车规芯片ESD验证中HBM和CDM的差异？

我们先回顾一下HBM和CDM

HBM - Electrostatic Discharge Human Body Model 静电放电人体模式测试

CDM - Electrostatic Discharge Charged Device Model 静电放电带电器件模式测试

便是HBM是人体带静电后对产品进行静电放电，CDM是产品带静电后对外界放电。

在上一个版本的AEC Q100中，E2项还包含了机器放电测试（设备放电），但是这个版本给删除了，我以为可能是设备防静电方法已经做的很标准化而且很靠谱了，但实际上设备静电放电和人体静电放电对产品失落效影响效果是一样的，测试HBM就可以了。

在前文谈论AEC Q100 HBM验证的时候，我故弄玄虚的问大家，电子产品生产线，到底是HBM风险大还是CDM风险大，在这里可以明确的见告大家，是CDM风险大，为什么呢？你想想一个标准的电子车间（正规化的企业），车间湿度40-60%、防静电地面、防静电地面漆、防静电大褂、防静电手套、防静电鞋、防静电大褂、离子风机、设备接地、设备防静电处理合格并定期检讨，这种环境下，如果一个芯片通过了AEC Q100认证的HBM项，那便是能承受住2000V的ESD高压，被人体模式静电击穿在我眼中是不可能的。
（虽然有点绝对，听我后面阐明）

有朋友可能会问，北方冬天脱个毛衣，哒哒哒的冒蓝光，听说都上万伏瞬间放电，为什么你说2000V都不可能，首先要解释的是，电子车间的环境和日常生活完备不同，如果在一个正规管理的电子车间里面，还能有毛衣咔咔放电，那我切实其实直呼奇迹。

我曾经任职的某顶级汽车电子厂，你们知道标准是什么吗？质量检测静电标准是100V/cm(10KV/m)场强，啥意思，便是质量拿个塑料布，在设备或者人身上咔咔蹭，蹭完了之后用静电场强计去测试，一样平常场强测试设备上带有2厘米的小黑棍子，一旦测试结果超过200V，设备立时停机整改。
就下图这东西：

非广告，但是这个品牌用的确实多

刚才还说100V这里怎么变成200V了呢，由于这是场强，和间隔有关系，原则上间隔越远静电放电电压越大。
但是大家说说实际生产过程中，哪有塑料布这种东西在设备和人身上使劲蹭的情形，而且即便是这样，现场超过100V/CM就整改，想过2000V的ESD人体放电可能吗？即便静电在人体或者设备上产生了，还没等它反应过来，就立时通过各种渠道消逝了。

如果真过了AEC Q100，HBM带来元器件损伤的可能性就很低了，除非在非常情形下，比如返修过程不做防静电保护等违规操作。

但是CDM呢？CDM可不一样，CDM是产品带静电往表面放，大家可能不理解产品怎么能带静电呢？

首先阐明下防静电材料，防静电材料的表面电阻率是10的3次方到10的9次方欧姆。
也便是1000 - 1G，电阻大了随意马虎理解，由于不导通是绝缘体了，但是小了为什么弗成呢？

电子车间各个岗位，都会接防静电地，防静电接地，可不是拿个导体直接接到0电平上，而是须要通过专用的防静电地的接口，这个接口一样平常是由地面下埋沙子做的，便是为了有一定的电阻率。
由于如果是导体直接接地没有阻抗，那么静电开释便是瞬间的事，仍旧会击穿产品，便是CDM。
以是大家一定记住，金属并不是防静电材料，金属摩擦后不产生静电积累，但是它会导电，表面电阻低于1000欧姆，就不是防静电材料！

如果设备是由金属框架做的，那么就算设备接了防静电地，但是金属框架本身足够大，也会带来CDM的静电快速开释风险，能不能烧坏器件便是看静电的开释速率，速率快了功率就大嘛，逐步开释，啥事没有。

那么下一个问题来了，产品上怎么会带静电呢？由于无论是芯片封装还是我们利用的PCB材料，那可都是绝缘材料，绝缘材料是不能导电的，以是一旦上面有了电荷，就会一贯保留直到开释出去。

电荷哪里来的呢，只要有产品的打仗、摩擦、移动乃至风吹过，都会形成静电积累，但是一样平常不严重，生产环境中，哪一个位置风险最大呢？看下图。

PCBA Magazine

产品自身带电，最大的风险在于产品通报的过程，一样平常设备中存在风险的位置都会加离子风机，但是上图所示的PCBA料架，在PCBA高下料，特殊是机器自动高下料的快速推动带来的摩擦，会产生足够多的静电。

大家可能会说物料架都是防静电的啊？物料架防静电，仅代表物料架的材料不产生静电或者开释静电很快，但是这不能担保PCB的绝缘材料摩擦后也不产生静电，如果材料价防静电掩护做的不好，架子上有灰车、污物，都会加大静电的积累。

一个SMT线后的PCBA下料机，和组装线前PCBA自动上料机，机器动作快速推出的PCBA上，在新的物料架上一样平常20-50V/CM静电场强，但是年久失落修的物料架上，达到300-500V/CM都很正常，标准上限可是100V/CM，这是我们实际测出来的结果，非常恐怖。

但是这些静电荷，仅是存储在产品上，不会造成击穿，操作员手工取放时，这些静电荷就会缓慢开释打消，并不会带来严重后果。
最恐怖便是这些产品溘然打仗到导体，特殊是一些设备里面的金属，那就直接造成静电快速开释了。
以是在产品进入设备前，采取离子风机是静电保护最好的办法。

而这种产品带电对外开释便是CDM，也是生产过程中风险最大的静电隐患。

末了，朋友可能会问，这里仅说生产过程了，日常生活呢？在电子产品装置外壳后，露在表面的仅是少数的连接器针，其他的地方是封在里面打仗不到了，比如手机，隔着屏幕和外壳，静电是没有办法侵害电路板的。
而少量露出来的连接器针，比如手机充电口，在电路里面都加了TVS等ESD保护二极管和干系的设计，他们对付静电的承受度，要远远高于芯片级和电路板级，汽车电子产品中，ESD保护二极管抗压2万伏起步很正常。

ESD问题为什么难，由于ESD带来击穿或者损伤后，失落效常常不会立时涌现，每每利用一段韶光，或者特定的高温环境下，问题才会暴露出来，这也是ESD问题难以排查的缘故原由。

ESD失落效问题每每是偶发性的，无规律的，延迟发生后果的。

但是说一句得罪人的话，如果电子厂拿着烧坏的芯片去给芯片厂家剖析，一样平常返回来的结果都是EOS，EOS包含事情电流非常击穿的可能和ESD损伤后造成的电流击穿，每每芯片厂家是不可能直接承认自己的芯片有问题的，除非证据过于明确。
这也是一旦电子厂涌现批量烧件的时候（这里的批量可能是百分之一、千分之一的比例），特殊在汽车电子厂，就等着鸡飞狗跳各处找缘故原由吧[捂脸]

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