JP2006023119A - 静電破壊防止用材料の評価方法および静電破壊防止用材料の評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器を静電破壊から効果的に回避する物の構成材料となり得るか否かを、正確に判断できる静電破壊防止用材料の評価方法および静電破壊防止用材料の評価装置を提供する。
【解決手段】 静電気による半導体デバイス又は電子機器の破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料について、複数値の電圧を該被評価材料に印加して該複数値の電圧毎に該被評価材料に流れる電流を測定する電圧対電流特性の測定処理（ステップＳ１０）と、ステップＳ１０での測定処理の結果に、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する処理（ステップＳ２０）と、被評価材料の帯電量を測定する処理（ステップＳ３０）とを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電破壊防止用材料の評価方法および静電破壊防止用材料の評価装置に関するものである。

静電気放電耐量（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）は、電子機器が人体又は他の帯電しているものから静電気放電を受けた場合において、その電子機器の耐量を規定したものである。すなわち、半導体デバイス又はハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの電子機器の製造工程では、静電気放電が生じ、これにより部品又は素子内に電流が流れて破壊が生じる。従来から静電気の発生を防ぐための対策又は発生した静電気を中和するための対策が試みられてはいるが、それにも限界がある。そこで、半導体デバイスや装置がどの程度静電気放電に対して耐量があるかをあらかじめ試験しておき、製造工程内での静電気発生量などの管理をして破壊を未然に防ぐことが考えられている。また、静電気放電による破壊を未然に防ぐために、静電気を帯電した人や物が載った時にその静電気を地面に容易に流す帯電防止マットも考えだされている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、半導体デバイスを電子機器に実装するまでの取り扱い中において、半導体デバイスが受ける静電気放電に対する耐性を評価するための試験としては２つの試験がある。第１の試験は、半導体デバイス自体には静電気が帯電していないが、静電気が帯電した他の物体が半導体デバイスの近くに存在する場合を想定した試験である。この試験は、帯電物体が半導体デバイス（試供品）の端子に接触して放電が起こり、これにより半導体デバイスが破壊するときの状態を見るものである。第１の試験には、外部帯電物体が人体である「人体帯電モデル静電破壊試験（ＨＢＭ／ＥＳＤ）」と、外部帯電物体が機械である「マシンモデル静電破壊試験（ＭＭ／ＥＳＤ）」とがある。人体帯電モデル静電破壊試験及びマシンモデル静電破壊試験は、一般に、規格（EIAJ ED-4701 304）に準拠して行われる。このような試験方法によって試験された半導体デバイスの破壊耐量は、破壊電圧又は絶縁破壊電圧として表示される。

一方、前記第１の試験の人体帯電モデル静電破壊試験及びマシンモデル静電破壊試験では、自動製造ラインや、フィールドでの不良モードとの相関が低いので、これらの試験に代わる新たな第２の試験が提唱された。これは、半導体デバイス自身が静電気を帯び、その電荷がデバイスのピンから外部へ急速に放電するときの耐性を試験するもので、デバイス帯電モデル（ＣＤＭ：Charged Device Model）静電破壊試験と呼ばれる。半導体デバイスの持つ容量は外部からの静電気放電の容量に比べ桁違いに小さく、低抵抗であり、低インダクタンスなので、放電は１ｎ秒以内という、きわめて短時間にピーク電流値が数Ａ〜１０Ａに達するような高電流の放電が起こる。

特に半導体デバイスではそのＥＳＤ保護素子が低インピーダンスになって、放電経路を形成する前に内部被保護回路の電圧が高くなって、半導体デバイスの絶縁膜（酸化膜）の破壊又は絶縁低下を引き起こすなど、破壊モードが人体帯電モデル静電破壊試験及びマシンモデル静電破壊試験の状態とは異なっている。デバイス帯電モデル（ＣＤＭ：Charged Device Model）静電破壊試験は、一般に、規格（EIAJ ED-4701 305）に準拠して行われる。そして、ＣＤＭ静電破壊試験は、試供品に電荷を充電して、その後、放電させたときの特性を観測するものである。
特開２００４−１４７７８０号公報

