JP2940429B2 - Electrostatic discharge evaluation device, electrostatic discharge evaluation method, electrostatic discharge test device, and electrostatic discharge test method - Google Patents
Electrostatic discharge evaluation device, electrostatic discharge evaluation method, electrostatic discharge test device, and electrostatic discharge test methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器の静電気によ
る電磁妨害を排除する能力であるイミュニティを評価す
るための装置及び静電気放電に対する耐力向上施策の検
討を支援するためのシステムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for evaluating immunity, which is an ability to eliminate electromagnetic interference caused by static electricity in electronic equipment, and a system for supporting the study of measures to improve the resistance to electrostatic discharge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子機器の静電気放電による誤動
作防止対策は、図１６に示すよう羽根式の静電気放電試
験装置６１（例えば、特開昭５６−８６３６８号公報参
照）を用いたり、図１７に示すような静電気放電ガン６
２（例えば、実開昭６２−７９１７４号、特開昭６１−
２０７９７５号公報参照）などを用いて電子機器に直接
静電気を放電し、その際に生じた誤動作の現象から誤動
作発生の原因となっている場所や回路を推測し、原因と
考えられる部分に静電気に対するイミュニティ向上の施
策を施し、対策前後の静電気放電耐力試験の結果から対
策の効果確認を行っていた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a countermeasure for preventing malfunction of electronic equipment due to electrostatic discharge, a vane type electrostatic discharge test apparatus 61 (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-86368) as shown in FIG. Electrostatic discharge gun 6 as shown in
2 (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-79174,
207975) to discharge the static electricity directly to the electronic device, and guess the place or the circuit causing the malfunction from the phenomenon of the malfunction that occurs at that time, and place the part considered to be the cause against the static electricity. Measures were taken to improve immunity, and the effectiveness of the measures was confirmed from the results of the electrostatic discharge tolerance test before and after the measures.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
による静電気評価方法では静電気放電時の電子機器の誤
動作の有無は評価できても、誤動作が生じた際の原因は
誤動作の現象から推測するしかなく、原因となる要因や
回路を特定することが非常に困難であった。However, in the static electricity evaluation method according to the prior art, the presence or absence of malfunction of the electronic device at the time of electrostatic discharge can be evaluated, but the cause of the malfunction can only be estimated from the phenomenon of malfunction. It was very difficult to identify the causal factors and circuits.
【０００４】また、電子回路に加えられる電磁界の強度
が定量的に把握できないため、回路にどれだけの静電気
イミュニティを持たせるかの指針が得られない、現象か
らの推測では金属フレームや金属ケースまたは回路実装
設計上の問題点が見えてこない、カットアンドトライで
変更するための時間がかかるなどの問題点があった。In addition, since the strength of an electromagnetic field applied to an electronic circuit cannot be quantitatively grasped, no guide can be obtained as to how much electrostatic immunity is to be imparted to the circuit. Alternatively, there is a problem that a problem in the circuit mounting design cannot be seen, and it takes time to make a change by cut and try.
【０００５】本発明の目的は上記の問題点を解決し、誤
動作の原因となる回路の特定を容易にし、かつその影響
の定量化を可能とし、短時間で静電気イミュニティ向上
の施策を施すための支援ツールを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to easily identify a circuit causing a malfunction, to quantify the effect thereof, and to take measures for improving electrostatic immunity in a short time. To provide support tools.
【０００６】上記の課題を解決するため、本発明におい
ては、被試験機器へ静電気を放電させる静電気発生器
と、電磁界を検出するための電磁界検出用プローブと、
前記プローブを回転させるプローブ回転手段と、前記プ
ローブを移動させるプローブ移動手段と、プローブの出
力電圧波形を記憶するストレージオシロスコープと、前
記静電気発生器とプローブ回転手段とプローブ移動手段
とストレージオシロスコープとをコントロールするコン
トロール部と、前記ストレージオシロスコープへ記憶し
た電圧波形を電磁界波形に変換するデータ処理部と、処
理された結果を出力する出力部で構成されたことを特徴
とする。In order to solve the above problems, the present invention provides an electrostatic generator for discharging static electricity to a device under test, an electromagnetic field detecting probe for detecting an electromagnetic field,
A probe rotating unit for rotating the probe, a probe moving unit for moving the probe, a storage oscilloscope for storing an output voltage waveform of the probe, and controlling the electrostatic generator, the probe rotating unit, the probe moving unit, and the storage oscilloscope. a control unit which is characterized in that a data processing unit for converting the voltage waveform stored into the storage oscilloscope electromagnetic field waveform, composed of an output unit that outputs a result processed.
【０００７】データ処理部は、得られた電磁界波形から
波形のピーク値を求める機能を有し、出力部は電磁界検
出用プローブの各位置における電磁界波形から求められ
たピーク値の分布をグラフ化して出力する機能を有して
いることを特徴とする。The data processing section has a function of obtaining a peak value of the obtained electromagnetic field waveform from the obtained electromagnetic field waveform, and the output section has an electromagnetic field detection function.
It has a function of graphing and outputting the distribution of peak values obtained from the electromagnetic field waveform at each position of the output probe.
【０００８】電磁界検出用プローブにはループプローブ
を用い、コントロール部は前記ループ面を回転させ、得
られた受信磁界の最も強いループ面の角度を記録し、出
力部はプローブの各位置に対応するループ面の向きを表
示する機能を有していることを特徴とする。A loop probe is used as a probe for detecting an electromagnetic field, the control unit rotates the loop surface, and records the angle of the strongest loop surface of the obtained reception magnetic field, and the output unit corresponds to each position of the probe. The function of displaying the direction of the loop surface to be performed is provided.
