IEC 60749-26:2013

Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 26: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing - Human body model (HBM)

IEC 60749-26:2013 establishes the procedure for testing, evaluating, and classifying components and microcircuits according to their susceptibility (sensitivity) to damage or degradation by exposure to a defined human body model (HBM) electrostatic discharge (ESD). The purpose (objective) of this standard is to establish a test method that will replicate HBM failures and provide reliable, repeatable HBM ESD test results from tester to tester, regardless of component type. Repeatable data will allow accurate classifications and comparisons of HBM ESD sensitivity levels. ESD testing of semiconductor devices is selected from this test method, the machine model (MM) test method (see IEC 60749-27) or other ESD test methods in the IEC 60749 series. The HBM and MM test methods produce similar but not identical results; unless otherwise specified, this test method is the one selected. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
a) descriptions of oscilloscope and current transducers have been refined and updated;
b) the HBM circuit schematic and description have been improved;
c) the description of stress test equipment qualification and verification has been completely re-written;
d) qualification and verification of test fixture boards has been revised;
e) a new section on the determination of ringing in the current waveform has been added;
f) some alternate pin combinations have been included;
g) allowance for non-supply pins to stress to a limited number of supply pin groups (associated non-supply pins) and allowance for non-supply to non-supply (i.e., I/O to I/O) stress to be limited to a finite number of 2 pin pairs (coupled non-supply pin pairs);
h) explicit allowance for HBM stress using 2 pin HBM testers for die only shorted supply groups.

Dispositifs à semiconducteurs - Méthodes d'essais mécaniques et climatiques - Partie 26: Essai de sensibilité aux décharges électrostatiques (DES) - Modèle du corps humain (HBM)

La CEI 60749-26:2013 établit une procédure pour les essais, l'évaluation et la classification des composants et des microcircuits en fonction de leur susceptibilité (sensibilité) aux dommages ou de leur dégradation suite à leur exposition à des décharges électrostatiques (DES) sur un modèle de corps humain (HBM) défini. Le but (objectif) de cette norme est de déterminer une méthode d'essai permettant de reproduire les défaillances du HBM et de fournir des résultats d'essais de DES de HBM fiables et reproductibles d'un appareil d'essai à un autre, sans tenir compte du type de composant. Des données reproductibles autoriseront des classifications et des comparaisons précises des niveaux de sensibilité de DES de HBM. Les essais de DES des dispositifs à semiconducteurs sont choisis entre la présente méthode d'essai, celle du modèle de machine (MM) (voir CEI 60749-27) ou toute autre méthode d'essai de la série CEI 60749. Les méthodes d'essai HBM et MM produisent des résultats similaires mais non identiques; sauf indication contraire, la présente méthode d'essai est celle qui prévaut. Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
a) les descriptions de l'oscilloscope et des transducteurs de courant ont été améliorées et mises à jour;
b) le schéma de circuit et la description du HBM ont été améliorés;
c) la description de la qualification et de la vérification du matériel d'essai de contrainte a été entièrement réécrite;
d) la qualification et la vérification des cartes de montage d'essai ont été révisées;
e) une nouvelle section concernant la détermination de l'oscillation de la forme d'onde de courant a été ajoutée;
f) certaines variantes de combinaisons de broches ont été incluses;
g) autorisation de contrainte pour les broches n'assurant pas l'alimentation jusqu'à un nombre limité de groupes de broches d'alimentation (broches associées n'assurant pas l'alimentation) et autorisation de limiter les contraintes entre broches n'assurant pas l'alimentation et broches n'assurant pas l'alimentation (c'est-à-dire, E/S vers E/S) à un nombre fini de 2 paires de broches (paires de broches couplées n'assurant pas l'alimentation);
- h) autorisation explicite de contrainte de HBM utilisant des appareils d'essai de HBM à 2 broches pour puce seulement pour des groupes d'alimentations court-circuitées.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 22-Apr-2013
• ICS: 31.080.01 - Semiconductor devices in general
• ICS: 33.200 - Telecontrol. Telemetering
• ICS: 35.100 - Open systems interconnection (OSI)
• Technical Committee: TC 47 - Semiconductor devices
• Drafting Committee: WG 2 - TC 47/WG 2
• Current Stage: DELPUB - Deleted Publication
• Start Date: 31-Jan-2017
• Completion Date: 15-Jan-2018

Relations

• Revises: IEC 60749-26:2006 - Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 26: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing - Human body model (HBM)
• Effective Date: 05-Sep-2023
• Revised: IEC 60749-26:2018 - Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 26: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing - Human body model (HBM)
• Effective Date: 05-Sep-2023

