)器件级、J E S D 2 2-A 1 1
5、 5 C2 0 1 0 静电放电敏感度测试 机器模型(MM)和J E S D 7 8 E2 0 1 6 集成电路闩锁测试。本规范是对J J F1 2 3 82 0 1 0 集成电路静电放电敏感度测试设备校准规范的修订,主要修订内容:增加了机器模型和闩锁模型放电校准。将人体放电电压校准范围由(5 0 080 0 0)V扩展到(1 0 080 0 0)V。在人体模型放电参数校准中,增加了5 0 0负载下放电电流参数的校准。修订了测量不确定度评定的示例。本规范历次版本发布情况:J J F1 2 3 82 0 1 0。J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局集成电路静电放电敏感度
6、测试设备校准规范1 范围本规范适用于集成电路静电放电敏感度测试设备(人体模型、机器模型和闩锁模型)的校准。2 引用文件G J B5 4 8 B2 0 0 5 微电子器件试验方法和程序AN S I/E S DS TM 5.12 0 0 7 静电放电敏感度测试 人体模型(H BM)器件级F o rE l e c t r o s t a t i cD i s c h a r g eS e n s i t i v i t yT e s t i n gH u m a nB o d yM o d e l(H BM)C o m p o-n e n tL e v e lJ E S D 2 2-A 1 1 5
7、C2 0 1 0 静电放电敏感度测试机器模型(MM)E l e c t r o s t a t i cD i s c h a r g e(E S D)S e n s i t i v i t yT e s t i n g,M a c h i n eM o d e(MM)J E S D 7 8 E2 0 1 6 集成电路闩锁测试(I CL a t c h-U pT e s t)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语3.1(人体模型)脉冲持续时间(H u m a nB o d yM o d e l)p u l s
8、 ed u r a t i o n放电电流从1 0 0%峰值衰减到3 6.8%峰值所需要的时间。3.2(机器模型)谐振频率(M a c h i n eM o d e l)r e s o n a n c e f r e q u e n c y放电电流第1次过零点与第3次过零点时间间隔tfr的倒数。4 概述集成电路静电放电敏感度测试设备(也称E S D设备)主要模拟产生自然界中人体、机器可能带有的静电电压,并将产生的静电电压施加到被测器件上,以考察器件的抗静电能力。根据放电机理,集成电路静电放电敏感度测试设备(以下简称被校设备)可模拟人体、机器和闩锁三种放电模型。其中,人体模型模拟人体带电后对电子
9、元器件的静电放电,机器模型模拟带静电机器或设备对电子元器件的静电放电,闩锁模型是模拟集成电路中的寄生可控硅结构被导通后对器件造成的放电。人体模型放电的短路电流波形如图1所示,机器模型放电的短路电流波形如图2所示,闩锁模型放电的电压波形如图3所示。1J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局图1 人体模型放电的短路电流波形图2 机器模型放电的短路电流波形图3 闩锁模型放电的电压波形2J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局5 计量特性5.1 人体模型放电5.1.1 人体模型放电短路电流人体模型放电短路电流计量特性,见表1。表1 人体模型放电短路电流计量特
10、性模拟充电电压/V短路电流峰值Ip/A最大允许误差上升时间tr/n s脉冲持续时间td/n s1 0 00.0 6 71 0%21 01 3 01 7 02 5 00.1 6 51 0%21 01 3 01 7 05 0 00.3 31 0%21 01 3 01 7 010 0 00.6 71 0%21 01 3 01 7 020 0 01.3 31 0%21 01 3 01 7 040 0 02.6 71 0%21 01 3 01 7 080 0 05.3 31 0%21 01 3 01 7 05.1.2 人体模型5 0 0负载放电电流人体模型5 0 0负载放电电流计量特性,见表2。表2 人