【０００９】電磁界検出用プローブは、互いに直交する
２つもしくは３つのループプローブを組み合わせてなる
構造を特徴とする。また、この場合、データ処理部は２
つもしくは３つのプローブで測定して求めた電磁界波形
からプローブの位置で受信磁界の最も強い向きを記録
し、出力部はプローブの各位置に対応する磁界の向きを
表示する機能を有していることを特徴とする。The electromagnetic field detecting probe is characterized by a structure formed by combining two or three loop probes orthogonal to each other. Also, in this case, the data processing unit
One or recording the strongest orientation of the received magnetic field measured and obtained electromagnetic field waveforms at three probes at the position of the probe, the output unit is a direction of the magnetic field corresponding to the respective positions of the probe
Characterized in that it has a table Shimesuru function.
【００１０】データ処理部は測定された電磁界波形をフ
ーリエ変換して周波数特性に変換する機能を持ち、出力
部は特定の周波数成分における振幅の分布を出力するこ
とを特徴とする。被試験機器へ静電気を放電させる静電
気発生器と、電磁界を検出するためにマトリクス状に配
置された電磁界検出用プローブと、該マトリクスの中で
電磁界を測定するプローブを選択するスイッチと、前記
プローブを回転させるプローブ回転手段と、プローブの
出力電圧波形を記憶するストレージオシロスコープと、
前記静電気発生器とプローブ回転手段とストレージオシ
ロスコープとスイッチとをコントロールするコントロー
ル部と、前記ストレージオシロスコープへ記憶した電圧
波形を電磁界波形に変換するデータ処理部と、処理され
た結果を出力する出力部で構成されたことを特徴とす
る。前記電磁界検出用プローブは、互いに直交する２つ
もしくは３つのループプローブを組み合わせてなること
を特徴とする。この場合には前記プローブ回転手段は不
要である。静電気試験器により被試験機器に静電気を放
電させながら、被試験機器周囲の電磁界波形を測定し、
この電磁界波形および磁界強度分布から被試験機器が誤
動作する原因を明らかにすることを特徴とする。The data processing section has a function of converting the measured electromagnetic field waveform into a frequency characteristic by performing a Fourier transform, and the output section outputs an amplitude distribution of a specific frequency component. A static electricity generator for discharging static electricity to the device under test, an electromagnetic field detection probe arranged in a matrix to detect the electromagnetic field, and a switch for selecting a probe for measuring the electromagnetic field in the matrix, Probe rotating means for rotating the probe, a storage oscilloscope for storing an output voltage waveform of the probe,
A control unit for controlling the and the storage oscilloscope and a switch wherein the electrostatic generator and probe rotation means, and a data processing unit for converting the voltage waveform stored into the storage oscilloscope electromagnetic field waveform, an output unit for outputting the result processed It is characterized by comprising. The electromagnetic field detecting probe is characterized by combining two or three loop probes orthogonal to each other. In this case, the probe rotating means is unnecessary. While discharging static electricity to the equipment under test with an electrostatic tester, measure the electromagnetic field waveform around the equipment under test,
The cause of the malfunction of the device under test is clarified from the electromagnetic field waveform and the magnetic field intensity distribution.
【００１１】電磁界を発生するプローブと、該プローブ
の発生電磁界と該プローブの入力電圧との関係を表す校
正係数と、該校正係数を用いて所望の電磁界波形の発生
を可能とする任意の電圧波形を発生することが可能な電
圧発生器とで構成され、電磁界を発生するプローブは、
被試験装置上に配置し特定の方向の電磁界を局所的に印
加することにより、所望の方向の磁界を印加できること
を特徴とする。A probe for generating an electromagnetic field, a calibration coefficient representing a relationship between the generated electromagnetic field of the probe and an input voltage of the probe, and an arbitrary electromagnetic field capable of generating a desired electromagnetic field waveform using the calibration coefficient. is the is composed of a voltage generator capable of generating a voltage waveform, a probe which generates an electromagnetic field,
Place on the device under test and locally apply an electromagnetic field in a specific direction
To apply a magnetic field in a desired direction
It is characterized by .
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【００１４】電圧発生部はステップ状の電圧を発生する
電源と可変容量コンデンサと可変抵抗で構成されている
ことを特徴とする。The voltage generator is characterized by comprising a power supply for generating a step voltage, a variable capacitor and a variable resistor.
【００１５】電磁界を検出、発生する電磁界プローブ
と、該プローブの出力電圧波形を測定しディジタル信号
に変換するストレージオシロスコープと、ディジタル信
号を記憶するコンピュータと、該コンピュータに記憶さ
れたディジタル信号をアナログ電圧波形に変換するディ
ジタル−アナログ変換器と、前記電磁界プローブの入出
力を前記ストレージオシロスコープか前記ディジタル−
アナログ変換器に切り替えるスイッチとで構成されたこ
とを特徴とする。静電気試験器により被試験機器に静電
気を放電させながら、被試験機器周囲の電磁界波形を測
定し、その後、測定した被試料機器周囲の各測定点での
電磁界波形を各測定点で個別印加することにより、静電
気放電によって機器が誤動作した場所を特定することを
特徴とする。An electromagnetic field probe for detecting and generating an electromagnetic field; a storage oscilloscope for measuring an output voltage waveform of the probe and converting the waveform into a digital signal; a computer for storing the digital signal;
A digital-to-analog converter for converting the obtained digital signal into an analog voltage waveform, and connecting the input and output of the electromagnetic field probe to the storage oscilloscope or the digital-to-digital converter.
And a switch for switching to an analog converter. Measure the electromagnetic field waveform around the UUT while discharging static electricity to the UUT with an electrostatic tester, and then apply the measured electromagnetic field waveform at each measurement point around the UUT individually at each measurement point By doing so, a place where a device malfunctions due to electrostatic discharge is specified.
