Elektrostatische Entladung (ESD) ist ein plötzlicher und kurzzeitiger Stromfluss zwischen zwei unterschiedlich geladenen Objekten, wenn sie nahe beieinander liegen oder wenn das Dielektrikum zwischen ihnen zusammenbricht, wobei oft ein sichtbarer Funke entsteht, der mit der statischen Elektrizität zwischen den Objekten verbunden ist.
(Quelle: Wikipedia)
Die reale Welt, in der ICs verwendet werden, ist voller Gefahren für sie. Eines der wichtigsten Merkmale eines jeden Systems ist seine Zuverlässigkeit unter den Bedingungen erheblicher Belastungen. Und die Immunität von IC-basierten Systemen gegenüber elektrostatischen Hochspannungsentladungen ist eine der wichtigsten Anforderungen. Es gibt viele Möglichkeiten, Chips auf ihre ESD-Beständigkeit zu testen. In der Regel erfordert dieser Prozess den Einsatz einiger Messgeräte. Eine mögliche Kombination von Messgeräten zur Durchführung eines solchen Tests wird im Folgenden beschrieben.
Eines der typischen Szenarien haben wir bei Computer Controls Srl durchgeführt. Wir haben die Volt-Ampere-Eigenschaften jedes einzelnen IC-Pins vor und nach dem ESD-Stresstest getestet. Zu diesem Zweck wurde eine spezielle Leiterplatte verwendet, auf der jeder Pin separat für den Test abgeleitet ist. Als Testobjekt wurde ein High-Side-Treiber-IC ausgewählt, der über Stromversorgungspins sowie digitale und analoge Ein- und Ausgänge verfügt. Wir können also sagen, dass dies einer der typischen Fälle ist.
Für die Durchführung der Volt-Ampere-Leistungsprüfungen wurden die folgenden Geräte ausgewählt:
Das B2901A von Keysight ist eine einkanalige Quell-/Messeinheit (SMU) mit einer minimalen Quellauflösung von 1 pA /1 μV, einer minimalen Messauflösung von 100 fA / 100 nV und einer maximalen Ausgangsleistung von 210 V, 3 A DC. Ausserdem verfügt es über einen eingebauten Arbiträrwellenformgenerator und Digitalisierungsmöglichkeiten ab 20 μs Intervall.
Das Datenerfassungssystem DAQ970A von Keysight verfügt über ein internes 6½-stelliges (22-Bit) DMM, das mit einem Solid-State-Multiplexermodul (in unserem Fall haben wir das 20-kanalige Solid-State-Multiplexermodul DAQM900A verwendet) bis zu 450 Kanäle pro Sekunde abtasten kann. Es kann Thermoelemente, RTDs und Thermistoren, AC/DC-Spannung und -Strom, Widerstand, Frequenz/Periode, Diodentest und Kapazitätsmessung durch den eingebauten Signalwandler messen. Die gemessenen Daten bleiben im nichtflüchtigen Speicher erhalten, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.
Das DAQM900A Solid-State-Multiplexer-Modul, das wir für die Tests verwendet haben, verfügt über 20 Kanäle und kann bis zu 450 Kanäle pro Sekunde im Zwei- und Vierdraht-Scan-Modus abtasten. Es kann Signale bis zu 120 V messen und verwendet eine integrierte Thermoelement-Referenzstelle.
Vor der Durchführung des ESD-Belastungstests wurden die Volt-Ampere-Eigenschaften aller Pins des ICs gemessen. Mit einem solchen Werkzeugsatz und einem Laptop mit der installierten BenchVue-Software bereitete dies keine Schwierigkeiten.
Genau dieselben Messungen wurden nach Abschluss der ESD-Stresstest-Aktion durchgeführt. Durch den Vergleich dieser Messungen vor und nach dem Test konnte festgestellt werden, wie immun der getestete IC gegen ESD ist.
Die angelegten Spannungen reichten von Null bis zu den maximal möglichen Spannungen gemäss den Angaben des Herstellers im IC-Datenblatt. Die Werte der Eingangs- und Ausgangsströme wurden mit den im Datenblatt beschriebenen Werten verglichen. In den Bildern sehen Sie Beispiele für einige gemessene Volt-Ampere-Kennlinien.
Daraus haben wir geschlossen, dass dieser IC die in der Dokumentation beschriebenen ESD-Immunitätsparameter vollständig erfüllt.
Natürlich ist der beschriebene Satz von Testwerkzeugen nicht der einzig mögliche. Aber dank der Kombination aus einer Präzisionsspannungsquelle, einem Spannungs- und Strommessgerät und einem Datenerfassungssystem in Verbindung mit der benutzerfreundlichen BenchVue DAQ-Software von Keysight konnte dieser Test schnell, einfach und sehr genau durchgeführt werden.
Computer Controls ist als autorisierter Keysight-Partner in der Lage, jedes Test- oder Forschungslabor mit allen notwendigen Messgeräten auszustatten, um möglichst genaue und komfortable Messungen zu gewährleisten.