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ESD-Schutz: Die CC-TLP-Messmethode beginnt bereits auf dem Wafer

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Das Capacitive Coupled Transmission Line Pulsing (CC-TLP) ist eine spezielle Messmethode, welche der CDM ähnelt. Allerdings ist sie genauer und die Messdaten sind reproduzierbar. Ein wirksamer ESD-Schutz ist möglich.

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Wirksamer ESD-Schutz bereits auf dem Wafer: Capacitive Coupled Transmission Line Pulsing (CC-TLP) ist genauer und reproduzierbar.
Wirksamer ESD-Schutz bereits auf dem Wafer: Capacitive Coupled Transmission Line Pulsing (CC-TLP) ist genauer und reproduzierbar.
(Bild: Fraunhofer EMFT)

Mikroelektronische Bauteile und Systeme werden immer kleiner und komplexer – das hat auch Auswirkungen auf den ESD-Schutz. Viele etablierte Testmethoden stoßen dabei an ihre Grenzen. Fraunhofer-Forscher haben verschiedene Lösungen entwickelt, die genauere und reproduzierbare Messergebnisse liefern. Wohl jeder hat schon einmal eine (unangenehme) Erfahrung mit elektrostatischen Entladungen gemacht: Man fasst an den Türgriff und bekommt ohne Vorwarnung „eine gewischt“, nachdem man zuvor über einen Teppichboden gelaufen ist.

Bereits 30 V schädigen ein elektronisches Bauteil

Damit der Mensch eine solche Entladung spürt, sind um die 3000 V nötig. Halbleiterbausteine, Herzstück aller elektronischer Geräte, sind da weniger hart im Nehmen: Bei ihnen können schon 30 V zu einer Schädigung oder Funktionsbeeinträchtigung führen. Das Bauelement wird damit zwar nicht zwangsläufig unbrauchbar. Oftmals verschieben sich bestimmte Parameter, was dann beispielsweise zu einer höheren Stromaufnahme führt. Sie kann die Lebensdauer eines Akkus oder einer Batterie deutlich verkürzen, beispielsweise im Smartphone.

Die Gruppe „Analyse und Test“ an der Fraunhofer EMFT beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren mit dem Thema ESD-Schutz und unterstützt Industriekunden aus unterschiedlichsten Brachen bei der Risikoanalyse und der Entwicklung individueller ESD-Schutzstrukturen für Bauteile und Systeme. Um einzelne Bauteile auf ihre ESD-Festigkeit zu testen, wird in automatisierten Produktionsumgebungen meist das CDM = Charged Device Model verwendet.

Präziser und reproduzierbar

Das Problem dabei: Da bei diesem Test mehr oder weniger kontrollierbare Luftentladungen entstehen können, unterliegen die Messergebnisse allerdings Schwankungen und sind nur schlecht reproduzierbar. Mit dem sogenannten Capacitive Coupled Transmission Line Pulsing, kurz CC-TLP, hat die Fraunhofer EMFT eine Messtechnik entwickelt und patentiert, welche eine CDM ähnliche Belastung mit wesentlich höherer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erlaubt. Das Bauteil wird zunächst kontaktiert und dann erst der Impuls ausgelöst. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bereits auf Wafern getestet werden kann, so dass sich frühzeitig Schwächen im Hinblick auf ESD erkannt werden können.

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