Standards Content (Sample)

IEC 60749-26 ®
Edition 3.0 2013-04
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods –
Part 26: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing – Human body model
(HBM)
Dispositifs à semiconducteurs – Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –
Partie 26: Essai de sensibilité aux décharges électrostatiques (DES) – Modèle du
corps humain (HBM)
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Edition 3.0 2013-04
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NORME
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Semiconductor devices – Mechanical and climatic test methods –

Part 26: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing – Human body model

(HBM)
Dispositifs à semiconducteurs – Méthodes d'essais mécaniques et climatiques –

Partie 26: Essai de sensibilité aux décharges électrostatiques (DES) – Modèle du

corps humain (HBM)
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX X
ICS 31.080.01 ISBN 978-2-83220-746-8

– 2 – 60749-26 © IEC:2013
CONTENTS
FOREWORD . 4

1 Scope . 6

2 Normative references . 6

3 Terms and definitions . 6

4 Apparatus and required equipment . 9

4.1 Waveform verification equipment . 9

4.2 Oscilloscope . 10

4.3 Additional requirements for digital oscilloscopes . 10
4.4 Current transducer (inductive current probe) . 10
4.5 Evaluation loads . 10
4.6 Human body model simulator . 10
4.7 HBM test equipment parasitic properties . 11
5 Stress test equipment qualification and routine verification . 11
5.1 Overview of required HBM tester evaluations . 11
5.2 Measurement procedures . 11
5.2.1 Reference pin pair determination . 11
5.2.2 Waveform capture with current probe . 12
5.2.3 Determination of waveform parameters . 12
5.2.4 High voltage discharge path test . 15
5.3 HBM tester qualification . 15
5.3.1 HBM ESD tester qualification requirements . 15
5.3.2 HBM tester qualification procedure . 15
5.4 Test fixture board qualification for socketed testers . 16
5.5 Routine waveform check requirements . 17
5.5.1 Standard routine waveform check description . 17
5.5.2 Waveform check frequency . 17
5.5.3 Alternate routine waveform capture procedure . 18
5.6 High voltage discharge path check . 18
5.6.1 Relay testers . 18
5.6.2 Non-relay testers . 18
5.7 Tester waveform records . 18
5.7.1 Tester and test fixture board qualification records . 18
5.7.2 Periodic waveform check records . 18

5.8 Safety. 19
5.8.1 Initial set-up . 19
5.8.2 Training . 19
5.8.3 Personnel safety . 19
6 Classification procedure . 19
6.1 Devices for classification . 19
6.2 Parametric and functional testing . 19
6.3 Device stressing . 19
6.4 Pin categorization . 20
6.4.1 General . 20
6.4.2 No connect pins . 20
6.4.3 Supply pins . 20
6.4.4 Non–supply pins . 21

60749-26 © IEC:2013 – 3 –
6.5 Pin groupings . 21

6.5.1 Supply pin groups . 21

6.5.2 Shorted non-supply pin groups . 22

6.6 Pin stress combinations . 22

6.6.1 Pin stress combination categorisation . 22

6.6.2 Non-supply and supply to supply combinations (1, 2, … N) . 24

6.6.3 Non-supply to non-supply combinations . 25

6.7 Testing after stressing . 26

7 Failure criteria . 26

8 Component classification . 26
Annex A (informative) HBM test method flow chart . 27
Annex B (informative) HBM test equipment parasitic properties . 30
Annex C (informative) Example of testing a product using Table 2, Table 3, or Table 2
with a two-pin HBM tester . 34
Annex D (informative) Examples of coupled non-supply pin pairs . 40

Figure 1 – Simplified HBM simulator circuit with loads . 11
Figure 2 – Current waveform through shorting wires . 13
Figure 3 – Current waveform through a 500 Ω resistor . 14
Figure 4 – Peak current short circuit ringing waveform . 15
Figure B.1 – Diagram of trailing pulse measurement setup. 30
Figure B.2 – Positive stress at 4 000 V . 31
Figure B.3 – Negative stress at 4 000 V . 31
Figure B.4 – Illustration of measuring voltage before HBM pulse with a Zener diode or
a device . 32
Figure B.5 – Example of voltage rise before the HBM current pulse across a 9,4 V
Zener diode . 32
Figure C.1 – Example to demonstrate the idea of the partitioned test . 35

Table 1 – Waveform specification . 17
Table 2 – Preferred pin combinations sets . 23
Table 3 – Alternative pin combinations sets .
...