ESD (静電気放電)

静電気は摩擦、接触や、ルーティングプロセスによって引き起こされます。プラスチック、繊維、金属などの材質は電荷を蓄え、触れたり近づいたりすると突然放電します。この現象は電子機器業界では特に重大で、わずかな供給電圧でも繊細な機器を破壊する可能性があります。

結果として、電子機器や電子部品に不可逆的な損傷を与えることがよくあります。絶縁ゲート電界効果トランジスタ (MOSFET) や絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT) などの機器を搭載したプリント基板 (PCB) は、特に影響を受けやすいものです。半導体業界や電子機器製造に使用されるICチップ (集積回路) や基板も危険です。電位の急激な均等化は高電圧を引き起こし、組み立てられた回路基板やその繊細な個々の機器に修復不可能な故障をもたらす可能性があります。

材質の導電率

電子機器をESD損傷から効果的に保護するためには、例えば搬送時に使用される材質の導電率が中心的な役割を果たします。これらの材質はワークと直接接触するため、静電荷が制御されたダメージのない方法で放電できるようにする必要があります。

導電率は、材質がその比抵抗によって電荷を安全に放電できる能力を表します。抵抗値によって、放電は導電性材質の場合のように非常に速く起こるか、拡散性材質の場合のようにゆっくりと成業された状態で起こります。ここでの決定的な要因は常に比抵抗であり、どのような速度で、どのような方法で電荷が安全に放電されるかを決定します。

ESD保護における抵抗範囲

材質クラスによって、比抵抗範囲は異なります：

• 導電性プラスチックは通常 1.0x10³～1.0x10⁵Ωで、電荷を非常に素早く放電させます。
• 拡散性材質は 1.0x10⁶～1.0x10⁹Ωの範囲にあり、ダメージの少ない制御された放電を行います。シュマルツの真空パッド材質 NBR-ESDと HT1-ESDはまさにこの範囲にあり、ワークが帯電している場合でも安全な放電を実現します。
• 帯電防止材質は、 1.0x10¹⁰～1.0x10¹²Ωの間で特に高い値を示し、主に電荷が蓄積されることを防ぐ働きをしますが、他方で電荷が残ってしまう可能性もあります。

導電率の試験方法

「ポイント・ツー・グラウンド」測定は、比抵抗を考慮しながら放電能力を検証する特別な手段の一つである。この測定に基づいて、システム全体の抵抗がどの範囲にあるかを特定することが可能です。特別な抵抗計を用いることで、測定点 (1) とシステムの接地点 (接地電位) (2) の間の放電抵抗を測定することができます。

ESD保護に適した材質には、取付位置を示すためにESD保護マークが表示されています。この記号は、製品がESD保護に適しており、静電気放電から他の機器を確実に保護することを示しています。

ESD保護を材質レベルや試験手順で確保するだけでなく、実際の作業環境でも一貫して実施するためには、明確に定義された使用範囲と現場に合わせた対策が要件となります。

ESD保護区域、略して「EPA」(Electrostatic Protected Area) とは、すべての材質、工具、作業機器が電気的に散逸するように実現された特別な使用範囲のことです。これには、拡散性のある床、接地システム、ESD準拠の衣服や装備が含まれます。その目的は、プリント基板、半導体、光電子部品などの敏感な機器を確実に保護できるよう、帯電を防止・静電気を制御された状態で放電することです。

電子・半導体業界ではESD保護が不可欠です。MOSFETやIGBTのような機器を含む繊細なプリント基板は静電気放電に非常に弱く、すべての搬送手順において信頼性の高い保護が要件となります。