JP2908240B2 - 電荷量の測定方法、静電エネルギーの測定方法及び電荷量測定装置 - Google Patents
電荷量の測定方法、静電エネルギーの測定方法及び電荷量測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷量の測定方法及び
電荷量測定装置に関し、特に、例えば封止樹脂とリード
端子とを含むＬＳＩなどのような、絶縁体と導電体とを
含んでなる被測定物の、絶縁体部分に帯電した静電荷に
より導電体部分に誘起される電荷の量あるいは静電エネ
ルギーの測定に用いて有効な、電荷量の測定方法および
その実施に用いられる電荷量測定装置に関する。
電荷量測定装置に関し、特に、例えば封止樹脂とリード
端子とを含むＬＳＩなどのような、絶縁体と導電体とを
含んでなる被測定物の、絶縁体部分に帯電した静電荷に
より導電体部分に誘起される電荷の量あるいは静電エネ
ルギーの測定に用いて有効な、電荷量の測定方法および
その実施に用いられる電荷量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種ＬＳＩに見られるように、半
導体装置の高機能化とこれに伴う高密度化の進展は著し
く、１チップ当りの素子数は指数関数的に増大してきて
いる。そしてこれと共に、半導体装置を構成する各素子
はそのサイズが極めて小さくなり、電界に対する耐性が
低下してきている。一例として、家庭用電気製品に搭載
されるＬＳＩでさえ、これを構成する素子の平面寸法が
１μｍを下回るようになってきており、又、例えばＭＯ
Ｓトランジスタのゲート絶縁膜厚やｐｎ接合の深さな
ど、断面方向の寸法も０．０５μｍを下回っている。こ
れに加えて、半導体装置（以下、ＬＳＩで代表させる）
の静電破壊耐量を低下させるもう一つの要因として、厚
さが１ｍｍ以下というような薄型でしかも大型のパッケ
ージを用いた製品も実用化され、パッケージの静電容
量、換言すれば保持される静電エネルギー量も飛躍的に
増加してきている。このような状況のもとで、ＬＳＩの
静電気による破壊を防止することは、非常に重要な課題
となってきている。
導体装置の高機能化とこれに伴う高密度化の進展は著し
く、１チップ当りの素子数は指数関数的に増大してきて
いる。そしてこれと共に、半導体装置を構成する各素子
はそのサイズが極めて小さくなり、電界に対する耐性が
低下してきている。一例として、家庭用電気製品に搭載
されるＬＳＩでさえ、これを構成する素子の平面寸法が
１μｍを下回るようになってきており、又、例えばＭＯ
Ｓトランジスタのゲート絶縁膜厚やｐｎ接合の深さな
ど、断面方向の寸法も０．０５μｍを下回っている。こ
れに加えて、半導体装置（以下、ＬＳＩで代表させる）
の静電破壊耐量を低下させるもう一つの要因として、厚
さが１ｍｍ以下というような薄型でしかも大型のパッケ
ージを用いた製品も実用化され、パッケージの静電容
量、換言すれば保持される静電エネルギー量も飛躍的に
増加してきている。このような状況のもとで、ＬＳＩの
静電気による破壊を防止することは、非常に重要な課題
となってきている。
【０００３】静電気によるＬＳＩの破壊は、後述するよ
うに、リード端子に帯電した電荷が移動することに伴な
って、ＬＳＩ内部の各構造部分へエネルギーが供給さ
れ、又は、蓄積された電荷が強電界を形成することにそ
の直接原因を求められるのであるが、破壊に至る過程の
中間段階に介在する封止樹脂の帯電現象が重要な役割を
果す。製造工程中で或いは取扱い中にＬＳＩが帯電し破
壊するメカニズムとして、通常、下記の二つのモードが
考えられている。
うに、リード端子に帯電した電荷が移動することに伴な
って、ＬＳＩ内部の各構造部分へエネルギーが供給さ
れ、又は、蓄積された電荷が強電界を形成することにそ
の直接原因を求められるのであるが、破壊に至る過程の
中間段階に介在する封止樹脂の帯電現象が重要な役割を
果す。製造工程中で或いは取扱い中にＬＳＩが帯電し破
壊するメカニズムとして、通常、下記の二つのモードが
考えられている。
【０００４】第１のモードは、ＬＳＩ外部の高圧帯電体
からＬＳＩのリード端子への直接的な放電（火花放電ま
たは接触放電）であり、その放電エネルギーや電荷がＬ
ＳＩを破壊させる。高圧帯電体としては、ＴＶのＣＲＴ
や、或いは摩擦帯電した人体や絶縁物などが挙げられ
る。摩擦帯電した絶縁物には、例えばプラスチックマガ
ジンのような製造工程中で用いられる治工具類あるい
は、印刷配線基板やＩＣソケットのような実装用部品類
などがある。又、樹脂やセラミックのような絶縁性パッ
ケージで封止されたＬＳＩ自体も含まれる。
からＬＳＩのリード端子への直接的な放電（火花放電ま
たは接触放電）であり、その放電エネルギーや電荷がＬ
ＳＩを破壊させる。高圧帯電体としては、ＴＶのＣＲＴ
や、或いは摩擦帯電した人体や絶縁物などが挙げられ
る。摩擦帯電した絶縁物には、例えばプラスチックマガ
ジンのような製造工程中で用いられる治工具類あるい
は、印刷配線基板やＩＣソケットのような実装用部品類
などがある。又、樹脂やセラミックのような絶縁性パッ
ケージで封止されたＬＳＩ自体も含まれる。
【０００５】第２のモードは、絶縁性の封止樹脂が帯電
し又は充電され、その帯電により金属製リード端子に静
電誘導された電荷がグランドに向って放電（この場合も
火花放電または接触放電）することによるエネルギーの
供給や、強電界の形成に基づく破壊である。従って、こ
のモードでのＬＳＩの破壊は、ＬＳＩとグランドとの相
対位置関係および封止樹脂の帯電量に密接に関係してい
る。このモードにおける封止樹脂の帯電には、第１モー
ドでの放電の結果として起る場合と、それとは別に、Ｌ
ＳＩの製造工程中あるいは実装作業中などでのＬＳＩの
取扱いに付随して必然的に発生する場合とがある。すな
わち、第１モードでの放電エネルギーや電荷量がＬＳＩ
内部の微小構造部分を破壊させるに十分な量であったと
しても、放電の時定数が長いときは、ＬＳＩ内部に熱エ
ネルギーや電荷の集中が起らず、ＬＳＩが破壊されない
まま大きな電荷が残留する。一方、ＬＳＩの製造工程、
特に通常「後工程」と呼ばれる組み立て工程や検査工程
では、（パッケージに封入された）ＬＳＩを高圧エアー
を使った吸着ノズルで吸着して移動させたり、長尺のレ
ール上を滑らせるなどして移動させる作業が必ず行われ
る。このとき、ＬＳＩと空気あるいはレールとの摩擦に
よって、ＬＳＩの封止樹脂が帯電する。摩擦帯電はその
外にも、ＬＳＩがマガジンとよばれるケースに収納され
ているときであっても、マガジンとＬＳＩとが擦れ合っ
て発生する。又、たとえＬＳＩが静止しているときで
も、例えば検査工程での低温温度特性検査などでは、結
露防止のために乾燥空気をＬＳＩに吹き付けるので、こ
のような場合にも封止樹脂の摩擦帯電が生じる。
し又は充電され、その帯電により金属製リード端子に静
電誘導された電荷がグランドに向って放電（この場合も
火花放電または接触放電）することによるエネルギーの
供給や、強電界の形成に基づく破壊である。従って、こ
のモードでのＬＳＩの破壊は、ＬＳＩとグランドとの相
対位置関係および封止樹脂の帯電量に密接に関係してい
る。このモードにおける封止樹脂の帯電には、第１モー
ドでの放電の結果として起る場合と、それとは別に、Ｌ
ＳＩの製造工程中あるいは実装作業中などでのＬＳＩの
取扱いに付随して必然的に発生する場合とがある。すな
わち、第１モードでの放電エネルギーや電荷量がＬＳＩ
内部の微小構造部分を破壊させるに十分な量であったと
しても、放電の時定数が長いときは、ＬＳＩ内部に熱エ
ネルギーや電荷の集中が起らず、ＬＳＩが破壊されない
まま大きな電荷が残留する。一方、ＬＳＩの製造工程、
特に通常「後工程」と呼ばれる組み立て工程や検査工程
では、（パッケージに封入された）ＬＳＩを高圧エアー
を使った吸着ノズルで吸着して移動させたり、長尺のレ
ール上を滑らせるなどして移動させる作業が必ず行われ
る。このとき、ＬＳＩと空気あるいはレールとの摩擦に
よって、ＬＳＩの封止樹脂が帯電する。摩擦帯電はその
外にも、ＬＳＩがマガジンとよばれるケースに収納され
ているときであっても、マガジンとＬＳＩとが擦れ合っ
て発生する。又、たとえＬＳＩが静止しているときで
も、例えば検査工程での低温温度特性検査などでは、結
露防止のために乾燥空気をＬＳＩに吹き付けるので、こ
のような場合にも封止樹脂の摩擦帯電が生じる。
【０００６】上記のようなＬＳＩの静電気による破壊に
対して、第１モードでの破壊については、従来、ＬＳＩ
チップへの保護回路の付加や内蔵およびその回路の工夫
・改良、リストストラップに代表される人体内電荷の除
電あるいはイオナイザーによる帯電防止など、さまざま
な対策がなされ効果を上ている。問題は、第２モードで
の破壊に対する対策であるが、どのような対策を講じる
にしろ、ＬＳＩを帯電破壊させるに至るエネルギー或い
は電荷量を正確に把握することが欠かせない。本発明
は、主に、このような必要性に基づいてなされたもので
ある。
対して、第１モードでの破壊については、従来、ＬＳＩ
チップへの保護回路の付加や内蔵およびその回路の工夫
・改良、リストストラップに代表される人体内電荷の除
電あるいはイオナイザーによる帯電防止など、さまざま
な対策がなされ効果を上ている。問題は、第２モードで
の破壊に対する対策であるが、どのような対策を講じる
にしろ、ＬＳＩを帯電破壊させるに至るエネルギー或い
は電荷量を正確に把握することが欠かせない。本発明
は、主に、このような必要性に基づいてなされたもので
ある。
【０００７】上記のような必要性に対し、主な測定対象
をＬＳＩに絞った電荷量（延いては静電エネルギー量）
測定方法または測定装置は、これまで特には見当たらな
い。このようなことから、従来、他の技術分野で用いら
れる測定装置をＬＳＩでの測定に流用しているのが現状
である。例えば、良く知られているファラデーケージが
ある。これは物体に帯電した静電電荷量を測定する装置
であって、図７（ａ）に示されるように、被測定物（例
えば、ＬＳＩ）１を入れるカップ状の金属板２とこれと
同芯円状で接地電位にされた金属板３とで、一定の容量
値Ｃを持つ誘電体４を挟んだ構造となっている。被測定
物１を内側のカップ状金属板２の中に入れると、静電誘
導によって金属板２と金属板３との間に電位差Ｖが生じ
るので、この電位差Ｖを電圧計５によって測定すること
により、被測定物１の静電電荷量Ｑを、Ｑ＝ＣＶによっ
て求める装置である。ファラデーケージはその動作原理
から明かなように、ガウスの定理をそのまま実現したも
のであり、被測定物１として例えばＬＳＩを選べば、内
部にリード端子が有ろうと無かろうとそのこととは無関
係に、封止樹脂表面に帯電した全静電電荷量を測定でき
る。
をＬＳＩに絞った電荷量（延いては静電エネルギー量）
測定方法または測定装置は、これまで特には見当たらな
い。このようなことから、従来、他の技術分野で用いら
れる測定装置をＬＳＩでの測定に流用しているのが現状
である。例えば、良く知られているファラデーケージが
ある。これは物体に帯電した静電電荷量を測定する装置
であって、図７（ａ）に示されるように、被測定物（例
えば、ＬＳＩ）１を入れるカップ状の金属板２とこれと
同芯円状で接地電位にされた金属板３とで、一定の容量