ところで、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、発光ダイオード、ＬＣＤ（liquid crystal monitor ）、レーザダイオード、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）デバイスなどは、ＣＤＭ静電破壊試験において数千ボルトから数十ボルトの印加電圧で破壊される。そこで、従来のＣＤＭ静電破壊試験では、試供品である上記デバイスに対して数千ボルトから１０ボルト以上までの範囲の電圧を印加して、耐性を試験している。

しかしながら、近年の電子デバイスにおいては、ＣＤＭ静電破壊試験において１０ボルト未満の印加電圧でも破壊されてしまうものが開発されている。例えば、ＨＤＤにおけるＭＲ（Magneto Resistive Head）ヘッドは、ＣＤＭ静電破壊試験での１０ボルト未満の印加電圧で破壊されてしまう。そこで、従来のＣＤＭ静電破壊試験では、１０ボルト未満の印加電圧で破壊される試供品について、静電気に対する耐性を正確に評価することができないという問題点があった。また、従来のＣＤＭ静電破壊試験では、電圧対電流特性について具体的な判断基準がなく、この点でも、静電気に対する耐性を正確に評価できなかった。

また、従来の帯電防止マットでは、抵抗値及び硬度については考慮しているものがあるが、その構成材料についての電圧対電流特性についてまでは考慮していなかった。すなわち従来の帯電防止マットでは、静電破壊を回避しようとする電子機器のＣＤＭ静電破壊試験の耐性などについて何ら考慮していない。そこで、従来の帯電防止マットでは、ＭＲヘッドなどの低電圧で静電破壊されてしまうような電子機器について、有効に機能するか否か不明確であるという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電子機器を静電破壊から効果的に回避する物（トレイ又は導電マットなど）の構成材料となり得るか否かを、判断できる静電破壊防止用材料の評価方法および静電破壊防止用材料の評価装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ＣＤＭ静電破壊試験において１０ボルト以下で破壊される電子機器に対しても、静電破壊から効果的に回避できる物の構成材料となり得るか否かを、正確に判断できる静電破壊防止用材料の評価方法および静電破壊防止用材料の評価装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を有する。
本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、静電気による半導体デバイス又は電子機器の破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料について、複数値の電圧を該被評価材料に印加して該複数値の電圧毎に該被評価材料に流れる電流を測定する電圧対電流特性の測定処理と、前記電圧対電流特性の測定処理の結果に、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する処理と、前記被評価材料の帯電量を測定する処理とを有することを特徴とする。
本発明によれば、被評価材料の電圧対電流特性及び帯電量を把握できるので、その被評価材料が電子機器を静電破壊から効果的に回避する物（トレイ又は導電マットなど）の構成材料となり得るか否かを、正確に判断することが可能となる。
例えば、電圧対電流特性が直線的であっても、その特性から導かれる抵抗が低すぎる場合は、被評価材料及び電子機器を通る放電電流が過大となるので、その被評価材料は好ましくないこととなる。また、電圧対電流特性から導かれる抵抗が高すぎる場合は、その被評価材料に電荷が溜まり易くなるので、その被評価材料も好ましくないこととなる。ここで、前記抵抗における好ましい範囲は、例えば１０ＫΩから１００ＭΩである。
また、電圧対電流特性に非直線性を示す箇所がある場合も、その被評価材料は好ましくない。この場合は、印加電圧の値に応じて被評価材料の抵抗値が変化することとなる。例えば、印加電圧が低いときは高抵抗となっているが、印加電圧がある閾値（ブレークダウン電圧）を超えると急に低抵抗となる。したがって、印加電圧が低いときにその被評価材料に電荷が溜まり、印加電圧がブレークダウン電圧を超えたときに被評価材料及び電子機器に過大な放電電流が流れることとなる。これらにより、本発明によれば、半導体デバイスなどの電子機器が載せられるトレイ又は導電マットの構成材料とされる被評価材料が、その半導体デバイスなどを静電破壊から効果的に回避できるか否かを、正確に判断することが可能となる。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記電圧対電流特性の測定が、少なくとも１０ボルト未満の電圧に対する電流値について測定することが好ましい。このようにすると、ＣＤＭ静電破壊試験において１０ボルト以下で破壊される電子機器（例えばＭＲヘッド）に対しても、静電破壊から効果的に回避できる物（トレイ又は導電マットなど）の構成材料として被評価材料がなり得るか否かを、正確に判断することができる。
