技术干货 | 芯片ESD防护必修课（二）HBM测试

静电放电(Electro-Static Discharge，简称ESD)是微电子元件面临的主要威胁之一，对集成电路（IC）尤其致命，三分之一 IC 的失效都源于此。ESD具有高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点，可能导致微电子元件的氧化层击穿、金属迁移、电荷注入和瞬态过热等损害。因此，ESD测试对于保障产品质量至关重要。

HBM测试原理
HBM 测试正是模拟人体接触设备并释放静电的过程。测试电路包含模拟人体静电的电容 (100pF) 和电阻 (1.5kΩ)，以及模拟设备接地和负载的元件。通过改变探针位置，模拟人体接触设备的不同部位，评估放电对设备功能的影响。

带负载的HBM简化电路 图示

HBM模拟测试的等效电路图中（如上图所示），Terminal A作为静电测试端，模拟人体带有的静电荷，并与待测设备进行接触。Terminal B则作为接地端，模拟集成电路的另一部分引脚与地面接触的情况。此外，电路中还包括了短路负载和500欧姆电阻器(R4)，这些元件是根据JS 001标准规定的，用于评估设备放电波形所要求的负载。

常用的测试标准及其对应的测试条件

HBM测试的过程

1. 充电阶段：使用高压电源给电容充电，模拟人体积累静电的过程。
2. 放电阶段：通过改变测试探针的位置和方向，使其接触待测设备的引脚或封装，从而模拟人体接触设备并释放静电的情况。
3. 评估结果：根据设备在放电后的功能和性能变化来判断其ESD耐受性。

HBM测试结果的判定
测试结果通常以 IV 曲线偏移量来判断，例如 ±15% 偏移量视为失效。测试前后需确认引脚功能正常。

HBM耐静电力等级
标准要求在进行ESD测试时，必须依据器件中结果最差的引脚来确定整个器件所能通过的电压水平，测试结果还需按照以下等级分类表格进行分级：

HBM耐静电力等级分类

HBM测试的意义

• 产品质量（Product quality）：确保产品在实际使用中不易受到静电放电的影响。
• 成本控制（Cost control）：减少因静电放电造成的故障率，降低保修和召回成本。
• 设计改进（Design improvement）：基于测试结果改进产品设计，增强ESD保护机制。

HBM测试是确保微电子元件在静电环境下稳定运行的重要手段，对于提升产品质量、降低故障率及优化产品设计具有重要意义。SGS致力于为客户提供全方位的可靠性测试服务，帮助您提升产品质量，确保产品安全可靠。