Перейти к содержанию

CDM (модель заряженного устройства)

Микросхема может пострадать от статики, даже если её никто не трогал: она зарядилась, скользя по пластиковой трубке, и разрядилась, коснувшись металла. Такой разряд моделирует испытание CDM — вторая строка таблицы ESD Ratings.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

CDM (charged device model, модель заряженного устройства) — стандартное испытание микросхемы на стойкость к электростатическому разряду, которое имитирует разряд заряда самой микросхемы. Заряд может накопиться на выводной рамке или корпусе, например при перевозке, и стечь через вывод, когда тот коснётся заземлённого металла. TI приводит типичный случай: микросхема скользит по транспортной трубке и ударяется о металлическую поверхность (SSYA010A, разд. 1.2.2). В отличие от HBM, где заряжен человек, здесь нет внешней цепи, ограничивающей ток: его задают только паразитный импеданс и ёмкость самого прибора.

Как испытывают

Корпус микросхемы заряжают до испытательного напряжения и разряжают через выводы. TI использует для этого симулятор с наведённым полем — FCDM, field-induced CDM (SSYA010A, разд. 1.2.2); метод описан в JEDEC JESD22-C101. В даташитах встречаются ссылки и на него, и на более новый стандарт JS-002 (TI SLLSEB1G, разд. 5.2).

МикросхемаCDMHBM
SN74HC245 (TI)±1000 В±3000 В
RP2040500 В2 кВ

Данные: TI SCLS131F, разд. 6.2; RP2040 Datasheet, табл. 623. Оба испытания указывают в одной таблице, потому что они повреждают по-разному: после HBM обычно прогорает переход, а после CDM пробивается подзатворный окисел входного буфера (SSYA010A, рис. 1). От CDM особенно важны защитные клампы между шинами питания внутри микросхемы (SSYA010A, разд. 3).

Что значит уровень

По документу JEDEC JEP157, на который ссылается TI в примечаниях к таблицам ESD Ratings, 250 В по CDM позволяют безопасное производство при стандартных мерах защиты от статики (TI SCLS131F). Как и HBM, это норма для сборки, а не для разъёмов готового устройства: для них нормируют системное испытание IEC 61000-4-2.

Защита на производстве

CDM-разряд происходит при контакте металла с металлом, поэтому важна не только защита людей, но и путь деталей. По правилам TI микросхемы хранят и переносят в экранирующей таре с рассеивающей внутренней поверхностью, рабочие поверхности делают рассеивающими и заземляют, а изоляторы убирают с рабочего места или нейтрализуют ионизатором (SSYA010A, разд. 3.3). Пример микросхемы с обеими нормами в даташите — 74HC245.

Частые вопросы

Чем CDM отличается от HBM?

Источником заряда. В HBM заряжен человек, и разряд идёт через вывод микросхемы с конденсатора 100 пФ через 1500 Ом. В CDM заряжена сама микросхема — её корпус и выводная рамка, — и разряд идёт с неё на заземлённый предмет через один вывод. TI пишет, что ток CDM ограничен только паразитным импедансом и ёмкостью прибора, поэтому импульс очень короткий и с большим пиком.

Почему норма CDM меньше, чем HBM?

Испытания разные, и сравнивать вольты напрямую нельзя. По документу JEDEC JEP157, на который ссылается TI, для безопасного производства со стандартной защитой от статики достаточно 250 В по CDM, а по JEP155 — 500 В по HBM. У SN74HC245 указано ±1000 В CDM и ±3000 В HBM, у RP2040 — 500 В CDM и 2 кВ HBM.

Как избежать разряда CDM на производстве?

Не давать микросхемам заряжаться и разряжаться на металл. TI называет типичный случай — микросхема скользит по транспортной трубке и ударяется о металлическую поверхность. Главное правило TI — держать микросхемы и всё рядом с ними при потенциале антистатической земли: рассеивающие заземлённые поверхности, экранирующая тара, ионизаторы там, где нельзя убрать изоляторы.

Источники

  1. Texas Instruments. Diep T., Cline R. Electrostatic Discharge (ESD) (SSYA010A, June 2014) — разд. 1.2.2: CDM — испытание компонента, имитирующее заряд и разряд в производственном оборудовании и процессах; разряд возможен при контакте металла с металлом, например микросхема скользит по транспортной трубке и ударяется о металл; заряд на выводной рамке или корпусе разряжается через вывод, который заземляется; ток ограничен только паразитным импедансом и ёмкостью прибора; испытание — зарядить корпус до заданного напряжения и разрядить через выводы, в TI — симулятором с наведённым полем (FCDM); рис. 1: после CDM — пробой подзатворного окисла входного буфера; разд. 3: защитные клампы питания особенно важны для CDM; разд. 4: JESD22-C101 — Field-Induced Charged Device Model Test Method
  2. Texas Instruments. SNx4HC245 Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs (SCLS131F, December 1982, revised August 2022) — разд. 6.2 ESD Ratings: HBM ±3000 В, CDM ±1000 В по JESD22-C101; прим. 2: JEDEC JEP157 — 250 В по CDM позволяет безопасное производство со стандартной защитой от статики
  3. Texas Instruments. TPD1E10B06 Single-Channel ESD in 0402 Package With 10-pF Capacitance and 6-V Breakdown (SLLSEB1G, February 2012, revised August 2024) — разд. 5.2 ESD Ratings — JEDEC Specification: HBM по ANSI/ESDA/JEDEC JS-001, CDM по JESD22-C101 и JS-002 для вариантов корпуса
  4. Raspberry Pi Ltd. RP2040 Datasheet (build-date 2025-02-20) — разд. 5.5.3.2, табл. 623: CDM 500 В по JESD22-C101E, HBM 2 кВ

Нашли ошибку?

Смотрите также