Innovatives Belastungsverfahren für verbesserten ESD-Schutz

Kurzbeschreibung

© Fraunhofer EMFT
CDM Bausteintest mit dem ATIS MCDM3

Elektrostatische Entladungen begegnen uns im Alltag oft häufiger als uns lieb ist – manchmal reicht eine scheinbar harmlose Berührung eines Türgriffs, um die unangenehmen Entladungen zu spüren. Verglichen mit elektronischen Systemen und Technologien reagiert der Mensch jedoch sehr unempfindlich, denn schon eine geringe Spannung kann vor allem bei High Speed Technologien schnell kleinere bis gravierende Schäden auslösen. Verstärkt wird diese Problematik noch durch den anhaltenden Trend der Miniaturisierung in der Mikroelektronik, was gleichzeitig zur Reduzierung der maximal zulässigen Entladungsspannung führt. Vor allem in der Umgebung einer automatisierten Produktion ist also ein verbesserter ESD-Schutz unbedingt erforderlich. Belastungsmodelle sollen dabei einzelne Bauteile auf ihre ESD-Festigkeit testen. Jedoch stoßen gebräuchliche Testmethoden im Hinblick auf ihre Genauigkeit und Reproduzierbarkeit schon jetzt an ihre Grenzen, so dass genauere Messmethoden notwendig werden.

Auf diese Herausforderung ließ sich nun die Fraunhofer EMFT in Zusammenarbeit mit Cisco im Rahmen eines Industrieprojekts ein, indem die standardisierte Methode Charged Device Model (CDM) mit einem innovativen Belastungsverfahren verglichen wurde. Mit dem sogenannten Capacitively Coupled Transmission Line Pulsing (CC-TLP) wurde an der Fraunhofer EMFT eine Methode entwickelt, welche eine genauere und zuverlässigere Messung erlaubt. Der große Vorteil dieses Messverfahren ist, dass man im Gegensatz zur CDM-Methode nicht mit unkontrollierbaren Luftentladungen konfrontiert wird, die eine reproduzierbare Messung verhindern können. Somit ist beim CC-TLP Modell eine höhere Reproduzierbarkeit und Genauigkeit gegeben. Die Anwendung auf verschiedene Produktschaltungen zeigte sowohl im Hinblick auf die Ausfallschwelle als auch auf die Fehlersignatur eine sehr gute Korrelation mit dem CDM.

Besonders nützlich ist auch die Möglichkeit, Schaltungen direkt auf einem Wafer testen zu können, so dass Schwächen im ESD-Schutz frühzeitig erkannt werden. Das CC-TLP Modell stellt also eine wertvolle Ergänzung zu standardisierten Messverfahren dar und kann in Zukunft sogar eine Alternative werden.

Partner

  • Cisco Systems GmbH

Gefördert

Das Projekt wurde von der Silicon Valley Foundation gefördert.