La scarica elettrostatica (ESD) è un flusso repentino e momentaneo di corrente elettrica tra due oggetti caricati in modo diverso quando vengono avvicinati o quando il dielettrico tra di essi si guasta, spesso creando una scintilla visibile associata all'elettricità statica tra gli oggetti.
(Citazione da Wikipedia)
Il mondo reale in cui vengono utilizzati i circuiti integrati (IC) è pieno di pericoli per essi. Una delle principali caratteristiche di qualsiasi sistema è la sua affidabilità in condizioni di stress significativo.
E l'immunità dei sistemi basati su IC alle scariche elettrostatiche ad alta tensione è uno dei requisiti più importanti.
Ci sono molte modalità per testare i chip per la resistenza ESD. Tipicamente, questo processo richiede l'uso di alcuni strumenti di misura. Di seguito è descritta una possibile combinazione di strumenti di misura per eseguire tale test.
Uno dei tipici scenari che abbiamo eseguito presso Computer Controls Srl è stato il test delle caratteristiche volt-amperometriche di ciascun pin individuale dell'IC prima e dopo il test di stress ESD.
A questo scopo, è stata utilizzata una scheda PCB speciale su cui ciascun pin è derivato separatamente per il test. Un IC driver high-side, che ha pin di alimentazione, ingressi e uscite digitali e analogiche, è stato selezionato come oggetto per il test. Pertanto, possiamo dire che questo è uno dei casi tipici.
Per eseguire il test delle prestazioni volt-amperometriche, sono stati selezionati i seguenti strumenti:
- Una unità di sorgente/misura (SMU) B2901A compatta e precisa di un canale da Keysight
- Sistema di acquisizione dati DAQ970A da Keysight
- Modulo multiplexer a stato solido DAQM900A a 20 canali per DAQ970A per evitare il ri-cablamento manuale dei pin dell'IC e garantire condizioni di misura identiche
- Software Keysight BenchVue DAQ per gestire la procedura di test.
Il B2901A di Keysight è un'unità di sorgente/misura (SMU) a un canale con risoluzione minima della sorgente a 1 pA / 1 μV, risoluzione minima della misura a 100 fA / 100 nV e uscita massima a 210 V, 3 A in corrente continua. Inoltre, dispone di un generatore di forma d'onda arbitraria e di capacità di digitalizzazione a intervalli di 20 μs.
Il sistema di acquisizione dati DAQ970A di Keysight ha un multimetro digitale interno a 6½ cifre (22 bit), con scansione fino a 450 canali al secondo con modulo multiplexer a stato solido (nel nostro caso abbiamo utilizzato il modulo multiplexer a stato solido DAQM900A a 20 canali). Può misurare termocoppie, RTD e termistori, volt e correnti AC/DC; resistenza, frequenza/periodo, effettuare test diodi e misurare la capacità tramite un condizionatore di segnale incorporato. I dati misurati sono conservati in memoria non volatile quando viene tolta l'alimentazione.
Il modulo multiplexer a stato solido DAQM900A che abbiamo utilizzato per i test ha 20 canali e può eseguire la scansione fino a 450 canali al secondo nei modi di scansione a due e quattro fili. Può misurare segnali fino a 120 V e utilizza una giunzione di riferimento termocoppia incorporata.
Prima di effettuare il test di stress ESD, sono state misurate le caratteristiche volt-amperometriche di tutti i pin dell'IC.
Con l'uso di questo set di strumenti e un laptop con il software BenchVue installato, ciò non ha causato alcuna difficoltà.
Esattamente le stesse misurazioni sono state effettuate dopo il completamento dell'azione del test di stress ESD.
Confrontando queste misurazioni prima e dopo il test, è stato possibile comprendere quanto fosse immune l'IC testato alle scariche elettrostatiche.
Le tensioni applicate variavano da zero alle tensioni massime possibili secondo le specifiche del produttore descritte nella scheda tecnica IC. I valori delle correnti di ingresso e di uscita sono stati confrontati con i valori descritti nel datasheet. È possibile vedere esempi di alcune caratteristiche volt-amperometriche misurate nelle immagini.
Come risultato, abbiamo concluso che questo IC è pienamente conforme ai parametri di immunità ESD descritti nella documentazione.
Naturalmente, il set descritto di strumenti di test non è l'unico possibile. Ma grazie alla combinazione di una sorgente di tensione di precisione, un voltmetro e amperometro e un sistema di acquisizione dati, uniti al software BenchVue DAQ di Keysight, questo test è stato eseguito in modo rapido, facile e molto preciso.
Computer Controls, in quanto partner autorizzato di Keysight, è in grado di fornire qualsiasi ricerca e test di laboratorio con tutta l'attrezzatura di misurazione necessaria per garantire misurazioni accurate e confortevoli.
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