ESD モデル、保護、テストについて知っておくべきこと

ESDシミュレーター
An ESDシミュレーターとしてよく知られています。 ESDガン、デバイスの耐性を評価するために使用されるポータブル デバイスです。 静電気放電 (ESD). これらのシミュレータは、電磁適合性 (EMC) を専門とする研究所で使用されます。 ESD パルスは、反対の電荷を持つ XNUMX つのアイテムが接触したときに生成される高電圧パルスです。 テスト環境で再作成して、テスト対象のガジェットが静電気放電に対して耐性があることを確認できます。

ESD試験
ESD試験 必須の電磁適合性試験の一環として、自動車部品のほとんどのベンダーに要求されます。 これらのテストを自動化して人的要因を排除することは、多くの場合有益です。 ESD試験 必須の電磁適合性試験の一環として、自動車部品のほとんどのベンダーに要求されます。 これらのテストを自動化して人的要因を排除することは、多くの場合有益です。

ESD ICテスターの種類
テスターに​​は、ロジックテスター、メモリーテスター、アナログテスターのXNUMX種類があります。 通常、IC テストは XNUMX 段階で行われます。ウェハ テスト (ダイ ソーティングまたはプローブ テストとも呼ばれます) とパッケージング後のパッケージ テスト (最終テストとも呼ばれます) です。 ウェーハテストではプローバーとプローブカードが使用されますが、パッケージテストではハンドラー、テストソケット、およびテスターが使用されます。

ICの
オペアンプ、計装アンプ、データ コンバータなどの線形集積回路 (IC) は、プリント回路基板に実装される前に保護されます。 それは回路外の状態です。 このような状態では、IC は、発生する可能性のあるストレスの多い電圧サージに関して、周囲に完全に翻弄されます。 静電放電、またはより頻繁に知られている ESD は、危険な電圧サージの大部分を引き起こします。 これは、XNUMX つのシナリオのいずれかによって引き起こされる、XNUMX 回の高速で高電流の静電荷移動です。

これらの条件は
1. 異なる電位を持つ XNUMX つの物体間の直接接触の転送 (接触放電とも呼ばれる)
2. XNUMX つの物が近くにあると、強い静電場が発生します (空気放電とも呼ばれます)。静電気の主な発生源は主に絶縁体であり、多くの場合、ビニールやプラスチックの作業台、断熱された靴、完成した木製の椅子などの合成素材です。 、スコッチ テープ、バブル パック、接地されていない先端のはんだごてなど。

それらの電荷は、その表面に容易に拡散したり、他の物体に移動したりしないため、これらのソースによって生成される電圧レベルは非常に高くなる可能性があります。 摩擦電気効果とは、XNUMX つの物質をこすり合わせることによって引き起こされる静電気の発生です。
• じゅうたんの上を歩く 1000V – 1500V
• ビニール床の上を歩く 150V – 250V
• 透明なプラスチックカバーで保護された素材の管理 400V – 600V
・ポリ袋の取り扱い 1000V～2000V
• 容器に注入されたポリウレタン フォーム 1200V – 1500V

注: 上記は相対湿度 60% を想定しています。 低い RH (30%) では、電圧が XNUMX 倍以上高くなることがあります。

ESD の高電圧と高ピーク電流は、集積回路を破壊する可能性があります。 バイアス電流が非常に小さいことが多い高精度アナログ回路は、従来のデジタル回路よりも損傷を受けやすくなっています。これは、従来の ESD 保護アーキテクチャでは入力リークが増加し、採用できないためです。

設計技術者や技術者にとって最も一般的な ESD 損傷は、IC の壊滅的な故障です。 一方、ESD 暴露は、リークの増加や他の機能の劣化を引き起こす可能性があります。 検査中にデバイスがデータシートの基準を満たしていないように見える場合は、ESD 損傷を評価する必要があります。 ESD による障害に関するいくつかの重要な要素について概説します。

ESD 故障のメカニズム
• 誘電体またはジャンクションの損傷
• 表面電荷の蓄積
• 導体融着 ESD

損傷の可能性
• 漏れの増加
• パフォーマンスの低下
• ICの機能障害

多くの場合、ESD による損傷は累積的です。 たとえば、ESD の「ザップ」が発生するたびにジャンクションが損傷し、最終的にデバイスが故障する可能性があります。

ESD保護
ESD 害の理解 ESD に敏感なすべての機器には、保護パッケージが使用されています。 IC は通常、導電性発泡体または帯電防止輸送用チューブにパッケージされ、その後、静電気散逸性のビニール袋に密封されます。 密封されたバッグには、適切な取り扱い手順を説明する固有のコードがラベル付けされています。

