ESD测试系统（HBM 人体模型 ESD） 发布时间：2024-01-12
一、业务概述
HBM（Human-Body Model，人体模型）为半导体器件级静电放电敏感度测试，模拟生产、组装、测试过程中带电人体手指接触器件引脚发生静电放电的真实工况，评估芯片、分立器件抗人体静电冲击耐受等级，是消费电子、工业、车规半导体可靠性鉴定、来料管控、器件规格书备案的核心测试项目。
抗静电能力自动测试系统
静电放电模拟试验器
静电枪
二、适用测试样品
集成电路IC、MCU、电源芯片、MOS管、二极管、三极管、LED器件、光耦、传感器、功率分立器件等封装完成半导体元器件。
三、执行标准
1. GB/T 4937.26‑2023《半导体器件 机械和气候试验方法 第26部分：静电放电（ESD）敏感度测试 人体模型（HBM）》（等同IEC 60749‑26:2018）
2. 国际参考：ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024
3. 车规参考：AEC-Q100-002、AEC-Q101-001、AEC-Q102
等效电路：100 pF电容串联1500 Ω电阻
标准波形指标：
- 脉冲上升时间：2～10 ns
- 衰减时间常数：130～165 ns
- 输出极性：正向、负向分别测试
四、实验室测试设备
器件级HBM‑ESD测试系统
1. HBM脉冲发生器，内置标准100 pF/1500Ω网络，寄生电容＜5 pF；
2. 自动引脚切换矩阵夹具，支持多引脚器件自动测试；
3. 波形校验单元：带宽≥350 MHz示波器、≥200 MHz电流传感器，定期波形校验，满足CNAS质量管控要求；
4. 配套电性能测试设备，完成应力前后器件参数与功能核验；
5. 防静电受控测试环境，管控温湿度。
五、测量范围：
(1). HBM和MM模式：
反向漏电报警：＞10μA；
人体放电模型（HBM）:10kV max，充电电容100pF、放电电阻1500Ω；
机械放电模型（MM）：1kV max，充电电容200pF；
接触放电和空气放电模式：
充电电容150pF、放电电阻330Ω；
(2). 接触放电模式 : 2.0kV, 4.0kV, 6.0kV, 8.0kV；
空气放电模式 : 2.0kV, 4.0kV, 8.0kV, 15.0kV；
测试间隔：0.05s ～ 9.99s可调；
1~999 次, 设定 1 次步长, 或者连续。
六、测试流程
1. 样品接收确认：核对样品型号、批号、样品数量、引脚定义、器件规格书，明确电性能判据；
2. 应力前电性能测试：完成器件直流参数、功能测试，记录初始数据，确认样品完好；
3. HBM静电应力施加
- 按标准执行引脚对引脚组合测试；
- 每个测试点分别施加正向、负向ESD脉冲；
- 按客户方案设置电压等级、放电次数、放电间隔；
4. 应力后电性能复测：同条件复测器件参数、功能；对比应力前后参数，判定失效与否；
5. 梯度耐压判定（可选）：步进升压，找到器件失效阈值，输出HBM敏感度等级。
静电放电测试参数
LED模组的接触放电测试
七、国际静电协会(ANSI)标准中的电压等级分类
人体模式 | 机械模式 | 等级水平说明 |
＜250V | ＜100V | 抗静电能力特别差，特别容易受到静电击伤，质量极差，死灯是无法控制，一般环境下都不具备抗静电能力。 |
250-500V | 抗静电能力很差，很容易受到静电击伤，质量也很差，死灯经常出现，一般环境下几乎不具备抗静电能力。 | |
500-1000V | 抗静电能力较差，时长出现静电击伤，质量较差，死灯偶有出现，也有程度不强的抗静电能力。 | |
1000-2000V | 抗静电能力一般，不易受到静电击伤，较强一些静电也会收损伤LED，质量一般。 | |
2000-4000V | 100-200V | 抗静电能力较好，不易受到静电击伤，一般环境下静电不会损伤LED，质量较好。 |
4000-8000V | 200-400V | 抗静电能力好，很难受到静电击伤，较强的静电环境下也不会损伤LED，质量好。 |
＞8000V | ＞400V | 抗静电能力很好，很难受到静电击伤，几乎不存在静电损伤的可能，质量很好。 |
八、客户需提供资料
1. 待测器件样品；
2. 器件datasheet（引脚定义、电气参数规格，用于失效判据）；
3. 测试要求：目标测试电压、是否做梯度耐压、每电压等级样品数量；
4. 特殊引脚组合、特殊测试条件（如有）。
九、重要说明（业务风险提示，放入报告备注）
1. HBM为器件级静电放电敏感度测试，不等于整机系统级ESD抗扰度测试，不可直接用于整机ESD判定；
2. 测试结果仅对本次送检样品有效；
3. 器件失效判据以器件规格书参数限值为准。
十、配套可选增值服务
1. MM机器模型ESD测试；
2. CDM带电器件模型ESD测试；
3. ESD失效样品的失效分析（SEM、OBIRCH、EMMI等定位分析）；
4. TLP传输线脉冲测试。
