小尺寸封装CDM测试:CC-TLP、低阻抗接触CDM与继电器CDM三种接触优先方案对比

小尺寸封装的CDM测试(CDM Testing)在接触优先路线下,主要有三种方案:CC-TLP、低阻抗接触CDM(LI-CCDM)和继电器探针接触CDM(RP-CCDM)。一句话区分:CC-TLP采用50 Ω传输线体系,地回流经电容耦合;LI-CCDM源阻抗约16.7 Ω,不依赖空气放电;RP-CCDM用汞继电器实现“先接触、后放电”。原文明确,目前没有共识认为三者中哪一种最优,它们都是裸片CDM测试的可行选项。

这组文章按问题递进:Part 1(2026年1月)讨论FICDM测试小尺寸产品时顶针尺寸不匹配、低耐受电压区间不可靠等问题;Part 2(2026年3月)讨论仍属空气放电的解决思路;Part 3(2026年4月1日)转向接触优先方案,即先与器件建立接触,再施加类似CDM的应力,不靠空气放电。

为什么小尺寸封装需要接触优先方案

  • 顶针(pogo pin)尺寸与封装尺寸或焊球凸点尺寸不匹配,是FICDM测试小尺寸产品的主要问题之一。
  • 小尺寸产品的耐受电压可能很低,而FICDM在该区间已知不可靠。
  • 带顶针的标准FICDM测试系统不适用于裸片或晶圆级(含2.5D/3D微凸点D2D接口)CDM测试。

原文明确:三种方法都是裸片CDM测试的可行选项,目前没有共识认为哪一种最优。

三种方案的定位与适用范围

方案 核心特征 标准/依据 适用层级
CC-TLP 采用VF-TLP脉冲发生器;50 Ω传输线;只有信号引脚直接连到DUT,地回流为电容耦合 文献方法,原文给出相关研究 可在晶圆/裸片级进行,也可在封装级进行
LI-CCDM 顶针接两根50 Ω同轴电缆与一只50 Ω电阻,源阻抗约16.7 Ω;不依赖空气放电,能覆盖较低应力水平 ANSI/ESD SP5.3.3 原为封装器件测试开发,可移植到晶圆级与裸片测试
RP-CCDM 汞继电器实现先接触、后放电;较大程度保留JS-002设计参数 设计上尽量保留ANSI/ESDA/JEDEC JS-002参数 面向小尺寸器件的接触优先CDM应力

标准与测试条件

LI-CCDM:依据ANSI/ESD SP5.3.3;耦合板沿用ANSI/ESDA/JEDEC JS-002的场板,但该场板经隔离电阻接地,而不是被充到高压;地平面尺寸与JS-002相同,顶针形式也类似。

RP-CCDM:设计上尽量保留ANSI/ESDA/JEDEC JS-002的参数。

CC-TLP:文献采用VF-TLP脉冲发生器;与CDM的相关性研究覆盖3 µm至7 nm工艺。

操作步骤

CC-TLP

  1. 将DUT放在探针台卡盘上。
  2. 由VF-TLP系统产生脉冲。
  3. 脉冲通过pick-off测量脉冲电压。
  4. 脉冲注入50 Ω传输线;传输线的地屏蔽接到地平面,信号线经地平面上的小孔接到探针针尖。
  5. 根据入射脉冲与反射脉冲的和、差,计算出DUT引脚上的电压和电流随时间的变化。

LI-CCDM

  1. 将顶针接到两根50 Ω同轴电缆和一只50 Ω电阻上,电阻另一端接地平面。
  2. 当远端按50 Ω端接时,两根电缆与电阻并联得到约16.7 Ω源阻抗。
  3. 其中一根电缆施加应力,另一根接示波器测应力电压。
  4. 应力来自一根充到目标电压的短同轴电缆放电;脉宽由该电缆长度控制。
  5. 电缆左端的电容与50 Ω电阻用于抑制反射。

RP-CCDM六步时序

  1. 场板接地,芯片视为中性。
  2. 闭合继电器,使探针针尖在接触前保持零电位。
  3. 探针接触待测引脚。
  4. 断开继电器。
  5. 场板缓慢升至高电位,通过电容耦合把DUT抬高电位。
  6. 闭合继电器触发放电。

结果判读与数据可比性

项目 原文给出的表现
CDM数据(110 V充电电压区间) 变化约30%,个别离群值约40%
CC-TLP峰值电流 变化约5%

对同一峰值电流,两种方法的预充电电压之间不存在相关性。高重复性有助于用更小的应力步进确定失效阈值,这与现代深亚微米工艺所需CDM阈值下降的趋势有关。

相关性证据方面,多项覆盖3 µm–7 nm的研究显示,CC-TLP与CDM在应力电流失效阈值、电性失效特征与物理损伤特征上相关性良好。

LI-CCDM由于源阻抗较低,要得到给定ANSI/ESDA/JEDEC JS-002波形的同等电流,所需电压约为三倍;原文对此为近似表述。

常见错误与注意点

  • 把CC-TLP当成普通VF-TLP:CC-TLP只把信号引脚直接连到DUT,地回流是电容耦合。
  • 把LI-CCDM的场板当作FICDM那样充电:LI-CCDM中场板经隔离电阻接地。
  • 忽略同轴电缆长度对应力脉宽的控制作用。
  • 未按“先接触、后放电”的时序操作,导致在目标CDM应力之前发生非预期放电。
  • 直接把小尺寸样品套用到FICDM顶针测试系统,并沿用其结果。

送样与试验安排建议

  • 先明确测试层级:晶圆/裸片级、封装级,还是2.5D/3D微凸点D2D接口。
  • 说明目标应力水平,以及是否处在已知FICDM不可靠的低耐受电压区间。
  • 说明需要哪类相关性证据:失效阈值、电性失效特征、物理损伤特征。
  • 写明所用方法与所依据的标准文件(ANSI/ESD SP5.3.3、ANSI/ESDA/JEDEC JS-002)。
  • 由于原文称业界无公认最优方法,测试报告宜写明方法选择理由;具体表述需人工确认。

FAQ

三种方法哪个最好?

原文称无共识,不能把其中一种写成公认最优。

CC-TLP只能在晶圆级做吗?

不是。原文明确可在晶圆/裸片级和封装级进行。

LI-CCDM一定需要封装器件吗?

LI-CCDM原为封装器件测试开发,但可移植到晶圆级与裸片测试。

110 V区间的30%波动能否外推到其他电压?

原文只给出该区间的数据,不能据此外推。

继电器方案为何第一步就要闭合继电器?

确保探针在接触前处于零电位,避免非预期放电。

资料与时间说明

本文是三部系列文章的第三篇,发布于2026年4月1日;Part 1发布于2026年1月,Part 2发布于2026年3月。内容为ESD Association技术报告摘要的一部分,原文致谢名单列出多位作者。原文文末附有11条参考文献;

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