半导体静电放电发生器

1、设备基础认知

1.1 产品概述

ESD-CDM 带电器件模式（CDM，Charged Device Model）半导体静电放电发生器，是专为半导体器件在生产、运输及装配环节中 “带电器件接触放电” 场景设计的高精度抗扰度测试设备。其核心功能是模拟半导体器件自身带电后（如摩擦起电、感应带电）与接地物体接触时产生的瞬时放电过程，通过精准控制放电电压、电流波形等参数，评估器件对这类 “隐性静电冲击” 的耐受极限，提前排查芯片内部电路烧毁、功能失效等风险，为半导体器件的可靠性设计、量产质检及国际合规认证提供测试依据。

该系统采用 “电荷注入 – 接触放电” 一体化结构，配备高精度电荷测量模块，放电电压误差≤±3%；适配 DIP、SOP、QFP、BGA 等主流半导体封装夹具，搭载中英文触控屏，支持测试参数一键配置、放电过程自动化控制及测试数据实时存储，满足半导体行业高精度、高兼容性的测试需求。

1.2 适用标准

本设备完全符合以下国内外 CDM 静电放电测试标准：

标准号	标准名称
ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014	Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing-Charged-Device Model (CDM)-Component Level
IEC 60749-28:2022	Semiconductor devices-Mechanical and climatic test methods-Part 28: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing-Charged-device model (CDM)
AEC-Q100-011	Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test
EIA/JESD22-C101	Test Method for Electrostatic Discharge Sensitivity Testing-Charged-Device Model (CDM)
ANSI/ESDS5.3.1-2009	Electrostatic Discharge Sensitivity Testing – Charged Device Model (CDM) – Component Level
JEITA ED-4701/300 Test Method 305	Charged Device Model Electrostatic Discharge (CDM/ESD)
GB/T 4937.28-2024	半导体器件 机械和气候试验方法 第 28部分：静电放电敏感性试验 充电器件模型（等同采用 IEC 60749-28:2022）

1.3 CDM放电模型原理

带电器件模型（CDM）模拟半导体器件自身积累静电电荷后，通过管脚与接地导体接触放电的物理过程。器件通过高压感应电场实现感应带电，当器件管脚接触接地探针时，储存的电荷在纳秒级时间内快速泄放，形成高峰值、快上升沿的放电电流脉冲，对器件内部栅氧化层、金属互连线造成冲击，以此考核器件的静电耐受能力。

2、安全使用注意事项

2.1 工作环境要求

工作环境温度：15℃～35℃；工作环境相对湿度：30%～60%，禁止在高湿、结露环境下使用，防止高压拉弧。

周围无强电磁干扰、无振动源、无易燃易爆物品、无腐蚀性气体。

放置于平稳工作台，避免倾斜、倒置，远离震动源。

设备与墙面、周边装置（如其他试验设备、货架）之间的距离至少 500mm，方便进行检修；设备正面处需预留至少1000mm的空间，确保操作顺畅，周围无阻碍物。

2.2 高压安全规范

2.2.1 安全检查

核实供电电源与设备匹配，确认电源接地良好，接地导线无破损、松动；

接地要求：主机保护接地端子（PGND）需用连接至大地，接地电阻≤4Ω，接地电缆需连接牢固，无松动、断裂。

2.2.2 操作过程安全要求

操作人员需经过专业培训，熟悉本说明书及相关标准要求，非专业人员禁止操作或拆卸设备。设备内部含高压电路，开盖可能导致触电风险，维修需联系厂家专业人员；

设备通电后，禁止触碰测试台、高压线缆、放电探针等相关配件，防止触电；

操作人员手部干燥，无佩戴金属饰品，操作时建议佩戴绝缘手套；

测试时禁止进食、饮水，防止电击引发意外；

多人操作时需明确分工，测试开始前需相互确认，避免误操作。

2.3 设备安全规范

插拔高压连接线前，必须关闭主机电源并等待至少 5 分钟，确保内部电容完全放电；

高压插头插入插座时应对准定位销，严禁未对准强行插入，避免损坏内部铜针；

发现高压线缆破损、接头松动时，立即停止使用并联系售后更换；

禁止在设备运行中突然切断电源或插拔高插头，以免损坏高压模块；

禁止用硬物刮擦触摸屏，禁止用尖锐物品按压屏幕；

测试过程中避免碰撞设备，防止被测器件移位导致测试失效或探针损坏。

2.4 其他

本说明书中未提到的，请谨慎操作或与我们联系。

3、设备介绍及接线

3.1 正面视角

见图3-1。

编号	说明
静电放电发生器
①	触摸屏
②	高压指示灯
③	高压线连接。将定位销抬起后，将放电塔的高压插头凹槽对准定位销缓慢插至底后，放下定位销以锁定高压插头
CDM静电放电塔
④	探针升降架，正对测试台的位置为探针安装处，见图3-2
⑤	标准测试台，位置、高低均可调
⑥	BNC接口，可使用同轴线连接至示波器查看输出波形。注：请确保示波器量程足够，或者增加衰减器以避免损坏示波器

3.2 背面视角

见图3-3。

编号	说明
静电放电发生器
①	电源线插孔（含保险丝），为设备连接至合适电源
②	电源开关
③	PGND保护接地端子，使用接地导线连接至大地
④	放电塔信号线连接
⑤	USB接口，可连接USB鼠标操控触摸屏，也可连接U盘以升级程序
⑥	LAN网口，备用
CDM静电放电塔
⑦	接地排，将探针升降架的地线连接至接地排，然后使用导线将接地排连接至静电放电发生器背面保护接地端子
⑧	高压线连接
⑨	信号线连接
⑩	测试台地线连接，使用导线连接至静电放电发生器背面保护接地端子
⑪	测试台高压线连接