値Ｃを持つ誘電体４を挟んだ構造となっている。被測定
物１を内側のカップ状金属板２の中に入れると、静電誘
導によって金属板２と金属板３との間に電位差Ｖが生じ
るので、この電位差Ｖを電圧計５によって測定すること
により、被測定物１の静電電荷量Ｑを、Ｑ＝ＣＶによっ
て求める装置である。ファラデーケージはその動作原理
から明かなように、ガウスの定理をそのまま実現したも
のであり、被測定物１として例えばＬＳＩを選べば、内
部にリード端子が有ろうと無かろうとそのこととは無関
係に、封止樹脂表面に帯電した全静電電荷量を測定でき
る。
【０００８】又、特開昭５３ー１１６１８２号公報に
は、被測定物の静電荷を誘導する集電部に自己放電式除
電器を用いたことを特徴とする静電電荷量測定装置が開
示されている。これは、図７（ｂ）に示すように、例え
ばブラシ状の自己放電式除電器６に被測定物１の電荷を
誘導し、これを一定の容量値Ｃを持つ誘電体４に蓄積さ
せ、そのときの電位差Ｖと容量値Ｃとから、Ｑ＝ＣＶに
よって被測定物の静電電荷量Ｑを測定するものである。
この装置は、同公報にも記載されているように、ファラ
デーケージの欠点を改善しようとするものである。すな
わち、ファラデーケージでは、その形状からして、被測
定物をサンプリングしてカップ状金属中に持ち込まなけ
ればならない。このことから、被測定物が本来あるべ
きその場、その状態での測定ができない、被測定物の
形状に制限が加わったり、例えば長尺物におけるよう
に、被測定物によっては測定不能な場合がある、更に
は、サンプリング時の各種摩擦の発生状況の変動によ
って測定値が変動し、測定精度が十分でなかったりする
が、上記公報記載の静電電荷量測定装置によれば、ファ
ラデーケージのそのような欠点が解消する。
は、被測定物の静電荷を誘導する集電部に自己放電式除
電器を用いたことを特徴とする静電電荷量測定装置が開
示されている。これは、図７（ｂ）に示すように、例え
ばブラシ状の自己放電式除電器６に被測定物１の電荷を
誘導し、これを一定の容量値Ｃを持つ誘電体４に蓄積さ
せ、そのときの電位差Ｖと容量値Ｃとから、Ｑ＝ＣＶに
よって被測定物の静電電荷量Ｑを測定するものである。
この装置は、同公報にも記載されているように、ファラ
デーケージの欠点を改善しようとするものである。すな
わち、ファラデーケージでは、その形状からして、被測
定物をサンプリングしてカップ状金属中に持ち込まなけ
ればならない。このことから、被測定物が本来あるべ
きその場、その状態での測定ができない、被測定物の
形状に制限が加わったり、例えば長尺物におけるよう
に、被測定物によっては測定不能な場合がある、更に
は、サンプリング時の各種摩擦の発生状況の変動によ
って測定値が変動し、測定精度が十分でなかったりする
が、上記公報記載の静電電荷量測定装置によれば、ファ
ラデーケージのそのような欠点が解消する。
【０００９】ファラデーケージ或いは上記公報記載の静
電電荷量測定装置を用いれば、多少の改善、工夫は当然
必要ではあるものの、帯電したＬＳＩの封止樹脂の全静
電電荷量を測定することは可能である。
電電荷量測定装置を用いれば、多少の改善、工夫は当然
必要ではあるものの、帯電したＬＳＩの封止樹脂の全静
電電荷量を測定することは可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
昭５３ー１１６１８２号公報記の静電電荷量測定装置あ
るいはファラデーケージを流用すれば、ＬＳＩの封止樹
脂に帯電した全静電電荷量を測定することが可能であ
り、その測定結果をＬＳＩの静電気破壊防止対策立案の
資とすることができる。しかしながら、測定対象をＬＳ
Ｉに限定して考えた場合、ＬＳＩに静電気破壊をもたら
すものがリード端子を通してＬＳＩ内部の各構造部分に
供給される放電エネルギー又は、放電時の電荷の一部素
子への集中による強電界の形成であることを考慮する
と、ＬＳＩの封止樹脂に帯電した全静電電荷量ではな
く、リード端子を通してグランドに流れる過剰動電荷
（後述する）又はリード端子とグランドとの間の浮遊容
量に蓄積される静電エネルギーを、直接しかも各リード
端子ごとに測定する方が、ＬＳＩの静電気破壊防止によ
り直接的に結び付く。以下に、本発明者らの研究結果に
基づいて、過剰動電荷の考え方と、その過剰動電荷が前
述した第２モードでの静電気破壊に果す役割とを述べ、
過剰動電荷量測定の有効性について説明する。
昭５３ー１１６１８２号公報記の静電電荷量測定装置あ
るいはファラデーケージを流用すれば、ＬＳＩの封止樹
脂に帯電した全静電電荷量を測定することが可能であ
り、その測定結果をＬＳＩの静電気破壊防止対策立案の
資とすることができる。しかしながら、測定対象をＬＳ
Ｉに限定して考えた場合、ＬＳＩに静電気破壊をもたら
すものがリード端子を通してＬＳＩ内部の各構造部分に
供給される放電エネルギー又は、放電時の電荷の一部素
子への集中による強電界の形成であることを考慮する
と、ＬＳＩの封止樹脂に帯電した全静電電荷量ではな
く、リード端子を通してグランドに流れる過剰動電荷
（後述する）又はリード端子とグランドとの間の浮遊容
量に蓄積される静電エネルギーを、直接しかも各リード
端子ごとに測定する方が、ＬＳＩの静電気破壊防止によ
り直接的に結び付く。以下に、本発明者らの研究結果に
基づいて、過剰動電荷の考え方と、その過剰動電荷が前
述した第２モードでの静電気破壊に果す役割とを述べ、
過剰動電荷量測定の有効性について説明する。
【００１１】始めに、過剰動電荷の概念について説明す
る。過剰動電荷は、新しく発見された電荷でも概念でも
なく、多くの電気磁気学の教科書の冒頭にでてくる静電
誘導現象のうちの一つの電荷に名称をつけたものであ
る。図８（ａ）に示すようなある形のグランド面７で囲
まれた空間に、正に帯電（電荷量Ｑ）した絶縁体３０が
あるものとする。この空間には、電荷量Ｑと空間を占る
物質の比誘電率ε S および、電荷量Ｑからグランド面ま
での距離により決まる電場が形成され、それぞれの場所
ごとに電位が定まっている。いま、この空間の帯電体３
０の近傍に中性の小さな金属片８を入れたとすると、金
属片８の帯電体３０の側の表面には、静電誘導によって
負の電荷が生じ、帯電体の反対側の表面には、中性を保
つために正の電荷が生じる。金属片８の電位は、その位
置の、金属片を入れる前の電位となる。
る。過剰動電荷は、新しく発見された電荷でも概念でも
なく、多くの電気磁気学の教科書の冒頭にでてくる静電
誘導現象のうちの一つの電荷に名称をつけたものであ
る。図８（ａ）に示すようなある形のグランド面７で囲
まれた空間に、正に帯電（電荷量Ｑ）した絶縁体３０が
あるものとする。この空間には、電荷量Ｑと空間を占る
物質の比誘電率ε S および、電荷量Ｑからグランド面ま
での距離により決まる電場が形成され、それぞれの場所
ごとに電位が定まっている。いま、この空間の帯電体３
０の近傍に中性の小さな金属片８を入れたとすると、金
属片８の帯電体３０の側の表面には、静電誘導によって
負の電荷が生じ、帯電体の反対側の表面には、中性を保
つために正の電荷が生じる。金属片８の電位は、その位
置の、金属片を入れる前の電位となる。
【００１２】次に、細い導線９で金属片８を接地するも
のとする。このときの、接地した瞬間から定常状態に移
行する過程の状態を図８（ｂ）に示す。金属片８を接地
した瞬間、帯電体３０に近接する金属片８及び導線３０
の電位がゼロとなり、それまで帯電体３０からグランド
面７に向かって延び接地電位で終わっていた電気力線の
うちの何本かが、接地電位になった金属片８に終わるよ
うに電場が変わる。よって、金属片８に誘導される正お
よび負の電荷は、初期状態（図８（ａ））に比べ、急激
に増加する。同時に、増加した金属片中の正の電荷は、
グランド面に向かって急激に流れ出る。そして定常状態
では、電磁気学の説くところにより、それまで帯電体３
０とグランド面７とで作られる電場の中で、おかれた位
置によって定まる電位を持っていた中性の金属片８を、
その同じ位置で接地電位にするように負の電荷が蓄積す
る。
のとする。このときの、接地した瞬間から定常状態に移
行する過程の状態を図８（ｂ）に示す。金属片８を接地
した瞬間、帯電体３０に近接する金属片８及び導線３０
の電位がゼロとなり、それまで帯電体３０からグランド
面７に向かって延び接地電位で終わっていた電気力線の
うちの何本かが、接地電位になった金属片８に終わるよ
うに電場が変わる。よって、金属片８に誘導される正お
よび負の電荷は、初期状態（図８（ａ））に比べ、急激
に増加する。同時に、増加した金属片中の正の電荷は、
グランド面に向かって急激に流れ出る。そして定常状態
では、電磁気学の説くところにより、それまで帯電体３
０とグランド面７とで作られる電場の中で、おかれた位
置によって定まる電位を持っていた中性の金属片８を、
その同じ位置で接地電位にするように負の電荷が蓄積す
る。
【００１３】議論を簡潔にして理解を容易にするため
に、一例として、図８（ａ）においてグランド面７が帯
電体３０から無限遠の位置にあるものとする。このと
き、金属片８を接地する前には帯電体３０から無限遠の
グランド面７に向かって均等に延びていた電気力線は、
金属片８を接地した後では、全て金属片８に向かうこと
になる。従って、ガウスの法則による帯電体３０からの
Ｑ／ε 0 ε S 本の電気力線 全てが金属片８表面に終わる
ようになり、金属片８の帯電体側の表面に誘導される負
の電荷量は、帯電体３０の電荷量に等しくなる。又、帯
電体とは反対側の面には、中性を保つために、上記の負
の電荷に釣り合う正の電荷Ｑが誘導される。そして、次
の段階で、上記の正の電荷が金属片８からグランド７に
流れ出て、同じ量の負の電荷が残る。この、静電荷が作
る静電界が破られたあとの過渡状態において誘導され、
発生、消滅する電荷を、「過剰動電荷」と呼ぶ。尚、帯
電した絶縁体と導体とが置かれた空間において、導体が
接地した瞬間における過渡状態では、空間全体が電気的
に中性な状態に復元するためには、空間に含まれる全て
の電荷の中で、誘導された動電荷の分の電荷が過剰とみ
なされることから、「過剰」を冠することにする。
に、一例として、図８（ａ）においてグランド面７が帯
電体３０から無限遠の位置にあるものとする。このと
き、金属片８を接地する前には帯電体３０から無限遠の
グランド面７に向かって均等に延びていた電気力線は、
金属片８を接地した後では、全て金属片８に向かうこと
になる。従って、ガウスの法則による帯電体３０からの
Ｑ／ε 0 ε S 本の電気力線 全てが金属片８表面に終わる
ようになり、金属片８の帯電体側の表面に誘導される負
の電荷量は、帯電体３０の電荷量に等しくなる。又、帯
電体とは反対側の面には、中性を保つために、上記の負
の電荷に釣り合う正の電荷Ｑが誘導される。そして、次
の段階で、上記の正の電荷が金属片８からグランド７に
流れ出て、同じ量の負の電荷が残る。この、静電荷が作
る静電界が破られたあとの過渡状態において誘導され、
発生、消滅する電荷を、「過剰動電荷」と呼ぶ。尚、帯
電した絶縁体と導体とが置かれた空間において、導体が
接地した瞬間における過渡状態では、空間全体が電気的
に中性な状態に復元するためには、空間に含まれる全て
の電荷の中で、誘導された動電荷の分の電荷が過剰とみ
