ESD耐性分類レベル（HBM および CDM）について解説

LED製品の信頼性、特に静電気放電（ESD）対策は非常に重要です。ESDによるダメージは、LEDの性能低下や故障、ひいては製品全体の信頼性低下に繋がる可能性があります。LED製品の信頼性を保証する上で不可欠なESD耐性について、製品仕様で重要な指標となるHBMやCDMといった分類レベルが何を意味し、LEDの信頼性とどう関わるのかを理解することは、適切なLED選定や信頼性の高い製品設計を行う上で欠かせません。これらの内容を分かりやすく解説した記事をご紹介します。

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信頼性 - ESD 耐性分類レベル (HBM および CDM) とは何ですか?

ESD(Electrostatic Discharge:静電気放電)/EOS(Electrical Over Stress:過電圧・電流ストレス)分類限度値（ANSI/ESDA/JDEC JS-001およびJS-002）は、電子システムの製造における取り扱いおよび組み立て工程における部品損傷のリスクに適用されます。

これらのシステムが外部に接続されると、別の規格であるIEC 61000シリーズが適用されます。IEC 61000シリーズの規格は、部品レベルの分類レベルよりもはるかに深刻なEOS事象を想定しており、部品のESD定格は、工場内のスイッチングノイズや近隣での落雷といった、より深刻な事象から保護されていない場合に部品が耐えられることを保証するものではありません。

人体モデル：電気部品のESD閾値を特性評価するためのモデルの一つに、人体モデル（HBM:Human Body Model）があります。人体は電気の有効な導体であり、私たちは多くの日常的な活動を通じて静電気を発生させます。 HBM（ANSI/ESDA/JDECの静電放電感受性試験に関する共同規格JS-001で定義）は、帯電した人が帯電していない部品に接触した場合、あるいはその逆の場合に生じる現象を数学的に表現したものです。HBMの表現は、100pF（ピコファラッド）の充電コンデンサと1500Ω（オーム）の抵抗器を直列に接続した等価回路に基づいています。部品のHBM耐性分類レベルは、以下の表に示されています。

帯電デバイスモデル：電気部品のESD閾値を特性評価するためのもう1つのモデルは、部品レベル帯電デバイスモデル（CDM:Charged Device Model）です。CDMは、摩擦電気または静電誘導によって帯電した部品と人体以外の物体との間の差動電荷イベントを数学的に表現したものです。製造業における自動化の増加に伴い、適切に接地されていない静電気を発生する機械は、近くのデバイスに電荷を誘導し、最終的に導体との接触により放電を引き起こす可能性があります。このような場合、接触抵抗は通常低いため、例えば1～2ナノ秒間に10アンペアといった、非常に短時間で大きな電流が発生する可能性があります。CDMの電流は、放電を制限する電流制限抵抗が経路に存在しないため、HBMの電流よりも高くなります。CDMの閾値電圧（下表参照）は、これらの高い電流のためにHBMよりも低くなります。

LEDの電気的ストレスとLEDの損傷を防ぐ方法の詳細については、Luminusのアプリケーションノート「LEDの電気的ストレスによる損傷とその防止方法」をお読みください。

アプリケーションノート「LEDの電気的ストレスによる損傷とその防止方法」はこちら

まとめ

ESD 耐性分類レベル (HBM および CDM) とは？

ESD耐性分類レベル（HBMおよびCDM）は、電子部品が静電気放電（ESD）による損傷からどの程度保護されているかを示す指標です。人体モデル（HBM）は、帯電した人が部品に触れた際の放電を模擬し、1500Ωの抵抗と100pFのコンデンサでモデル化されます。一方、帯電デバイスモデル（CDM）は、部品自体が帯電し、他の物体に接触した際の放電を模擬し、HBMよりも高い電流が流れます。これらの分類は、電子部品の取り扱いおよび組み立てプロセスにおける損傷リスクを評価するために用いられます。