11、体模型5 0 0负载放电电流计量特性模拟充电电压/V负载电流峰值IP R/A上升时间tr/n s10 0 0(0.3 7 50.5 5 0)52 540 0 0(1.52.2)52 55.2 机器模型放电5.2.1 机器模型放电短路电流机器模型放电短路电流计量特性,见表3。表3 机器模型放电短路电流计量特性模拟充电电压/V短路电流峰值Ip 1/A最大允许误差电流第二峰与第一峰之比IP 2/IP 1谐振频率fR/MH z1 0 01.7 51 0%6 7%9 0%1 11 62 0 03.51 0%6 7%9 0%1 11 64 0 07.01 0%6 7%9 0%1 11 68 0 01 41
12、 0%6 7%9 0%1 11 620 0 03 51 0%6 7%9 0%1 11 65.2.2 机器模型5 0 0负载放电电流机器模型5 0 0负载放电电流计量特性,见表4。3J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局表4 机器模型5 0 0负载放电电流计量特性模拟充电电压/V1 0 0n s处电流值I1 0 0/A最大允许误差负载电流峰值IP R4 0 00.2 92 0%4.5I1 0 05.3 闩锁模型放电5.3.1 施加电流:(0.0 55)A。最大允许误差:1 0%。5.3.2 施加电压:(11 0 0)V。最大允许误差:1 0%。5.3.3 施加电压上升时间
13、:1 0s 5 0m s。最大允许误差:2 5%。注:以上技术指标不做合格性判别,仅提供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:(2 35)。6.1.2 相对湿度:3 0%7 5%。6.1.3 电源要求:(2 2 01 1)V;(5 01)H z。6.1.4 周围无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 数字示波器带宽:1GH z;幅度(5 0):1 0mV5V;直流幅度最大允许误差:2%。6.2.2 电流探头(用于人体模型)电流范围:(0.0 51 2)A;最大允许误差:3%;带宽:1GH z;上升时间:1n s。6.2.3 电流探头(用于机器
14、模型)电流范围:(1.03 6)A;最大允许误差:3%;带宽:2 0 0MH z;上升时间:1n s。6.2.4 5 0同轴衰减器衰减量:2 0d B;最大允许误差:0.2d B;带宽:2GH z。4J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局6.2.5 电阻(放电负载)阻值:5 0 0;最大允许误差:0.1%;极限电压:4k V。6.2.6 标准电阻器组阻值:0.1、1、1 0;最大允许误差:1%;额定连续功率:2 0W。6.2.7 短路线截面积为(0.2 10.8 3)mm2的镀锡单芯铜线。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目被校设备校准项目见表5。表5 校准项目编号项
15、目名称条款1外观及工作正常性检查7.2.12人体模型放电短路电流参数a)人体模型放电短路电流峰值b)人体模型放电短路电流上升时间c)人体模型放电短路电流脉冲持续时间7.2.23人体模型5 0 0负载放电电流参数a)人体模型5 0 0负载放电电流峰值b)人体模型5 0 0负载放电电流上升时间7.2.34机器模型放电短路电流参数a)机器模型放电短路电流峰值b)机器模型放电短路电流第二峰与第一峰之比c)机器模型放电短路电流谐振频率7.2.45机器模型5 0 0负载放电电流参数a)机器模型5 0 0负载放电1 0 0n s处电流值b)机器模型5 0 0负载放电峰值电流7.2.56闩锁模型放电施加电流7
16、.2.67闩锁模型放电施加电压/上升时间a)闩锁模型放电施加电压b)闩锁模型放电施加电压上升时间7.2.77.2 校准方法7.2.1 外观及工作正常性检查7.2.1.1 被校设备应外观完好、应附有设备正常工作的必要的附件。各开关、按键等应安装牢固、调节正常,无影响电气性能的机械损伤。7.2.1.2 通电预热后,被校设备应能正常工作。7.2.1.3 启动被校设备自检功能,自检应全部项目合格。7.2.1.4 将检查结果记录于附录A表A.1中。5J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局7.2.2 人体模型放电短路电流参数7.2.2.1 按图4连接仪器。图4 人体模型放电短路电流
