⚡CDM - Charged Device Model (Modelo de dispositivo cargado)
El Modelo de Dispositivo Cargado (CDM) es una prueba de ESD que simula el escenario en el que el propio componente se encuentra cargado electrostáticamente y luego se descarga súbitamente al entrar en contacto con una superficie conductora conectada a tierra.
Esto representa una situación común en líneas de ensamblaje automatizadas donde, por ejemplo, un dispositivo se carga al deslizarse sobre una superficie o durante un proceso de manipulación, y luego entra en contacto con tierra repentinamente (por ejemplo, al colocarlo sobre un socket o bandeja metálica).
A diferencia de los modelos HBM y MM, donde la fuente de la descarga es externa, en CDM la carga reside en el mismo componente. Esta descarga es extremadamente rápida, de muy alta corriente y muy corta duración (menos de 1 ns).
¿Cómo se realiza?
El componente se coloca sobre una placa de prueba aislada que puede cargarse electrostáticamente.
Se induce una carga eléctrica al componente mediante campos electrostáticos.
Una vez cargado, se conecta repentinamente un pin del dispositivo a tierra mediante un pogo pin o electrodo.
La descarga ocurre desde el propio cuerpo del dispositivo hacia el punto de contacto.
El proceso se repite para múltiples pines y orientaciones, en polaridades positivas y negativas.
Luego se evalúa la funcionalidad del componente para detectar fallas.
⚠️ Esta prueba puede aplicar cientos de amperios en menos de 1 nanosegundo, lo que la convierte en una descarga extremadamente intensa pero fugaz.
¿Qué tipos de fallas detecta?
Fallas localizadas en pines de E/S, ya que estos suelen ser el punto de descarga.
Daños en diodos de protección interna o buffers de entrada.
Daño en caminos de baja impedancia por corriente ultra rápida.
Cortos entre capas metálicas internas del encapsulado por arcos de descarga.
A menudo, la CDM revela defectos en rutas críticas que no serían detectadas por HBM.
Estándares relacionados
JEDEC JESD22-C101 – Standard para CDM.
ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 – Estándar conjunto moderno para pruebas CDM.
Valores típicos de referencia:
Nivel 1: ±125 V
Nivel 2: ±250 V
Nivel 3: ±500 V o más
A diferencia de HBM, que requiere tolerancias de 2 kV o más, los límites para CDM son mucho más bajos, pero el daño puede ser igual o incluso más destructivo.
¿Para qué se utiliza?
Para simular escenarios reales de manufactura moderna, donde los dispositivos pueden cargarse y descargarse espontáneamente.
Para evaluar la robustez del encapsulado, pines y estructuras internas ante descargas ultra rápidas y localizadas.
Para identificar fallas que los modelos HBM y MM podrían no revelar, debido a la naturaleza distinta de la descarga.
Es una de las pruebas más críticas en la actualidad, debido al uso masivo de manipulación automática en fábricas y ensambladoras.
¿Por qué es necesaria la prueba?
Porque refleja de forma más precisa las condiciones de manufactura moderna, donde los dispositivos se cargan por fricción, separación de materiales o manipulación.
Debido al uso de robots, bandejas plásticas, herramientas de vacío, pick-and-place y sockets, el CDM es un riesgo real y frecuente.
Muchos de los eventos ESD en fábricas se asemejan más a CDM que a HBM o MM, lo que hace esta prueba indispensable para lograr alta confiabilidad.
¿Quién la utiliza?
Fabricantes de semiconductores, para garantizar la resistencia de sus componentes durante el ensamblaje y testeo.
Industria automotriz, aeroespacial, médica y de consumo, donde la tolerancia a fallas es muy baja.
Laboratorios de validación y certificación que siguen estándares internacionales.
Ejemplo práctico
Imagina un microcontrolador CMOS almacenado en una bandeja plástica. Durante su traslado por un brazo robótico, el componente se carga a -500 V debido a fricción. Al ser colocado sobre un zócalo metálico conectado a tierra, el pin de salida descarga abruptamente la carga acumulada hacia el zócalo.
Este evento provoca la ruptura de un diodo de protección en la salida, dañando permanentemente el pin. Aunque otras pruebas como HBM no revelaron defectos, la CDM detectó esta vulnerabilidad. Gracias a esta prueba, se rediseñó la protección interna del pin de salida, aumentando su robustez.