なされることから、「過剰」を冠することにする。
【００１４】これまでの説明から、金属片８をグランド
面７に接続したときに流れ出る過剰動電荷の量は、金属
片８をグランド面７に接続した後に定まる電場に対応す
る量であり、この量は、グランド面７に接続した金属片
８の電位が０になるように残った負の電荷の量に等しい
ことが分かる。そして、上記の過剰動電荷量は、絶縁体
（電荷量Ｑの位置）３０、金属片８およびグランド面７
相互間の相対位置関係と、帯電電荷量Ｑとに密接に関係
している。従って、過剰動電荷量を測定する場合には、
被測定物があるべきその場、その状態で測定しなければ
ならない。
面７に接続したときに流れ出る過剰動電荷の量は、金属
片８をグランド面７に接続した後に定まる電場に対応す
る量であり、この量は、グランド面７に接続した金属片
８の電位が０になるように残った負の電荷の量に等しい
ことが分かる。そして、上記の過剰動電荷量は、絶縁体
（電荷量Ｑの位置）３０、金属片８およびグランド面７
相互間の相対位置関係と、帯電電荷量Ｑとに密接に関係
している。従って、過剰動電荷量を測定する場合には、
被測定物があるべきその場、その状態で測定しなければ
ならない。
【００１５】次に、上述した考え方に基づいて、封止樹
脂が帯電したＬＳＩの過剰動電荷による破壊のモデルを
図９（ａ）に示す。同図を参照して、絶縁性の樹脂（封
止樹脂）１０の中に、２本の金属製リード端子１１L ，
１１R と、その中間に金属製ワイヤー１２で接続された
ｐｎ接合（ＬＳＩの構造部分の一例）が配置されてい
る。樹脂１０表面には、製造工程中の摩擦あるいは第１
モードでの放電などにより、正の静電荷が帯電してい
る。同図は、このような、封止樹脂の上面が正に帯電し
グランドから十分離れた位置におかれたＬＳＩにおい
て、リード端子がグランドに接地された直後の電荷分布
状態を描いた図であって、樹脂１０上面の正の静電荷に
よって、リード端子１１L ，１１R やワイヤー１２、チ
ップの一部に負の電荷が誘導固定化し、正の電荷が過剰
動電荷となるイメージを示す。始めの状態では、左右の
リード端子１１L ，１１R 、ワイヤー１２及びｐｎ接合
とも全て同電位である。次に、右側のリード端子１１R
が、火花放電あるいは接触放電によって接地電位になっ
たとすると、全ての過剰動電荷は、グランドに向って極
めて早い速度で移動する。その移動速度は回路の分布定
数で定まることになるが、ｐｎ接合部は降伏状態であっ
てもリード端子１１L ，１１R やワイヤー１２に比べて
高い抵抗または電位障壁を持つので、過剰動電荷が全て
流出しつくすまでは、左右のリード端子間またはｐｎ接
合の両端には電位差が加わり続ける。ＬＳＩの静電気に
よる破壊は、接合型であれば、この電位差の間を過剰動
電荷が通過する際に残す熱エネルギーにより、ＭＯＳ型
であれば、過剰動電荷が作る電界によって発生する。
脂が帯電したＬＳＩの過剰動電荷による破壊のモデルを
図９（ａ）に示す。同図を参照して、絶縁性の樹脂（封
止樹脂）１０の中に、２本の金属製リード端子１１L ，
１１R と、その中間に金属製ワイヤー１２で接続された
ｐｎ接合（ＬＳＩの構造部分の一例）が配置されてい
る。樹脂１０表面には、製造工程中の摩擦あるいは第１
モードでの放電などにより、正の静電荷が帯電してい
る。同図は、このような、封止樹脂の上面が正に帯電し
グランドから十分離れた位置におかれたＬＳＩにおい
て、リード端子がグランドに接地された直後の電荷分布
状態を描いた図であって、樹脂１０上面の正の静電荷に
よって、リード端子１１L ，１１R やワイヤー１２、チ
ップの一部に負の電荷が誘導固定化し、正の電荷が過剰
動電荷となるイメージを示す。始めの状態では、左右の
リード端子１１L ，１１R 、ワイヤー１２及びｐｎ接合
とも全て同電位である。次に、右側のリード端子１１R
が、火花放電あるいは接触放電によって接地電位になっ
たとすると、全ての過剰動電荷は、グランドに向って極
めて早い速度で移動する。その移動速度は回路の分布定
数で定まることになるが、ｐｎ接合部は降伏状態であっ
てもリード端子１１L ，１１R やワイヤー１２に比べて
高い抵抗または電位障壁を持つので、過剰動電荷が全て
流出しつくすまでは、左右のリード端子間またはｐｎ接
合の両端には電位差が加わり続ける。ＬＳＩの静電気に
よる破壊は、接合型であれば、この電位差の間を過剰動
電荷が通過する際に残す熱エネルギーにより、ＭＯＳ型
であれば、過剰動電荷が作る電界によって発生する。
【００１６】上述の例のように樹脂１０の上面に帯電し
たＬＳＩの場合、その正の静電荷によりリード端子１１
L ，１１ R やｐｎ接合に誘導される過剰動電荷は、前述
したファラデーケージや特開昭５３ー１１６１８２号公
報記載の静電電荷量測定装置のような、被測定物表面の
全電荷量を測定するような構造の電荷量測定装置によっ
ても、測定できる。但し、この方法によってＬＳＩの過
剰動電荷量を見積る場合、以下の点を考慮しなければな
らない。ＬＳＩ封止樹脂の帯電状態およびＬＳＩとグ
ランドとの相対位置関係、したがってリード端子の過剰
動電荷量は、製造工程、検査工程での置かれた状態ごと
或いは取り扱いの仕方ごとによって大きく異なるので、
あるべきその場、あるべきその状態のままで測定しなけ
ればならない。この点から、ファラデーケージは、ＬＳ
Ｉの過剰動電荷量測定には実際上適用不可能であるとい
える。一般に、絶縁体表面の静電荷は移動しにくく、
したがって分布が不均一になることが多い。そのような
場合は、たとえＬＳＩ封止樹脂の全静電電荷量が分った
としても、リード端子ごとの過剰動電荷量はその静電電
荷量から見積ることは難しい。このような場合はどうし
ても、リード端子に誘導される過剰動電荷量を直接測定
しなければならない。
たＬＳＩの場合、その正の静電荷によりリード端子１１
L ，１１ R やｐｎ接合に誘導される過剰動電荷は、前述
したファラデーケージや特開昭５３ー１１６１８２号公
報記載の静電電荷量測定装置のような、被測定物表面の
全電荷量を測定するような構造の電荷量測定装置によっ
ても、測定できる。但し、この方法によってＬＳＩの過
剰動電荷量を見積る場合、以下の点を考慮しなければな
らない。ＬＳＩ封止樹脂の帯電状態およびＬＳＩとグ
ランドとの相対位置関係、したがってリード端子の過剰
動電荷量は、製造工程、検査工程での置かれた状態ごと
或いは取り扱いの仕方ごとによって大きく異なるので、
あるべきその場、あるべきその状態のままで測定しなけ
ればならない。この点から、ファラデーケージは、ＬＳ
Ｉの過剰動電荷量測定には実際上適用不可能であるとい
える。一般に、絶縁体表面の静電荷は移動しにくく、
したがって分布が不均一になることが多い。そのような
場合は、たとえＬＳＩ封止樹脂の全静電電荷量が分った
としても、リード端子ごとの過剰動電荷量はその静電電
荷量から見積ることは難しい。このような場合はどうし
ても、リード端子に誘導される過剰動電荷量を直接測定
しなければならない。
【００１７】例えば、図９（ａ）は封止樹脂の上面に正
の静電荷が均一に分布している状態 を示しているが、全
く構造の同じＬＳＩでも、取り扱われかたによっては、
図９（ｂ）に示すように、静電荷が封止樹脂表面に局在
することがある。封止樹脂はが絶縁体であるからであ
る。このような場合には、ＬＳＩからグランドまでの距
離や帯電量が全く同じであったとしても、帯電した部位
と各リード端子１１ L ，１１ R 或いはｐｎ接合との相互
位置関係が、図９（ａ）の場合とは違っているので、封
止樹脂に帯電した静電荷によりリード端子やｐｎ接合に
誘導される過剰動電荷量、換言すればｐｎ接合に対する
静電エネルギーは、当然、異なったものになり、ＬＳＩ
の破壊に与える影響も異なったものになる。
の静電荷が均一に分布している状態 を示しているが、全
く構造の同じＬＳＩでも、取り扱われかたによっては、
図９（ｂ）に示すように、静電荷が封止樹脂表面に局在
することがある。封止樹脂はが絶縁体であるからであ
る。このような場合には、ＬＳＩからグランドまでの距
離や帯電量が全く同じであったとしても、帯電した部位
と各リード端子１１ L ，１１ R 或いはｐｎ接合との相互
位置関係が、図９（ａ）の場合とは違っているので、封
止樹脂に帯電した静電荷によりリード端子やｐｎ接合に
誘導される過剰動電荷量、換言すればｐｎ接合に対する
静電エネルギーは、当然、異なったものになり、ＬＳＩ
の破壊に与える影響も異なったものになる。
【００１８】又、例えば、図９（ｃ）に模式的に示すよ
うに、製造工程中でＬＳＩを金属製レール１７上で滑ら
せて移動させることがよく行われるが、このようなとき
は、封止樹脂下面側に正の静電気が帯電しやすい。この
場合は、帯電した正の静電荷量がたとえ図９（ａ）や図
９（ｂ）におけると同じであるとしても、帯電部位とリ
ード端子１１ L ，１１ R やｐｎ接合との相対位置が全く
異なっている（静電荷は、図９（ａ）の場合は封止樹脂
の上面全体に均一分布し、図９（ｂ）の場合は封止樹脂
の右上面に局在する）ので、リード端子が接地されたと
きにグランドに流れ出す過剰動電荷の量は全く異なった
ものとなる。しかもこの場合は、金属製レール１７が実
効的にグランドと同じであるので、リード端子１１ R が
グランドに接地された後の電気力線は全てがリード端子
に終わるようになるのではなく、レール１７とリード端
子１１ L ，１１ R とに分かれることになる。この点で
も、図９（ａ）や図９（ｂ）とは異なった過剰動電荷量
になる。このように、たとえＬＳＩ封止樹脂の全静電電
荷量が分ったとしても、リード端子ごとの過剰動電荷量
はその封止樹脂全体の静電電荷量から見積ることは難し
い。このような場合はどうしても、リード端子に誘導さ
れる過剰動電荷量を直接測定しなければならない。
うに、製造工程中でＬＳＩを金属製レール１７上で滑ら
せて移動させることがよく行われるが、このようなとき
は、封止樹脂下面側に正の静電気が帯電しやすい。この
場合は、帯電した正の静電荷量がたとえ図９（ａ）や図
９（ｂ）におけると同じであるとしても、帯電部位とリ
ード端子１１ L ，１１ R やｐｎ接合との相対位置が全く
異なっている（静電荷は、図９（ａ）の場合は封止樹脂
の上面全体に均一分布し、図９（ｂ）の場合は封止樹脂
の右上面に局在する）ので、リード端子が接地されたと
きにグランドに流れ出す過剰動電荷の量は全く異なった
ものとなる。しかもこの場合は、金属製レール１７が実
効的にグランドと同じであるので、リード端子１１ R が
グランドに接地された後の電気力線は全てがリード端子
に終わるようになるのではなく、レール１７とリード端
子１１ L ，１１ R とに分かれることになる。この点で
も、図９（ａ）や図９（ｂ）とは異なった過剰動電荷量
になる。このように、たとえＬＳＩ封止樹脂の全静電電
荷量が分ったとしても、リード端子ごとの過剰動電荷量
はその封止樹脂全体の静電電荷量から見積ることは難し
い。このような場合はどうしても、リード端子に誘導さ
れる過剰動電荷量を直接測定しなければならない。
【００１９】これに対し、特開昭５３ー１１６１８２号
公報記載の静電電荷量測定装置は、被測定試料表面の全
静電荷量を測定することを目的としており、集電部とし