17、参数校准连接框图7.2.2.2 选择被校设备测试座上引线最长的通道作为校准通道,将被校准通道(设置为放电通道)与地端(设置为地通道)用短路线相连接并接入电流探头,电流探头正端面向放电通道侧。数字示波器通过2 0d B衰减器与电流探头输出端相连。7.2.2.3 被校设备设置为人体放电模型,按表2设置放电电压。7.2.2.4 调节数字示波器的垂直刻度和水平刻度,使测量波形位于数字示波器恰当的位置上。按图5、图6所示,测量短路电流峰值IP S、上升时间tr、脉冲持续时间td。其中,峰值电流为数字示波器时间刻度在5n s/d i v下,波形下降趋势线的向上延伸与波形上升沿的交汇点(图5中A点)处的电压
18、V对应的电流值,短路电流峰值按公式(1)计算。将结果记录于附录A表A.2中。I=VkC TkA(1)式中:I 短路电流峰值,A;V 数字示波器测量电压值,V;kC T 电流探头的转换因子,A/V;kA 衰减器衰减比例。图5 人体模型放电短路电流峰值和上升时间参数6J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局图6 人体模型放电短路电流脉冲持续时间参数7.2.2.5 对于其他放电电压和极性的校准,重复步骤7.2.2.4。7.2.3 人体放电模型5 0 0负载放电电流参数7.2.3.1 校准设备连接如图7所示。图7 人体放电模型5 0 0负载放电电流参数校准连接框图7.2.3.2
19、选择被校设备测试座上引线最长的通道作为校准通道,将被校准通道(设置为放电通道)与地端(设置为地通道)用5 0 0电阻相连接并接入电流探头,电流探头正端面向放电通道侧。数字示波器通过2 0d B衰减器与电流探头输出端相连。7.2.3.3 被校设备设置为人体放电模型,放电电压为10 0 0V。7.2.3.4 调节数字示波器的垂直刻度和水平刻度,使测量波形位于数字示波器恰当的位置上。按图8所示,测量负载电流峰值IP R、上升时间tr,其中负载电流峰值按公式(1)计算。将测量结果记入附录A表A.3中。7.2.3.5 对于其他放电电压和极性的校准,重复步骤7.2.3.4。7.2.4 机器模型放电短路电流
20、参数7.2.4.1 按图4所示连接仪器。7.2.4.2 选择被校设备测试座上引线最长的通道作为校准通道,将被校准通道(设置为放电通道)与地端(设置为地通道)用短路线相连接并接入电流探头,电流探头正端面向放电通道侧。数字示波器通过2 0d B衰减器与电流探头输出端相连。7.2.4.3 被校设备设置为机器放电模型,按表3设置放电电压。7J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局图8 人体模型5 0 0负载放电电流参数7.2.4.4 调节数字示波器的垂直刻度和水平刻度,使测量波形位于数字示波器恰当的位置上。按图9所示,测量短路电流峰值电流Ip 1、电流第二峰与第一峰之比IP 2/
21、IP 1(%)、电流谐振频率f。短路电流峰值按公式(1)计算,将校准结果记入附录A表A.4中。图9 机器模型放电短路电流参数7.2.4.5 对于其他放电电压和极性的校准,重复步骤7.2.4.37.2.4.4。7.2.5 机器模型5 0 0负载放电电流参数7.2.5.1 校准设备连接如图7所示。7.2.5.2 选择被校设备测试座上引线最长的通道作为校准通道,将被校准通道(设置为放电通道)与地端(设置为地通道)用5 0 0电阻相连接并接入电流探头,数字示波器通过2 0d B衰减器与电流探头输出端相连。电流探头正端面向放电通道侧。8J J F1 2 3 82 0 2 2市场监管总局市场监管总局7.2
22、.5.3 被校设备设置为机器放电模型,试验电压设置为4 0 0V。7.2.5.4 调节数字示波器的垂直刻度和水平刻度,使测量波形位于数字示波器恰当的位置上。按图1 0所示,测量负载电流峰值Ip r和1 0 0n s处电流值I1 0 0,并将结果记入附录A表A.5中。图1 0 机器模型5 0 0负载放电电流波形参数7.2.5.5 对于-4 0 0V放电波形参数的校准,重复步骤7.2.5.4。7.2.6 闩锁模型放电施加电流7.2.6.1 校准设备连接如图1 1所示。图1 1 闩锁模型施加电流校准连接框图7.2.6.2 选择被校设备测试座上任一通道作为校准通道,将被校准通道设置为放电通道,地端设置
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