ESDコーディネーターのためのESDコ ディネ タ のためのESD規格

ESD CDM規格及び試験方法ESD､CDM規格及び試験方法

東京電子交易株式会社

佐土原 秀樹

1

佐土原 秀樹

E-mail:sadohara@tet.co.jp

講演内容

１．ESD波形規格

１）HBM （Human Body Model)１）HBM （Human Body Model)

２）MM （Machine Model)

パ をデバイ 印加する方法２．ESDパルスをデバイスに印加する方法

３．CDM波形規格

１）F-CDM （Field Induced Charged Device Model)

２）D-CDM （Direct Charged Device Model）２）D-CDM （Direct Charged Device Model）

2

ESD､CDM規格の種類

• JEDEC （HBM,MM,CDM)

• IEC （HBM MM)• IEC （HBM,MM)

• ESDA （HBM,MM,CDM)

• AEC （HBM,MM,CDM)

JEITA （HBM CDM)• JEITA （HBM,CDM)

3

HBMのESD波形規格

等価回路1

4JEDEC、ESDA

HBMのESD波形規格

等価回路2R2R1 R2S1

1500Ω Terminal A

R1

High VoltageDUT

Terminal A

Power

Supply

DUT

socketC1

100pF

Terminal B

S2

Terminal B

5IEC、AEC、JEITA

HBMショート時の電流波形（１）

Ips90%

IR

10%

5 ns/div

10%

tr

6

HBMショート時の電流波形（２）

Ips

36.8%

100 ns/divtd0

0

7

td

HBM500Ω負荷時の電流波形（１）

Ipr90%

10%10%

5ns/divtrr

8

HBM500Ω負荷時の電流波形（２）

Ipr

tdr36.8%

0

9

30ns/div

HBMの波形規格

VoltageLevel(V)

Ipeak forShort,

Ips

Ipeak for500ΩIpr

Rise TimeFor Short,

tr

Rise TimeFor 500Ω

trr

Decay Timefor Short

td

RingingCurrent

IR(V) Ips(A)

Ipr(A)

tr(ns)

trr(ns)

td(ns)

IR(A)

250 0.15-0.19 N/A 2.0-10 N/A 130-170 15% of Ips

500 0.30-0.37 N/A 2.0-10 N/A 130-170 15% of Ips

1000 0.60-0.74 0.37-0.55 2.0-10 5.0-25 130-170 15% of Ips

2000 1.20-1.48 N/A 2.0-10 N/A 130-170 15% of Ips

4000 2.40-2.96 1.5-2.2 2.0-10 5.0-25 130-170 15% of Ips

8000(optional)

4.80-5.86 N/A 2.0-10 N/A 130-170 15% of Ips

10

MMのESD波形規格

等価回路

S1

Terminal A

High VoltageDUT

Terminal A

*

Pulse

Generator

DUT

socketC1

200pF

Terminal B

S2

Terminal B

11＊IECはショート、他は10KΩ～10MΩの除電抵抗あり

MMショート時の電流波形

0.8

(A)

90%

0.8

Ips1

0.2

0.4

0.0

-0 2

10%

tr0.2

-0.4

-0.6

0 20 40 60 80 100 120 140 160

tfr

180 200 ( )-0.8

12

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 (ns)

MM500Ω負荷時の電流波形

1.04Ipr

(A)

.78

.91p

.65

52.52

.39

I100

.13

.26I100

I200

0.0

0.0 20 200 (ns)18016014012040 60 80 100

13ESDA規格にはI200が規定されている。

MMの波形規格

Voltage Positive Positive Current at Maximum ResonanceVoltageLevel(V)

PositiveIpeak for

Short, Ips1

PositiveIpeak for500Ω, Ipr

Current at 100ns for500Ω,I100

MaximumRinging

Current, IR

ResonanceFrequency

For Short,FR(A) (A) (A) (A) (1/tfr) (MHz)

100 1.5-2.0 N/A N/A Ips1 ×30% 11-16200 2.8-3.8 N/A N/A Ips1 ×30% 11-16400 5.8-8.0 I100 ×4.5

i0.29±20% Ips1 ×30% 11-16

maximum

・JEDEC規格の周波数11MHz-16MHz (62 5ns～90 9ns)・JEDEC規格の周波数11MHz 16MHz (62.5ns～90.9ns)

