JP3176355B2 - マルチスパーク発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマルチスパーク発生
装置に関し、特に制御、再現可能で実用性のある静電気
放電を発生させ、コンピュータ及びマイクロチップを基
本とする電子設備における感度を検出するマルチスパー
ク発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ及びマイクロチップを基本
とする電子設備における故障の主因の一つは静電気放電
によるものであり、日常の仕事や生活においては、様々
な材料を使用するため摩擦による静電気が発生し易く、
合成材料がその典型的なものの一つである。

【０００３】材質の異なる二つのものが接触すると、摩
擦や瞬間的な離れなどによりその一方から他方に電子が
吸引され、その結果、個々のものに異なる電荷電圧レベ
ルが発生する。これが静電気である。ある材質の組み合
わせによっては摩擦や瞬間的な離れなどにより数千Ｖの
静電気が発生する。

【０００４】また、寒冷かつ乾燥した気候において、合
成材質のカーペット上を歩いた場合、数千Ｖの静電気が
発生し、導電体に触れると痛みを感じたり、スパークが
見えたりする。また、寒冷かつ乾燥した気候において
は、合成材質の椅子に座って左右に動いただけでも数千
Ｖの静電気が発生し、素早く立ち上がり導電体に触れる
と、上記と同じように、痛みを感じたり、スパークが見
えたりする。これが、いわゆる静電気放電（ESD：Effec
t of Static Discharge）である。

【０００５】ESDは日常生活においても頻繁に多発する
ことであり、特に寒冷かつ乾燥した気候では、室内の湿
度が低いため、オフィスや家において頻繁に発生し、今
日のような情報デジタル化社会では、コンピュータ及び
マイクロチップを基本とする電子製品が人々の仕事や生
活に深く関係している。従って、製品の品質及び信頼度
を向上させるため、コンピュータ及びマイクロチップを
基本とする電子設備に対して静電気放電（ESD）及びESD
によって発生する磁場干渉テストを行う必要がある。

【０００６】現在、国際電気技術委員会では1000-4-2静
電気放電シミュレータ（IEC1000-4-2 ESD Simulato
r）に接触放電及び空気放電の二つのパターンを使用し
て静電気放電（ESD）テストを行っているが、IEC1000-4
-2の書類によれば、接触テストがより好ましい方法であ
る。前記接触テストでは、使用者が静電気シミュレータ
（ESD Simulator）をテストすべき設備（EUT：Equipme
nt Under Test）に接触させ、コンデンサの放電電流が
継電器接触によって直接接触ポイントを経由して被テス
ト設備に流れ込む。そして、テストポイントが金属であ
る場合は、接触放電テストを行うようメーカーに対して
要求している。前記接触放電テストを行うことができな
い場合は、空気放電テストを用いる。

【０００７】また、前記接触放電テストは再現できる
が、実用性のあるESD 電流を発生させることはできな
い。空気放電テストでは、IEC1000-4-2における静電気
放電シミュレレータを、まず、充電させてからテストす
べき設備（EUT）に隣接させて被テスト設備にエアーギ
ャップ放電する。しかしながら、様々な環境による影響
があるため、前記空気放電テストは制御不能であって再
現できない。

