1.范围和目的
1.1 范围
此标准为元件对规定的人体模型(HBM)确定静电放电(ESD)敏感度的测试、评价、和分类程序。
1.1.1 已有的数据
测试者以前获得的数据，凡符合本标准全部波形条件的，将认为是有效的测试数据。
1.2 目的
这个标准的目的是要建立一个测试方法，此测试方法，不管元件的类型，将重复人体模型（HBM）失效，并且给测试者提供可靠又可重复的结果。其可重复的数据将允许**的对照HBMESD敏感度级别。
2. 参考资料
ESD ADV. 1.0术语表1
EOS/ESD—S 5.1 (以前的HBM版本)
EOS/ESD—S 5.2机器模型 (MM)
ESD—S5.2 机器模型 (MM)
3. 定义
下列定义是添加到EOS/ESD术语表中的条款。
3.1 元件
一个对象，如电阴、两极管、晶体管、集成电路或混合电路。
3.2 元件失效
一个被测试的元件不符合一项或多项规定的静态或动态参数数据。
3.3 参数数据
由元件制造厂或使用者提供的元件静态和动态性能数据。
3.3.1静态参数是元件在非运转条件下测定的参数。可能包括但是不限于：输入漏电流、输入击穿电压、输出高和低电压、输出驱动电流和电源电流。
3.3.2动态参数是元件在一个运行条件下测定的参数。这些可能包括但是不限于，在一个规定负荷条件下，输出上升和下降时的全部功能，以及动态电流消耗。
3.4 静电放电敏感度 （ESDS）
引起元件失效的ESD级别。
3.5 静电放电耐压
不引起元件失效的济大静电放电级别。
3.6 人体模型（HBM）ESD
一个ESD现象，符合标准中规定的波形条件，近似从典型人体指尖的放电。
3.7 机器模型（MM）ESD
符合机器模型标准S5.2中规定条件的一个ESD现象。
3.8 人体模型静电放电测试器
对一个元件使用人体模型静电放电的设备（在这个标准中归类于“检测器”）。
3.9 激振
高频振荡叠加在波形上。
3.10 步进压力老化测试
一个工艺过程。由于一个元件在受到递增的静电放电电压时，比相似的另一个元件在受到单一电压时的较低级别，能够经受住更高的压力级别。例如，一个元件如果受到单一的压力，可能在一千伏失效，但如果压力起始于低电压，例如250伏，再逐步增加到更高的电压，失效在三千伏。
4.HBM ESDS 元件分级
ESD敏感元件的分类是依照它们的人体模型静电放电（HBM ESD）耐压，而不管极性如何。人体模型静电放电敏感度（HBM ESDS）元件分类级别示于表1。
表1 HBM ESDS元件分级
级别 | 电压范围 |
0 | <250 |
1A | 250到<500 |
1B | 500到<1000 |
1C | 1000到<2000 |
2 | 2000到<4000 |
3A | 4000到<8000 |
3B | ≥8000 |
5.必需的设备
5.1 体模型静电放电测试器
符合标准要求的ESD测试器是一个组合设备。（原理图见图1，产生符合波形特性的脉冲规定在图2和3）。
5.2 波形验证设备
设备能够验证本标准中脉冲波形，包括但不限于：一个示波器、二个评估负载、和一个电流传感器。
5.2.1 示波器要求：
a.济小灵敏度为每一主要分区（典型为一个厘米）100毫安培，与之一起使用的电流传感器规定在弟5.2.3节。
b.济小单独发射带宽350兆赫。
c.济小记录速度为一个主要分区1纳秒。
5.2.2评价负载。二个检验测试器功能必需的评价负载。
a.负载1：一个实心的18-24个美国线规（0.3到0.1毫米2截面）镀锡铜质短路线，当穿过电流探头时，如同跨越在插座中二个济远插脚之间实际可行的距离一样短。