て用いた自己放電式除電器の集電効果を高めるために、
ブラシ式の電極を用いているので、ＬＳＩのようにピッ
チの極く狭いリード端子ごとの過剰動電荷量を測定する
用途には、実際上使用不能である。つまり、図９（ａ）
や図９（ｂ）に示すＬＳＩにおいて、封止樹脂上面の静
電荷量全体を測定することはできても、リード端子が接
地されたときに流れ出る、ｐｎ接合の破壊に直接結びつ
く過剰動電荷量を測定することは、できない。又、図９
（ｃ）に示すような、封止樹脂の下面に帯電したような
ＬＳＩに対しては、そもそもその封止樹脂下面の静電荷
量そのものを測定することができず、まして、その封止
樹脂下面の静電荷に誘導される過剰動電荷量の測定は、
原理的にできない。
公報記載の静電電荷量測定装置は、被測定試料表面の全
静電荷量を測定することを目的としており、集電部とし
て用いた自己放電式除電器の集電効果を高めるために、
ブラシ式の電極を用いているので、ＬＳＩのようにピッ
チの極く狭いリード端子ごとの過剰動電荷量を測定する
用途には、実際上使用不能である。つまり、図９（ａ）
や図９（ｂ）に示すＬＳＩにおいて、封止樹脂上面の静
電荷量全体を測定することはできても、リード端子が接
地されたときに流れ出る、ｐｎ接合の破壊に直接結びつ
く過剰動電荷量を測定することは、できない。又、図９
（ｃ）に示すような、封止樹脂の下面に帯電したような
ＬＳＩに対しては、そもそもその封止樹脂下面の静電荷
量そのものを測定することができず、まして、その封止
樹脂下面の静電荷に誘導される過剰動電荷量の測定は、
原理的にできない。
【００２０】これまでの説明から明かなように、製造工
程の設備・治工具あるいはＬＳＩ自体のパッケージやチ
ップを、ＬＳＩを破壊させことのないように設計した
り、またＬＳＩの取り扱い方法を検討するためには、Ｌ
ＳＩの製造工程中で、あるべきその場、あるべきその状
態における、リード端子ごとの過剰動電荷量を正確に測
定する方法および装置が欠かせない。
程の設備・治工具あるいはＬＳＩ自体のパッケージやチ
ップを、ＬＳＩを破壊させことのないように設計した
り、またＬＳＩの取り扱い方法を検討するためには、Ｌ
ＳＩの製造工程中で、あるべきその場、あるべきその状
態における、リード端子ごとの過剰動電荷量を正確に測
定する方法および装置が欠かせない。
【００２１】尚、一般に静電気は、電位は高いものの電
荷量としては小さい場合が多い。例えば図７（ｂ）にお
いて、被測定物１の容量Ｃ1 の値が１ｐＦで、帯電した
電荷量Ｑ1 が１０ｎＣであるとすると、被測定物１の接
地電位に対する電圧Ｖ1 は、Ｖ1 ＝Ｑ1 ／Ｃ1 ＝１０×
１０-9／１×１０-12 （Ｃ／Ｆ）＝１０，０００Ｖにも
なる。このような微少電荷高電圧の被測定物を測定する
には、測定系はその回路形式がどのようなものであれ、
その点を十分に考慮したものでなくてはならない。すな
わち、電荷変換部（測定系のうち、被測定電荷を蓄積し
又は流して、電圧または電流に変換する部分をこのよう
に呼ぶこととする。図７（ｂ）の場合は誘電体４）のイ
ンピーダンス（つまり、誘電体４の静電容量の逆数）
は、被測定物のインピーダンスに比べて実質上０と見做
せる程度に十分低くなくてはならない。若しそうでない
と、被測定電荷は、全量が誘電体４に誘導・蓄積される
ことにならず、被測定物の容量値に応じた量が被測定物
に残り、正しい測定が行われないことになってしまう。
一方、測定部（測定系のうち、変換部の電圧または電流
を測定する部分をこのように呼ぶこととする。この場合
は、電圧計５）は、入力インピーダンスが十分に高く、
しかも耐圧が十分に大きくなくてはならない。これら
は、微少電荷を全量確実に変換部に誘導するために必要
である。測定部の入力インピーダンスが低かったり内部
抵抗が不足していると、ただでさえ微少な被測定電荷が
測定部の方に漏れ、測定精度が低下してしまう。
荷量としては小さい場合が多い。例えば図７（ｂ）にお
いて、被測定物１の容量Ｃ1 の値が１ｐＦで、帯電した
電荷量Ｑ1 が１０ｎＣであるとすると、被測定物１の接
地電位に対する電圧Ｖ1 は、Ｖ1 ＝Ｑ1 ／Ｃ1 ＝１０×
１０-9／１×１０-12 （Ｃ／Ｆ）＝１０，０００Ｖにも
なる。このような微少電荷高電圧の被測定物を測定する
には、測定系はその回路形式がどのようなものであれ、
その点を十分に考慮したものでなくてはならない。すな
わち、電荷変換部（測定系のうち、被測定電荷を蓄積し
又は流して、電圧または電流に変換する部分をこのよう
に呼ぶこととする。図７（ｂ）の場合は誘電体４）のイ
ンピーダンス（つまり、誘電体４の静電容量の逆数）
は、被測定物のインピーダンスに比べて実質上０と見做
せる程度に十分低くなくてはならない。若しそうでない
と、被測定電荷は、全量が誘電体４に誘導・蓄積される
ことにならず、被測定物の容量値に応じた量が被測定物
に残り、正しい測定が行われないことになってしまう。
一方、測定部（測定系のうち、変換部の電圧または電流
を測定する部分をこのように呼ぶこととする。この場合
は、電圧計５）は、入力インピーダンスが十分に高く、
しかも耐圧が十分に大きくなくてはならない。これら
は、微少電荷を全量確実に変換部に誘導するために必要
である。測定部の入力インピーダンスが低かったり内部
抵抗が不足していると、ただでさえ微少な被測定電荷が
測定部の方に漏れ、測定精度が低下してしまう。
【００２２】一方、測定系が上記のような条件を満たす
とき、被測定物から測定系までの配線系にも十分な配慮
が払われなければならない。例えば、図７（ｂ）におい
て、被測定物１から電圧計５までの配線１３に裸線を用
いると、外部からの電磁波の誘導を拾い易い。この誘導
による電圧は電圧計５の高い入力インピーダンスに加わ
り電圧測定値を変動させる。一方、電磁誘導の影響を避
けるため、配線１３を同軸ケーブルなどにすると、測定
のためにケーブルを動かしたときに発生するピエゾ効果
により、やはり配線１３に電圧が生じ電圧計５の測定値
が変動してしまう。
とき、被測定物から測定系までの配線系にも十分な配慮
が払われなければならない。例えば、図７（ｂ）におい
て、被測定物１から電圧計５までの配線１３に裸線を用
いると、外部からの電磁波の誘導を拾い易い。この誘導
による電圧は電圧計５の高い入力インピーダンスに加わ
り電圧測定値を変動させる。一方、電磁誘導の影響を避
けるため、配線１３を同軸ケーブルなどにすると、測定
のためにケーブルを動かしたときに発生するピエゾ効果
により、やはり配線１３に電圧が生じ電圧計５の測定値
が変動してしまう。
【００２３】測定系および配線系に対するこのような配
慮は、ＬＳＩの過剰動電荷の測定のみならず、測定対象
がどのようなものであれ、一般に微少電荷高電圧の静電
荷の量を測定する際にも必要なことである。
慮は、ＬＳＩの過剰動電荷の測定のみならず、測定対象
がどのようなものであれ、一般に微少電荷高電圧の静電
荷の量を測定する際にも必要なことである。
【００２４】従って本発明は、ＬＳＩのリード端子の過
剰動電荷量だけを、製造工程でのあるべきその場、ある
べきその状態において、しかもリード端子ごとに測定す
る方法およびその実施に用いる測定装置を提供すること
を目的とするものである。
剰動電荷量だけを、製造工程でのあるべきその場、ある
べきその状態において、しかもリード端子ごとに測定す
る方法およびその実施に用いる測定装置を提供すること
を目的とするものである。
【００２５】本発明の他の目的は、上記のような過剰動
電荷の測定方法および測定装置を用いて、ＬＳＩのリー
ド端子とグランドとの間の浮遊容量を測定し、更には、
封止樹脂が帯電したＬＳＩのリード端子に蓄積される静
電エネルギー量を求め、また、ＬＳＩに静電気破壊を引
き起すに足る静電エネルギー又は電荷量を測定する方法
およびその実施に用いる測定装置を提供することであ
る。
電荷の測定方法および測定装置を用いて、ＬＳＩのリー
ド端子とグランドとの間の浮遊容量を測定し、更には、
封止樹脂が帯電したＬＳＩのリード端子に蓄積される静
電エネルギー量を求め、また、ＬＳＩに静電気破壊を引
き起すに足る静電エネルギー又は電荷量を測定する方法
およびその実施に用いる測定装置を提供することであ
る。
【００２６】本発明はまた、過剰動電荷量および静電電
荷量の測定装置において、被測定物から測定系までの配
線の変形や電磁誘導などに起因する測定値の変動のな
い、精度の高い電荷量測定装置を提供することを目的と
するものである。
荷量の測定装置において、被測定物から測定系までの配
線の変形や電磁誘導などに起因する測定値の変動のな
い、精度の高い電荷量測定装置を提供することを目的と
するものである。
【００２７】本発明は更に、過剰動電荷量および静電電
荷量の測定装置において、被測定電圧が高電圧であるこ
とに起因して、被測定電荷の一部が測定部を通して電荷
変換部位外に漏れることに基づく測定精度の低下を防止
した、精度の高い測定装置を提供することを目的とする
ものである。
荷量の測定装置において、被測定電圧が高電圧であるこ
とに起因して、被測定電荷の一部が測定部を通して電荷
変換部位外に漏れることに基づく測定精度の低下を防止
した、精度の高い測定装置を提供することを目的とする
ものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明の電荷量の測定方
法は、絶縁体と導電体とを含んで構成される被測定物が
接地電位体に近接して配置されていると共に、前記被測
定物の絶縁体が静電荷を帯び、前記導電体に過剰動電荷
とこれと等量で反対符号の固定電荷とを誘導していると
き、一方の電極を接地電位に保った容量値既知のキャパ
シタの他方の電極と前記導電体との間で接触放電あるい
は火花放電などのような放電を発生させることによっ
て、前記導電体に誘導された電荷のうちの過剰動電荷だ
けを選択的に前記キャパシタに蓄積させて電圧に変換
し、その変換された電圧Ｖと前記キャパシタの容量値Ｃ
とから、前記過剰動電荷の量ＱをＱ＝ＣＶにより算出す
ることを特徴とする。
法は、絶縁体と導電体とを含んで構成される被測定物が
接地電位体に近接して配置されていると共に、前記被測
定物の絶縁体が静電荷を帯び、前記導電体に過剰動電荷
とこれと等量で反対符号の固定電荷とを誘導していると
き、一方の電極を接地電位に保った容量値既知のキャパ
シタの他方の電極と前記導電体との間で接触放電あるい
は火花放電などのような放電を発生させることによっ
て、前記導電体に誘導された電荷のうちの過剰動電荷だ
けを選択的に前記キャパシタに蓄積させて電圧に変換
し、その変換された電圧Ｖと前記キャパシタの容量値Ｃ
とから、前記過剰動電荷の量ＱをＱ＝ＣＶにより算出す
ることを特徴とする。
【００２９】このような測定方法は、被測定物に蓄積さ
れている電荷を、接触放電又は火花放電などによって放
電させ誘導する探針と、この探針によって誘導された電
荷を蓄積するための、一方の電極が接地電位にされた容
量値既知のキャパシタと、キャパシタの電極間電圧を測
定する手段とを備えた電荷量測定装置により実施され
る。
れている電荷を、接触放電又は火花放電などによって放
電させ誘導する探針と、この探針によって誘導された電
荷を蓄積するための、一方の電極が接地電位にされた容
量値既知のキャパシタと、キャパシタの電極間電圧を測