・IEC規格の周波数63ns～91ns

14・ESDA規格の周波数66ns～90ns

ＥＳＤパルスをデバイスに印加する方法

• グランドピン基準• 電源ピン基準• 信号ピン間• 信号ピン間

8 7 6 58 7 6 5

Vss I/O NC Vss

AVdd IN OUT DVdd

15

1 2 3 4

印加順序 印加ピン コモン・ピン フローティング・ピン 説 明

1 2 1 3,4,5,6,7,8, , , , ,

2 3 1 2,4,5,6,7,8 AVｄｄピンをコモン・ピンにし、

3 4 1 2,3,5,6,7,8 N/Cピン以外の全ピンに

4 5 1 2 3 4 6 7 8 順次ESDパルスを印加4 5 1 2,3,4,6,7,8 順次ESDパルスを印加

5 7 1 2,3,4,5,6,8

6 8 1 2,3,4,5,6,7

1 4 2 3 6 87 1 4 2,3,5,6,7,8

8 2 4 1,3,5,6,7,8 DVｄｄピンをコモン・ピンにし、

9 3 4 1,2,5,6,7,8 N/Cピン以外の全ピンに

10 5 4 1,2,3,6,7,8 順次ESDパルスを印加

11 7 4 1,2,3,5,6,8

12 8 4 1,2,3,5,6,7

13 1 5,8 2,3,4,6,7

14 2 5,8 1,3,4,6,7 Vｓｓピンをコモン・ピンにし、

15 3 5,8 1,2,4,6,7 N/Cピン以外の全ピンに15 3 5,8 1,2,4,6,7 N/Cピン以外の全ピンに

16 4 5.8 1,2,3,6,7 順次ESDパルスを印加

17 7 5,8 1,2,3,4,6

18 2 3 7 1 4 5 6 8 印加ピン以外の信号ピンを

16

18 2 3,7 1,4,5,6,8 印加ピン以外の信号ピンを

19 3 2,7 1,4,5,6,8 コモンピンとし、コモン・ピン

20 7 2,3 1,4,5,6,8 は順序と共に変える。

HBMの分類

Class Voltage Range

IECJEDEC、ESDAClass Voltage Range Class Voltage Range

AECClass Voltage Range

0 < 250v

1A 250v to < 500v

Class Voltage Range

0 < 250v

1A 250v to < 500v

Class Voltage Range

H0 = < 250v

H1A > 250v to =< 500v1B 500v to < 1000v

1C 1000v to < 2000v

2 2000v to < 4000v

1B 500v to < 1000v

1C 1000v to < 2000v

2 2000v to < 4000v

H1B > 500v to =< 1000v

H1C > 1000v to =< 2000v

H2 > 2000v to =< 4000v2 2000v to < 4000v

3 > or = 4000v2 2000v to < 4000v

3A 4000v to < 8000v

3B > or = 8000v

H2 > 2000v to =< 4000v

H3A > 4000v to= < 8000v

H3B > 8000v

試験電圧は1000Vを推奨する。JEITA

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MMの分類 ESDAClass Voltage Range

M1A < 25v

M1B 25v to < 50vClass Voltage Range

JEDECM1B 25v to < 50v

M1C 50v to < 100v

M2 100v to < 200v

Class Voltage Range

A < 200v

B 200v to < 400v

M3 200v to < 400v

M4 > or = 400v

C > or = 400v

Cl V lt R

IECClass Voltage Range

AECClass Voltage Range

1 < 100v

2 100v to < 200v

Class Voltage Range

M0 50v to =< 100v

3 200v to < 400v

4 > or = 400v

M2 > 100v to =< 200v

M3 > 200v to =< 400v

M4 > 400

18

M4 > 400v

CDMパルス印加方法の適用

・JEDEC （F-CDM）

（ ）・JEITA （F-CDM、D-CDM）

・ESDA （F-CDM）ESDA （F CDM）

・AEC （F-CDM、D-CDM）

19

F-CDM印加法*

絶縁体絶縁体

DUT

金属プレートHV

20

D-CDM印加法

HV

絶縁体

DUTDUT

金属プレート

21

JEDEC､JEITA波形校正用モジュール

校 ジ 寸法校正用モジュールの寸法

金属製円盤状の物。（良好な電気的接触を確保できること。）

JEDEC直径(mm)：小は８．８９±０．１２７ 大は２５．４±０．１２７厚さ(mm)：小、大とも１．２７±０．０５

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JEITA直径(mm)：小は９．０±０．１ 大は２５．０±０．２厚さ(mm)：小、大とも１．３±０．１