【００１６】[0016]
（実施例１）次に本発明の第１の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。(Embodiment 1) Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１７】図１は本発明に係る静電気放電評価装置１
の一実施例を示す外観図、図２は図１に示した装置のブ
ロック図である。測定対象試料２の一部に放電ガン３を
当て、放電する。放電に必要な電力は電源４より供給す
る。放電の大きさ、タイミングはコントロール部５でコ
ントロールされる。静電気が放電されると金属フレーム
や金属ケース表面にはインパルス状の電流が流れ、磁界
が発生する。被測定試料２の近傍に発生した磁界強度は
ループプローブ６により検出する。ループプローブ６は
ループ面を貫く磁界強度と出力電圧の比である校正係数
が既知の物を使用する。ループプローブ６はプローブ移
動部７によってグランド面８に平行なＸ−Ｙ面内を移動
し、特定の位置における磁界強度が検出できる。プロー
ブの移動はコントロール部５によって制御され、プロー
ブをＸ−Ｙ平面の任意の場所に移動できる。FIG. 1 shows an electrostatic discharge evaluation apparatus 1 according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the apparatus shown in FIG. The discharge gun 3 is applied to a part of the sample 2 to be measured to discharge. Power required for discharging is supplied from a power supply 4. The magnitude and timing of the discharge are controlled by the control unit 5. When the static electricity is discharged, an impulse-shaped current flows on the surface of the metal frame or the metal case, and a magnetic field is generated. The magnetic field intensity generated in the vicinity of the sample 2 is detected by the loop probe 6. As the loop probe 6, a probe having a known calibration coefficient, which is a ratio of the magnetic field strength penetrating the loop surface to the output voltage, is used. The loop probe 6 is moved in the XY plane parallel to the ground plane 8 by the probe moving unit 7, and the magnetic field intensity at a specific position can be detected. The movement of the probe is controlled by the control unit 5, and the probe can be moved to any position on the XY plane.
【００１８】ループ面はグランド面に垂直となるように
配置され、プローブ回転部９により垂直を保ちながら回
転することにより、磁界強度のグランド面８に平行な成
分の最大値と向きを知ることができる。The loop surface is arranged so as to be perpendicular to the ground surface. By rotating the probe surface while keeping it vertical by the probe rotating unit 9, it is possible to know the maximum value and direction of the component of the magnetic field strength parallel to the ground surface 8. it can.
【００１９】ループプローブ６の出力電圧はストレージ
オシロスコープ１１で測定され、デジタル信号に変換さ
れる。デジタル信号化された出力電圧信号はコンピュー
タ１２のデータ処理部１０に転送され、あらかじめ記憶
されていたループプローブ６の校正係数を考慮して磁界
波形に変換される。図３（ｃ）は金属フレームを示す図
である。被測定試料としてプリンタの底部に用いられる
３２cm×４０cm、厚さ１mmの鉄板で構成され金属フレー
ム２１のＰ点に放電ガンを用いて静電気放電したときの
Ｑ点においてフレームから１０mm離れた近傍における磁
界を測定したときのプローブ電圧波形を（ａ）、及び変
換後の磁界波形を（ｂ）に示す。フレーム２１はグラン
ド面８に平行に１１mm離して設定した。磁界の検出には
終端を短絡した直径１０mmの円形ループ面を持つシール
デッドループを用いた。磁界の時間軸波形は立ち上がり
で大きなピークを持ち、ある特定の周波数で振動しなが
ら減衰する。The output voltage of the loop probe 6 is measured by the storage oscilloscope 11 and converted into a digital signal. The digitalized output voltage signal is transferred to the data processing unit 10 of the computer 12 and converted into a magnetic field waveform in consideration of the calibration coefficient of the loop probe 6 stored in advance. FIG. 3C is a diagram showing a metal frame. A magnetic field in the vicinity of a point 10 mm away from the frame at point Q when electrostatic discharge is performed by using a discharge gun at point P of the metal frame 21 made of a 32 cm × 40 cm, 1 mm thick iron plate used as the sample to be measured at the bottom of the printer (A) shows the probe voltage waveform when the measurement was made, and (b) shows the converted magnetic field waveform. The frame 21 was set at a distance of 11 mm in parallel with the ground plane 8. For the detection of the magnetic field, a shielded loop having a circular loop surface with a diameter of 10 mm and a short-circuited terminal was used. The time axis waveform of the magnetic field has a large peak at the rise, and attenuates while oscillating at a specific frequency.
【００２０】図４は同じ金属フレーム２１の表面を３cm
×３cmの格子状に区切り、各交点での磁界波形を測定
し、最も磁界強度の高いピーク値の変化の様子を描いた
濃淡マップ２２である。濃い部分が高い磁界強度に対応
する。同一のフレーム２１でも位置によって、磁界強度
が異なることがわかる。FIG. 4 shows the same metal frame 21 with a surface of 3 cm.
The shading map 22 is divided into a grid of 3 cm, measures the magnetic field waveform at each intersection, and depicts a state of a change in a peak value having the highest magnetic field intensity. A dark portion corresponds to a high magnetic field strength. It can be seen that the magnetic field intensity differs depending on the position even in the same frame 21.
【００２１】静電気の放電に伴い導体上を流れる電流は
近傍の磁界を測定して求めることができる。磁界が発生
する方向は電流に垂直であることからループ面をプロー
ブ回転部９の機能により回転し、それぞれの位置におい
て最大値を得る向きを探る。最大出力が得られたときの
ループ面に垂直な面が電流の向きとなる。図５にこうし
て求めた金属フレーム２１上の電流の流れを矢印で図示
した電流マップ２３を示す。The current flowing on the conductor due to the discharge of static electricity can be obtained by measuring the magnetic field in the vicinity. Since the direction in which the magnetic field is generated is perpendicular to the current, the loop surface is rotated by the function of the probe rotating unit 9 to find the direction in which the maximum value is obtained at each position. The plane perpendicular to the loop plane when the maximum output is obtained is the direction of the current. FIG. 5 shows a current map 23 in which the flow of the current on the metal frame 21 thus obtained is shown by arrows.
