ESD（静电放电）对策的基本与测试流程

2-1. 什么是CASE

CASE是由“Connected（联网）”“Autonomous（自动驾驶）”“Shared（共享）”“Electricity（电动化）”的首字母组合而成的合成词，是一个象征汽车产业技术革新的关键词。这四个要素相互协同，正使汽车的形态发生深刻变化。当前汽车产业的发展趋势是从以传统的汽油车和柴油车等内燃机（ICE）为主的时代，向运用更高级电子控制技术的智能移动出行工具转变。

由于这种技术革新，汽车不再仅仅是一种交通工具，而是成为了一种能够实时处理信息的“数字器件”。特别是随着自动驾驶技术和电动化的发展，车辆内部安装了大量先进的电子控制单元（ECU）和集成电路（IC），这些零部件的稳定运行直接关系到车辆的整体安全性。但是，随着这些电子设备的增加，ESD（静电放电）造成的影响正受到高度重视。

2-2. 为何需要ESD对策

在电动汽车（BEV）和燃料电池汽车（FCEV）等车型中，车辆的驱动系统和控制系统完全由电子设备进行管理，因此ESD造成的影响成了更为直接的问题。

譬如，当高电压的ESD作用于IC或ECU时，可能会导致马达控制失灵，在最糟糕的情况下，甚至会面临车辆无法行驶的风险。此外，由于ESD具有瞬时性，还可能引发系统误动作或不稳定动作等问题。而且，ESD还可能影响存储器件，导致车辆数据丢失或误动作。

由此可见，随着CASE带来的技术革新不断推进，ESD对策已成为确保汽车安全性和可靠性的不可或缺的要素。在车载电子设备不断增多的背景下，迫切需要采取对策将ESD的影响降至最低。

3-1. 主要评估标准（IEC 61000-4-2 / ISO 10605）

为了准确掌握零部件的耐受性和性能，需要进行评估。评估工作依据IEC 61000-4-2和ISO 10605等被认可的标准化的评估手法进行。这些标准不仅针对零部件单体的器件层面进行评估，还会在与实际使用环境更为接近的系统级层面进行评估。

实际评估中，将使用如表1所示的由容量和电阻组合而成的ESD模拟器，并通过接触放电法施加高电压。图2示出了由150pF的容量和330Ω的电阻组合而成的ESD模拟器的电路结构。通过这种方法，确认零部件或系统可耐受的最大电压，以及可能出现的故障模式。

3-2. ESD电压阶跃测试与重复施加测试

ESD测试的基本流程如图3所示。首先，在初始测量阶段，对测试前的各项特性进行测量，然后按照各项测试设定的测试等级施加ESD。
ESD电压阶跃测试和重复施加测试是用于评估ESD耐受性的测试。在ESD电压阶跃测试中，通过将电压分阶段逐步提高，来确定零部件能够耐受的最大电压。
而在重复寿命测试中，多次施加相同电压，以此评估零部件的老化和耐久性，并可掌握从哪个电压级开始出现故障。
通过结合这些测试，可以确认零部件在实际使用环境下受ESD影响的程度，并据此探讨最佳的对策。

3-3. 利用可视化摄像头观察放电现象

本次使用的ESD可视化摄像头是由株式会社BlueVision生产的BV-C2950。其规格概要如表2所示。使用这台ESD可视化摄像头，可以实时可视化放电现象。该摄像头具备捕捉近紫外线的功能，因此能够记录下通常肉眼无法看到的端子间放电等现象。此外，它还能捕捉到低电压下的放电情况，是准确掌握故障位置和发生时间的有效工具。由于能够精准确定放电发生的具体位置和时间，因此它在故障原因分析和设计改善方面是非常实用的工具。

4-1. 测试对象

在本报告中，系以作为车载设备ESD对策零部件的MLCC（Multi-Layer Ceramic Capacitor：多层陶瓷电容器）和MLCV（Multi-Layer Ceramic Varistor：多层陶瓷压敏电阻器）为对象，利用图2所示结构的ESD模拟器实施ESD测试，并进行这些零部件的性能评估。MLCC在车载设备中一直被用作ESD对策零部件，而MLCV由于在确保SI（Signal Integrity：信号完整性）方面表现出色，近年来已开始在CAN（Controller Area Network：控制器局域网）等车载接口中得到了应用。二者均为陶瓷叠层电子零部件。

4-2. MLCC的特性变化

图4是从放电异常和特性异常（静电容量变化率和短路故障）的角度出发，将针对ESD的耐受水平以安全区域的形式进行可视化呈现的图表。当施加8kV以上的ESD时，MLCC的特性出现显著变化。在高电压测试中，端子间或内部更容易发生放电现象，尤其是小容量或小型电容器，其耐受性呈下降趋势。此外，当反复施加ESD时，确认到电容器内部发生短路故障并且漏电流增加。

4-3. MLCV的高耐受性及无放电优势

图5为MLCV抑制电压的比较结果。MLCV在高达30kV的电压下未出现端子间放电或故障，表明其对ESD具有非常高的耐受性。因此，即便处于受高电压影响的环境中，MLCV也能够保持稳定的性能。此外，由于其抑制电压能维持在较低水平，因而可以将对电路的影响降至最低。综上所述，MLCV兼具高ESD耐受性和稳定的抑制电压，最适合用来保护车载电子设备。