📏 ESD試験モデルと評価規格
📘 概要
ESD耐性は、製品出荷前に 国際規格に基づいた試験 によって評価されます。
設計者はこれらの試験モデル（HBM, MM, CDM）の意味と限界を理解し、実際の設計耐性と対応づけることが重要です。
🌩️ 主なESD試験モデル
| モデル名 |
概要 |
主な模擬対象 |
破壊メカニズム |
| HBM（Human Body Model） |
人体が帯電してデバイスに触れる |
製造・検査中のオペレーター |
ゲート酸化膜破壊など |
| MM（Machine Model） |
接触した装置や治具からの放電 |
テスター、ハンドラー等 |
電源ピン短絡・金属溶断 |
| CDM（Charged Device Model） |
IC自体が帯電し接地時に放電 |
ピック＆プレース中など |
高速高電流による突入破壊 |
🧪 各試験モデルの条件と代表的規格
✅ HBM（人体モデル）
- モデル：100 pF + 1.5 kΩ
- 波形：指数減衰、~150 ns
- 電圧：500 V〜2000 V
- 標準：JEDEC JESD22-A114
✅ MM（機器モデル）
- モデル：200 pF + 0 Ω（ほぼ短絡）
- 波形：非常に急峻
- 電圧：200 V〜400 V（推奨）
- 標準：JEDEC JESD22-A115（現在は非推奨）
✅ CDM（帯電デバイスモデル）
- モデル：実チップが自己帯電
- 放電：数百 ps で完了
- 電圧：250 V〜1000 V
- 標準：JEDEC JESD22-C101 / ANSI/ESDA/JEDEC JS-002
🧩 実務設計との接続点
- 設計ではCDMが最も厳しい条件となる
- 対策：短距離GND経路、低L配線、レイアウト対称性
- HBM/250V は最低条件とされる（JEDEC Class 1）
- 高ESD要求製品ではHBM 2kV以上、CDM 500V以上が求められる
⚠️ ESD試験と実態のギャップ
| 要素 |
試験条件 |
実際の製造現場 |
| 試験対象 |
単一ピン |
多ピン同時放電もありうる |
| 温度条件 |
室温 |
実装工程で高温/高湿の可能性 |
| 再現性 |
試験で安定 |
実環境ではランダム発生も |
→ 設計は“試験だけ通ればいい”ではなく、現場実態を意識すべき。
📚 教材的意義
- 設計上の「数値目標」を明確化
- 各モデルの物理的イメージと「設計で何が効くか」の理解促進
- 信頼性試験と設計仕様の橋渡し
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