【００２２】図４の濃淡マップ２２と図５の電流マップ
２３から、フレームにスリットや開口があるとその両端
部において電流が集中して流れるため、この部分での磁
界強度が強くなることがわかる。またこれらの結果はプ
リント基板設計時に磁界の強くなる場所に誤動作を起こ
し易い感受性の高い回路を置かない、近傍磁界が大きく
ならないようなスリット形状に変更するなどの機器の設
計に有効な情報を与える。また、図３のように磁界が特
定の周波数での振動する位置には、回路の誤動作防止の
ため、同一のもしくは高調波などが動作周波数と一致す
る回路を置かないなどの施策のための情報が得られる。From the gray scale map 22 in FIG. 4 and the current map 23 in FIG. 5, it can be seen that if there is a slit or opening in the frame, the current flows intensively at both ends of the frame, so that the magnetic field intensity at this part becomes strong. . These results also provide useful information for designing equipment, such as avoiding placing circuits that are susceptible to malfunction in places where the magnetic field is strong when designing printed circuit boards, and changing the slit shape so that the nearby magnetic field does not increase. . In addition, as shown in FIG. 3, information for measures such as not placing a circuit having the same or a higher harmonic or the like at the operating frequency at a position where the magnetic field oscillates at a specific frequency to prevent malfunction of the circuit. Is obtained.
【００２３】以上、本発明による第一の実施例を示した
が、本発明は上記実施例に限られることなく種々の変形
が可能である。Although the first embodiment according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
【００２４】例えば、磁界検出部を図６に示すようにル
ープ面がグランド面８に垂直で互いに直交する二つのル
ーププローブ３１ａ、３１ｂを組み合わせた２ループ型
磁界検出プローブ３１で構成すると図１に示したプロー
ブ回転機構９は不要となる。この場合、磁界のＸ方向を
３１ａ、Ｙ方向を３１ｂで検出しその強度を図７に示す
ようにベクトル表示することにより測定点での磁界の方
向がわかる。For example, when the magnetic field detecting section is constituted by a two-loop type magnetic field detecting probe 31 in which two loop probes 31a and 31b whose loop surfaces are perpendicular to each other and are perpendicular to the ground plane 8 are combined as shown in FIG. The illustrated probe rotation mechanism 9 becomes unnecessary. In this case, the direction of the magnetic field at the measurement point can be known by detecting the X direction of the magnetic field at 31a and the Y direction at 31b and displaying the intensity as a vector as shown in FIG.
【００２５】また、上記の２ループに図８に示すように
ループ面がグランド面８に平行なループ３１ｃを加える
ことにより、Ｚ軸方向の磁界強度が測定され、測定点で
の磁界の向きを３次元で知ることができる。Further, by adding a loop 31c having a loop surface parallel to the ground surface 8 as shown in FIG. 8 to the above two loops, the magnetic field strength in the Z-axis direction is measured, and the direction of the magnetic field at the measurement point is changed. Can be known in three dimensions.
【００２６】図９に示すように複数の磁界検出プローブ
６をマトリクス状に配列し、それぞれをスイッチにより
選択することにより、プローブ移動部を設ける必要がな
くなる。さらにマトリクス状に配列されたそれぞれの磁
界プローブを図６、もしくは図８に示すような異なる方
向の磁界測定が可能なプローブを用いれば、個々のプロ
ーブ部に設けたプローブ回転機構も不要となる。As shown in FIG. 9, by arranging a plurality of magnetic field detecting probes 6 in a matrix and selecting each of them by a switch, it is not necessary to provide a probe moving section. Further, if the magnetic field probes arranged in a matrix are probes capable of measuring magnetic fields in different directions as shown in FIG . 6 or FIG. 8, the probe rotating mechanism provided in each probe unit is not required.
【００２７】（実施例２）次に本発明の第二の実施例に
ついて図面を参照して詳細に説明する。Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２８】図１０は本発明の第二の実施例による静電
気放電試験装置４１のブロック構成である。本装置４１
は被測定試料４２に磁界を印加するための磁界発生プロ
ーブ４３、磁界発生プローブの入力インピーダンスを考
慮して所望の波形の磁界を発生するための信号電圧を発
生させる電圧発生器４４で構成される。電圧発生器４４
はディジタル−アナログ変換機能を有するものを利用す
れば、コンピュータにより任意の波形を作り出せるメリ
ットがある。図１１に示すように磁界発生用プローブ４
３としてループプローブを用い、プリント回路基板など
の被測定試料４２近傍の任意の位置に置いて高周波磁界
を発生すると、被測定試料４２に局所的に磁界が印加さ
れる。FIG. 10 is a block diagram of an electrostatic discharge test apparatus 41 according to a second embodiment of the present invention. This device 41
Is composed of a magnetic field generating probe 43 for applying a magnetic field to the sample 42 to be measured, and a voltage generator 44 for generating a signal voltage for generating a magnetic field having a desired waveform in consideration of the input impedance of the magnetic field generating probe. . Voltage generator 44
There is a merit that an arbitrary waveform can be created by a computer if a device having a digital-analog conversion function is used. As shown in FIG.
When a loop probe is used as 3 and a high-frequency magnetic field is generated at an arbitrary position near the sample 42 to be measured such as a printed circuit board, the magnetic field is locally applied to the sample 42 to be measured.
【００２９】図１に示した静電気放電評価装置１の構成
において、磁界検出用プローブ６を磁界発生用プローブ
４３に置き換えることで任意の点と方向の磁界を印加す
ることができる。In the configuration of the electrostatic discharge evaluation apparatus 1 shown in FIG. 1, a magnetic field in any point and direction can be applied by replacing the magnetic field detecting probe 6 with the magnetic field generating probe 43.
【００３０】これらの磁界発生用プローブに短絡もしく
は抵抗終端を持つループアンテナを用いれば、磁界検
出、及び磁界発生の双方に使用することができる。If a loop antenna having a short-circuit or a resistance termination is used for these magnetic field generating probes, it can be used for both magnetic field detection and magnetic field generation.