ＭＲヘッドとは、磁気抵抗効果を応用したハードディスクの読み取り装置(ヘッド)である。ＭＲヘッドには外部磁界の変動に応じて電気抵抗が変化する素子が使われており、従来よりも感度が高いためより記録密度を高めることができる。コバルト系の素子を使ってさらに感度を高めたヘッドがＧＭＲヘッドであり、本発明はＧＭＲヘッド用のトレイの構成材料を評価するものとしても好適である。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記電圧対電流特性の測定が、正の電圧と負の電圧とを交互に前記被評価材料に印加するものであって、該印加において該正の電圧及び負の電圧について絶対値を順次増大させ、該印加毎に前記電流を測定するものであることが好ましい。このようにすると、前記電圧対電流特性の測定中において、被評価材料の特性を変動させることなく、高精度に前記電圧対電流特性を測定することができる。また、前記ブレークダウン電圧を見逃すことなく簡便に且つ高精度に検出することができる。そこで、本発明によれば、被評価材料が、電子機器を静電破壊から効果的に回避する物の構成材料となり得るか否かを、より正確に判断することが可能となる。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記電圧対電流特性の測定処理の結果における非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合に、該結果に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記電圧対電流特性の測定処理の結果において、前記複数値の電圧相互間の変化量と該複数値の電圧に対応する前記電流相互の変化量との比が基準値以上に（急激に）変化する箇所であるブレークダウンがあると判断したときは、該判断に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記帯電量が所定の基準帯電量以上であると判断したときは、該判断に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。本発明によれば、被評価材料が電荷の溜まりやすい物であるか否かを把握できるので、静電破壊防止用材料としての評価をより正確に行うことが可能となる。なお、帯電量の測定は、電圧対電流特性の測定処理とほぼ同時に行ってもよい。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、トレイ、導電マット、ピンセット、グローブ、床のいずれかの構成材料とされることが好ましい。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記電圧対電流特性の測定が、前記被評価材料に対してほぼ点接触させた箇所に前記電圧を印加して前記電流を測定するものであるとともに、該測定を該被評価材料における複数の箇所について行うことが好ましい。
突起形状電極を用いて前記電圧対電流特性（抵抗）を測定すると、その被評価材料における測定箇所によって、測定結果が数１０倍から数１００倍も異なることがある。すなわち、測定箇所によって電圧対電流特性の測定結果が大きくばらつく。一方、平面的な電極を用いて前記電圧対電流特性（抵抗）を測定すると前記「バラツキ」が平均化されてしまう。そこで、本発明は、静電破壊防止用材料としての評価をより正確に行うことが可能となる。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法は、前記被評価材料に対する複数の箇所についての電圧対電流特性の測定での少なくとも１箇所の測定結果で、非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、該結果に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価装置は、静電気による半導体デバイス又は電子機器の破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料について評価する静電破壊防止用材料の評価装置であって、複数値の電圧を該被評価材料に印加する電圧印加手段と、前記複数値の電圧の印加毎に前記被評価材料に流れる電流を測定する電流測定手段と、前記複数値の電圧に対する前記電流の値である電圧対電流特性において、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する非直線性判断手段と、前記被評価材料の帯電量を測定する帯電量測定手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る静電破壊防止用材料の評価装置は、前記電圧印加手段は、前記被評価材料にほぼ点接触して前記電圧を印加する突起形状電極を有することが好ましい。