定する手段とを備えた電荷量測定装置により実施され
る。
【００３０】本発明の電荷量測定装置は、上記の構成に
加えて、キャパシタが、探針によって誘導される被測定
電荷の移動経路に沿って、分布容量構造又は微少容量値
の複数のキャパシタの並列接続構造となっているように
しているので、被測定電荷の高い電圧による電圧計の破
壊や被測定電荷の漏出を防ぐことができ、その分、測定
精度が高いができる。
加えて、キャパシタが、探針によって誘導される被測定
電荷の移動経路に沿って、分布容量構造又は微少容量値
の複数のキャパシタの並列接続構造となっているように
しているので、被測定電荷の高い電圧による電圧計の破
壊や被測定電荷の漏出を防ぐことができ、その分、測定
精度が高いができる。
【００３１】又、少くとも、探針と、探針からキャパシ
タに至る経路と、キャパシタとを、相互間の相対位置が
不変であるように一体化構造にすると共に、その一体化
構造体に対して外部からの電磁遮蔽を施しているので、
被測定物からキャパシタ迄の配線の変形や配線に加わる
電磁誘導に起因する測定値の変動が防がれる。
タに至る経路と、キャパシタとを、相互間の相対位置が
不変であるように一体化構造にすると共に、その一体化
構造体に対して外部からの電磁遮蔽を施しているので、
被測定物からキャパシタ迄の配線の変形や配線に加わる
電磁誘導に起因する測定値の変動が防がれる。
【００３２】上記のような、配線系と測定系とを固定・
一体化構造にすることと、被測定電荷蓄積用キャパシタ
容量を分布容量化することとは、測定対象がＬＳＩのリ
ード端子に誘導された過剰動電荷である場合に限らず、
一般にその量が微少で高電圧である静電荷の量を測定す
る場合にも測定精度向上効果をもたらす。
一体化構造にすることと、被測定電荷蓄積用キャパシタ
容量を分布容量化することとは、測定対象がＬＳＩのリ
ード端子に誘導された過剰動電荷である場合に限らず、
一般にその量が微少で高電圧である静電荷の量を測定す
る場合にも測定精度向上効果をもたらす。
【００３３】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に
よる電荷量測定装置の断面図である。図１を参照して、
この測定装置は、先端が尖ったステンレス製金属棒（長
さ；１５０ｍｍ）１４を、誘電体４で包み、更にその外
側をステンレス製の金属板１５で包んで、被測定物に近
接または接触させる探針と、電荷蓄積用キャパシタと、
探針からキャパシタ迄の配線とを一体化した、鉛筆形状
の構造となっている。誘電体４は、厚さ０．０５ｍｍの
セラミック（比誘電率；８．５）からなり、金属棒１４
と金属板１５との間の容量値は１，０００ｐＦである。
ＬＳＩの場合、比較的高く帯電した場合でも、リード端
子の過剰動電荷量は数ｎＣ程度である。又、リード端子
の静電容量は、封止樹脂により大小あるが、大略、数ｐ
Ｆ程度である。上記のような微少電荷量の測定を目的と
することから、本実施例では、リード端子の容量値に対
して誘電体４の容量値を数百倍と十分大きくして、その
インピーダンスを無視できるようにした。すなわち、誘
電体４に被測定電荷が移された後に被測定物１に残る電
荷量が、誘電体４に蓄積された電荷量に対して無視でき
る程度に小さくなるようにして、測定精度を高めた。外
側の金属板１５の太さは、直径２０ｍｍφである。
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例に
よる電荷量測定装置の断面図である。図１を参照して、
この測定装置は、先端が尖ったステンレス製金属棒（長
さ；１５０ｍｍ）１４を、誘電体４で包み、更にその外
側をステンレス製の金属板１５で包んで、被測定物に近
接または接触させる探針と、電荷蓄積用キャパシタと、
探針からキャパシタ迄の配線とを一体化した、鉛筆形状
の構造となっている。誘電体４は、厚さ０．０５ｍｍの
セラミック（比誘電率；８．５）からなり、金属棒１４
と金属板１５との間の容量値は１，０００ｐＦである。
ＬＳＩの場合、比較的高く帯電した場合でも、リード端
子の過剰動電荷量は数ｎＣ程度である。又、リード端子
の静電容量は、封止樹脂により大小あるが、大略、数ｐ
Ｆ程度である。上記のような微少電荷量の測定を目的と
することから、本実施例では、リード端子の容量値に対
して誘電体４の容量値を数百倍と十分大きくして、その
インピーダンスを無視できるようにした。すなわち、誘
電体４に被測定電荷が移された後に被測定物１に残る電
荷量が、誘電体４に蓄積された電荷量に対して無視でき
る程度に小さくなるようにして、測定精度を高めた。外
側の金属板１５の太さは、直径２０ｍｍφである。
【００３４】この測定装置で被測定物の過剰導電荷量Ｑ
を測定するには、外側の金属板１５を接地電位にし、金
属棒１４の尖った先端を被測定物に近接または接触させ
て過剰動電荷を誘電体４に蓄積させ、そのときの金属棒
１４と金属板１５との間の電圧値Ｖと誘電体４の容量値
ＣとからＱ＝ＣＶで求めるのであるが、全体が金属板１
５で包まれその金属板１５が接地電位にされているの
で、外部からの電磁誘導を遮断できる。又、探針と配線
とを兼ねた金属棒１４は剛体であるので、探針や配線の
変形、撓みによる測定値の変動もない。尚、本実施例で
は、誘電体４として硬度の高いセラミックを用いている
が、外側の金属板１５が剛体であるので、誘電体４は必
らずしも剛性を持つものではなく、弾性体あるいは塑性
体であっても、配線の変形、撓みは生じない。
を測定するには、外側の金属板１５を接地電位にし、金
属棒１４の尖った先端を被測定物に近接または接触させ
て過剰動電荷を誘電体４に蓄積させ、そのときの金属棒
１４と金属板１５との間の電圧値Ｖと誘電体４の容量値
ＣとからＱ＝ＣＶで求めるのであるが、全体が金属板１
５で包まれその金属板１５が接地電位にされているの
で、外部からの電磁誘導を遮断できる。又、探針と配線
とを兼ねた金属棒１４は剛体であるので、探針や配線の
変形、撓みによる測定値の変動もない。尚、本実施例で
は、誘電体４として硬度の高いセラミックを用いている
が、外側の金属板１５が剛体であるので、誘電体４は必
らずしも剛性を持つものではなく、弾性体あるいは塑性
体であっても、配線の変形、撓みは生じない。
【００３５】図２は、上記の測定装置をＬＳＩの製造工
程に適用した例を示す図である。この例では、図２
（ａ）に示すように、ＬＳＩ１６を斜めに設置した金属
レール１７上を滑らせ、上から下へ搬送した場合に発生
するリード端子の過剰動電荷を測定した。このような搬
送方法は、ＬＳＩの製造工程中ではよく用いられる方法
である。先ず、図１に示すように、測定装置最外側の金
属板１５をグランドに接続し、内側の金属棒１４の末端
とグランドとの間に電圧計５を接続した上で、金属棒１
４と金属板１５とを短絡させ誘電体４を十分放電させ
る。次に、図２（ｂ）に示す部分拡大図のように、金属
棒１４の尖った先端をレール１７を滑り降りてきたＬＳ
Ｉ１６のリード端子１８に接触させ、そのときの電圧計
５の値を読み、Ｑ＝ＣＶにより、過剰動電荷量Ｑを算出
する。電圧計５の指示値は、電圧値Ｖを容量値Ｃで換算
して、電荷量Ｑが直読できるような表示にしてもよい。
程に適用した例を示す図である。この例では、図２
（ａ）に示すように、ＬＳＩ１６を斜めに設置した金属
レール１７上を滑らせ、上から下へ搬送した場合に発生
するリード端子の過剰動電荷を測定した。このような搬
送方法は、ＬＳＩの製造工程中ではよく用いられる方法
である。先ず、図１に示すように、測定装置最外側の金
属板１５をグランドに接続し、内側の金属棒１４の末端
とグランドとの間に電圧計５を接続した上で、金属棒１
４と金属板１５とを短絡させ誘電体４を十分放電させ
る。次に、図２（ｂ）に示す部分拡大図のように、金属
棒１４の尖った先端をレール１７を滑り降りてきたＬＳ
Ｉ１６のリード端子１８に接触させ、そのときの電圧計
５の値を読み、Ｑ＝ＣＶにより、過剰動電荷量Ｑを算出
する。電圧計５の指示値は、電圧値Ｖを容量値Ｃで換算
して、電荷量Ｑが直読できるような表示にしてもよい。
【００３６】図１に示す測定装置では、金属棒１４と金
属板１５との間のキャパシタは、被測定物との接触点
（金属棒１４の尖った先端）から電圧計５の入力部（金
属棒１４末端部）までの経路に沿った分布容量となって
いる。従って、上記の測定過程中、被測定電荷のリード
端子から金属棒１４への移動はピコ秒オーダーの高速で
行われるが、誘電体４は、金属棒１４先端からの距離に
応じた配線抵抗によって生じる時定数差によって、被測
定点（金属棒１４先端）に近い方から順次時間差をもっ
て充電されて行く。そのため、たとえリード端子の帯電
時の電位が非常に高電位であるとしても、その高電位が
瞬間的に電圧計５に加わることはなく、電圧計５が破壊
することはない。又、被測定電荷が誘電体４に蓄積され
る前に電圧計５を通してグランドに漏れてしまうことも
なく、全量誘電体４に蓄積される。例えば、被測定物と
してのリード端子の容量が１ｐＦ、過剰動電荷量が１０
ｎＣであるとすると、このリード端子は１０，０００Ｖ
に帯電している。いま、上述したような誘電体４の分布
容量的な順次充電がないとすると、金属棒１４先端をリ
ード端子に接触させた瞬間に金属棒１４末端の電圧が１
０，０００Ｖになることになる。その結果、電圧計５に
１０，０００Ｖもの電圧が瞬間的に加わり、この印加電
圧と電圧計５の内部抵抗とによって決る量の被測定電荷
が、電圧計５を通じてグランドに流れてしまうことにな
る。すなわち、たとえ電圧計５の破壊を免れたとして
も、被測定電荷の一部が誘電体４に蓄積されずに電圧計
５に漏れてしまい、被測定電荷量を正確に測定できなく
なる。
属板１５との間のキャパシタは、被測定物との接触点
（金属棒１４の尖った先端）から電圧計５の入力部（金
属棒１４末端部）までの経路に沿った分布容量となって
いる。従って、上記の測定過程中、被測定電荷のリード
端子から金属棒１４への移動はピコ秒オーダーの高速で
行われるが、誘電体４は、金属棒１４先端からの距離に
応じた配線抵抗によって生じる時定数差によって、被測
定点（金属棒１４先端）に近い方から順次時間差をもっ
て充電されて行く。そのため、たとえリード端子の帯電
時の電位が非常に高電位であるとしても、その高電位が
瞬間的に電圧計５に加わることはなく、電圧計５が破壊
することはない。又、被測定電荷が誘電体４に蓄積され
る前に電圧計５を通してグランドに漏れてしまうことも
なく、全量誘電体４に蓄積される。例えば、被測定物と
してのリード端子の容量が１ｐＦ、過剰動電荷量が１０
ｎＣであるとすると、このリード端子は１０，０００Ｖ
に帯電している。いま、上述したような誘電体４の分布
容量的な順次充電がないとすると、金属棒１４先端をリ
ード端子に接触させた瞬間に金属棒１４末端の電圧が１
０，０００Ｖになることになる。その結果、電圧計５に
１０，０００Ｖもの電圧が瞬間的に加わり、この印加電
圧と電圧計５の内部抵抗とによって決る量の被測定電荷
が、電圧計５を通じてグランドに流れてしまうことにな
る。すなわち、たとえ電圧計５の破壊を免れたとして
も、被測定電荷の一部が誘電体４に蓄積されずに電圧計
５に漏れてしまい、被測定電荷量を正確に測定できなく
なる。
