本文件依据半导体器件对规定的机器模型(MM)静电放电(ESD)所造成损伤或退化的敏感度，建立了半导体器件ESD测试和分级的标准程序。 本文件相对于人体模型ESD，用作一种可选的测试方法，目的是提供可靠、可重复的ESD测试结果，以此进行准确分级。 本文件适用于半导体器件，属于破坏性试验。半导体器件的ESD测试从本文件、人体模型(HBM见GB/T 4937.26)或GB/T 4937系列中的其他测试方法中选择。MM与HBM测试的结果相似但不完全相同。除另有规定外，HBM测试方法为所选方法。

ICS31.080.01
CCSL40
中华人民共和国国家标准
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012半导体器件木
机械和气候试验方法
第27部分：静电放电（ESD）敏感度测试机器模型（MM）
Semiconductor devices-Mechanical and climatic test methods-Part 27:Electrostatic discharge （ESD) sensitivity testingMachine model (MM)
（IEC60749-27:2012.IDT）
2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会bzxz.net
2023-12-01实施
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T4937《半导体器件牛机械和气候试验方法》的第27部分。GB/T4937已经发布了以下部分：
第1部分：总则；
第2部分：低气压；
第3部分：外部目检；
第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）；第11部分：快速温度变化双液槽法；第12部分：扫频振动；
第13部分：盐雾；
第14部分：引出端强度（引线牢固性）；第15部分：通孔安装器件的耐焊接热；第17部分：中子辐照；
第18部分：电离辐射（总剂量）；第19部分：芯片剪切强度；
第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响；-第20-1部分：对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输；-第21部分：可焊性；
第22部分：键合强度；
第23部分：高温工作寿命；
第26部分：静电放电（ESD)敏感度测试人体模型（HBM)；第27部分：静电放电（ESD)敏感度测试机器模型（MM)；第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理；第31部分：塑封器件的易燃性（内部引起的）：第32部分：塑封器件的易燃性（外部引起的）；第42部分：温湿度贮存。
本文件等同采用IEC60749-27.2012《半导体器件(ESD)敏感度测试机器模型(MM)》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：机械和气候试验方法
第27部分：静电放电
a）将4.2.4图1中的电气图形符号改为符合GB/T4728（所有部分)规定的电气图形符号；b）第5章表1中的“等级电压”后面增加了电压符号“U”请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国半导体器件标准化技术委员会（SAC/TC78)归口。GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012本文件起草单位：中国电子科技集团公司第十三研究所、河北北芯半导体科技有限公司、安徽高芯众科半导体有限公司、武汉格物芯科技有限公司、河北中电科航检测技术服务有限公司、佛山市川东磁电股份有限公司、广东省中绍宣标准化技术研究院有限公司。本文件主要起草人：迟雷、高金环、高蕾、辛长林、彭浩、张瑞霞、黄杰、何黎、赵鹏、魏兵、刘洪刚、颜天宝、王介。
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012半导体器件是电子行业产业链中的通用基础产品，为电子系统中的最基本单元，GB/T4937《半导体器件机械和气候试验方法》是半导体器件进行试验的基础性和通用性标准，对于评价和考核半导体器件的质量和可靠性起着重要作用，拟由44个部分构成。一第1部分：总则。目的在于规定半导体器件机械和气候试验方法的通用准则。第2部分：低气压。目的在于检测元器件和材料避免电击穿失效的能力，一第3部分：外部目检。目的在于检测半导体器件的材料、设计、结构、标志和工艺质量是否符合采购文件的要求
