《系统与芯片ESD防护的协同设计》 —2.1.2　汽车标准 ISO 10605

2.1.2　汽车标准 ISO 10605

　　系统级ESD测试的另一种广泛使用的通用标准是由ISO（国际标准化组织）发布，作为汽车工业主要指南的ISO 10605标准[23]，它规定了静电放电产生的电干扰的道路车辆测试方法。

　　创建IEC 61000-4-2是为了建立通用的和可重现的基础，用以评估遭受ESD的电气设备的性能。创建ISO 10605标准是为了指定所需的ESD测试方案，评估车辆使用的基于IEC 61000-4-2的电子模块性能。

　　这一标准与IEC 61000-4-2有许多相似之处，特别在对封装级元器件的HBM、MM、CDM测试进行比较时。当然也有许多不同的方面，比如汽车工业通常要求通过的ESD应力水平要高得多，常常要求30 kV的合格水平。

　　这一测试装置的等效电路（图2.11a）包括由一个150 pF或330 pF的充电电容和一个330 Ω或2 000 Ω的放电电阻组成的四个放电网络。这些是标准所要求的仅有的两个组合，尽管某些放电枪制造商提供330 pF充电电容与330 Ω电阻的组合。物理上，150 pF-330 Ω的组合代表人体通过金属部件到系统端口的放电，而330 pF-2 kΩ组合代表人体通过皮肤的直接放电。

　　与IEC 61000-4-2不同，在ISO 10605中，放电枪的地是直接连接到上桌面平面（HCP）的。该标准与IEC 61000-4-2的另一个不同的方面是首选测试等级。虽然除了4个主要的等级外，IEC 61000-4-2定义了任意等级x，但很多IEC测试枪和ESD应力产生器有16 kV预充电限制。ISO 10605清楚地表明了测试严酷程度等级（图2.11b）。直接和间接放电的测试严酷程度等级是不同的。

图2.11　a）ISO 10605放电电路原理图，在实际放电电路中L-C寄生可能会改变b）定义的应力等级[23]

　　在ISO 10605与IEC 61000-4-2定义之间更详细的对比中，任何测试的枪尖移近速度应该在0.1~0.5 m/s之间。因为移近速度的测量不是轻而易举的事情，在实践中，ESD发生器应该尽可能快地移近DUT，直至放电发生，或放电尖端碰到放电点，并且没有引起DUT或发生器的损坏。

　　类似地，电荷去除措施简要地定义为，将泄放导线与高阻（1 MΩ）按以下次序连接，可消除电荷积累：（1）在放电位置和地之间；（2）在DUT的接地点和地之间。如果有证据表明导线对试验结果没有任何影响，它可以保持与DUT的连接。

　　除了根据标准报告的C节，在“功能性能状态分类（FPSC）”方面的细节之外，评估测试结果类似于IEC 61000-4-2。

　　与IEC 61000-4-2应力相比，当使用更大的预充电电容时，接入短路负载的二个波形

（图2.12）放电时间更长。ISO 10605标准并不是直接用于元器件级测试，但它是许多汽车制造商对其供应商的要求。

　　一些ISO 10605 放电电流的较长应力持续时间直接影响片上ESD防护结构的设计。图2.13显示了一只ESD二极管在IEC 61000-4-2和ISO 10605放电期间的电流和最大温度。后者是用330 pF/330 Ω网络创建的。由于应力持续时间较长，ISO 10605放电应力条件下器件自热明显较高，需要在设计ESD防护器件时予以考虑，防止在ESD验证期间意外失效。文献[24]使用了一种片上ESD防护设计的方法，其中，用长时间的TLP测试仿真ISO 10605应力的较长持续

时间。

图2.13　系统级ESD应力下ESD钳位器件内的电流和温度：基于330 pF/330 Ω的放电网络，应力等级8kV

a）IEC 61000-4-2　b）ISO 10605

　　为对以上两节进行总结，表2.1编制了IEC 61000-4-2和ISO 10605标准主要指标的对比。IEC 61000-4-2的特别之处是未接地的DUT不能像接地设备那样自我放电。所以，在每次施加ESD测试脉冲前，应该去除电荷，要么等待足够长的时间，通过2×470 kΩ的泄放电阻进行，要么借助碳纤维刷。在空气放电测试方法中，放电枪在放电发生后，应尽可能快地移近并触碰DUT。

表2.1　IEC 61000-4-2和ISO 10605标准的基本特征对比

　　在ISO10605中，任何测试的枪尖移近速度应该在0.1~0.5 m/s之间。简单地将泄放导线与高阻（1 MΩ）按以下次序连接，可消除电荷积累：（1）在放电位置和地之间；（2）在DUT的接地点和地之间。如果有证据表明导线对试验结果没有任何影响，可以保持它与DUT的连接。