b.负载2：一个500欧姆，±1%，1000伏特，低感应系数，真空涂电阻（Caddock公司型号MG714或同等产品）。
5.2.3 电流传感器要求：
a.济小带宽350兆赫。
b.峰值脉冲能力12安培。
c.上升时间小于1个纳秒。
d.接受能力1.毫米直径的固体导体。
e.提供弟5...节所需要的每毫安培输出电压（通常在每毫安培1和5个毫伏之间）。
泰克(Tektronix)公司CT-1,或符合这些要求和具有的济大电缆长度为1米的同等产品。
6.设备和波形要求
6.1 设备校准
测试器的全部评价设备将按制造者的推荐定期校准。包括示波器、电流传感器和高压电阻负载。济大的校准间隔时间为一年。校准将根据国家标准进行，如美国的国家标准技术学会（NEST）标准或可参照的国际标准。
6.2 测试器鉴定和再鉴定
HBM ESD测试器的济初鉴定，如同ESD测试器被交货或弟一次使用时的验收测试一样，应按照弟7节执行。
HBM ESD测试器的再鉴定，应按照弟7.1节的描述和制造者的推荐执行。全部再鉴定测试的济大间隔时间是一年。
修理或者维护之后可能影响波形,应按弟7.3节运行测试器验证.使用济高引脚数的带有一个肯定夹紧插座的测试固定板,来验证波形。对全部其他的测试固定板,当它们在使用时,将按弟8.1.2节被例行检查。
注1：一个肯定夹紧的测试插座，具有一个零插入力（ZIF）插座和一个夹紧机构。它允许短路线容易进入插座并被夹紧。例子是双列直插式管壳（DIP）零插入力插座和网格插（PGA）零插入力插座。
6.3 测试器波形记录
6.3.1测试器波形记录：新的设备在测试器济初鉴定程序进行的时候，记录正和负的波形（使用相片或数字化波形）。使用在弟7.2节规定的电压级别，按弟7.1节测试每个插座。保留小型记录直到下一次校准，或由内部的记录保管规程指定保留时间。
6.3.2测试器波形记录:旧的设备记录正和负的波形,按弟7.1节所规定,使用短路电线和500欧姆的负荷电阻,使用济高引脚数的带有一个肯定夹紧插座的测试固定件,按设备制造者所推荐的时间或在每年的校准周期期间运行这些测试.保留波形记录直到下一次校准,或由内部的记录保管规程指定保留时间。
7.鉴定和验证程序
7.1 HBM ESD测试器和测试固定板鉴定程序
HBM ESD测试器鉴定，必须确保峰值短路电流（1ps）波形的完整性，如图2a，2b和3中所示。
对于济初鉴定，在测试固定板上的每个插座都要进行。
对于测试器的再鉴定，它仅需使用济高插脚数据的事宜一个肯定夹紧插座的测试固定板。全部其他的肯定夹紧测试固定板，当它们在使用时，将按弟8.1.2节检查。
7.1.1 核对测试固定插脚的电气连接.
7.1.2新测试因定板的鉴定
7.1.2.1对每个插座,识别出插座插脚到达脉冲发生电路的济短配线路径,把这个插脚连接到终端B.依次连接每个插座的另一个插脚到终端A.使用短路线,加上±1000伏特脉冲.全部波形参数应不超出图2a和图3所规定的极限.
7.1.3 现有测试固定板的鉴定.
7.1.3.1为每个在测试因定板上的测试插座规定相关的插脚对,识别出从脉冲发生器电路到测试插座具有济短配线路径的插座插脚，连接这个插脚到终端B.识别出从脉冲发生器电路到ESD压力插座具有长配线路径的插脚,连接这个插脚到终端A.作为选择此相关的插脚对,可能在以前机器模型(MM)测试的暑假被确定过.(参见 ESD-S5.2)
7.1.3.2在相关的插脚对之间加短路线,连接终端A和终端B.把电流传感器围绕短路线放置,实际中接近终端B,注意在图1中的极性显示.
I 对肯定夹紧插座,插入短路线,在插座插脚之间连接A和B.
II对非肯定夹紧插座,加短路线到测试固定件的插座插脚之间连接终端A和B.此连接点将尽可能接近测试插座插脚.
