静电对策和ESD对策

在制造现场和设计阶段都必不可少——静电对策和ESD对策

除了用于上面提到的能量收集等，静电还被用于打印机、复印机、除尘器以及各种制造和加工设备等。然而，比起这些有益的方面，可以说开头提到的ESD破坏和异物粘附等问题更引人关注。为了避免这些问题，只能全力实施各种对策。以下介绍具体对策的一些示例。

防止制造工序中产生次品的静电对策

带电即静电的一个众所周知的原因是由物体或人在运动时的摩擦而产生的带电（摩擦带电）。这种带电在产品的制造工序中也经常发生。针对由这些原因引起的静电问题的典型对策是使用“静电消除器”，它通过用空气将离子吹到对象物体上来中和带电电荷。

除静电器有对在搬运线等上面带电的工件上的静电进行中和并将其去除的杆型、对在手工装配工序等当中产生的静电进行中和并将其去除的带风扇鼓风机型、一边将空气集中吹到目标点一边去除静电，从而将因静电而粘附的异物去除的枪型等各种各样的形式。
 
此外，佩戴腕带将静电释放到地面（GND）以防止作业人员的手导致ESD也可以说是防止因人而产生的ESD破坏导致产生缺陷产品的基本对策。

使用电子设备时，ESD对策也很重要。“ESD保护装置”中的静电对策

电子设备中的ESD等静电危害不仅会发生在制造工序中，还会发生在购买者的使用过程中。例如，如果电子设备中的IC等电子器件因开关操作等而产生ESD，就会导致误动作或因SED破坏而发生故障。因此，在设计阶段就需要针对静电危害和ESD采取对策。
 
电子设备在使用过程中特别容易产生ESD的地方是人用手操作的地方，例如按钮、插拔USB等插头的连接器等各种外部接口等。换句话说，操作导致向IC瞬间施加高电压，从而产生ESD后，电子设备发生故障或出问题的风险会增加（图 1）。因此，可以毫不夸张地说，电子设备中需要ESD对策的地方，就是用户接触或接近的各个地方。

为了防止以这种方式发生的ESD危害，需要将带电的电荷释放到地面（GND）。实现这一要求的装置被称为“ESD保护装置”，可以说它是防止突发故障等以确保电子设备稳定工作所重要装置。

ESD保护装置“TVS二极管”及其工作原理

电子设备中使用的典型ESD保护装置之一是“TVS二极管（TVS Diode）”。图2显示了其连接示例及其工作原理。

图2：在外部接口（I/O）与IC之间并联设置TVS二极管的示例

在图2中，TVS二极管设置在连接外部接口（I/O）和IC的信号线与地面（GND）之间。在正常动作期间，TVS二极管开关功能处于OFF状态，信号线与GND绝缘。

另一方面，当I/O由于某种原因带电，I/O与GND之间变为高电压时，容易产生ESD。如果产生ESD并侵入，TVS二极管将变为ON状态，ESD将通过TVS二极管从信号线流向GND。

TVS二极管通过这样的工作原理来保护IC免受ESD危害。

特别是近年来的信息设备变得更加小型化，例如支持高速数据传输I/O——USB4、支持更高电压和更大电流的电源输入/输出功能（USB PD：USB Power Delivery）已开始普及，可以说，由此导致信息设备的ESD对策变得更加重要。