【００３１】電圧発生器４４には図１２に示すようにス
テップ電圧を発生させる電源４５、可変容量コンデンサ
４６、可変抵抗４７により構成してもよい。例えば、自
己インダクタンスＬが既知である終端短絡ループプロー
ブ４３を磁界発生器として用いた場合には、可変容量コ
ンデンサ４６の容量値をＣ、可変抵抗４７の抵抗値を
Ｒ、ループアンテナの自己インダクタンスをＬとすれ
ば、 １／ＬＣ≦（Ｒ／２Ｌ）2 （１） Ｒ≧２（Ｌ／Ｃ）1/2 （２） または１／Ｒ×（Ｌ／Ｃ）1/2 ≦０．５ （３） の条件を満足するとき、図１３に示すような波形の電流
を磁界発生用ループプローブ４３に供給でき、静電気放
電に伴い電子機器近傍に発生する磁界を模擬した波形の
磁界を印加することができる。The voltage generator 44 may include a power supply 45 for generating a step voltage, a variable capacitor 46, and a variable resistor 47 as shown in FIG. For example, when the terminal short-circuit loop probe 43 having a known self-inductance L is used as a magnetic field generator, the capacitance value of the variable capacitor 46 is C, the resistance value of the variable resistor 47 is R, and the self-inductance of the loop antenna is If L, 1 / LC ≦ (R / 2L) 2 (1) R ≧ 2 (L / C) 1/2 (2) or 1 / R × (L / C) 1/2 ≦ 0.5 ( When the condition 3) is satisfied, a current having a waveform as shown in FIG. 13 can be supplied to the loop probe 43 for generating a magnetic field, and a magnetic field having a waveform simulating a magnetic field generated near an electronic device due to electrostatic discharge is applied. Can be.
【００３２】静電気放電に伴い、電子機器のフレームや
金属ケースの近傍に発生する磁界は特定の方向を持つ。
特定方向の磁界を印加するためには一方向の磁界を発生
させる印加プローブを回転させることにより調整する
か、もしくは図１４に示すように磁界印加部の構造を
Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の磁界を印加するための３対のルー
ププローブ５４ａ、５４ｂ、５４ｃで構成すればよい
（例えば、本出願人による開発例の特願平５−３３０２
７６号参照）。この磁界印加部５１は一組の垂直方向磁
界印加ループと２組の水平方向磁界印加用ループを組み
合わせたもので、ループ間に被測定試料を挟み、切り替
え器５２、５３で所望の方向の磁界を印加するループ対
を選択して試験を行う。A magnetic field generated in the vicinity of a frame or a metal case of an electronic device due to electrostatic discharge has a specific direction.
In order to apply a magnetic field in a specific direction, adjustment is performed by rotating an application probe that generates a magnetic field in one direction, or as shown in FIG. 14, the structure of the magnetic field application unit is changed in three directions of X, Y, and Z. It may be constituted by three pairs of loop probes 54a, 54b, 54c for applying a magnetic field (for example, Japanese Patent Application No. Hei 5-3302 developed by the present applicant).
No. 76). The magnetic field applying unit 51 is a combination of a set of vertical magnetic field applying loops and two sets of horizontal magnetic field applying loops. The sample to be measured is sandwiched between the loops. The test is performed by selecting a loop pair to which is applied.
【００３３】以上、本発明による第二の実施例を示した
が、本発明は上記実施例に限られることなく種々の変形
が可能である。Although the second embodiment according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
【００３４】例えば、第一の実施例と同様に、図９に示
すような複数の磁界印加プローブ６をマトリクス状に配
列し、それぞれのスイッチにより選択することにより、
プローブ移動部を設ける必要がなくなる。さらにマトリ
クス状に配列されたそれぞれの磁界プローブを図６、も
しくは図８に示すような異なる方向の磁界測定が可能な
プローブを用いれば、個々のプローブに設けたプローブ
回転機構も不要となる。For example, as in the first embodiment, by arranging a plurality of magnetic field applying probes 6 as shown in FIG. 9 in a matrix and selecting them by respective switches,
There is no need to provide a probe moving unit. Further, if probes that can measure magnetic fields in different directions as shown in FIG. 6 or FIG. 8 are used as the magnetic field probes arranged in a matrix, the probe rotation mechanism provided for each probe is not required.
【００３５】次に上記の実施例１、実施例２に示した発
明を用い、金属フレームにプリント回路基板が搭載され
た電子機器を例に静電気放電に対するイミュニティ向上
手段を施すための手順を述べる。Next, a procedure for providing the means for improving immunity against electrostatic discharge will be described using an example of an electronic apparatus in which a printed circuit board is mounted on a metal frame by using the inventions described in the first and second embodiments.
【００３６】先ず、実施例１に記載の手段を用いて、金
属フレームに静電気を放電したときにプリント回路基板
上が置かれる位置の磁界の強度と向き、時間軸波形を求
める。強い磁界が測定された位置、または振動周波数と
回路の動作周波数が一致する場合があれば、対象とする
回路に実施例２の図１０に示した手段を用いて再現した
磁界を印加する。First, using the means described in the first embodiment, the intensity and direction of the magnetic field at the position where the printed circuit board is placed when the static electricity is discharged to the metal frame, and the time axis waveform are obtained. If the position where the strong magnetic field is measured or the oscillation frequency matches the operating frequency of the circuit, a magnetic field reproduced by using the means shown in FIG. 10 of the second embodiment is applied to the target circuit.
【００３７】図１５に示すように電圧発生器４４がディ
ジタル−アナログ変換機能を有するＡ−Ｄコンバータ
で、磁界の検出と印加に同一のプローブ６を用いれば、
磁界検出時のプローブ出力波形を記憶し、スイッチ４８
を切り替えて電圧発生器４４を通して再び同一のプロー
ブに印加することで磁界の波形が再現できる。As shown in FIG. 15, if the voltage generator 44 is an AD converter having a digital-analog conversion function and the same probe 6 is used for detecting and applying a magnetic field,
The switch output waveform at the time of magnetic field detection is stored, and the switch 48
Is switched and applied again to the same probe through the voltage generator 44, whereby the waveform of the magnetic field can be reproduced.