第4部分：强加速稳态湿热试验（HAST）。目的在于规定强加速稳态湿热试验（HAST），以检测非气密封装半导体器件在潮湿环境下的可靠性。第5部分：稳态温湿度偏置寿命试验。目的在于规定稳态温湿度偏置寿命试验，以检测非气密封装半导体器件在潮湿环境下的可靠性。第6部分：高温贮存。目的在于在不施加电应力条件下，检测高温贮存对半导体器件的影响。一第7部分：内部水汽测量和其他残余气体分析。目的在于检测封装过程的质量，并提供有关气体在管壳内的长期化学稳定性的信息。第8部分：密封。目的在于检测半导体器件的漏率。一第9部分：标志耐久性。目的在于检测半导体器件上的标志耐久性。第10部分：机械冲击。目的在于检测半导体器件和印制板组件承受中等严酷程度冲击的适应能力。
第11部分：快速温度变化双液槽法。目的在于规定半导体器件的快速温度变化（双液槽法）的试验程序、失效判据等内容。第12部分：扫频振动。目的在于检测在规定频率范围内，振动对半导体器件的影响。第13部分：盐雾。目的在于检测半导体器件耐腐蚀的能力。第14部分：引出端强度（引线牢固性）。目的在于检测半导体器件引线/封装界面和引线的牢固性。
第15部分：通孔安装器件的耐焊接热。目的在于检测通孔安装的固态封装半导体器件承受波峰焊或烙铁焊接引线产生的热应力的能力。第16部分：粒子碰撞噪声检测（PIND)。目的在于规定空腔器件内存在自由粒子的检测方法。第17部分：中子辐照。目的在于检测半导体器件在中子环境中性能退化的敏感性。第18部分：电离辐射（总剂量）。目的在于规定评估低剂量率电离辐射对半导体器件作用的加速退火试验方法。
第19部分：芯片剪切强度。目的在于检测半导体芯片安装在管座或基板上所使用的材料和工艺步骤的完整性。
第20部分：塑封表面安装器件耐潮湿和焊接热综合影响。目的在于通过模拟贮存在仓库或干燥包装环境中塑封表面安装半导体器件吸收的潮气，进而对其进行耐焊接热性能的评价。第20-1部分：对潮湿和焊接热综合影响敏感的表面安装器件的操作、包装、标志和运输。目的在于规定对潮湿和焊接热综合影响敏感的塑封表面安装半导体器件操作、包装、运输和使用的方法。
第21部分：可焊性。目的在于规定采用铅锡焊料或无铅焊料进行焊接的元器件封装引出端的可焊性试验程序。
一第22部分：键合强度。目的在于检测半导体器件键合强度。I
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012一一第23部分：高温工作寿命。目的在于规定随时间的推移，偏置条件和温度对固态器件影响的试验方法。
一第24部分：加速耐湿无偏置强加速应力试验。目的在于检测非气密封装固态器件在潮湿环境下的可靠性。
一第25部分：温度循环。目的在于检测半导体器件、元件及电路板组件承受由极限高温和极限低温交变作用引发机械应力的能力。一第26部分：静电放电（ESD)敏感度测试人体模型（HBM）。目的在于规定可靠、可重复的HBMESD测试方法。
一第27部分：静电放电（ESD）敏感度测试机器模型（MM）。目的在于规定可靠、可重复的MMESD测试方法，
一第28部分：静电放电（ESD)敏感度测试带电器件模型（CDM)器件级。目的在于规定可靠、可重复的CDMESD测试方法。
第29部分：闫锁试验。目的在于规定检测集成电路门锁特性的方法和闫锁的失效判据。第30部分：非密封表面安装器件在可靠性试验前的预处理。目的在于规定非密封表面安装器件在可靠性试验前预处理的标准程序。一第31部分：塑封器件的易燃性（内部引起的）。目的在于检测塑封器件是否由于过负荷引起内部发热而燃烧
一第32部分：塑封器件的易燃性（外部引起的）。目的在于检测塑封器件是否由于外部发热造成燃烧。
一第33部分：加速耐湿无偏置高压蒸煮。目的在于确认半导体器件封装内部失效机理第34部分：功率循环。目的在于通过对半导体器件内部芯片和连接器施加循环功率损耗来检测半导体器件耐热和机械应力能力。一第35部分：塑封电子元器件的声学显微镜检查。目的在于规定声学显微镜对塑封电子元器件进行缺陷(分层、裂纹、空洞等)检测的方法。第36部分：稳态加速度。目的在于规定空腔半导体器件稳态加速度的试验方法，以检测其结构和机械类型的缺陷。
