ESDに敏感なデバイスとは？

ESDに敏感なデバイスとは、ESDによる損傷を受けやすい電子部品を指す。 静電気放電 (ESD）。これらのデバイスは、静電気による突然の電圧スパイクによって障害を受ける可能性がある。低エネルギーの放電（例えば、数百ボルト）であっても、性能を低下させたり、即座に故障を引き起こす可能性があります。

ESDに敏感なデバイスとは？

ESDに敏感な一般的なデバイスには、以下のようなものがある：

1. 集積回路（IC）:マイクロプロセッサー、メモリーチップ（RAM、フラッシュなど）、ロジックゲート（CMOS、TTLなど）。
2. トランジスタ:MOSFET（金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ）とBJT（バイポーラ接合トランジスタ）。
3. ダイオード:LED（発光ダイオード）とレーザーダイオード。
4. 精密センサー:イメージセンサー（CCD、CMOSなど）およびMEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）センサー。
5. アナログコンポーネント:オペアンプと電圧レギュレータ。
6. ディスクリート半導体:サイリスタとIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）。
7. 高度な機能を備えたパッシブ・コンポーネント:薄膜抵抗器と高周波コンデンサ。

これらのデバイスは、その小さく繊細な内部構造のため、静電気放電（ESD）による損傷を非常に受けやすい。

ESDに敏感なデバイスは、ESDによってどのように損傷するのでしょうか？

ESD は、静電気放電中に発生する高電圧・高電流パルスによって、高感度デバイスに損傷を与えます。主なメカニズムは以下の通りです：

1. 熱応力:急激なエネルギー伝達が微小な導電路（トランジスタの接合部など）を溶かしたり蒸発させ、永久故障を引き起こす。
2. 断熱材の内訳:高電圧が薄い誘電体層（MOSFETのゲート酸化膜など）に穴を開け、短絡やリークを発生させる。
3. チャージ注入:静電気は半導体の特性を変化させ、性能を劣化させる（CMOSロジックのしきい値のシフトなど）。
4. 潜在的欠陥:部分的な損傷は部品を弱め、運転中の早期故障につながる恐れがあります。

低エネルギーの放電（例えば100V未満）でさえ、現代のナノスケールの電子機器に害を与える可能性がある。

ESDに敏感なデバイスをある施設から別の施設へ輸送する場合は、以下のものを使用してください。

ESDに敏感なデバイスを安全に輸送・保管するには、静電気シールドバッグ、導電性発泡体、または接地されたESD対応容器を使用してください。湿度管理を維持し、物理的ストレスを避け、以下のようなESD規格に準拠するようパッケージにラベルを貼ります。 ANSI/ESD S541 & IEC-61340-5-3-2022 .

ESDに敏感なデバイスを損傷する可能性のある静電気放電（ESD）電圧の最小値は？

ESDに敏感なデバイスは、人間には知覚できない20ボルトという低い電圧でも損傷を受ける可能性がある。集積回路やMOSFETのような高度な部品は、より低いレベルでも脆弱である。

ESDに敏感なデバイスの扱い方

ESDに敏感なデバイスを扱うには、扱う材料、特に静電気放電（ESD）に対する脆弱性を総合的に理解する必要があります。成功する ESD制御プログラム は、ESDに最も敏感なデバイスを特定し、その感受性レベルを評価することで成り立っています。そのためには 人体モデル（HBM） そして チャージド・デバイス・モデル（CDM） 施設内の全機器の感度定格。

人体モデル（HBM）

ESD 事象の最も一般的な原因の一つは、人体から ESDS デバイスへの静電荷の直接移動です。そのため 人体モデル（HBM） は、静電気放電が立っている人の指先からデバイスにどのように流れるかをシミュレートすることで、このシナリオを模倣している。その仕組みはこうだ：

1. 100pFのコンデンサーは、スイッチを使って高抵抗の抵抗（一般的にはメガオームの範囲）を通して充電される。
2. 蓄積された電荷は、テストデバイスに直列に接続された1,500Ωの抵抗を介して放電する。
3. その後、デバイスは接地されるか、低電位状態に落ちる。

で標準化された方法である。 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024 (Electrostatic Discharge Sensitivity Testing - Human Body Model）により、人がトリガーとなる ESD イベントに対するコンポーネントの耐性を一貫して評価することができます。

チャージド・デバイス・モデル（CDM）

ESD ダメージのもうひとつの主な原因は、製造工程や取り扱い工程でデバイス自体が帯電することであり、これが電位の低い導電性表面と接触することで急速な放電につながる。このような場合 チャージド・デバイス・モデル（CDM） は、帯電部品から接地面への蓄積された静電気の急速な放電をシミュレートすることで、この現象を再現している。
仕組みはこうだ：

1. 充電フェーズ:デバイスは、摩擦や絶縁材料（包装、コンベアなど）との接触により静電荷を獲得し、コンデンサの一方のプレートとして機能する。蓄積される電荷は、デバイス固有の静電容量（通常10～200pF）と環境条件に依存します。
2. 放電フェーズ:充電されたデバイスのピンが接地された導体に接触すると、蓄積されたエネルギーがピンを介して急激に放電する。この放電は、経路内の抵抗とインダクタンスが最小であるため、ナノ秒以内に極めて高いピーク電流（最大20kA）を発生させる。
3. テスト構成:CDM試験は、デバイスを定められた電圧（たとえば、1回あたり250～1000V）に充電することで耐性を評価する。 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002)に接続し、低抵抗経路を通じて放電をトリガーする。テスト・セットアップでは、デバイスの向き、パッケージ・タイプ、寄生容量を考慮する。

ESDに敏感なデバイスを取り扱うための10の重要なヒント

静電気放電（ESD）に敏感なデバイスの取り扱いには、損傷を防ぐために細心の注意が必要です。ここでは、安全な取り扱いのための10の重要なヒントを紹介します：

1. ESDに安全なワークスペースを使用する
   常に ESD保護エリア (静電気防止マットを装備した（EPA）。 ESD対応フローリング接地された作業台、適切な ESDシンボル.
2. ESDに安全な服装を着用する
   静電気防止剤を使用する リストストラップ, ヒールストラップまた、静電気が身体に蓄積するのを防ぐため、ESDスモックを着用する。
3. 自分自身を正しくアースする
   ESDに敏感なデバイスを取り扱う前に、静電気防止リストストラップを接地点に接続してください。
4. エッジでデバイスを扱う
   ピン、コネクタ、回路に直接触れないようにしてください。ESDリスクを最小限に抑えるため、部品の端を持ってください。
5. ESD対応パッケージの使用
   ESDに敏感なデバイスは、静電気防止袋、導電性発泡体、またはシールドされた容器に入れて保管し、輸送してください。
6. 湿度レベルのコントロール
   ワークスペースの相対湿度を30-70%に保ち、静電気の蓄積を抑える。
7. 中和にはイオナイザーを使う
   イオナイザーを使用して、EPA 内の非導電性の表面や材料の静電気を中和する。
8. ESD接地デバイスの日常点検
   用途 ESDコンボテスター 個人のアースシステムを毎日チェックし、正しく機能していることを確認すること。
9. 帯電性の高い素材を避ける
   プラスチック、ビニール、その他の静電気の発生しやすい素材を、ESDに敏感なデバイスや作業場から遠ざけてください。
10. EPAの動きを制限する
    摩擦や気流による静電気の発生を抑えるため、EPA 内での不要な動きを最小限に抑える。