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静電気測定器について

静電気対策は、的確な静電気計測による静電気対策と、継続的な効果を維持するための計測管理が重要になります。
春日電機の静電気計測器は、あらゆるニーズに合わせ、的確な測定、管理が行えるように豊富なラインナップで、お客さまの静電気トラブルを解決へ導きます。
また、表面電位計測の心臓部である表面電位センサを自社開発、生産しており、常に最先端の静電気計測技術開発に取り組んでおります。

エレクトロニクス業界での静電気計測

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静電気測定器の種類

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表面電位測定器について

表面電位測定器の測定原理

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左図は、表面電位測定器に使用している表面電位センサの測定原理図です。表面電位センサは静電誘導現象を利用したもので、帯電物体からの静電界強度Eo(帯電物体の帯電電位Voに比例している)を検出電極が受けると、誘導電荷qが発生します。この静電界強度Eoを振動電極で周期的に変化させると誘導電荷qも同様に周期的に変化し、検出電極から接地極に変位電流lsが流れます。この電流を抵抗Rsにより交流電圧信号Vsに変換して、この交流信号Vsから帯電物体の帯電電位Voを知ることができます。これが表面電位センサの検出原理です。

 

表面電位測定器の諸特性

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  • 測定距離が決められています。 測定距離を変えると表示電位も変化します。
  • 測定器の種類により測定エリアが異なります。測定エリアより小さい物を測定すると、実際の帯電電位より小さい電位が表示されます。→小物体専用の表面電位測定器で測定する必要があります。

 

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  • 測定物体の静電容量を考慮する必要があります。帯電量(Q)が一定でも帯電物体の静電容量が
    (C1)→(C2)変わると、帯電電圧(V1)→(V2)が変化します。
  • 帯電量は環境に大きく左右されるため測定データには、測定場所、条件(温湿度等)を付記する必要があります。

クーロンメータについて

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LSIを代表する電子デバイスのESD(静電気放電)破壊モデルは、大きく分けて下記の3通りに大別されております。

  1. HBM(人体帯電モデル)
    人体からの静電気放電で壊れる。
  2. MM(マシンモデル)
    機械フレーム等からの静電気放電で壊れる。
  3. CDM(デバイス帯電モデル)
    デバイス自身が帯電し、グランド等に静電気放電して壊れる。

このうち、HBMは静電床、静電靴、リストストラップ等で対策が進み、MMは、製造装置や作業エリア周辺の金属体の接地対策で対策が進んでおり、現在のESD破壊の主たるモデルはCDMと言われております。

CDMはLSIで例えますとパッケージ表面の帯電による内部導体の誘導帯電や周辺の帯電による内部導体の誘導帯電、リードに直接充電等の原因から、内部導体の帯電電荷が、接地に触れたときに高速で高いピーク電流を伴い流れ出る現象です。

CDMによるESD破壊を防ぐための静電気測定は、表面電位測定器による電子デバイス表面の帯電電位を測定する方法がありますが、電子デバイスの静電気耐性の低下とパッケージサイズの微小化により測定が困難になりつつあります。

クーロンメータは、リードやパターン等の内部導体から流れ出る放電電荷を直接測定することにより、その電子デバイスが壊れるかどうかを即座に判断することができます。まさにCDMモデルに合わせた測定方法です。その他、生産工程にある金属体のグランディングチェックにも使用できます。

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各種製造現場における静電気管理電圧と破壊電荷量の目安の一例

  • 半導体デバイス製造工程(CMOS IC):
    設計ルール0.18μm:50V以下(破壊電荷量:0.5~2.0nC)
    設計ルール0.25μm:50V(破壊電荷量:0.8~3nC)
    設計ルール0.35μm:50V(破壊電荷量:1~4nC)
  • デジタルカメラアッセンブリ工程(CCD):50~100V(破壊電荷量:2~4nC)
  • 光ピックアップ製造工程:30~50V(破壊電荷量:1nC)
  • 光ディスクドライブアッセンブリ工程:50~150V(破壊電荷量:1nC)
  • ハードディスクドライブアッセンブリ工程
    MRヘッド:10V(破壊電荷量:0.2nC)
    GMRヘッド:5V(破壊電荷量:0.2nC以下)
  • 液晶製造工程:50~100V(セル工程:1000~1500V)

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