【００３７】本実施例においては、誘電体４の構造を分
布容量となるようにしたが、勿論、図３（ａ）に示すよ
うに、集中定数的に、容量値既知の微小キャパシタを並
列に接続して所定の容量値となるように構成してもよ
い。但しその場合は、各微小キャパシタごとの時定数の
差が確実に表れるように、それぞれの微小キャパシタに
抵抗体ｒを直列に接続する方が好ましい。或いは、金属
棒１４の抵抗値を適当に設計することによって、金属棒
１４自体の抵抗により、被測定電荷の移動経路に沿う抵
抗値が順次増大するようにして、各微小キャパシタが段
階的に充電されて行くようにしてもよい。更には、図３
（ｂ）に示すように、金属棒１４末端部と電圧計５との
間に抵抗体Ｒ1 を設けると、電圧計５への急峻な電圧印
加をより確実に緩和して、電圧計５の破損および被測定
電荷の漏れを改善できる。又、図３（ｃ）に示すよう
に、抵抗体Ｒ2 を、金属棒１４先端部と誘電体４との間
に設けても同様の効果が得られる。但し、この抵抗体は
Ｒ2 は、当然のことながら、金属棒１４や誘電体４と共
に一体化しなければならない。なお又、これまでの各種
の構造において、電圧計５の前段に、高い入力インピー
ダンスを低いインピーダンスに変換する増幅回路やイン
ピーダンス変換回路を設け、この回路も金属棒１４およ
び誘電体４と共に固定・一体化すると、一体化部分から
電圧計５入力部までの配線への電磁誘導や配線の変形・
撓みなどによる測定値の変動も除去できるので、測定精
度をより高めることができる。
布容量となるようにしたが、勿論、図３（ａ）に示すよ
うに、集中定数的に、容量値既知の微小キャパシタを並
列に接続して所定の容量値となるように構成してもよ
い。但しその場合は、各微小キャパシタごとの時定数の
差が確実に表れるように、それぞれの微小キャパシタに
抵抗体ｒを直列に接続する方が好ましい。或いは、金属
棒１４の抵抗値を適当に設計することによって、金属棒
１４自体の抵抗により、被測定電荷の移動経路に沿う抵
抗値が順次増大するようにして、各微小キャパシタが段
階的に充電されて行くようにしてもよい。更には、図３
（ｂ）に示すように、金属棒１４末端部と電圧計５との
間に抵抗体Ｒ1 を設けると、電圧計５への急峻な電圧印
加をより確実に緩和して、電圧計５の破損および被測定
電荷の漏れを改善できる。又、図３（ｃ）に示すよう
に、抵抗体Ｒ2 を、金属棒１４先端部と誘電体４との間
に設けても同様の効果が得られる。但し、この抵抗体は
Ｒ2 は、当然のことながら、金属棒１４や誘電体４と共
に一体化しなければならない。なお又、これまでの各種
の構造において、電圧計５の前段に、高い入力インピー
ダンスを低いインピーダンスに変換する増幅回路やイン
ピーダンス変換回路を設け、この回路も金属棒１４およ
び誘電体４と共に固定・一体化すると、一体化部分から
電圧計５入力部までの配線への電磁誘導や配線の変形・
撓みなどによる測定値の変動も除去できるので、測定精
度をより高めることができる。
【００３８】尚、本実施例では、金属棒１４をプローブ
と配線とを兼て、先端から末端までを一本の剛体で構成
したが、先端部分の形状や構造を工夫することによっ
て、様々な使い方ができる。例えば先端部分に、リン青
銅のようなばね性金属あるいはカーボンを添加した導電
性ゴムなどのような、弾性のある細い導電体部分を設け
れば、図４に示すように、測定装置を製造工程現場に固
定して、金属レール１７を滑り降りてくるＬＳＩ１６の
リード端子１８の過剰動電荷を連続的に測定することが
できる。又、図５に示すように、先端にドーナツ状の金
属板１９を取り付けた円筒状の絶縁体２０を複数個用
い、それらを例えば自動車や携帯ラジオなどにおける伸
縮式棒アンテナのように組み合せれば、被測定物の形状
がＬＳＩのリード端子のように線状で面積の小さい場合
のみならず、或る程度の面積がある場合でも、その面積
に合せて最適な接触面積を選択することができる。上記
いずれの変形例においても、電荷を蓄積するための電気
蓄積部２１は、キャパシタと配線とが一体化されていれ
ば、図１に示すような分布容量型の構成であってもよい
し、或いは、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
な、集中定数型の構成であってもよい。
と配線とを兼て、先端から末端までを一本の剛体で構成
したが、先端部分の形状や構造を工夫することによっ
て、様々な使い方ができる。例えば先端部分に、リン青
銅のようなばね性金属あるいはカーボンを添加した導電
性ゴムなどのような、弾性のある細い導電体部分を設け
れば、図４に示すように、測定装置を製造工程現場に固
定して、金属レール１７を滑り降りてくるＬＳＩ１６の
リード端子１８の過剰動電荷を連続的に測定することが
できる。又、図５に示すように、先端にドーナツ状の金
属板１９を取り付けた円筒状の絶縁体２０を複数個用
い、それらを例えば自動車や携帯ラジオなどにおける伸
縮式棒アンテナのように組み合せれば、被測定物の形状
がＬＳＩのリード端子のように線状で面積の小さい場合
のみならず、或る程度の面積がある場合でも、その面積
に合せて最適な接触面積を選択することができる。上記
いずれの変形例においても、電荷を蓄積するための電気
蓄積部２１は、キャパシタと配線とが一体化されていれ
ば、図１に示すような分布容量型の構成であってもよい
し、或いは、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよう
な、集中定数型の構成であってもよい。
【００３９】又これまでは、被測定物が絶縁体部分と導
電体部分とが混在する構造であるときに、導電体部分に
誘導された電荷のうちの過剰動電荷を測定する場合につ
いて説明したが、これまでの説明から明かなように、被
測定点から誘電体までの配線とキャパシタとを一体化す
ることによる測定精度の向上と、キャパシタが分布容量
的に時間差を持って順次充電されることによる測定精度
の向上とは、測定対象が過剰動電荷に限られるものでは
ない。上記の作用は、微少電荷高電圧の測定における測
定精度向上に効果をもたらすものであるので、本発明
を、例えば特開昭５３ー１１６１８２号公報記載の静電
電荷量測定装置のように、集電部に導電性ブラシ型の自
己放電式除電器を備えた測定装置に適用すれば、絶縁性
で大面積の被測定物に帯電した静電電荷量をより精度よ
く測定できる。或いは、被測定物との接触部を金属製や
導電性ゴム製あるいは導電性プラスチック製などのロー
ラーで構成しても、集電部がブラシの場合と同様の効果
が得られる。
電体部分とが混在する構造であるときに、導電体部分に
誘導された電荷のうちの過剰動電荷を測定する場合につ
いて説明したが、これまでの説明から明かなように、被
測定点から誘電体までの配線とキャパシタとを一体化す
ることによる測定精度の向上と、キャパシタが分布容量
的に時間差を持って順次充電されることによる測定精度
の向上とは、測定対象が過剰動電荷に限られるものでは
ない。上記の作用は、微少電荷高電圧の測定における測
定精度向上に効果をもたらすものであるので、本発明
を、例えば特開昭５３ー１１６１８２号公報記載の静電
電荷量測定装置のように、集電部に導電性ブラシ型の自
己放電式除電器を備えた測定装置に適用すれば、絶縁性
で大面積の被測定物に帯電した静電電荷量をより精度よ
く測定できる。或いは、被測定物との接触部を金属製や
導電性ゴム製あるいは導電性プラスチック製などのロー
ラーで構成しても、集電部がブラシの場合と同様の効果
が得られる。
【００４０】これまで述べたように、本発明の電荷量測
定装置を用いると、ＬＳＩの封止樹脂に帯電した静電荷
に応じてリード端子に誘導され、ＬＳＩ内部の素子の静
電気破壊の直接原因となる過剰動電荷の量を直接知るこ
とができるが、この電荷量測定装置に更に直流電源と切
り換えスイッチとを設けると、次に述べるように、リー
ド端子のグランドに対する容量を測定することが可能で
ある。又、このことを利用して、ＬＳＩの封止樹脂が静
電気を帯びているときにリード端子に蓄積されている静
電エネルジーを知ることができる、更には、ＬＳＩが静
電気破壊を起すときのエネルギーや電荷量を求めること
ができる。
定装置を用いると、ＬＳＩの封止樹脂に帯電した静電荷
に応じてリード端子に誘導され、ＬＳＩ内部の素子の静
電気破壊の直接原因となる過剰動電荷の量を直接知るこ
とができるが、この電荷量測定装置に更に直流電源と切
り換えスイッチとを設けると、次に述べるように、リー
ド端子のグランドに対する容量を測定することが可能で
ある。又、このことを利用して、ＬＳＩの封止樹脂が静
電気を帯びているときにリード端子に蓄積されている静
電エネルジーを知ることができる、更には、ＬＳＩが静
電気破壊を起すときのエネルギーや電荷量を求めること
ができる。
【００４１】図６は、本発明の第２の実施例の構成を示
す回路図である。図６を参照して、本実施例は、電荷量
測定装置に加えて直流電源２２を備えている。そして、
電荷蓄積部２１の金属棒１４の末端部が、スイッチ２
３、２４及び２５によって、グランド、直流電源２２及
び電圧計５に切り換えて接続されるようになっている。
本実施例においては、被測定物１としてのＬＳＩのリー
ド端子のグランドに対する容量および封止樹脂が帯電し
ているときにリード端子に蓄積される静電エネルギーを
以下の手順により測定する。
す回路図である。図６を参照して、本実施例は、電荷量
測定装置に加えて直流電源２２を備えている。そして、
電荷蓄積部２１の金属棒１４の末端部が、スイッチ２
３、２４及び２５によって、グランド、直流電源２２及
び電圧計５に切り換えて接続されるようになっている。
本実施例においては、被測定物１としてのＬＳＩのリー
ド端子のグランドに対する容量および封止樹脂が帯電し
ているときにリード端子に蓄積される静電エネルギーを
以下の手順により測定する。
【００４２】第１番目に、スイッチ２３を短絡させ、金
属棒１４と金属板１５との間の誘電体４を放電させて、
蓄積電荷を０にする。その後、スイッチ２３を開放す
る。
属棒１４と金属板１５との間の誘電体４を放電させて、
蓄積電荷を０にする。その後、スイッチ２３を開放す
る。
【００４３】第２番目に、金属棒１４の尖った先端を被
測定物１（ＬＳＩのリード端子）に接触させ、スイッチ
２５を短絡させて、誘電体４の電圧ＶM を測定する。こ
れまでの操作により、ＬＳＩの封止樹脂が静電荷を帯び
ているとき、リード端子とグランドとの間に蓄積される
過剰動電荷量ＱL1を、ＱL1＝ＣP ・ＶM （但し、ＣPは
誘電体４の容量値で既知）として求める。
測定物１（ＬＳＩのリード端子）に接触させ、スイッチ
２５を短絡させて、誘電体４の電圧ＶM を測定する。こ
れまでの操作により、ＬＳＩの封止樹脂が静電荷を帯び
ているとき、リード端子とグランドとの間に蓄積される
過剰動電荷量ＱL1を、ＱL1＝ＣP ・ＶM （但し、ＣPは
誘電体４の容量値で既知）として求める。
【００４４】第３番目に、スイッチ２４を短絡させ、金
属棒１４末端から先端を通して、ＬＳＩのリード端子１
に電圧Ｖを印加する。その後、スイッチ２４を開放する
と共に金属棒１４の先端をリード端子１から離し、初期
状態に戻す。その後、第１番目および第２番目の操作を
