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ESD 내성 시뮬레이션

과제

정전기 노이즈에 대한 내성을 강하게 하고 싶다.

기판 내로 침입하는 정전기 노이즈, 외래 노이즈의 영향 및 장치 전원으로부터 발생하여 기판 밖으로 전달되는 전도 노이즈의 대책은 프로토 타입 개발한 제품 기판을 사용한 실제 기계 검증이 된다. 기존 제품 개발 기간 단축의 방해가 되고 있다.
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우리의 제안

이 문제를 해결하기 위해 당사는 시뮬레이터(S-NAP PCB Suite/주식회사 엠·이·엘)를 이용하여 ESD(정전기 방전) 내성 분석을 실시하고 있다.

기본 원리는 다음과 같다. Frequency-Domain) 법을 이용하여 주파수 도메인에서 얻는다.
なお、FDFD法とは、FDTD 法と同様の空間メッシュ分割を用いるが、周波数領域で行列方程式を解く手法であり、マクスウェルの方程式を直接、空間・時間領域での差分方程式に展開して逐次計算をすることで、電場・磁場を決定することができる計算方法である。

1. 실험 방법

실제로 구체적인 예를 들어 설명한다.
まず、プリント基板（図1)の電磁界解析を行い、基板の周波数特性を取得した。この取得した周波数特性に対して、ESDインパルスノイズを模した電圧をシミュレーション上で印加する。なお、印加電圧は、試験方法の規定にあるIEC61000-4-2により、2kVとした。電流波形とノイズスペクトラムは同図1の通り。
결과
(A)端子GNDとシステムGNDの間にスリットを設けた基板
(B)端子GNDとシステムGNDの一部のみスリットを設けた基板
(C)端子GNDとシステムGNDが接続されている基板

(그림 1) ESD(방전 건, 접촉 방전) 내성 분석 사례

2. 실험 결과

(A), (B), (C)의 각각의 유명한 토토 사이트 기판의 반도체 A 및 반도체 B의 VCC(전원)-GND간의 전위차는 도 2와 같다. D 사이에 슬릿을 마련한 기판이 다른 것에 비해 가장 전위차가 작고, 단자 GND와 시스템 GND에 슬릿을 마련하는 것이 ESD 내성 대책으로서는 유효하다는 것이 시사된다.

(그림 2) 해석 결과 사례: 각 단자의 전원 전압 변동

결과

ESD 내성을 전자기장 시뮬레이션으로 시각화할 수 있었다.

유명한 토토 사이트 기판의 층간 결합을 포함하는 전자기장 특성을 전자기장 시뮬레이터를 사용하여 주파수 도메인에서 획득하고, 외부 단자 및 GND에 ESD 임펄스 노이즈를 모방한 전압을 인가함으로써 디바이스 전원-GN D단자간의 전위차를 평가할 수 있어 ESD 내성을 평가할 수 있는 것을 알 수 있었다.

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