一第37部分：采用加速度计的板级跌落试验方法。目的在于规定采用加速度计的板级跌落试验方法，对表面安装器件跌落试验可重复检测，同时复现产品级试验期间常见的失效模式。一第38部分：带存储的半导体器件的软错误试验方法。目的在于规定带存储的半导体器件工作在高能粒子环境下（如阿尔法辐射)的软错误敏感性的试验方法。第39部分：半导体器件用有机材料的潮气扩散率和水溶解度测量。目的在于规定应用于半导体器件封装用有机材料的潮气扩散率和水溶解度的测量方法。第40部分：采用应变仪的板级跌落试验方法。目的在于规定采用应变仪的板级跌落试验方法，对表面安装器件跌落试验可重复检测，同时复现产品级试验期间常见的失效模式。第41部分：非易失性存储器可靠性试验方法。目的在于规定非易失性存储器有效耐久性、数据保持和温度循环试验的要求。第42部分：温湿度贮存。目的在于规定检测半导体器件耐高温高湿环境能力的试验方法。一第44部分：半导体器件的中子辐照单粒子效应（SEE)试验方法。目的在于规定检测高密度集成电路单粒子效应（SEE)的试验方法GB/T4937（所有部分）均为一一对应采用IEC60749（所有部分），以保证半导体器件试验方法与国际标准一致，实现半导体器件检验方法、可靠性评价、质量水平与国际接轨。通过制定该系列标准，确定统一的试验方法及应力，同时完善半导体器件标准体系。IN
1范围
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012半导体器件机械和气候试验方法第27部分：静电放电(ESD)敏感度测试机器模型（MM）
本文件依据半导体器件对规定的机器模型（MM)静电放电（ESD)所造成损伤或退化的敏感度，建立了半导体器件ESD测试和分级的标准程序。本文件相对于人体模型ESD，用作一种可选的测试方法，目的是提供可靠、可重复的ESD测试结果，以此进行准确分级，本文件适用于半导体器件，属于破坏性试验。半导体器件的ESD测试从本文件、人体模型（HBM-见GB/T4937.26)或GB/T4937系列中的其他测试方法中选择。MM与HBM测试的结果相似但不完全相同。除另有规定外，HBM测试方法为所选方法。
注1：本文件中的测试方法并不能真正模拟机器或金属工具的放电，因为本文件使用了高寄生电感的测试电路，而真实的机器和金属工具放电上升时间接近100ps，没有电感效应。注2：本文件的特定章条是依照GB/T37977.32—2019的。2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
被测器件deviceundertest;DUT
用于MMESD测试的半导体器件。
文DUTfailure
DUT失效
ESD测试后，不满足一项或多项规定参数的情况3.3
ESD耐压ESDwithstandvoltage
在所有DUT通过较低电压水平的前提下，器件参数不会超出失效限值的最高电压。注：本文件的第3章除对器件的特定引用外，均是依照GB/T37977.32一2019的。3.4
振荡ringing
由放电电路中的大电感引起的噪声分量。4设备
4.1MMESD波形发生器
该设备模拟MMESD对被测器件施加静电放电电流脉冲。波形发生器的等效电路和测试设备评1
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012价负载见图1。
波形确认设备
4.2.1概述
本文件定义了能够确认MM电流波形的设备。该设备包括但不限于，一个波形记录系统、一个高压电阻器和一个电流传感器。
4.2.2波形记录系统
波形记录系统的单次触发带宽应至少为350MHz。4.2.3评价负载
确认波形发生器的功能性需要两种评价负载：负载1：短路线；
负载2：5002、容差士1%的低感电阻器，其ESD耐压要与用于波形验证的电压相匹配b）1
评价负载（短路线或电阻器）的引线长度应尽量短，穿过电流传感器连接评价负载到适当参考端（图1中的A端和B端）。
电流传感器
电流传感器的最小带宽应为350MHz，见图1。2
标引序号说明：
MMESD波形发生器（标称值200pF)；A端；
开关；
-B端；
-DUT；
评价负载；
短路线；
电阻R=500Q；
9——电流传感器。
注1：波形发生器的性能受寄生电容和电感的影响很大。注2：在波形发生器设计时采取预防措施，避免产生再充电瞬变和双脉冲注3：电阻和开关申联以确保DUT缓慢放电。6
注4：本文件第4章除对器件的特定引用外，均是依照GB/T37977.32一2019的。图1MMESD波形发生器等效图
图1要求：
a）评价负载（7和8)在4.2.3中规定；2
b）电流传感器（9）在4.2.4中规定：c)
不能靠交换A端（2）和B端（4)来获得双极性性能：GB/T4937.27—2023/IEC60749-27：2012开关（3）在每个单MM脉冲通过后关闭10ms~100ms，以确保DUT和测试夹具不在带电d)
状态。
5MM电流波形要求
通用要求
在被测器件测试前，MMESD波形发生器验证应确保通过短路线和电阻负载的放电电流波形的完整性。图2中规定了表1中的各正向和负向电压条件下的短路线波形要求，图3和表1中规定了土400V电压下的电阻负载波形要求