行なって、リード端子１が電圧値Ｖで充電されたときに
リード端子１に蓄積される電荷量ＱL2を測定する。この
操作により、リード端子１のグランドに対する静電容量
値ＣL が、ＣL ＝ＱL2／Ｖとして求まる。
属棒１４末端から先端を通して、ＬＳＩのリード端子１
に電圧Ｖを印加する。その後、スイッチ２４を開放する
と共に金属棒１４の先端をリード端子１から離し、初期
状態に戻す。その後、第１番目および第２番目の操作を
行なって、リード端子１が電圧値Ｖで充電されたときに
リード端子１に蓄積される電荷量ＱL2を測定する。この
操作により、リード端子１のグランドに対する静電容量
値ＣL が、ＣL ＝ＱL2／Ｖとして求まる。
【００４５】第４番目に、第３番目の操作により求めた
リード端子１の静電容量値ＣL と、第２番目の操作によ
り求めておいた、ＬＳＩの封止樹脂が静電気を帯びてい
るときにリード端子１に蓄積されている過剰動電荷量Ｑ
L1とから、封止樹脂が帯電しているときにリード端子に
蓄積されている静電エネルギーＥを、Ｅ＝（１／２）×
（ＱL1 2 ）／ＣL として算出する。
リード端子１の静電容量値ＣL と、第２番目の操作によ
り求めておいた、ＬＳＩの封止樹脂が静電気を帯びてい
るときにリード端子１に蓄積されている過剰動電荷量Ｑ
L1とから、封止樹脂が帯電しているときにリード端子に
蓄積されている静電エネルギーＥを、Ｅ＝（１／２）×
（ＱL1 2 ）／ＣL として算出する。
【００４６】このようにして、ＬＳＩの封止樹脂が例え
ば製造工程中に静電気を帯びたときに、リード端子に蓄
積される静電エネルギーが求まり、その帯電が許され得
るものかどうかを判定することができる。
ば製造工程中に静電気を帯びたときに、リード端子に蓄
積される静電エネルギーが求まり、その帯電が許され得
るものかどうかを判定することができる。
【００４７】ここで、図６において、直流電源２２とし
て出力電圧可変の電源を用いれば、上記の第３番目の操
作を、被測定物１への印加電圧Ｖを低い方からＬＳＩが
破壊を起すまで、順次電圧を変えながら繰り返すことに
よって、ＬＳＩが静電気破壊を起す瞬間の電荷量、延い
ては静電エネルギーを求めることができる。
て出力電圧可変の電源を用いれば、上記の第３番目の操
作を、被測定物１への印加電圧Ｖを低い方からＬＳＩが
破壊を起すまで、順次電圧を変えながら繰り返すことに
よって、ＬＳＩが静電気破壊を起す瞬間の電荷量、延い
ては静電エネルギーを求めることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電荷量測
定方法によれば、絶縁体と導電体とを含んで構成される
被測定物の絶縁体が帯電し静電荷を帯びているとき、そ
の静電荷により導電体に誘導された電荷のうち、過剰動
電荷の量だけを選択的に測定できる。従って、ファラデ
ーケージなどのような従来の静電電荷量測定装置で測定
する場合とは異って、ＬＳＩに静電気破壊を及ぼす直接
原因であるリード端子の過剰動電荷を、封止樹脂に帯電
した静電気を介してではなく、直接しかもＬＳＩが製造
工程中であるべきその場、その状態のままで測定でき
る。その場合、被測定電荷を集電・誘導する探針を探針
を、細く尖った形状にすることにより、リード端子ごと
の過剰動電荷を測定できる。
定方法によれば、絶縁体と導電体とを含んで構成される
被測定物の絶縁体が帯電し静電荷を帯びているとき、そ
の静電荷により導電体に誘導された電荷のうち、過剰動
電荷の量だけを選択的に測定できる。従って、ファラデ
ーケージなどのような従来の静電電荷量測定装置で測定
する場合とは異って、ＬＳＩに静電気破壊を及ぼす直接
原因であるリード端子の過剰動電荷を、封止樹脂に帯電
した静電気を介してではなく、直接しかもＬＳＩが製造
工程中であるべきその場、その状態のままで測定でき
る。その場合、被測定電荷を集電・誘導する探針を探針
を、細く尖った形状にすることにより、リード端子ごと
の過剰動電荷を測定できる。
【００４９】又、本発明の電荷測定装置は、少なくと
も、探針と、探針から被測定電荷蓄積用キャパシタに至
る経路と、キャパシタとを、相互間の相対位置が不変で
あるように一体化すると共に、その一体化物に対して外
部からの電磁遮蔽を施した構造となっているので、被測
定物からキャパシタまでの配線の変形や電磁誘導による
測定値の変動が防止され、測定精度が高い。
も、探針と、探針から被測定電荷蓄積用キャパシタに至
る経路と、キャパシタとを、相互間の相対位置が不変で
あるように一体化すると共に、その一体化物に対して外
部からの電磁遮蔽を施した構造となっているので、被測
定物からキャパシタまでの配線の変形や電磁誘導による
測定値の変動が防止され、測定精度が高い。
【００５０】又、本発明の電荷量測定装置では、電荷蓄
積用キャパシタの構造を、被測定電荷の移動経路に沿っ
て、分布容量構造または複数のキャパシタを並列接続し
た構造とすることにより、電圧計の破壊や被測定電荷の
漏れを防止し、測定精度を高めている。
積用キャパシタの構造を、被測定電荷の移動経路に沿っ
て、分布容量構造または複数のキャパシタを並列接続し
た構造とすることにより、電圧計の破壊や被測定電荷の
漏れを防止し、測定精度を高めている。
【００５１】上記のような、配線系と測定系とを固定・
一体化構造にすることと、被測定電荷蓄積用キャパシタ
を分布容量化することとは、測定対象がＬＳＩのリード
端子に誘導された過剰動電荷である場合に限らず、一般
にその量が微小で高電圧である静電荷の電荷量を測定す
る場合にも測定精度向上効果をもたらす。
一体化構造にすることと、被測定電荷蓄積用キャパシタ
を分布容量化することとは、測定対象がＬＳＩのリード
端子に誘導された過剰動電荷である場合に限らず、一般
にその量が微小で高電圧である静電荷の電荷量を測定す
る場合にも測定精度向上効果をもたらす。
【図１】本発明の第１の実施例による電荷量測定装置の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による電荷量測定装置
を、ＬＳＩの製造工程に適用する場合の様子を模式的に
示す外観図および部分拡大図である。
を、ＬＳＩの製造工程に適用する場合の様子を模式的に
示す外観図および部分拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施例による電荷量測定装置の
第１の変形例のいくつかを示すす回路図である。
第１の変形例のいくつかを示すす回路図である。
【図４】本発明の第１の実施例の実施例による電荷量測
定装置の第２の変形例を示す外観図である。
定装置の第２の変形例を示す外観図である。
【図５】本発明の第１の実施例の実施例による電荷量測
定装置の第３の変形例の構造を示す模式的断面図であ
る。
定装置の第３の変形例の構造を示す模式的断面図であ
る。
【図６】本発明の第２の実施例の構成を模式的に示す等
価回路図である。
価回路図である。
【図７】分図（ａ）は、従来の静電電荷量測定装置とし
てのファラデーカップの模式的断面図である。分図
（ｂ）は、従来の静電電荷量測定装置の他の例の構成を
示す模式的等価回路図である。
てのファラデーカップの模式的断面図である。分図
（ｂ）は、従来の静電電荷量測定装置の他の例の構成を
示す模式的等価回路図である。
【図８】導電体における過剰動電荷を説明するためのモ
デル図であって、分図（ａ）は、正に帯電した絶縁体近
傍に中性の導電体を配置したときの電荷の分布状態を示
す図、分図（ｂ）は、導電体を接地電位にした直後の電
荷の分布状態を示す図、分図（ｃ）は、導電体接地後の
定常状態における電荷の分布を示す図である。
デル図であって、分図（ａ）は、正に帯電した絶縁体近
傍に中性の導電体を配置したときの電荷の分布状態を示
す図、分図（ｂ）は、導電体を接地電位にした直後の電
荷の分布状態を示す図、分図（ｃ）は、導電体接地後の
定常状態における電荷の分布を示す図である。
【図９】過剰動電荷によるＬＳＩの静電気破壊のメカニ
ズムを説明するためのモデル図であって、分図（ａ）
は、グランドから十分離れたＬＳＩの封止樹脂表面に正
の電荷が均一に帯電したときの電荷の分布状態を示す
図、分図（ｂ）は、封止樹脂表面に正の電荷が局在して
帯電したときの電荷の分布状態を示す図、分図（ｃ）
は、ＬＳＩを金属製のレール上で移動させるときの電荷
の分布状態を示す図である。
ズムを説明するためのモデル図であって、分図（ａ）
は、グランドから十分離れたＬＳＩの封止樹脂表面に正
の電荷が均一に帯電したときの電荷の分布状態を示す
図、分図（ｂ）は、封止樹脂表面に正の電荷が局在して
帯電したときの電荷の分布状態を示す図、分図（ｃ）
は、ＬＳＩを金属製のレール上で移動させるときの電荷
の分布状態を示す図である。
１ 被測定物 ２，３ 金属板 ４ 誘電体 ５ 電圧計 ６ 除電器 ７ グランド面 ８ 金属片 ９ 導線 １０ 樹脂 １１L ，１１R リード端子 １２ ワイヤー １３ 配線 １４ 金属棒 １５ 金属板 １６ ＬＳＩ １７ レール １８ リード端子 １９ 金属部分 ２０ 絶縁体 ２１ 電荷蓄積部 ２２ 直流電源 ２３，２４，２５ スイッチ３０ 絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 功一 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53−116182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−28875（ＪＰ，Ａ)
Claims (15)
- 【請求項１】 絶縁体と導電体とを含んで構成される被
測定物が接地電位体に近接して配置されていると共に、
前記被測定物の絶縁体が静電気を帯びているとき、一方
の電極を接地電位に保った容量値既知のキャパシタの他
方の電極と前記被測定物の導電体との間で接触放電ある
いは火花放電などのような放電を発生させ、 前記放電の結果前記キャパシタの電極間に生じた電圧の
変化量を測定し、 前記キャパシタにおける容量値Ｃと電極間電圧の変化量
Ｖとから、前記放電の結果キャパシタに蓄積された電荷
量Ｑを、Ｑ＝ＣＶにより算出することにより、 前記帯電し接地電位体に近接して配置された被測定物の
導電体が接地電位に強制されるとき、前記導電体から前
記接地電位体に流出する電化量Ｑを求めることを特徴と
する電荷量の測定方法。 - 【請求項２】 絶縁体と導電体とを含んで構成される被
測定物の前記絶縁体が静電気を帯びているとき、前記導
電体から接地体へ流出する電荷量Ｑを請求項１記載の電
荷量の測定方法によって求める工程と、 前記被測定物の前記導電体に接地電位に対して任意に定
めた所定の電圧を印加した後、前記導電体と接地電位体
との間に蓄積された電荷量を請求項１記載の電荷量の測
定方法によって測定し、その測定された蓄積電荷量と既
知の前記印加電圧とから前記導電体と前記接地電位体と
の間の容量値ＣLを求める工程とを少なくとも含み、 前記電荷量Ｑと、前記導電体と接地電位体との間の容量
値ＣLとから、前記被測定物の前記絶縁体が帯電してい
るときに前記導電体に蓄積されている静電エネルギーＥ
を、Ｅ＝（１／２）・Ｑ2／ ＣLにより算出することを