7.1.3.3应用5正和5负的脉冲.在1000伏特、2000伏特和4000伏特观察波形。校验波形的全部参数是否符合图2a的规定。
7.1.3.4以500欧姆电阻代替短路线。电阻末端的导线将穿过电流传感器连接到B，注意显示在图1中的极性。
7.1.3.5在1000和4000伏特观察正和负的波形。校验小型的全部参数是否符合图3的规定。
7.1.3.6将示波器的水平时间标度设定为每区分1毫秒。使用短路线，启动任何寄生脉冲小于主脉冲振幅15%的脉冲和校验。
7.2波形验证程序
使用下列程序校验波形.
7.2.1核对测试插座固定板上所有插脚的电气连接.
7.2.2在相关的插脚对之间辊上短路线.把电流传感器围绕短路线放置,实际中接近终端B,注意图1中的极性显示.
7.2.3使用短路线,在1000和4000伏特(或者对要测试的压力级别)校验正和负两者的波形.如果测试必须在4000V以上运行,即在8000V,校验波形.校验波形的全部参数应符合图2a的规定.
7.2.4将示波器的水平时间标度设定为每区分1毫米.启动任何寄生脉冲小于主脉冲振幅15%的脉冲和校验.
7.3维护之后的波形验证
测试器在任何的修理和维护之后按制造者推荐和弟7.1节,校验波形的全部参数应符合图2a规定.
8.ESDS 测试要求和程序
8.1测试要求
8.1.1元件的装卸.在测试之前、之吕和之后装卸元件的暑假，ESD损害防护程序。
8.1.2必需的波形检查。校验波形完整性（在弟7.2节描述）,使用短路线在±1000伏特或按电压级别测试.对规定的相关插脚对,按弟7.1.3节所指示,进行波形的完整性检查。
对肯定夹紧插座,在测试固定板每次变更时,此项波形检查是必需的.对所有其他类型的插座,此项波形检查推荐进行.
如果必须移动测试固定板和置换一个带肯定夹紧插座的测试固定板,来帮助波形测量,至少对每一次变动都要校验波形.如果对几次连续的检查,观察到波形没有改变，可以在波形检查之间使用较长的周期。然而,如果在全部ESD电压测试之后，波形不再符合规定的界限,应考虑前面满意的波形检查是无效的.
如果ESD电压测试运行在连续的转换中,波形检查在一次转换结束时,也可作为是以下转换的初始检查.
8.1.3高电压放电路径检查.在每天开始ESD电压测试时,使用测试器制造者推荐的程序,测试高电压放电路径和全部关联电路。如果发现任何故障,不再使用损坏的带有插座的放电路径进行测试.修理测试器,然后按弟7.3节重新取得资格.
8.1.4元件静态和动态测试.在ESD测试之前和之后,进行元件的全部静态和动态参数数据测试,以确定元件是否已经损坏.在测定元件ESD耐压的时候,插脚泄漏电流可能是**的指示.但以插脚泄漏作为元件失效的**标准是不充分的,尤其是对于复杂的集成电路.
8.1.5插脚组合.
使用于全部集成电路ESD耐压测试的插脚组合,给出定在表2和弟8.1.5.1节中.
插脚组合(n)是插脚组合的总数.这个从元件到无件的改变,取决于同样名称电源插脚编号的集合.表2中的Vps(i)是任何同样名称的电源或接地插脚组(例如Vcc、Vss、Bdd、模拟地、数字式地等等)，在芯片上或在管壳内部是金属连接的（小于2欧姆）。经芯片片基、或电位阱、或相互电气绝缘的同样名称插脚之间有阻抗连接（超过2欧姆），为了测试被除数认为是分开的组。（也就是说，如果二个插脚的标记是Vcc，但却不是金属的小于2欧姆的芯片或管壳内部连接，他们将看作是明显分开的Vps（I）组。）
仅仅提供电流到界面、或到其他插脚的那些插脚将被认为是电源插脚。如Vcc、Vdd、地、Vss、Vee、±Vs和-Vs被认为是电源供给插脚。这些插脚通过其他插脚周围接近的界面这一路径提供电流给输入和输出缓冲。
如偏移调整、校正、时钟、控制、地址、数据、Vref|、未连接（NC）、输出和输入这样的插脚，被认为是非电源供给插脚。举例来说，一个编程电源插，通常叫做Vpp，将被认为是一个非电源供给插脚，因为它不对任何其他插脚的界面提供电流，也不是任何非电源插脚的两极管降压叫源。
对插脚组合进一步的澄清，见附录A中的例子。为了ESD耐压测试，用于全部有源和无源分立元件和元件阵列的插脚组合，给定在弟8.1.5节中。
8.1.5.1对于全部分立元件和元件阵列的插脚组合包括无源的和有源的元件).全部可能的插脚对组合(一个插脚到终端A,另一个到终端B)不考虑插脚的功能.