【００３８】磁界の印加により、回路が誤動作すれば、
フレームの構造を変更し磁界強度を低下させる、回路に
誤動作を起こり難くする、回路搭載位置を変更して磁界
強度の強い部分への搭載を避けるなどの施策を施す。フ
レームに対して対策を行った場合は、再度分布を測定し
てその効果を確認する。磁界を印加しても誤動作しなけ
れば、その部分は磁界は比較的強いが、誤動作の原因と
はなっていないので他のポイントに着目し、試験を繰り
返す。If the circuit malfunctions due to the application of the magnetic field,
Take measures such as changing the structure of the frame to reduce the magnetic field strength, making the circuit less likely to malfunction, and changing the circuit mounting position to avoid mounting on parts with strong magnetic field strength. If measures are taken for the frame, measure the distribution again to confirm its effect. If a malfunction does not occur even when a magnetic field is applied, the magnetic field is relatively strong at that part, but since it does not cause a malfunction, the test is repeated by focusing on another point.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
気放電評価装置、及び静電気放電試験装置によれば静電
気放電時に電子機器の金属フレームや金属ケースに流れ
る電流の方向、発生する磁界の時間軸波形、ピーク値の
分布を求めることができるため、静電気放電時の回路に
加えられる磁界の強度を定量的に測定できる効果を有す
る。さらに、誤動作の要因と思われる部分や回路に静電
気放電を放電したときと同じ磁界を印加することができ
るため、静電気による誤動作の原因分析、誤動作箇所の
特定と対策、静電気耐力に強い電気機器としてのフレー
ム構造の設計に役立てることができる。As described above, according to the electrostatic discharge evaluation apparatus and the electrostatic discharge test apparatus according to the present invention, the direction of the current flowing through the metal frame or metal case of the electronic device during the electrostatic discharge, and the time of the generated magnetic field. Since the distribution of the axial waveform and the peak value can be obtained, there is an effect that the intensity of the magnetic field applied to the circuit during the electrostatic discharge can be quantitatively measured. Furthermore, since the same magnetic field as when electrostatic discharge is discharged can be applied to the part or circuit that is considered to be the cause of malfunction, the cause of malfunction due to static electricity can be analyzed, malfunction parts can be identified and countermeasures can be made, and electrical equipment with strong electrostatic resistance can be used. Can be used for designing the frame structure of the vehicle.
【図１】本発明の第一の実施例による静電放電評価装置
外観図。FIG. 1 is an external view of an electrostatic discharge evaluation device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第一の実施例による静電放電評価装置
のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of the electrostatic discharge evaluation device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第一の実施例で用いる金属フレームと
測定された磁界の時間軸波形を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a time axis waveform of a metal frame and a measured magnetic field used in the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第一の実施例により得られた金属フレ
ーム上の磁界波形のピーク値の分布を示した濃淡マップ
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a gray scale map showing a distribution of peak values of a magnetic field waveform on a metal frame obtained according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第一の実施例でより得られた金属フレ
ーム上の電流の流れを示した図。FIG. 5 is a diagram showing a current flow on a metal frame obtained by the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第一の実施例において２ループ型磁界
検出プローブの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a two-loop magnetic field detection probe in the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第一の実施例において磁界の方向を決
定するためのベクトル図。FIG. 7 is a vector diagram for determining the direction of a magnetic field in the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第一の実施例において３ループ型磁界
検出プローブの斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a three-loop magnetic field detection probe in the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第一の実施例において複数の電磁界プ
ローブをマトリクス状に配列した例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example in which a plurality of electromagnetic field probes are arranged in a matrix in the first embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第二の実施例による静電気放電試験
装置のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of an electrostatic discharge test apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第二の実施例による電磁界印加の原
理を説明するための図。FIG. 11 is a diagram for explaining the principle of applying an electromagnetic field according to the second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第二の実施例による電圧発生回路の
例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing an example of a voltage generation circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第二の実施例により電磁界発生プロ
ーブに印加される電流の波形を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a waveform of a current applied to an electromagnetic field generating probe according to the second embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第二の実施例における磁界印加プロ
ーブの例を説明するための図。FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a magnetic field application probe according to the second embodiment of the present invention.
【図１５】所望の電磁界波形を発生させるための装置の
ブロック図。FIG. 15 is a block diagram of an apparatus for generating a desired electromagnetic field waveform.
【図１６】従来技術による羽根式静電気放電試験装置を
説明するための図。FIG. 16 is a view for explaining a blade-type electrostatic discharge test apparatus according to a conventional technique.
【図１７】従来技術による静電気放電ガンを示す図。FIG. 17 is a diagram showing a conventional electrostatic discharge gun.