特徴とする静電エネルギーの測定方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の静電エネルギーの測定方
法において、 前記導電体に対する電圧の印加とその印加電圧における
前記蓄積電荷量の測定とを前記被測定物が破壊するまで
繰り返し実施することにより、被測定物が破壊する電圧
における静電エネルギーを求めることを特徴とする静電
エネルギーの測定方法。 - 【請求項４】 尖った形状の導電性を有する探針と、一
方の電極が接地電位体に接続され他方の電極が前記探針
に接続されたキャパシタ部と、前記キャパシタ部の電極
間電圧を測定する電圧測定手段とを備え、前記探針と前
記キャパシタ部とは、相互間の位置関係が不変な一体化
構造体であり、前記一体化構造体は少なくとも前記キャ
パシタ部の周囲を包む金属板をさらに有することを特徴
とする電荷量測定装置。 - 【請求項５】 尖った形状の導電性を有する探針と、一
方の電極が接地電位体に接続され他方の電極が前記探針
に接続されたキャパシタ部と、前記キャパシタ部の電極
間電圧を測定する電圧測定手段とを備え、前記探針と前
記キャパシタ部とは、相互間の位置関係が不変な一体化
構造体であり、前記一体化構造はさらに金属板により外
部からの電磁波を遮断する電磁波遮断構造を有すること
を特徴とする電荷量測定装置。 - 【請求項６】 前記金属板は、前記キャパシタ部の一方
の電極を兼ねることを特徴とする請求項４又は５記載の
電荷量測定装置。 - 【請求項７】 金属棒と、前記金属棒をその一端部分が
露出するように柱状に包んだ誘電体層と、前記誘電体層
の外側を包んだ金属板とを有し、前記金属棒の前記一端
部分を探針とし、前記金属棒の少なくとも一部、前記誘
電体層及び前記金属板をそれぞれ一方の電極、誘電体層
及び他の電極とするキャパシタ部が構成され、前記キャ
パシタ部の電極間電圧を測定する電圧測定手段をさらに
有することを特徴とする電荷量測定装置。 - 【請求項８】 第１の抵抗体をさらに有し、前記金属棒
の前記探針として機能する一端部分と前記キャパシタ部
の一方の電極として機能する部分との間に前記第１の抵
抗体を介在させたことを特徴とする請求項７に記載の電
荷量測定装置。 - 【請求項９】 第２の抵抗体をさらに有し、前記電圧測
定手段は前記第２の抵抗体を介して前記キャパシタ部の
前記他方の電極に接続されていることを特徴とする請求
項４乃至８のいずれかに記載の電荷量測定装置。 - 【請求項１０】 前記電圧測定手段は、インピーダンス
変換回路を介して前記キャパシタ部の前記他方の電極に
接続されていることを特徴とする請求項４乃至９のいず
れかに記載の電荷量測定装置。 - 【請求項１１】 直流電源と、スイッチ手段とをさらに
有し、前記電圧測定手段と、前記直流電源と、前記キャ
パシタ部の一方の電極とは、前記スイッチ手段を介して
前記他方の電極に接続され、前記スイッチ手段は、前記
電圧測定手段、前記直流電源及び前記キャパシタ部の一
方の電極のいずれかを択一的に前記他方の電極に接続す
る構成であることを特徴とする請求項４又は７に記載の
電荷量測定装置。 - 【請求項１２】 前記直流電源は、出力電圧が可変であ
ることを特徴とする請求項１１記載の電荷量測定装置。 - 【請求項１３】 前記探針は、伸縮式棒アンテナ構造で
あることを特徴とする請求項４、７又は１１記載の電荷
量測定装置。 - 【請求項１４】 尖った形状の導電性を有する探針と、
一方の電極が接地電位体に接続され他方の電極が前記探
針に接続された容量既知のキャパシタ部と、前記キャパ
シタ部の電極間電圧を測定する電圧測定手段と、直流電
源と、スイッチ手段とを備え、前記電圧測定手段、前記
直流電源、及び前記キャパシタ部の一方の電極は、前記
スイッチ手段を介して前記他方の電極に接続されてお
り、前記スイッチ手段は前記電圧測定手段、前記直流電
源、及び前記キャパシタ部の一方の電極のいずれかを択
一的に前記キャパシタ部の他方の電極に接続可能であ
り、少なくとも前記探針と前記キャパシタ部とが一体化
構造である電荷量測定装置を用いた電荷量の測定方法で
あって、 前記スイッチ手段により前記キャパシタ部の一方の電極
を選択し、キャパシタ部の二つの電極を短絡させて予め
前記キャパシタ部の蓄積電荷を放電させた後、前記スイ
ッチ手段により前記電圧測定手段を選択し、前記探針を
第１の静電荷を帯びた被測定物に近接又は接触させて前
記第１の静電荷を前記探針に誘導し、その第１の静電荷
の誘導の結果前記キャパシタ部の電極間に生じる電圧Ｖ
Mを前記電圧測定手段で検知することにより、前記キャ
パシタ部の容量値ＣPと電極間電圧ＶM1とから、前記第
１の静電荷の量ＱL1を、 ＱL1＝ＣP・Ｖ1M により求める第１の過程と、 前記スイッチ手段により前記直流電源を選択して前記探
針を前記被測定物に接触させ前記被測定物を既知の電圧
Ｖに充電し、前記スイッチ手段により前記キャパシタ部
の一方の電極を選択し前記キャパシタ部の二つの電極を
短絡させて、前記キャパシタ部の蓄積電荷を放電させた
後、前記スイッチ手段により前記電圧測定手段を選択
し、前記探針を前記充電により第２の静電荷を帯びた被
測定物に近接又は接触させ前記第２の静電荷を前記探針
に誘導して、次いで前記第２の静電荷の誘導の結果生じ
る前記キャパシタ部の電極間電圧ＶM2を前記電圧測定手
段で検知することにより、前記被測定物が電圧Ｖに充電
されたときの第２の静電荷ＱL2の量を、 ＱL2＝ＣＰ・ＶM2 で求め、前記被測定物の静電容量値ＣLを、 ＣL＝ＱL2／Ｖ により求める第２の過程とを有し、 前記被測定物の静電エネルギーＥを、 Ｅ＝（１／２）・ＱL1 2／ ＣL として求めることを特徴とする静電エネルギーの測定方
法。 - 【請求項１５】 前記直流電源電圧は可変であり、前記
直流電源電圧を変化させる第３の過程をさらに有し、前
記第１、第２及び第３の過程を前記被測定物が破壊され
るまで繰り返し、前記被測定物に許容される静電エネル
ギーを求めることを特徴とする請求項１４記載の静電エ
ネルギーの測定方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6119115A JP2908240B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 電荷量の測定方法、静電エネルギーの測定方法及び電荷量測定装置 |
| US08/454,851 US6034530A (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Apparatus and method for measuring a movable electric charge induced in a conductive member |
| EP95108331A EP0685745B1 (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Apparatus for measuring the amount of electric charge induced in a conductive part and method of measuring electric charge |
| KR1019950014277A KR100230628B1 (ko) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | 도전체에 유도된 전하량 측정장치 |
| DE69532429T DE69532429T2 (de) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Apparat zum Messen der in einem Leiterteil induzierten elektrischen Ladung und elektrisches Ladungsmessverfahren |
| US09/038,354 US6107804A (en) | 1994-05-31 | 1998-03-10 | Apparatus for measuring the amount of electric charge induced in conductive part and method of measuring electric charge |
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|---|---|---|---|
| JP6119115A JP2908240B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 電荷量の測定方法、静電エネルギーの測定方法及び電荷量測定装置 |
Related Child Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP18274898A Division JP3701470B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 電荷量測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07325119A JPH07325119A (ja) | 1995-12-12 |
| JP2908240B2 true JP2908240B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=14753304
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP0685745B1 (ja) |
| JP (1) | JP2908240B2 (ja) |
| KR (1) | KR100230628B1 (ja) |
| DE (1) | DE69532429T2 (ja) |
Cited By (1)
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| US6466027B1 (en) | 1999-10-20 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Apparatus for measuring electric charge |
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| JP3466518B2 (ja) | 1999-10-20 | 2003-11-10 | ファブソリューション株式会社 | 電荷測定装置 |
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- 1995-05-31 US US08/454,851 patent/US6034530A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-31 DE DE69532429T patent/DE69532429T2/de not_active Expired - Lifetime
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