表1波形参数表
等级电压
通过短路线的峰值电流
［Ip（±15%）
14.0(12.0)
括号内的值是除去振荡的峰值电流N
通过5002电阻的峰值电流
(pr）
20ns每格
图2通过短路线的典型电流波形
图2电流脉冲应满足下列要求：
a）Ip是表1规定的最大峰值电流；通过5002电阻在100ns时刻的电流［1100（±15%）]
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012b）Ip是次峰值电流，介于各等级Ip绝对值的67%～90%；tpm是主脉冲周期，为63ns91ns。测量的是第一个过零点ti与第三个过零点t3之间的时c
间。与tpm相关的电感（L)满足上述脉冲周期的要求。推荐值为750nH。20ns每格
图3通过5002电阻的典型电流波形图3通过5002电阻的电流脉冲应满足下列要求：a）IpR是最大峰值电流，在表1规定的范围内；b）I100是表1规定的100ns时刻的电流。5.2波形验证和确认
在初始验收测试时应进行设备验证。每当设备进行了可能影响波形的维修时，都要进行再验证。另外，应对波形进行定期确认。如果在DUT测试时使用了测试夹具或电路板，则在设备验证测试时也应使用该测试夹具（板）。如果波形不再满足表1、图2和图3中规定的波形参数，那么从上一次波形检验合格后，进行的全部ESD测试均应视为无效。注：本文件第5章除对器件的特定引用外，均是依照GB/T37977.32一2019的。5.3波形参数的其他事项
应确认除去振荡的峰值电流Ipi是表1中的值。6器件评估的详细要求
6.1样品数量和测试条件
除另有规定外，ESD评价通常使用三个器件样本量，每个器件进行一次正向和一次负向脉冲测试，脉冲间隔为300ms。
6.2最坏情况引脚或标准验证板
6.2.1通用要求
设备验证应对6.2.2规定的DUT板最坏情况引脚组合进行放电电流测量。该方法应被用于设备4
GB/T4937.27—2023/IEC60749-27:2012由单个放电发生器组成，并通过继电器开关连接到DUT板上插座的所有引脚。多放电发生器应采用6.2.3规定的标准验证板来验证。该方法应被用于使用大量引脚对的DUT板的设备，且每个测试电路只连接DUT板的单个引脚。6.2.2最坏情况引脚
应确定并记录每个插座和DUT板的最坏情况引脚组合。制造商宜提供每个DUT板的最坏情况引脚数据。应指定波形最接近极限值（见表1)的管脚组合，用于波形确认。最坏情况引脚组合应通过下列步骤确定。a)
对于每一个测试插座，确定从脉冲发生电路到测试插座的最短线路插座引脚。连接该引脚到B端（它将在最坏情况引脚查找中作为参考引脚），将剩余引脚中的一个连接到A端。短路线穿过电流探针连接两个引脚，并使电流探针尽量靠近B端。b）
施加一个正向和一个负向400V脉冲，确认波形满足表1中规定的正向和负向脉冲要求。c）
重复步骤a)和b)，直到测试完所有插座引脚。确定最坏情况引脚对（在极限范围内且最接近表1规定的最小或最大参数值），用于进一步波d)
形确认。
对于初始板检查，在步骤d)用短路线确定的最坏情况引脚对之间连接一个5002电阻，施加一个正向和一个负向400V脉冲，确认波形满足表1规定的要求。注：如果测试插座（测试板）已经确定了HBM最坏情况引脚，则该引脚组合可以用于MM波形确认。最坏情况引脚的查找也可以使用每个测试夹具上每个测试插座的参考引脚对。参考引脚组合通过从脉冲发生电路到测试插座最短线路的插座引脚来确定。连接该引脚到B端，然后把脉冲发生电路到测试插座最长线路的插座引脚连接到A端（通常由制造商提供）。短路线穿过电流探针连接到引脚之间。进行步骤b）。对于初始板检查，在参考引脚对之间连接一个500Q电阻，施加一个正向和一个负向400V脉冲，确认波形满足表1的参数要求。6.2.3标准验证板
标准验证板应满足下列要求：
标准验证板的尺寸与DUT板相同；a)
设备与评价负载连接端之间的标准验证板内部引线长度在相关技术规范中做出规定；b）
所有DUT板上每对电路的总长度不超过标准验证板内部引线对和4.2.3规定的评价负载的c
长度。
7分级程序
7.1器件要求
用于分级测试的器件应完成所有标准制造过程。7.2器件选择
在ESD测试前，对所有要进行ESD测试的器件在室温下进行直流参数和功能测试，如适用，应进行高温测试。被测器件应满足产品资料的参数要求。7.3器件特性
各电压水平的器件样品（如三个电压水平），应使用表1所示电压挡来标定该器件的ESD失效阈值。为得到更精确的失效阈值，可选择采用更精细的电压挡。ESD测试应从表1的最低挡开始。ESD测试应在室温下进行。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。