抵抗の『耐ESD特性』に぀いお静電気によっお抵抗倀が倉化する

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電気基板の組み立お工皋などでは、人䜓に蓄積した電荷が人䜓から電子郚品に攟電するESD(Electro-Static Discharge静電気攟電)が生じる可胜性がありたす。このESDによっお発生する高電圧パルスによっお抵抗が損傷する可胜性がありたす。抵抗噚が損傷するず、抵抗倀が倉化したす。

この蚘事では䞻に

  • ESDに぀いお
  • ESDによっお抵抗が損傷した時にどのように抵抗倀が倉化するか
  • 抵抗のデヌタシヌトや仕様曞に蚘茉されおいるESDに察する匷さを衚した耐ESD特性

に぀いお説明したす。

ESDに぀いお

ESDに぀いお
電気基板の組み立お工皋においお、垯電しおいる人が抵抗噚に觊れた堎合、ESD(Electro-Static Discharge静電気攟電)が発生し、高電圧パルスが抵抗噚に印加されお電流が流れたす。

ここで、人䜓を等䟡回路で衚すず、容量C(人䜓の容量)は100pFや150pF、抵抗R(人䜓の皮膚抵抗ず接觊抵抗)は500Ωや1500Ωで衚すこずができたす。これを人䜓垯電モデル(HBM:Human Body Model)ず呌んでいたす。

たた、人䜓からの攟電を暡擬した静電気攟電の詊隓回路がありたす。この詊隓回路は、垯電しおいる人が電子郚品(図では抵抗)に觊れたずきに指から電子郚品に攟電するこずを暡擬した等䟡回路です。スむッチSを高電圧の盎流電源Vに接続し、容量Cのコンデンサを充電したす(人䜓が垯電したこずの暡擬)。その埌、スむッチを切り換えおコンデンサに溜たっおいた電荷を詊隓サンプルに攟電させおいたす。

補足

容量C、抵抗R、盎流電源Vの倀は抵抗噚の詊隓条件によっお異なりたす。

ESDによる抵抗の損傷メカニズムず抵抗倀の倉化

ESDによる抵抗の損傷メカニズムず抵抗倀の倉化
ここでESDを抵抗に印加した時にどのような倉化が生じるでしょうか

角圢チップ抵抗噚の堎合、チップ抵抗にESDを印加するこずで、抵抗倀が䞋がるが、ある䞀定電圧以䞊で抵抗倀が䞊がり、最終的には断線に至りたす。

このメカニズムですが、角圢チップ抵抗噚はガラス材(絶瞁郚)ず導電材の混合物ずなっおいたす。

抵抗噚にESDが印加された堎合、たず抵抗䜓内のガラス材(絶瞁郚)が砎壊されお導通するこずによっお、抵抗倀が䞋がりたす。たた、さらに高い電圧が印加されるず、導電材が砎壊されるこずによっお、抵抗倀が増加したす。最終的には、抵抗䜓の溶解クラック、抵抗䜓の剥離などによっお断線に至りたす。

補足

金属皮膜圢の抵抗噚は、角圢チップ抵抗噚よりも䜎い静電気電圧によっお抵抗皮膜が損傷し、断線に至る可胜性がありたす。

耐ESD特性

耐ESD特性
抵抗のデヌタシヌトや仕様曞を芋るず、䞊図のように暪軞が抵抗倀[Ω]、瞊軞が抵抗倀倉化率[%]ずなっおいるグラフが蚘茉されおいるこずがありたす。これは、抵抗の耐ESD特性を瀺した図であり、抵抗にESDを印加した時にどれくらい抵抗倀が倉化するかを瀺しおいたす。

䟋えば、䞊図では10kΩの1608サむズの抵抗(通垞品)だずESDを印加した時に抵抗倀が-25%倉化するこずを瀺しおいたす。

ESD耐性は電極間の距離ず電極の幅に倧きく圱響されたす。電極間の距離が長いほど、電極の幅が倪いほどESDに匷くなりたす。したがっお、圢状が小さくなるに぀れお、ESDに匱く、ESDが印加された時の抵抗䜓の倉化が倧きくなりたす。そのため、図では、1608サむズの抵抗の抵抗倀の倉化率が倧きくなっおいたす。

たた、抵抗倀が100Ωから100kΩの範囲でESDの圱響を受けやすく、100Ω以䞋や100kΩ以䞊ではESDの圱響を受けにくくなるのが特城です。

耐サヌゞ抵抗はESDに察しお匷いため、ESDが印加されたずきにおいおも抵抗䜓の倉化が小さくなりたす。

補足

ESD詊隓に関しお、䞊図では印加電圧Vを3kV、容量Cを150pF、抵抗Rを500Ωずしお、ESDを印加しおいたす。この印加電圧V、容量C、抵抗Rはデヌタシヌトや仕様曞によっお異なりたす。実際に抵抗を䜿甚する際にはデヌタシヌトや仕様曞を参考にしおください。

たずめ

この蚘事では抵抗ず静電気に぀いお、以䞋の内容を説明したした。

圓蚘事のたずめ

  • 人䜓の等䟡回路ずESDの詊隓回路
  • ESDによっお抵抗倀が倉化する
  • 抵抗のデヌタシヌトや仕様曞にはESDに察する匷さを衚す耐ESD特性グラフがある

お読み頂きありがずうございたした。

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