外部パッケージ通知の存在は、ESD 保護に適したデバイスの取り扱い方法が必要であることをユーザーに警告します。 さらに、ESD に敏感な IC のデータシートには、通常、その趣旨の明確な宣言が含まれています。 すべての静電気に弱いガジェットは、保護パッケージに個別に梱包され、取り扱い説明書がラベル付けされています。

4000 V もの高い静電気が人体やテスト機器に容易に発生し、検出されずに放電する可能性があります。 ADXXX には特許取得済みの ESD 安全回路が含まれていますが、高エネルギーの静電放電にさらされた電子機器は、回復不能な損傷を受ける可能性があります。 性能の低下や機能の損失を避けるために、適切な ESD セーフガードを推奨します。 ESD に敏感なデバイスが認識されると、保護は比較的簡単です。

集積回路を元の保護パッケージに入れたままにしておくことは、明らかに最初のステップです。 IC の損傷が発生する前に潜在的に危険な ESD ソースを放電することは、第 1 段階です。 このような電圧は、高インピーダンスを使用して迅速かつ安全に放電できます。 静電散逸面を備えた作業台は、ESD 安全な IC の取り扱いにとって重要なコンポーネントです。 XNUMX M の抵抗が表面をグランドに接続し、ユーザーを電気的な地絡によるショックの危険から保護しながら、静電荷を放散します。 ベンチトップが非導電性である場合は、放電抵抗器に加えて静電気拡散マットを設置する必要があります。

充電された IC を低インピーダンスで放電すると、大きなピーク電流が流れる可能性があることに注意してください。 これはまさに、充電された IC が接地された銅で覆われた基板に接触したときに起こることです。 同じ帯電した集積回路が高インピーダンス表面に置かれた場合。 ただし、ピーク電流は機器を破壊するには不十分です。

ESD 関連の害を最小限に抑えるには、さまざまなスタッフの取り扱い戦略が不可欠です。 ワークステーションで ESD の影響を受けやすい電子機器を扱う場合は、導電性のリスト ストラップを使用することをお勧めします。 リスト ストラップは、小包からテープをはがすなどの一般的な操作で IC が損傷するのを防ぎます。 繰り返しますが、安全のためにリスト ストラップとグランドの間に 1 M の抵抗が必要です。 ESD に敏感な IC を搭載した PC 基板を組み立てる場合、すべての受動部品を IC の前に配置してはんだ付けする必要があります。 これにより、敏感な電子機器の ESD 暴露が減少します。 もちろん、はんだごてには接地された先端が必要です。

集積回路の ESD 保護には、IC メーカーと顧客の両方の関与が必要です。 IC メーカーは、実現可能な最高レベルの ESD 保護を備えたデバイスを提供することに強い関心を持っています。 IC 回路設計者、プロセス エンジニア、パッケージング スペシャリストなどは、ESD エネルギーに耐えたりシャントしたりできる新しい改良された回路設計、プロセス、およびパッケージング ソリューションを常に探しています。

一方、包括的な ESD 保護戦略には、ESD 保護を IC に組み込むだけでは不十分です。 集積回路のユーザーは、プロセスのすべての重要な段階で保護が組み込まれるように、ESD 処理技術に関する適切な知識とトレーニングをスタッフに提供する必要があります。 以下に概説する。

アナログ機器
• 回路設計と製作
• 基本的なアナログおよびデジタル性能を維持しながら、最高レベルの ESD 保護を備えた製品を作成します。
• 梱包して発送
• 静電気散逸材料を梱包する必要があります。パッケージには、ESD 警告のラベルを付ける必要があります。

Customers
• 入荷検査
• 接地されたワークステーションで検査します。 取り扱いを最小限に抑えます。
• 在庫管理
• オリジナルの静電気防止用パッケージに入れて保管してください。 取り扱いを最小限に抑えます。
• 製造
• オリジナルの ESD 保護パッケージに入れて作業場に届けます。 パッケージは、接地されたワークステーションでのみ開封してください。 静電気散逸パッケージでサブアセンブリをパッケージ化します。
• 梱包して発送
• 必要に応じて、静電気散逸材を詰めてください。 交換用またはオプションのボードには、特別な注意が必要な場合があります。

ESD 保護には、アナログ・デバイセズとエンド・ユーザーの間のパートナーシップが必要であり、これには重要なポイントでの制御が含まれます。 IC をブレッドボードして評価するときは、細心の注意を払う必要があります。 ESD 損傷の結果は累積する可能性があるため、デバイスの継続的な誤用は故障につながる可能性があります。 テスト ソケットへの IC の挿入と取り外し、評価用のデバイスの保管、ブレッドボードへの外部コンポーネントの追加と取り外しは、すべて正しい ESD セーフガードを念頭に置いて行う必要があります。 プロトタイプ システムの開発中にデバイスが故障した場合、繰り返し発生する ESD ストレスが原因である可能性があります。