１ 静電気放電評価装置 ２ 測定対象試料 ３ 放電ガン ４ 電源 ５ コントロール部 ６ ループプローブ ７ プローブ移動部 ８ グランド面 ９ プローブ回転部 １０ データ処理部 １１ 出力部 １２ コンピュータ １３ ストレージオシロスコープ ２１ 金属フレーム ２２ 濃淡マップ ２３ 電流マップ ３１ プローブ ４１ 静電気放電試験装置 ４２ 被測定試料 ４３ 磁界発生プローブ ４４ 電圧発生器またはＡ−Ｄ ４５ 電源 ４６ 可変容量コンデンサ ４７ 可変抵抗 ４８ スイッチ ５１ 磁界印加部 ５２，５３ 切り替え器 ５４ ループプローブ ６１ 羽根式静電気放電試験装置 ６２ 静電気放電ガン REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrostatic discharge evaluation device 2 Sample to be measured 3 Discharge gun 4 Power supply 5 Control unit 6 Loop probe 7 Probe moving unit 8 Ground plane 9 Probe rotating unit 10 Data processing unit 11 Output unit 12 Computer 13 Storage oscilloscope 21 Metal frame 22 Shade map 23 Current map 31 Probe 41 Electrostatic discharge test device 42 Sample to be measured 43 Magnetic field generating probe 44 Voltage generator or A-D 45 Power supply 46 Variable capacitance capacitor 47 Variable resistance 48 Switch 51 Magnetic field applying unit 52, 53 Switching unit 54 Loop probe 61 Blade Type electrostatic discharge tester 62 Electrostatic discharge gun
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半杭 英二 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−19874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−86368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−27464（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223283（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−166774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261074（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308202（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−248080（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/00 G01R 31/30 G01R 29/08 H03B 29/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Eiji Hangami 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (56) References JP-A-59-19874 (JP, A) JP-A Sho JP-A-56-86368 (JP, A) JP-A-50-27464 (JP, A) JP-A-4-223283 (JP, A) JP-A-4-166774 (JP, A) A) JP-A-62-161074 (JP, A) JP-A-6-308202 (JP, A) JP-A-8-248080 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) ) G01R 31/00 G01R 31/30 G01R 29/08 H03B 29/00
Claims (15)
生器と、電磁界を検出するための電磁界検出用プローブ
と、前記プローブを回転させるプローブ回転手段と、前
記プローブを移動させるプローブ移動手段と、プローブ
の出力電圧波形を記憶するストレージオシロスコープ
と、前記静電気発生器とプローブ回転手段とプローブ移
動手段とストレージオシロスコープとをコントロールす
るコントロール部と、前記ストレージオシロスコープへ
記憶した電圧波形を電磁界波形に変換するデータ処理部
と、処理された結果を出力する出力部で構成されたこと
を特徴とする静電気放電評価装置。1. An electrostatic generator for discharging static electricity to a device under test, an electromagnetic field detecting probe for detecting an electromagnetic field, a probe rotating means for rotating the probe, and a probe moving means for moving the probe When a storage oscilloscope for storing the output voltage waveform of the probe, and a control unit for controlling the said electrostatic generator and the probe rotating means and the probe moving means and the storage oscilloscope, a voltage waveform stored into the storage oscilloscope electromagnetic field waveform a data processing unit for converting, electrostatic discharge evaluation apparatus characterized by being constituted by the output unit for outputting results of processing.
波形のピーク値を求める機能を有し、出力部は電磁界検
出用プローブの各位置における電磁界波形から求められ
たピーク値の分布をグラフ化して出力する機能を有して
いることを特徴とする請求項１に記載の静電気放電評価
装置。2. The data processing section has a function of obtaining a peak value of a waveform from the obtained electromagnetic field waveform, and the output section has an electromagnetic field detection function.
ESD evaluation device according to claim 1, characterized in that has a function of outputting to chart the distribution of the peak values obtained from the electromagnetic field waveforms at each position of the output probe.
を用い、コントロール部は前記ループ面を回転させ、得
られた受信磁界の最も強いループ面の角度を記録し、出
力部はプローブの各位置に対応するループ面の向きを表
示する機能を有していることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の静電気放電評価装置。3. A loop probe is used as an electromagnetic field detecting probe. The control unit rotates the loop surface, records the angle of the strongest loop surface of the obtained reception magnetic field, and outputs the position of each probe. The electrostatic discharge evaluation device according to claim 1 or 2, having a function of displaying a direction of a loop surface corresponding to (i).
生器と、互いに直交する２つもしくは３つのループプロ
ーブを組み合わせてなる電磁界を検出するための電磁界
検出用プローブと、前記プローブを移動させるプローブ
移動手段と、プローブの出力電圧波形を記憶するストレ
ージオシロスコープと、前記静電気発生器とプローブ移
動手段とストレージオシロスコープとをコントロールす
るコントロール部と、前記ストレージオシロスコープへ
記憶した電圧波形を電磁界波形に変換するデータ処理部
と、処理された結果を出力する出力部で構成されたこと
を特徴とする静電気放電評価装置。4. An electrostatic field generator for discharging static electricity to a device under test, an electromagnetic field detecting probe for detecting an electromagnetic field formed by combining two or three loop probes orthogonal to each other, and moving the probe. a probe moving means for a storage oscilloscope for storing the output voltage waveform of the probe, and a control unit for controlling the said electrostatic generator and the probe moving means and the storage oscilloscope, a voltage waveform stored into the storage oscilloscope electromagnetic field waveform An electrostatic discharge evaluation device, comprising: a data processing unit for converting; and an output unit for outputting a processed result.
ブで測定して求めた電磁界波形からプローブの位置で受
信磁界の最も強い向きを記録し、出力部はプローブの各
位置に対応する磁界の向きを表示する機能を有している
ことを特徴とする請求項４記載の静電気放電評価装置。5. The data processing unit records the strongest direction of the received magnetic field at the location of two or three probes from the measured and obtained electromagnetic field waveforms probe, the output unit corresponding to each position of the probe field ESD evaluation device according to claim 4, characterized in that it has a table Shimesuru function orientation.
ーリエ変換して周波数特性に変換する機能を持ち、出力
部は特定の周波数成分における振幅の分布を出力するこ
とを特徴とする請求項１に記載の静電気放電評価装置。Claims wherein the data processing unit has a function of converting the measured electromagnetic field waveform to the frequency characteristics by Fourier transform, the output unit and outputs the amplitude distribution at a particular frequency component 2. The electrostatic discharge evaluation device according to 1.
生器と、電磁界を検出するためにマトリクス状に配置さ
れた電磁界検出用プローブと、該マトリクスの中で電磁
界を測定するプローブを選択するスイッチと、前記プロ
ーブを回転させるプローブ回転手段と、プローブの出力
電圧波形を記憶するストレージオシロスコープと、前記
静電気発生器とプローブ回転手段とストレージオシロス
コープとスイッチとをコントロールするコントロール部
と、前記ストレージオシロスコープへ記憶した電圧波形
を電磁界波形に変換するデータ処理部と、処理された結
果を出力する出力部で構成されたことを特徴とする静電
気放電評価装置。7. An electrostatic generator for discharging static electricity to a device under test, an electromagnetic field detection probe arranged in a matrix for detecting an electromagnetic field, and a probe for measuring the electromagnetic field in the matrix. A switch to be selected, a probe rotating unit for rotating the probe, a storage oscilloscope for storing an output voltage waveform of the probe, a control unit for controlling the electrostatic generator, the probe rotating unit, the storage oscilloscope and the switch, and the storage unit. ESD evaluation device comprising a data processing unit for converting the voltage waveform stored into oscilloscope electromagnetic field waveform, that it is constituted by an output unit for outputting the processed result.