【０００８】更に、前記接触放電テスト及び空気放電テ
ストは、いずれも被テスト設備と発生装置とを接続する
アース線が必要であり、テストの結果は明確なものでは
ない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の課題
に鑑みてなされたものであり、操作し易く、付加ＡＣ或
いはＤＣ電源を必要とせず、被テスト設備と発生装置と
を接続するアース線が不必要であって、使用者の人体に
よる影響のないマルチスパーク発生装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、請求項１の発明は、制御可能であると共
に、再現可能で実用性のある放電電流を発生させ、コン
ピュータ及びマイクロチップを基本とする電子設備をテ
ストするためのマルチスパーク発生装置であって、電気
絶縁ケーシング（１２，１３，１４，１５，１６，１
７，１８）と、該電気絶縁ケーシング（１２〜１８）に
配設される金属操作手段（２３）と金属枢支フレーム
（２０）と第１、第２、第３のスパーク管（３２，３
８，４３）とインピータンス素子（３５）とネオンラン
プ（４１）と金属テスト先端（４５）とを備え、前記金
属操作手段（２３）は一対の圧電結晶からなる高電圧発
生器（２４）及び該高電圧発生器（２４）の両端に取り
付けられる第１、第２円盤（２２，２５）を備え、前記
金属操作手段（２３）は前記第１金属円盤 （２２）に
接続されている金属双枢軸（２１）によって前記金属枢
支フレーム（２０）に枢支され、前記金属操作手段（２
３）の第２の金属円盤（２５）に金属調整ねじ（２６）
が接続され、前記第１スパーク管（３２）は、第１電極
（３１）及び第２電極（３３）を有し、前記第２スパー
ク管（３８）は、第１電極（３７）及び第２電極（３
９）を有し、前記第３スパーク管（４３）は、第１電極
（４２）及び第２電極（４４）を有し、前記高電圧発生
器（２４）と前記第１スパーク管（３２）の第１電極
（３１）とは第１高電圧ケーブル（３０）によって接続
され、前記第１スパーク管（３２）の第２電極（３３）
と前記インピータンス素子（３５）とは第２高電圧ケー
ブル（３４）によって接続され、前記インピータンス素
子（３５）と前記第２スパーク管（３８）の第１電極
（３７）とは第３高電圧ケーブル（３６）によって接続
され、前記第２スパーク管（３８）の第２電極（３９）
と前記ネオンランプ（４１）とは第４高電圧ケーブル
（４０１）によって接続され、前記ネオンランプ（４
１）と前記第３スパーク管（４３）の第１電極（４２）
とは第５高電圧ケーブル（４０２）によって接続され、
前記第３スパーク管（４３）の第２電極（４４）と前記
金属接触テスト先端（４５）とは一体に形成されてい
る、ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において、前記スパーク管（３２，３８，４３）には耐
高電圧且つ耐高温の絶縁ガス又は絶縁液が１ATM〜５ATM
の圧力で充填されていることを特徴とする。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
の発明において、前記第１スパーク管（３２）と前記イ
ンピータンス素子（３５）との間に更に１〜１００個の
スパーク管を付加することができることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１のマルチスパーク発生装置（１）は、
電気絶縁ケーシング（１２、１３、１４、１５、１６、
１７、１８）を備え、該電気絶縁ケーシング（１２〜１
８）には金属枢支フレーム（２０）に支持され特殊な双
枢軸（２１）を有する金属操作手段（２３）が配置され
ている。この金属操作手段（２３）には高電圧発生器と
して一対の圧電結晶（２４）が配置されている。そし
て、前記金属操作手段（２３）の一端部に第１の金属円
盤（２２）が配置され、その他端部に第２の金属円盤
（２５）及び前記圧電結晶（２４）に印加する圧力を調
整するための金属調整ねじ（２６）が配置されている。
なお、前記第１、第２の金属円盤（２２，２５）は均一
に圧電結晶（２４）に力を加えるもので、電気絶縁性を
持つ前記ケーシグ（１３）は、使用者と前記金属調整ね
じ（２６）とを絶縁させるためのものである。

【００１５】前記電気絶縁ケーシング（１２、１３、１
４、１５、１６、１７、１８）には、高電圧ケーブル
（３０）によって前記圧電結晶（２４）とスパーク管
（３２）の電極（３１）とが、高電圧ケーブル（３４）
によって該スパーク管（３２）の電極（３３）とインピ
ータンス素子（３５）とが、高電圧ケーブル（３６）に
よって該インピータンス素子（３５）とスパーク管（３
８）の電極（３７）とがそれぞれ接続され、更に、高電
圧ケーブル（４０１）によって該スパーク管（３８）の
電極（３９）とネオンランプ（４１）の一端部とが接続
され、該ネオンランプ（４１）の他端部も高電圧ケーブ
ル（４０２）によってスパーク管（４３）の電極（４
２）に接続され、該スパーク管（４３）の電極（４４）
と金属接触テスト先端（４５）とが一体に形成され、ケ
ーシングの一端部より突出している。

【００１６】前記電極（４２）及び電極（４４）を含む
スパーク管（４３）は、透明な絶縁材により構成され、
該スーパク管（４３）には、耐高電圧及び耐高温の絶縁
ガスが充填され、その絶縁ガスの圧力範囲は１ATM〜５A
TMである。或いは、前記スーパク管（４３）には、耐高
電圧及び耐高温の絶縁液が充填され、その絶縁液の圧力
範囲は１ATM〜５ATMである。或いは、前記スーパク管
（４３）には空気が充填され、その空気の圧力範囲は
０.１ATM〜１０ATMである。以上のような構成によっ
て、スパークは前記電極（４２）と電極（４４）との間
（間隙範囲は０.００１mm〜３mmである）において発生
し、前記ネオンランプ（４１）には約１００Ｖの電圧が
印加される。

【００１７】前記電極（３７）及び電極（３９）を含む
スパーク管（３８）は、透明な絶縁材により構成され、
前記スーパク管（３８）には、耐高電圧及び耐高温の絶
縁ガスが充填され、その絶縁ガスの圧力範囲は１ATM〜
５ATMである。或いは、前記スーパク管（３８）には、
耐高電圧及び耐高温の絶縁液が充填され、その絶縁液の
圧力範囲は１ATM〜５ATMである。或いは、前記スーパク
管（３８）には空気が充填され、その空気の圧力範囲は
０.１ATM〜１０ATMである。以上のような構成によっ
て、スパークは前記電極（３７）と電極（３９）との間
（間隙範囲は０.００１mm〜３mmである）において発生
し、前記インピータンス素子（３５）の抵抗値範囲は
０.１Ω〜２００００Ωである。

