ICや半導体デバイスの静電気破壊（ESD等）メカニズムについて

質問

現在、とある製造現場で静電気要因と思われる不良に取り組んでおります。社会人1年生で、まだまだ分からないことばかりなのですが、周りに静電気に詳しい方がおらず相談させて頂きました。
　ICや半導体デバイスの仕様書には、静電気耐圧（HBM，MM）やラッチアップ耐性（パルス電流耐性）等が載っているのですが、ここでの静電気耐圧とは、帯電した物質（導電性や非導電性）がICの端子に直接触れた状態を想定したものでしょうか？？
　それとも直接ICの端子に触れなくとも、端子から延びている導線上に帯電した物質が触れる事でも静電破壊は起こりうるのでしょうか？？（この場合はICと帯電物が離れているので、パルス電流耐性を考えた方がよろしいのでしょうか...そもそも静電気には離れた場所のICを破壊できる程の電流を発生させることができるのかも分かっておりません^^;）
　初歩的な質問かもしれませんが、是非ともご教示下さい。よろしくお願い致します。

回答No.3

air_supply

ANo.2です。
お話の状況からは、LEDの端子に直接触れた場合に破壊が発生しているように感じます。

一応、静電気はLEDが接続されている回路(導体)経由でもダメージを与えるとは思います。但し、経路中に他の部品が存在すればエネルギーの分散が発生して、LEDまで到達しない場合もあるでしょう。その回路にLEDのみが接続されていて、かつ、インピーダンスが高い状態なら静電気は逃げるところが無いためにLEDを直撃する恐れがあります。しかし、通常の配線には配線材料そのものやその他の部品が存在していますので、静電気のエネルギーが少ない場合は、LEDに到達する前に減少してしまうように思います。まあ、配線上極近傍にLEDがある場合は危険だとは思います。この辺は、中々難しい感じがしますが、直接静電気を加えれば他の状態よりは対象物に与えるダメージが大きいことは確かだと思います。

問題の場所に除電ブラシなどが設置できれば防げるかもしれませんが、直接的な対処が難しい場合は、下記のような除電ブロアなどでそのエリアに発生する瀬電気を中和することも出来ます。機器の形態は様々あるようです。
http://www.keyence.co.jp/seidenki/jokyo/sj_f300/index.jsp
http://www.keyence.co.jp/seidenki/jokyo/sj_m/index.jsp
静電気の電圧測定が可能な装置もあるようです。
http://www.keyence.co.jp/seidenki/jokyo/sk/index.jsp

なお、このような装置は適用場所に合わせた選択が必要なので、実際に試すのあれば、メーカーに詳細をご相談ください。サンプル品等も貸し出しも行っているようなので、事前に評価することが可能です。前回の静電気に関するページは、このメーカーのものです。

お礼

なるほど、実はその経路上にはLEDしか無く、帯電物接触箇所とかなり近い距離です。。汗
瞬間的にLEDに電流が流れて壊れてしまっている可能性もあるんですね。単純にLEDと帯電物の距離を離すことでも解決するかもしれないけど、帯電自体の発生を抑えるか、回路自体に保護対策を入れるのが一番良いってところですかね。
しかし、一番危険なのは直接LEDに帯電物がぶつかってしまう事だと分かりました。

とても親切なアドバイスありがとうございます。除電対策も含めていろいろ検討していきたいと思います!!
静電気の問題は目に見えなくて複雑ですが、頑張って勉強していきたいと思います。

回答No.2

air_supply

ANo.1です。蛇足しておきます。

URLを読んで頂くと出てきますが、帯電した状態でICの端子に近づいた場合、空気の耐圧を超えた電圧が両端に生じていると放電します。この場合、放電電圧が素子の耐圧を超えると破壊されてしまうでしょう。

これから乾燥する冬となりますが、デバイスには厳しい季節となりますね。

お礼

とても親切な回答ありがとうございます!!とても参考になります。
　やはり仕様書の静電気耐圧というものは直接端子に触れた時のみを想定してよろしいのでしょうか。
現在私は以下のような、製品のLEDが壊れてしまうという問題に取り組んでいるのですが...

1）どうしても製造作業上で帯電を避けることができない作業（ 摩擦によって帯電してしまう ）がある。

2）その作業で帯電するのは製品に組む必要のあるコネクタです。（ しかもコネクタを製品に組む直前にコネクタが帯電してしまう作業があるため、作業時間上コネクタの除電は難しい... ）

3）そのコネクタの差し込み口のすぐ近くに問題のLEDがある。（ 作業者のやり方によってはコネクタとLEDがぶつかってしまう距離 ）

　コネクタが直接LEDの端子に触れて壊れているのか、コネクタから導線を通ってLEDへ過電流が生じて破壊されていたのかが分からなかったのです。
　しかし、直接帯電物が触れなければ問題無いのであれば、LEDの配置レイアウトをコネクタから離せば問題は無くなるのでしょうか？？（一番悩んでいるところです）
位置だけを離しても、コネクタ → 導線 → LEDと過電流が発生して同じ問題が起きないかを危惧しておりました。
　長々と何もかも聞いてしまってすみません。。回答頂けたら嬉しいです。

回答No.1

air_supply

下記のURLは静電気に関するものです。
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/01.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/02.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/03.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/04.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/05.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/06.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/07.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/08.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/09.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/10.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/11.html
http://www.sensor.co.jp/seidenki/kagaku/12.html

メーカーさんのページをまんま載せてしまいましたが、下手に説明するより良いと思いましたので。このメーカー以外にも静電対策機器は沢山出ています。また、離れた場所のICを破壊するには、雷レベルのエネルギーが必要だと思います。参考にして下さい。