本発明によれば、被評価材料が、電子機器を静電破壊から効果的に回避する物の構成材料となり得るか否かを、正確に判断することができる。
また、本発明によれば、ＣＤＭ静電破壊試験において１０ボルト以下で破壊される電子機器に対しても、静電破壊から効果的に回避する物の構成材料として、被評価材料がなり得るか否かを正確に判断することができる。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について説明する。
（静電破壊防止用材料の評価装置）
図１は、本発明の実施形態に係る静電破壊防止用材料の評価装置の概要構成を示す模式図である。
本静電破壊防止用材料の評価装置は、静電気による半導体デバイス又は電子機器などの破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料１について評価する装置である。すなわち、被評価材料１は、例えばトレイ、導電マット、ピンセット、グローブ、床などの構成材料として、適切なものであるか否か評価されるものである。ここで、トレイは半導体デバイスなどが載せられるものであり、導電マット、ピンセット、グローブ、床は電子機器の製造ラインで用いられるものとすることができる。被評価材料１は、例えば板形状となっており、導電体２の上に置かれている。そして、導電体２は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、被評価材料１の底面全体が接地されている状態となっている。

本静電破壊防止用材料の評価装置は、電源１１と、電流計１２と、リミッタ１３と、突起形状電極１４と、制御手段１５とを有して構成されている。電源１１及び突起形状電極１４は、複数値の電圧を被評価材料１に印加する電圧印加手段となるものである。すなわち電源１１は、電圧可変の定電圧電源となっている。例えば電源１１は、ゼロボルトから±２００ボルトの範囲で、出力電圧を滑らかに又は段階的に可変できるものとする。

電流計１２は、電源１１及び突起形状電極１４による被評価材料１への電圧印加時に、その被評価材料１に流れる電流を測定する電流測定手段である。換言すれば、電源１１から出力されて突起形状電極１４及び被評価材料１を通ってグランドへと流れ込む電流の値を電流計１２が測定する。リミッタ１３は、上記のようにして被評価材料１に流れる電流が所望の一定値以上にならないように、制限するものである。なお、リミッタ１３は、本静電破壊防止用材料の評価装置の構成要素としなくてもよい。突起形状電極１４は、被評価材料１の表面にほぼ点接触する針形状の電極であり、電源１１から出力された電圧を被評価材料１表面の所望の一点に印加するものである。

制御手段１５は、電源１１、電流計１２、リミッタ１３及び突起形状電極１４の動作を制御するとともに、本静電破壊防止用材料の評価装置の各種動作について制御する。制御手段１５は、例えばＣＰＵと記憶手段とを有した構成とすることができる。そして、制御手段１５は、突起形状電極１４における電圧と電流計１２が計測した電流値とを入力して、電圧対電流特性を自ら認識でき、その電圧対電流特性をグラフとして表示することができる。また、制御手段１５は、認識した電圧対電流特性に、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する非直線性判断手段（図示せず）を備えている。また、制御手段１５は、被評価材料１の帯電量を測定する帯電量測定手段（図示せず）を備えている。

（静電破壊防止用材料の評価方法）
次に、上記構成の静電破壊防止用材料の評価装置によって実行される本発明に係る静電破壊防止用材料の評価方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る静電破壊防止用材料の評価方法の概要手順を示すフローチャートである。
先ず、制御手段１５は、被評価材料１についての電圧対電流（Ｖ−Ｉ）特性の測定処理をする（ステップＳ１０）。
すなわち制御手段１５は、電源１１を制御して複数値の電圧を被評価材料１に印加し、その複数値の電圧毎に被評価材料１に流れる電流を測定する。この電圧対電流特性の測定では、少なくとも１０ボルト未満の印加電圧に対する電流値について測定することが好ましい。さらに、印加電圧は、正の電圧と負の電圧とを交互に被評価材料１に印加するものであって、その正の電圧及び負の電圧について絶対値を順次増大させ、その印加毎に電流を測定することが好ましい。例えば、０Ｖ，＋１Ｖ，−１Ｖ，＋２Ｖ，−２Ｖ，＋３Ｖ，−３Ｖ…というように、印加電圧を段階的に変化させる。そして、制御手段１５は、電圧対電流特性の測定結果をグラフとして表示することが好ましい。