生器と、互いに直交する２つもしくは３つのループプロ
ーブを組み合わせて成る電磁界検出用プローブであって
マトリクス状に配置された電磁界検出用プローブと、該
マトリクスの中で電磁界を測定するプローブを選択する
スイッチと、プローブの出力電圧波形を記憶するストレ
ージオシロスコープと、前記静電気発生器とストレージ
オシロスコープとスイッチとをコントロールするコント
ロール部と、前記ストレージオシロスコープへ記憶した
電圧波形を電磁界波形に変換するデータ処理部と、処理
された結果を出力する出力部で構成されたことを特徴と
する静電気放電評価装置。8. An electromagnetic field detecting probe comprising a static electricity generator for discharging static electricity to a device under test and two or three loop probes orthogonal to each other, the electromagnetic field detecting probes being arranged in a matrix. a probe, a switch for selecting a probe for measuring the electromagnetic field in the matrix, a storage oscilloscope for storing the output voltage waveform of the probe, and the electrostatic generator and your storage oscilloscope and control unit for controlling the switch, wherein a data processing unit for converting the voltage waveform stored into the storage oscilloscope electromagnetic field waveforms, electrostatic discharge evaluation apparatus characterized by being constituted by the output unit for outputting results of processing.
放電評価装置により、被試験機器に静電気を放電させな
がら、被試験機器周囲の電磁界波形を測定し、この電磁
界波形および磁界強度分布から被試験機器が誤動作する
原因を明らかにすることを特徴とする静電気放電評価方
法。9. An apparatus for evaluating electrostatic discharge according to claim 1 , wherein the apparatus measures a waveform of an electromagnetic field around the device under test while discharging static electricity to the device under test. An electrostatic discharge evaluation method characterized by clarifying a cause of malfunction of a device under test from an intensity distribution.
ブの発生電磁界と該プローブの入力電圧との関係を表す
校正係数を用いて所望の電磁界波形の発生を可能とする
任意の電圧波形を発生することが可能な電圧発生器とで
構成され、電磁界を発生するプローブは、被試験装置上
に配置し特定の方向の電磁界を局所的に印加することに
より、所望の方向の電磁界を印加できることを特徴とす
る静電気放電試験装置。10. An arbitrary voltage waveform capable of generating a desired electromagnetic field waveform using a probe for generating an electromagnetic field and a calibration coefficient representing a relationship between the generated electromagnetic field of the probe and an input voltage of the probe. And a voltage generator capable of generating an electromagnetic field.
And apply an electromagnetic field in a specific direction locally.
An electrostatic discharge test apparatus capable of applying an electromagnetic field in a desired direction .
ブの発生電磁界と該プローブの入力電圧との関係を表す
校正係数を用いて所望の電磁界波形の発生を可能とする
任意の電圧波形を発生することが可能な電圧発生器とで
構成され、電圧発生器はステップ状の電圧を発生する電
源と可変容量コンデンサと可変抵抗で構成されているこ
とを特徴とする静電気放電試験装置。11. A probe for generating an electromagnetic field, and said probe
The relationship between the electromagnetic field generated by the probe and the input voltage of the probe
Enables generation of desired electromagnetic field waveform using calibration coefficients
With a voltage generator that can generate any voltage waveform
The voltage generator generates a step-like voltage.
Source, a variable capacitor, and a variable resistor.
And an electrostatic discharge test apparatus.
と、該プローブの出力電圧波形を測定しディジタル信号
に変換するストレージオシロスコープと、ディジタル信
号を記憶するコンピュータと、該コンピュータに記憶さ
れたディジタル信号をアナログ電圧波形に変換するディ
ジタル−アナログ変換器と、前記電磁界プローブの入出
力を前記ストレージオシロスコープか前記ディジタル−
アナログ変換器に切り替えるスイッチとで構成されたこ
とを特徴とする静電気放電試験装置。12. An electromagnetic field probe for detecting and generating an electromagnetic field.
And the output voltage waveform of the probe
Storage oscilloscope to convert to digital
And a computer storing the
To convert the converted digital signal into an analog voltage waveform.
Digital-to-analog converter and input / output of the electromagnetic field probe
The force to the storage oscilloscope or the digital
Switch that switches to an analog converter.
And an electrostatic discharge test apparatus.
は互いに直交する２つもしくは３つのプローブを組み合
わせてなる構造を有することを特徴とする請求項１２に
記載の静電気放電試験装置。13. The electrostatic discharge test apparatus according to claim 12, wherein the electromagnetic field probe for detecting and generating an electromagnetic field has a structure formed by combining two or three probes orthogonal to each other.
ブと、該マトリクスの中で電磁界を印加するプローブを
選択するスイッチを有していることを特徴とする請求項
１２または１３に記載の静電気放電試験装置。14. The electrostatic device according to claim 12, further comprising an electromagnetic field probe arranged in a matrix and a switch for selecting a probe for applying an electromagnetic field in the matrix. Discharge test equipment.
被試験機器周囲の電磁界波形を測定し、その後、測定し
た被試験機器周囲の各測定点での電磁界波形を各測定点
で個別印加することにより、静電気放電によって機器が
誤動作した場所を特定することを特徴とする静電気放電
試験方法。15. While discharging static electricity to a device under test,
Measure the electromagnetic field waveform around the UUT, and then apply the measured electromagnetic field waveform at each measurement point around the UUT individually at each measurement point to identify where the device malfunctioned due to electrostatic discharge An electrostatic discharge test method.
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