3.3 更换放电塔

本静电放电发生器可连接用于做不同测试的放电塔，若您需要更换放电塔进行测试时，请严格按照如下操作步骤进行操作。

操作步骤	说明
①	确认静电放电发生器处于停止测试状态，关机
②	将原放电塔与静电放电发生器之间的所有连接线缆全部拆下来
③	将新放电塔与静电放电发生器之间的所有连接线缆全部连接好
④	开机，运行新的测试

4、触摸屏程序介绍

4.1 初始界面

见图4-1。

编号	说明
①	当CDM放电塔连接至主机时，显示CDM可用，点击即可进入CDM测试界面
②	中英文切换
③	产品信息页

4.2 CDM测试界面

见图4-2。

编号	说明
①	可设置测试电压及极性
②	若进行单次测试，选择单次测试
③	若进行连续测试，选择连续测试
④	可设置测试次数，仅限连续测试
⑤	启动/停止测试
⑥	返回初始界面

5、CDM静电放电试验

5.1 测试台位置预调试

5.1.1被测器件放置要求

操作人员佩戴防静电手环，穿戴防静电服，避免人体静电损伤被测器件；将被测半导体器件管脚朝上放置于隔离板中心位置，

5.1.2测试台调试

请先将高压连接线连接断开，放置于绝缘台面。并参考4.2启动测试。探针按标准速度下移，根据探针下移位置，调试测试台高度及水平位置，使探针下移后刚好接触目标管脚，观察接触状态，避免过度挤压损伤器件管脚。调试好后，停止测试，并将高压连接线接回。

5.2 标准测试参数推荐

依据 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002-2014 标准，常规测试推荐参数如下：放电电压：根据器件等级选择，Class 0（<250V）、Class 1（250V～<500V）、Class 2（500V～<1000V）、Class 3（≥1000V）；放电极性：正、负极各测试一次；放电次数：每个管脚至少放电 3 次。

5.3 启动/停止测试

参考4.2及5.2设置测试参数并启动测试。测试过程中若有异常，可按停测试，重新调整后重试。测试结束后，确保内部残余完全泄放，将被测器件取下。若当日不再继续使用设备，可将设备关机。

5.4 测试结果判断

所有标准均遵循统一的测试判定逻辑：

编号	说明
基准测试	CDM放电前，在标准规定条件下完成所有被测参数测量，记录基准值
放电测试	按标准要求完成指定电压、极性、次数的 CDM放电
复测对比	放电后在与基准完全相同的条件下复测所有参数
失效判定	任一参数超出规范、功能异常或物理损坏，即判定该被测器件失效
等级确认	以全部样品无失效的最高电压，作为该被测器件最终的 CDM 耐受等级

6、设备日常维护与保养

6.1 日常清洁保养

每次测试结束后，用干净软布擦拭主机外壳、触摸屏、放电塔表面灰尘，保持设备整洁；触摸屏清洁使用专用屏幕擦拭布，禁止使用丙酮等有机溶剂，禁止直接喷水清洁；每周清理测试台、感应板、隔离板表面灰尘与异物，确保绝缘性能良好；探针针尖如有污渍，用无尘棉签蘸取少量无水乙醇轻轻擦拭，晾干后再使用。

探针可直接拔下清洁或更换，见图6-1。

6.2 定期检查项目

6.2.1电气连接检查

检查周期：每月 1 次；检查内容：电源线、高压线、接地线、通讯线接头是否松动、氧化、破损；处理方法：接头松动及时紧固，氧化层用细砂纸轻轻打磨，线缆破损立即更换。

6.2.2机械结构检查

检查周期：每月 1 次；检查内容：测试台调节旋钮转动是否顺畅、探头支架限位块是否牢固、探针伸缩是否正常；处理方法：调节机构可涂抹少量硅脂润滑，探针变形或磨损需更换。

6.3 长期存放要求

设备长期存放前，清洁整机表面，拔掉所有外接线缆；用防尘罩覆盖设备，存放于干燥、通风、无腐蚀性气体的环境；存放环境温度 0℃～40℃，相对湿度≤70%，避免阳光直射；每 3 个月通电待机30 分钟，驱除潮气，保护高压模块。

6.4 校准周期要求

为确保设备测量精度与使用可靠性，建议定期送至具备相应资质的第三方计量机构进行校准。推荐校准周期为12个月。具体校准周期可由用户根据使用频次、环境条件及质量体系要求自行确定。

7、常见故障排查与处理

7.1 电源类故障

故障现象	可能原因	处理方法
开机无显示、电源指示灯不亮	电源线未插紧、保险丝熔断	检查电源线连接；断电后更换同规格保险丝
触摸屏触控失灵	屏幕表面有污渍、系统程序异常	清洁屏幕表面；重启设备

7.2 高压类故障

故障现象	可能原因	处理方法
点击启动后高压无法加载	高压线缆未接好、接地不良、测试台表面有污渍	断电后重新插拔高压线缆并旋紧；检查并加固地线；清洁测试台表面

7.3 操作类故障

故障现象	可能原因	处理方法
放电次数不计数	探针未接触到器件	重新校准位置，确保接触良好
通讯报错、放电塔无动作	通讯线松动	断电后紧固信号线连接

7.4 波形异常故障

故障现象	可能原因	处理方法
波形峰值偏小	探针接触不良、电压设置偏低	清洁探针针尖，调整接触压力；核实并调高设定电压
波形上升沿不达标	探针磨损、接地回路阻抗过大	更换测试探针；检查接地线，减小接地电阻
波形杂波多	周边电磁干扰	移除干扰源，使用屏蔽线缆