次いで、制御手段１５は、ステップＳ１０で測定した電圧対電流特性に、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する処理を行う（ステップＳ２０）。
このステップＳ２０において、制御手段１５は、非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合に、被評価材料１について静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。そして、制御手段１５は、その評価結果を表示することが好ましい。また、ステップＳ２０において、制御手段１５は、電圧対電流特性の測定結果において、印加電圧相互間の変化量とその印加電圧に対応する電流相互間の変化量との比が基準値以上に急激に変化する箇所であるブレークダウンがあるか否か判断する。換言すれば、電圧対電流特性をなす曲線の傾きの変化量（電圧対電流特性の微分値の変化量）が基準値以上である箇所があるか否か判断する。そして、ブレークダウンがあると判断したときは、被評価材料１について静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。

例えば、ｎ番目の印加電圧時の電流Ｉ_（ｎ）と、ｎ＋１番目の印加電圧時の電流Ｉ_{（ｎ＋１）}との比｛Ｉ_（ｎ）／Ｉ_{（ｎ＋１）}｝を算出し、この比が１０以上又は０．１以下のときにブレークダウンが生じたと判断する。

次いで、制御手段１５は、被評価材料１の帯電量を測定する処理を行う（ステップＳ３０）。
この帯電量を測定する処理は、上記ステップＳ１０又はステップＳ２０と時間的に並列に行ってもよく、ステップＳ１０又はステップＳ２０の以前に行ってもよい。そして、ステップＳ３０において、制御手段１５は、帯電量が所定の基準帯電量以上であると判断したときは、被評価材料１について静電破壊防止用材料としての評価を下げることが好ましい。上記ステップＳ２０，Ｓ３０の評価結果について、制御手段１５は表示手段に表示させる又はプリントアウトさせることとしてもよい。

これらにより、本実施形態の静電破壊防止用材料の評価装置及び静電破壊防止用材料の評価方法によれば、被評価材料１の電圧対電流特性及び帯電量を把握できるので、その被評価材料１が電子機器を静電破壊から効果的に回避する物の構成材料となり得るか否かを正確に判断及び評価できる。

また、本実施形態によれば、電圧対電流特性の測定において１０ボルト未満の電圧に対する電流値を測定するので、ＣＤＭ静電破壊試験において１０ボルト以下で破壊される電子機器に対しても静電破壊から回避できる物の構成材料として被評価材料１がなり得るか否かを、正確に判断することができる。

（測定例）
図３から図５は、前記ステップＳ１０で測定した３種類の被評価材料１それぞれの電圧対電流特性の例を示す図である。
図３に示す電圧対電流特性例では、横軸の電圧の単位が［Ｖ］であり、縦軸の電流の単位が［μＡ］と［ｍＡ］である。この電圧対電流特性には、直線に近い特性となっており、非直線性を示す箇所（ブレークダウン）はないといえる。そして、この電圧対電流特性では２０［Ｖ］の変化で約１０００［μＡ］変化するので、被評価材料１の抵抗が約２０［ＫΩ］であることがわかる。この２０［ＫΩ］という値は、電子機器を静電破壊から効果的に回避するトレイなどの構成材料の抵抗値としては低すぎるおそれがある。すなわち、図３に示す特性の被評価材料１は、電圧対電流特性が直線的であっても、ＭＲヘッドなどのＣＤＭ静電破壊試験での耐性の低い電子機器に使用されるトレイなどの構成材料としては好ましくなく。