【００１８】前記電極（３１）及び電極（３３）を含む
スパーク管（３２）は、透明な絶縁材により構成され、
前記スーパク管（３２）には、耐高電圧及び耐高温の絶
縁ガスが充填され、その絶縁ガスの圧力範囲は１ATM〜
５ATMである。或いは、前記スーパク管（３２）には、
耐高電圧及び耐高温の絶縁液が充填され、その絶縁液の
圧力範囲は１ATM〜５ATMである。或いは、前記スーパク
管（３２）には空気が充填され、その空気の圧力範囲は
０.１ATM〜１０ATMである。以上のような構成によっ
て、スパークは前記電極（３１）と電極（３３）との間
（間隙範囲は０.００１mm〜３mmである）において発生
する。

【００１９】図１及び図２に示すように、前記マルチス
パーク発生装置（１）の金属調整ねじ（２６）を適当位
置に調整し、使用者が前記電気絶縁ケーシング（２３）
及び操作手段（１２）を押すと、前記金属双枢軸（２
１）を経由して機械的な圧力が前記圧電結晶（２４）に
かかり、この圧力に比例する電圧が発生し、該電圧が所
定の破壊レベルに達すると、スパークが発生し、それと
同時にスパーク電流が前記金属接触テスト先端（４５）
を通過してコンピュータの金属ケーシング（６０）に流
れ込む。また、電圧破壊レベルは、各前記スパーク管
（３２、３８、４３）それぞれの電極間の総間隙によっ
て決められる。なお、前記の圧力が解除されると、前記
極性と異なる極性のスパークが発生する。これにより、
連続的に正極性及び負極性のスパーク電流が発生するよ
うになり、透明な前記電気絶縁ケーシング（１５）を用
いることによりスパークの発生と同時に、使用者は前記
ネオンランプの点滅を視認することができる。

【００２０】また、異なる被テスト設備の必要なエネル
ギーに応じて、前記スパーク管（３２）と前記インピー
タンス素子（３５）との間に更にスパーク管を接続する
ことができる。この付加スパーク管は前記スパーク管
（３２）と同じような特性を有し、１個〜１００個まで
付加することができる。上述のように、前記インピータ
ンス素子（３５）の抵抗値及び付加スパーク管の数を適
宜選択することによって、コンピュータ及びマイクロチ
ップを基本とする電子製品をテストするための制御、再
現を行うことができかつ実用性のあるエネルギーが得ら
れる。

【００２１】更に、前記高電圧発生手段（２４）は２１
０００Ｖもの電荷電圧を発生するので、静電気放電テス
ト（ESD testing）の人体に対する影響及び人体による
静電気放電テスト（ESD testing）の精確度の低下を無
くすため、使用者の身体とマルチスパーク発生装置１と
を絶縁させる必要がある。この役目を担い使用者の身体
と前記マルチスパーク発生装置１の電気回路とを絶縁さ
せるのが前記マルチスパーク発生装置１の前記電気絶縁
ケーシング（１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
８）である。

【００２２】なお、本発明に係わるマルチスパーク発生
装置（１）に、コイル部（４７）を接続することができ
る。図３に示すように、電気絶縁材（４８）に覆われる
該コイル部（４７）の一端部は高電圧ケーブル（４６）
によって前記電極（４４）に接続され、該コイル部（４
７）の他端部は高電圧ケーブル（４９）によって前記金
属枢支フレーム（２０）に接続されている。以上によっ
て、本発明は、プラスチック製ケーシングを有するコン
ピュータやマイクロチップを基本とする電子製品及び印
刷回路板をテストするための閉回路を持つ磁場探知器と
なり、また、該磁場強度の大きさは前記コイル部（４
７）の巻き回数と直径によって決められる。