JEDECの電流波形Ip

90%

50% 50%50% 50%

10%

Td

U+

Tr U-

23

JEDECの電流波形規定

Test Number

#1 #2 #3 #4

Small Small Large LargeSmall Small Large Large

500V(±5%) 1000V(±5%) 200V(±5%) 500V(±5%)

Ip (A) 5 75(±15%) 11 5(±15%) 4 5(±15%) 11 5(±15%)Ip (A) 5.75(±15%) 11.5(±15%) 4.5(±15%) 11.5(±15%)

tr (ps)

JEITAの電流波形Ip1

90%

50% 50%50% 50%

10%

td

Ip3

tr Ip2

25

JEITAの電流波形規定規定内容

Small Small Large Large

校正電圧 500V 1000V 500V 1000V

Ip1 (A) 4.0(±10%) 8.0(±10%) 5.5(±10%) 11.0(±10%)

tr (ps)

ESDA､AEC波形校正用モジュール

校正用モジュールの寸法校正用モジュ ルの寸法

最小30mm□に厚さ0.8mmのFR-4基板上に金メッキしたパターン。

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4pFは直径9.5mm(AECは9mm)、30pFは直径26mm。

ESDA、AECの電流波形

Ip15.0

(A)

p

90% Ip14.0

Td

3.0

2.0

10% Ip1Ip3

2.0

1.010% Ip1

Tr0.0

1 0

Ip2

-1.0

-2.0

28

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 (ns)

ESDA、AECの電流波形規定Charge Voltage

Volts ±5%Symbol 4pF Verification Module

Amperes ±20%30pF Verification Module

Amperes ±20%125 Ip1 1.13

250 Ip1 2.25

500 Ip1 4.50 14.00

1000 Ip1 9.00

1500 Ip1 13.50

2000 Ip1 18.00

Symbol 4pF Verification Module 30pF Verification Moduley pAll Voltages

p500V only

tr (ps)

CDMの分類

Class Voltage RangeClass Voltage Range

ESDAJEDECClass Voltage Range

AECClass Voltage Range

C1

印加回数および時間間隔

• JEDECは正極、負極とも１回。ESD試験

JEDECは正極、負極とも１回。

間隔はHBMで最小0.1s 、MMで最小0.5s 。

• IECは正極、負極とも１回で間隔は最小0.3s。

は 極 負極とも は 回 間隔は最小• ESDAは正極、負極ともHBMは１回で間隔は最小0.1s。

MMは３回で間隔は最小1s。

• AECは正極、負極とも１回。は正極、負極とも 回。

間隔はHBMで最小0.5s 、MMで最小1s。

• JEITAは正極、負極とも１回で間隔は最小0.3s。

は 極 負極とも最低 間隔は最

CDM試験• JEDECは正極、負極とも最低１回で間隔は最小0.2s。

• ESDAは正極、負極とも３回で間隔は最小1s。AECは正極 負極とも３回で間隔は最小1

31

• AECは正極、負極とも３回で間隔は最小1s。

• JEITAは正極、負極とも１回で間隔は最小0.1s。

試験を行うデバイスの個数

• 基本は3個会社によっては試験個数は異なる• 会社によっては試験個数は異なる

300V

分類の例 （MM試験）

○ ○ ○

300V・JEDECではCLASS B

ESDAではCLASS M3350V

・ESDAではCLASS M3

・AECではCLASS M3

○ × ○

400V

・IECではCLASS 3

32○ × ×

400V

ご清聴ありがとうございましたご清聴ありがとうございました。

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