図４に示す電圧対電流特性では、横軸の電圧の単位が［Ｖ］であり、縦軸の電流の単位が［ｎＡ］である。この電圧対電流特性には、非直線性を示す箇所（ブレークダウン）がある。ブレークダウン電圧は、±９０［Ｖ］となっている。印加電圧が０［Ｖ］から±９０［Ｖ］までの範囲ではほぼ無限大の抵抗となっている。そして、ブレークダウン電圧を超えると急に抵抗が低くなり、＋９０［Ｖ］以上及び−９０［Ｖ］の範囲では抵抗が約８．６［ＧΩ］となっている。

したがって、図４に示す特性の被評価材料１では、印加電圧がブレークダウン電圧以下のときはその被評価材料１に帯電している電荷を他の物に逃がすことができない。したがって、この特性の被評価材料１は、帯電量が過大となりやすい。そして、ブレークダウン電圧を超えた電圧が印加されると、被評価材料に過大な放電電流が流れることとなる。そこで、図４に示す特性の被評価材料１は、ブレークダウンがあるので、ＭＲヘッドなどのＣＤＭ静電破壊試験での耐性の低い電子機器に使用されるトレイなどの構成材料としては好ましくなく。

図５に示す電圧対電流特性では、横軸の電圧の単位が［Ｖ］であり、縦軸の電流の単位が［μＡ］である。この電圧対電流特性は、少し曲がりはあるが直線に近い特性となっており、ブレークダウンはないといえる。そして、この電圧対電流特性では１００［Ｖ］の変化で約３７［μＡ］変化するので、被評価材料１の抵抗は約２．７［ＭΩ］である。この２．７［ＭΩ］という値は、電子機器を静電破壊から効果的に回避するトレイなどの構成材料の抵抗値としては低すぎず且つ高すぎることもない。これらにより、図５に示す特性の被評価材料１は、電圧対電流特性が直線的であり、且つその抵抗値も丁度よいので、ＭＲヘッドなどのＣＤＭ静電破壊試験での耐性の低い電子機器に使用されるトレイなどの構成材料として好ましい。

したがって、本実施形態の静電破壊防止用材料の評価装置は、図３及び図４の特性の被評価材料１に対しては静電破壊防止用材料としての評価を下げ、図５の特性の被評価材料１に対しては静電破壊防止用材料としての評価を上げる。これらにより、本実施形態によれば、ＭＲヘッドが載せられるトレイなどの構成材料として、被評価材料１が適しているか否かを正確に判断することができる。また、本実施形態では、電圧対電流特性とともに帯電量も測定するので、上記判断をより正確に行うことができる。

図６は、前記ステップＳ１０で測定した各種の被評価材料１の電圧対電流特性を対数グラフとして表したものである。すなわち、図６に示す電圧対電流特性例では、横軸の電圧値のスケールが対数であり、縦軸の電流値のスケールも対数となっている。そして、点線ＬＩは、電圧対電流特性が直線であることを示しており、点線ＮＩは、電圧対電流特性が非直線であることを示している。

そこで、図６においてグループＭＡに属する被評価材料１の特性には非直線性があり、グループＭＢに属する被評価材料１の特性には非直線性がないこととなる。したがって、図３及び図４に示す特性の被評価材料１はグループＭＡに属し、図５に示す特性の被評価材料１はグループＭＢに属する。本実施形態の静電破壊防止用材料の評価装置は、図６のようにして、評価結果を表示することとしてもよい。

（特定方法の具体例）
図７は、上記ステップＳ１０における電圧対電流特性の測定処理の具体例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、正の電圧と負の電圧とを交互に被評価材料１に印加するとともに、その印加電圧の絶対値を順次増大させ、印加毎に電流を測定するものである。そして、測定電流Ｉが所望のプラス側の基準電流値Ｉａ又はマイナス側の基準電圧Ｉｂの絶対値を超えたときは、超えた側（プラス側又はマイナス側）の計測を終了することとしている。