【００２３】更に、本発明に係わるマルチスパーク発生
装置（１）に、銅板（５１）を接続することができる。
図４に示すように、電気絶縁材（５２）に覆われる該銅
板（５１）の中心部は高電圧ケーブル（５０）によって
前記電極（４４）に接続され、該銅板（５１）の一端部
が高電圧ケーブル（５３）によって前記金属枢支フレー
ム（２０）に接続されている。以上によって、本発明
は、プラスチック製ケーシングを有するコンピュータや
マイクロチップを基本とする電子製品及び印刷回路板を
テストするための閉回路を持つ電場探知器となり、ま
た、該電場強度の大きさは前記銅板（５１）の面積によ
って決められる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は操作し易
く、付加ＡＣ或いはＤＣ電源を必要とせず、被テスト設
備と発生装置とを接続するアース線も不必要であり、使
用者の人体による影響のないマルチスパーク発生装置で
ある。このマルチスパーク発生装置によれば、制御、再
現可能で実用性のあるESD電流が発生でき、かつ制御、
再現可能で実用性のある磁場源をも発生させることがで
きるので、電子製品や印刷回路板等に対してESD及びESD
による磁場干渉等のテストを効率よく行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わるマルチスパーク発生装
置の構成を概略的に示す側面図。

【図２】本発明の実施例に係わるマルチスパーク発生装
置を用いてコンピュータに接触放電を行う際の斜視図。

【図３】本発明のマルチスパーク発生装置を接続した磁
場探知器の構成を概略的に示す側面図。

【図４】本発明のマルチスパーク発生装置を接続した電
場探知器の構成を概略的に示す側面図。

【符号の説明】

１ マルチスパーク発生装置 １２、１３、１４、１５、１６、１７、１８ 電気絶縁
ケーシング ２０ 金属枢支フレーム ２１ 双枢軸 ２２、２５ 金属円盤 ２３ 金属操作手段 ２４ 圧電結晶 ２６ 金属調整ねじ ３０、３４、３６、４０１、４０２、４６、４９、５
０、５３ 高電圧ケーブル ３１、３３、３７、３９、４２、４４ 電極 ３２、３８、４３ スパーク管 ３５ インピータンス素子 ４１ ネオンランプ ４５ 金属接触テスト先端 ４７ コイル部 ４８、５２ 電気絶縁材 ５１ 銅板 ６０ コンピュータ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 11/22 - 11/277 G01R 31/28 - 31/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御可能であると共に、再現可能で実用
   性のある放電電流を発生させ、コンピュータ及びマイク
   ロチップを基本とする電子設備をテストするためのマル
   チスパーク発生装置であって、 電気絶縁ケーシング（１２，１３，１４，１５，１６，
   １７，１８）と、該電気絶縁ケーシング（１２〜１８）
   に配設される金属操作手段（２３）と金属枢支フレーム
   （２０）と第１、第２、第３のスパーク管（３２，３
   ８，４３）とインピータンス素子（３５）とネオンラン
   プ（４１）と金属テスト先端（４５）とを備え、 前記金属操作手段（２３）は一対の圧電結晶からなる高
   電圧発生器（２４）及び該高電圧発生器（２４）の両端
   に取り付けられる第１、第２円盤（２２，２５）を備
   え、 前記金属操作手段（２３）は前記第１金属円盤 （２
   ２）に接続されている金属双枢軸（２１）によって前記
   金属枢支フレーム（２０）に枢支され、 前記金属操作手段（２３）の第２の金属円盤（２５）に
   金属調整ねじ（２６）が接続され、 前記第１スパーク管（３２）は、第１電極（３１）及び
   第２電極（３３）を有し、 前記第２スパーク管（３８）は、第１電極（３７）及び
   第２電極（３９）を有し、 前記第３スパーク管（４３）は、第１電極（４２）及び
   第２電極（４４）を有し、 前記高電圧発生器（２４）と前記第１スパーク管（３
   ２）の第１電極（３１）とは第１高電圧ケーブル（３
   ０）によって接続され、 前記第１スパーク管（３２）の第２電極（３３）と前記
   インピータンス素子（３５）とは第２高電圧ケーブル
   （３４）によって接続され、 前記インピータンス素子（３５）と前記第２スパーク管
   （３８）の第１電極（３７）とは第３高電圧ケーブル
   （３６）によって接続され、 前記第２スパーク管（３８）の第２電極（３９）と前記
   ネオンランプ（４１）とは第４高電圧ケーブル（４０
   １）によって接続され、 前記ネオンランプ（４１）と前記第３スパーク管（４
   ３）の第１電極（４２）とは第５高電圧ケーブル（４０
   ２）によって接続され、 前記第３スパーク管（４３）の第２電極（４４）と前記
   金属接触テスト先端（４５）とは一体に形成されてい
   る、 ことを特徴とするマルチスパーク発生装置。
2. 【請求項２】 前記スパーク管（３２，３８，４３）に
   は耐高電圧且つ耐高温の絶縁ガス又は絶縁液が１ATM〜
   ５ATMの圧力で充填されていることを特徴とする請求項
   １に記載のマルチスパーク発生装置。
3. 【請求項３】 前記第１スパーク管（３２）と前記イン
   ピータンス素子（３５）との間に更に１〜１００個のス
   パーク管を付加することができることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のマルチスパーク発生装置。