ESD に関して覚えておくべきキーワードは予防です。 ESD 損傷は元に戻すことも、その影響を補償することもできません。

ESD IC モデルとテスト
一部のアプリケーションは、他のアプリケーションよりも ESD の影響を受けやすくなっています。 他の回路に囲まれた PC ボード上に配置された IC は、他の PC ボードまたは外界とのインターフェイスを必要とする回路よりも、ESD 損傷の影響をはるかに受けにくくなっています。 これらの IC は通常、特定の ESD 基準を満たすように指定または保証されていません (分類されたデバイスを除く)。 コンピュータの RS-232 インターフェイス ポート IC は、高電圧にさらされやすいため、ESD に敏感なインターフェイスの良い例です。

このようなデバイスの ESD 性能を確保するには、テスト手法と制限を確立する必要があります。 デバイスの ESD に対する脆弱性を評価するために、多数のテスト波形と要件が確立されています。 ヒューマン ボディ モデル (HBM)、マシン モデル (MM)、および帯電デバイス モデルは、半導体またはディスクリート デバイス (CDM) で現在使用されている最も顕著な XNUMX つの波形です。

これらのモデルはそれぞれ根本的に異なる ESD イベントを表しているため、これらのモデルのテスト結果の間にはほとんど一貫性がありません。 1996 年以来、欧州共同体に、または欧州共同体内に納入されるすべての電子機器は、IEC1000-4-x 規制で規定されている電気機械適合性 (EMC) 基準を満たすことが求められています。

これは個々の IC に適用されるのではなく、製品全体に適用されることに注意してください。 これらの規格とテスト手法は、さまざまな IEC1000 仕様で定義されています。 IEC1000-4-2 では、接触放電またはエアギャップ放電の XNUMX つの結合方法のいずれかを使用してコンプライアンス テストを実行する必要があります。 接触放電には、テスト対象のユニットに直接接続する必要があります。

エアギャップ放電は、より大きな試験電圧を使用しますが、試験対象のユニットとの直接接触を回避します。 放電ピストルは、テスト対象の機器に向かって前進し、エアギャップを横切ってアークを作成するため、空気放電というフレーズが発生します。 湿度、温度、気圧、距離、および放電ガンの閉鎖速度はすべて、この手順に影響を与えます。 現実的ではありませんが、接触放電法は再現性が高く、エアギャップ法よりも支持を得ています。

ESDジェネレーター
テストジェネレーターは、IEC / EN 61000-4-2 に準拠した静電放電を模倣します。 実験室でのテストでは、被試験機器 (EUT) とテスト セットアップに依存します。 IEC 規格では、次の XNUMX つのテスト方法が指定されています。

1. 空気の排出 この方法を使用して、試験発生器を EUT に再配置する必要があります。 高電圧放電は空中にあります。 試験電圧は30kVまで調整可能です。 各単一パルスの立ち上がり時間が非常に短いため、大きな RF スペクトルと干渉が発生します。
2. 接触放電 EUT は先端が尖った放電電極に取り付けられます。 真空リレーが放電スイッチとして機能します。

よくあるご質問
ESDテスターとは？
電磁適合性試験は、として知られています ESD試験 (EMC テスト)。 ESD試験 機器が輸送中または動作中に遭遇する可能性のある多数の静電気の影響を再現します。 静電放電試験では、製品の ESD 保護領域と手順が守られているかどうかを調べます。

ICの静電気放電とは？
帯電した物体が IC に接触する、帯電した IC が接地面に衝突する、帯電した機械が IC に接触する、または誘電体を破壊するほど強い電圧を生成する静電界は、すべて ESD を引き起こす可能性があります。

Lisun InstrumentsLimitedはによって発見されました LISUN GROUP 2003インチ LISUN 品質システムは ISO9001:2015 によって厳密に認証されています。 CIE会員として、 LISUN 製品は、CIE、IEC、およびその他の国際規格または国内規格に基づいて設計されています。 すべての製品はCE証明書に合格し、サードパーティのラボによって認証されました。

主な製品は ゴニオフォトメーター, 積分球, 分光放射計, サージジェネレータ, ESDシミュレーターガン, EMIレシーバー, EMC試験装置, 電気安全テスター, 環境室, 温度室, 気候チャンバー, サーマルチャンバー, 塩水噴霧試験, ダストテストチャンバー, 防水試験, RoHSテスト（EDXRF）, グローワイヤーテスト & ニードルフレームテスト.

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