具体的には、先ず、初期値の電圧Ｖｉ（例えば＋１Ｖ）を被評価材料１に印加し（ステップＳ１）、このとき被評価材料１に流れる電流Ｉを測定する（ステップＳ２）。次いで電流Ｉが基準電流値Ｉａ以上か判断する（ステップＳ３）。

ステップＳ３で「Ｎｏ」と判断したときは、マイナス側の計測「Ｖ（−）」が終了したか判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４で「Ｎｏ」と判断したときは、−Ｖｉの電圧（例えば−１Ｖ）を被評価材料１に印加し（ステップＳ５）、このとき被評価材料１に流れる電流Ｉを測定する（ステップＳ６）。次いで電流Ｉの絶対値が基準電流値−Ｉｂの絶対値以上か判断する（ステップＳ７）。

ステップＳ７で「Ｎｏ」と判断したときは、電圧Ｖｉの値を所定値Ｃ（例えば１Ｖ）だけ増加させる（ステップＳ８）。次いで、プラス側の計測「Ｖ（＋）」が終了したか判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９で「Ｎｏ」と判断したときは、上記ステップＳ１に戻る。

そこで、上記ステップＳ１〜Ｓ９が順次繰り替えされ、電圧Ｖｉが＋１Ｖ，−１Ｖ，＋２Ｖ，−２Ｖ，＋３Ｖ，−３Ｖ…のように変化し、その変化の毎に電流Ｉが測定される。これにより、図３から図６に示すような電圧対電流特性が測定される。

ステップＳ３で「Ｙｅｓ」と判断したときは、プラス側の計測「Ｖ（＋）」を終了し、この事を記憶する（ステップＳ１０）。次いで、マイナス側の計測「Ｖ（−）」が終了したか判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で「Ｎｏ」と判断したときは、上記ステップＳ５の処理に行き、マイナス側の計測を続行する。ステップＳ１１で「Ｙｅｓ」と判断したときは、プラス側及びマイナス側の計測が終了したので、本測定処理を全体的に終了する。

ステップＳ７で「Ｙｅｓ」と判断したときは、マイナス側の計測「Ｖ（−）」を終了し、この事を記憶する（ステップＳ１２）。次いで、プラス側の計測「Ｖ（＋）」が終了したか判断する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３で「Ｎｏ」と判断したときは、上記ステップＳ８の処理に行き、プラス側の計測を続行する。ステップＳ１３で「Ｙｅｓ」と判断したときは、プラス側及びマイナス側の計測が終了したので、本測定処理を全体的に終了する。

これらにより、図７に示す測定手順によれば、電圧対電流特性の測定中において、被評価材料１の特性を変動させることなく、高精度に前記電圧対電流特性を測定することができる。また、ブレークダウン電圧を簡便に且つ高精度に検出することができる。そこで、本測定手順によれば、被評価材料１が、電子機器を静電破壊から効果的に回避する物の構成材料となり得るか否かを、より正確に判断することが可能となる。

（特性のバラツキ対処法）
次に、被評価材料１の測定部位による測定結果のバラツキとその対処法について、図１を参照して説明する。図１に示すように、突起形状電極１４を用いて上記電圧対電流特性を測定すると、その被評価材料１における測定箇所によって、測定結果が大きく異なることがある。例えば、被評価材料の部位１ａに突起形状電極１４を点接触させたときと、被評価材料の部位１ｂに突起形状電極１４を点接触させたときとでは、電流値が数１０倍から数１００倍も異なることがある。これが、被評価材料１における測定箇所によるバラツキである。このバラツキは、被評価材料１の抵抗を調整するための導電性物質などがその被評価材料１のなかで分散配置されていることなどで生じると考えられる。

ここで、突起形状電極１４の代わりに、従来の人体帯電モデル静電破壊試験（ＨＢＭ／ＥＳＤ）で用いられるような釣り鐘型の電極を用いると、その電極と被評価材料１との接触面積が大きくなる。これにより、釣り鐘型の電極では、上記「バラツキ」が平均化されてしまう。

