ESDの発生事例とシステム上の対策：マイコン講座 ESD対策編（2）（3/4 ページ）

[菅井賢（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

システム設計時のESD対策

　マイコンを実装したプリント基板上でESDを対策する方法はいくつかある。配線に抵抗、チョークコイルを直列に挿入したり、端子とグランド間にコンデンサーを入れたりしてサージ電圧を緩和する方法が簡単かつ安価である。だが、これらの方法は、電気的特性に影響を及ぼす。

　電気的特性に影響を与えずにESDからマイコンを保護する方法としては、ESD保護ダイオード^＊1）がある。保護ダイオードには内部のダイオードの構成によって単方向タイプと双方向タイプの2種類がある。

　図4に双方向タイプのESD保護ダイオード「ESDZV5-1BF4」^＊2）の例を示す。

図4：双方向タイプのESD保護ダイオード「ESDZV5-1BF4」の動作 （クリックで拡大）

　この保護ダイオードは、端子とグランド間に挿入する。サージ電圧が端子に印加された場合には、保護ダイオードがサージ電圧を30秒ナノ後には数ボルトまでクランプ（図4では7V）するので、ESDからマイコンを保護することができる。通常時のマイコンが動作しているときには、グランドと絶縁しているため、電気的特性に影響を与えることはない。

　なお、単方向タイプのESD保護ダイオード「ESDZL5-1F4」^＊3）の例も示しておく。

図5：単方向タイプのESD保護ダイオード「ESDZL5-1F4」の動作

　ESD保護ダイオードの性能評価は、サージ電圧8kVのESDガン（コンデンサーと内部抵抗を内蔵）を用いて端子の配線上に印加し、端子直近の電圧値をオシロスコープで観測する方法を用いる。

　観測波形上でESD印加直後のピーク電圧値は「ピーククランピング電圧」、印加30ナノ秒後の電圧値は「30ナノ秒後のクランピング電圧」と呼ばれ、この2つの値がESD保護デバイスの性能を表す。この2つの値が低ければ低いほど、ESD保護性能が高いことはいうまでもない。

【参考情報】
　　＊1）小型スマート機器向けに、業界最高の保護性能を実現する0201パッケージのESD保護ダイオードを発表
　　＊2）ESD保護ダイオード「ESDZV5-1BF4（双方向タイプ）」
　　＊3）ESD保護ダイオード「ESDZL5-1F4（単方向タイプ）」