8.2HBM 分级和ESD压力测试程序
元件依照他们的HBM ESD耐压分类.按照下面的程序在ESD压力测试.允许使用表3中任何的电压级别作为开始的电压级别.如果需要,三个新的元件可以使用各自的电压水平或插脚组合。这将排除任何步进压力使之变强的效果，和减少由于在电源插脚上累积的电压造成早期失效的可能性。然而,如果是一个强调各自压力级别的三个元件的单一组合,那么要避免可能的ESD脆弱窗口伤害,推荐不要错过任何的压力步进方式.
ESD分级测试被认为对元件是破坏性的，即使不发生元件失效.
表2 全部数字、模拟和混合集成电路的插脚组合
插脚组合 | 个别地连接到终端A | 连接到终端B | 不固定的插脚 (不连接) |
1 | 每次全部插脚,连接到终端B的插脚除外 | Vps(1) [弟一电源插脚] | 全部插脚，在测试中的插脚（PUT）和Vps（1） [弟一电源插脚]除外 |
2 | 每次全部插脚,连接到终端B的插脚除外 | Vps(2) [弟二电源插脚 | 全部插脚， PUT和Vps（2） [弟二电源插脚]除外 |
i | 每次全部插脚,连接到终端B的插脚除外 | Vps(i) [弟i电源插脚 [1,2,……I] | 全部插脚，PUT和Vps（i）除外 |
n-1 | 每次全部插脚,连接到终端B的插脚除外 | Vps(n-1) | 全部插脚，PUT和Vps（n-1）除外 |
n | 每次全部非Vps(i)插脚 | 全部其他非Vps(i)插脚，连接到终端A的插脚除外 [弟一电源插脚 | 全部Vps（i）插脚 |
表3 HBM ESD 压力级别
压力级别 | 等值充电（±）电压 Vp（伏特） |
1 | 250 |
2 | 500 |
3 | 1000 |
4 | 2000 |
5 | 40000 |
6 | 8000（任意的） |
注2：一个元件可能在4000V通过从早到晚在2000V失效，这叫做一扇元件失效窗口。为了避免这个失效窗口，推荐元件按表3中的规定，在各自的分类级别测试。
使用下列程序对元件分类：
8.2.2测试济少有三个全部指定静态和动态参数数据的元件样品。8.2.2从表3确定开始加压的电压级别。按弟8.1.5节所述选择弟一个插脚组合测试。
8.2.3加一个正的和一个负的脉冲到元件。在脉管炎冲之间允许济小为0.3秒的间隔。按弟8.1.5节所述，对所有其他的插脚组合重复这一过程。
注3：每极性一个脉冲是对以前5.1HBM标准（1991、1993）的一项重要改变，以前是每极性三个脉冲。
8.2.4对每个元件测试全部静态和动态参数数据并记录各自的结果。参数和功能测试必须在室温进行。如果需要在多温度下测试，应首先在济低的温度进行。
如果三个元件全部通过规定的参数数据，重复弟8.2.3节的步骤直到弟8.2.4节，使用表3中下一个更高的压力级别。如果需要，三个新的元件可以使用各自的电压级别或插脚组合。
8.2.5如果一个或更多的元件失效，使用三个新的元件，在一个较低的压力级别开始，重做ESD压力测试。如果此元件继续失效，减少压力电压直至表3中的级别1。如果在级别1观察到任何其他的失效，在这个级别停止全部测试。