そこで、本実施形態では、上記電圧対電流特性の測定を被評価材料１における複数箇所について行う。そして、この複数箇所の測定で、１箇所でも非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、その被評価材料１について静電破壊防止用材料としての評価を下げる。これにより、静電破壊防止用材料として、より好適な被評価材料１を選択することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態の静電破壊防止用材料の評価装置における制御手段１５が行う動作の全部又は一部は、人手によって行ってもよく、通信回線などを介したデータ送受信によって行ってもよい。

本発明の実施形態に係る静電破壊防止用材料の評価装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る静電破壊防止用材料の評価方法のフローチャートである。 同上の評価方法を用いて測定した電圧対電流特性の例を示す図である。 同上の評価方法を用いて測定した電圧対電流特性の例を示す図である。 同上の評価方法を用いて測定した電圧対電流特性の例を示す図である。 同上の評価方法を用いて測定した電圧対電流特性の例を示す図である。 同上の評価方法における測定処理の具体例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…被評価材料、２…導電体、１１…電源、１２…電流計、１３…リミッタ、１４…突起形状電極、１５…制御手段

Claims (11)

1. 静電気による半導体デバイス又は電子機器の破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料について、複数値の電圧を該被評価材料に印加して該複数値の電圧毎に該被評価材料に流れる電流を測定する電圧対電流特性の測定処理と、
   前記電圧対電流特性の測定処理の結果に、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する処理と、
   前記被評価材料の帯電量を測定する処理とを有することを特徴とする静電破壊防止用材料の評価方法。
2. 前記電圧対電流特性の測定は、少なくとも１０ボルト未満の電圧に対する電流値について測定することを特徴とする請求項１に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
3. 前記電圧対電流特性の測定は、正の電圧と負の電圧とを交互に前記被評価材料に印加するものであって、該印加において該正の電圧及び負の電圧について絶対値を順次増大させ、該印加毎に前記電流を測定するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
4. 前記電圧対電流特性の測定処理の結果における非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、該結果に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
5. 前記電圧対電流特性の測定処理の結果において、前記複数値の電圧相互間の変化量と該複数値の電圧に対応する前記電流相互の変化量との比が基準値以上に変化する箇所であるブレークダウンがあると判断したときは、該判断に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
6. 前記帯電量が所定の基準帯電量以上であると判断したときは、該判断に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
7. 前記被評価材料は、トレイ、導電マット、ピンセット、グローブ、床のいずれかの構成材料とされることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
8. 前記電圧対電流特性の測定は、前記被評価材料に対してほぼ点接触させた箇所に前記電圧を印加して前記電流を測定するものであるとともに、該測定を該被評価材料における複数の箇所について行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
9. 前記被評価材料に対する複数の箇所についての電圧対電流特性の測定での少なくとも１箇所の測定結果で、非直線性の度合いが所定の基準値よりも大きい場合は、該結果に対応する前記被評価材料について、静電破壊防止用材料としての評価を下げることを特徴とする請求項８に記載の静電破壊防止用材料の評価方法。
10. 静電気による半導体デバイス又は電子機器の破壊を回避するために用いられる物の構成材料である被評価材料について評価する静電破壊防止用材料の評価装置であって、
    複数値の電圧を該被評価材料に印加する電圧印加手段と、
    前記複数値の電圧の印加毎に前記被評価材料に流れる電流を測定する電流測定手段と、
    前記複数値の電圧に対する前記電流の値である電圧対電流特性において、非直線性を示す箇所があるか否かを判断する非直線性判断手段と、
    前記被評価材料の帯電量を測定する帯電量測定手段とを有することを特徴とする静電破壊防止用材料の評価装置。
11. 前記電圧印加手段は、前記被評価材料にほぼ点接触して前記電圧を印加する突起形状電極を有することを特徴とする請求項１０に記載の静電破壊防止用材料の評価装置。
    

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