IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法
株式会社 e・オータマ 佐藤智典

2024 年 7 月 30 日

目次
1

2

3

4

5

概要

1

概要
1.1 背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
1

ESD 発生器
2.1 ESD 発生器の原理 . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 ESD 発生器の校正 . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 電流ターゲット . . . . . . . . . . . .
2.2.2 オシロスコープ . . . . . . . . . . . .
2.2.3 高圧電圧計 . . . . . . . . . . . . . . .

2
2
3
3
4
4

試験セットアップ
3.1 一般 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 卓上機器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 床置き機器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 設置後試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4
4
4
5
5

試験
4.1 直接放電試験と間接放電試験 . . . . . . . . .
4.1.1 直接放電試験 . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.1 直接放電の印加箇所の選択 .
4.1.1.2 直接放電試験を除外できる箇所
4.1.2 間接放電試験 . . . . . . . . . . . . . .
4.1.2.1 HCP (水平結合板) への印加
4.1.2.2 VCP (垂直結合板) への印加
4.2 接触放電と気中放電 . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 接触放電 . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2 気中放電 . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2.1 環境条件 . . . . . . . . . . .
4.3 除電 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 影響の評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1 エスカレーション・ストラテジ . . . .

5
5
5
5
6
7
8
9
9
9
9
10
10
10
11

参考資料

11

IEC 61000-4-2 は人体が導電性の物体に接近した時に発生するような静電気放電 (ESD) に対するイ
ミュニティの評価のための試験法を定めた規格の 1
つで、電子機器の評価のために広く用いられている。
本稿では、この規格の本稿の執筆の時点での最新版である IEC 61000-4-2:2008[1] について解説する。
なお、本稿は規格の内容全てをカバーするものではなく、また正確であるとも限らないので、規格についての正確な情報は規格そのもの [1] を参照していただきたい。

1.1

背景

特に冬の乾燥した環境で扉の把手に触れた (あるいは触れようとした) 時などに、時に激しい痛みや明らかな放電を伴う、静電気放電を経験することがあるだろう。
このような静電気放電は、単純には、歩行などによって発生した電荷を人体がコンデンサとして働いて蓄え、体の一部 (通常は手) が他の導電性の部分に触れるか空気が絶縁破壊するまで近付いた時に手や体のインピーダンスを介して一気に放電するものと考えることができる。
このような静電気放電が電子機器に対して、あるいは電子機器やそのケーブルの近傍で発生すると、その際に生じる電荷の注入、また放電に伴って生じる電磁界によって、電子機器の損傷や誤動作を引き起こすことがある。
この規格はこのような人体からの静電気放電(ESD) の機器への影響の評価のための使用が意図されたもので、その現象を模擬した放電の発生のための ESD 発生器やそれを用いた試験の方法などについて述べられている。

1

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

ESD 発生器

2

触放電モードとしたこの ESD 発生器で低インピー
ダンスのターゲットに放電させた時の接触放電電流

この規格での試験では、ESD 発生器 (ESD シミュ

波形は、図 3のモデルのような、最初に生じる立ち

レータ、ESD ガンなどとも呼ばれる) を用いて発生上がりの早い鋭いピークとそれに引き続く立ち上がさせた人体からの ESD を模擬する放電を様々な箇りが遅く持続時間の長い部分とを含むものとなる。

所に印加する。

これは鍵や工具などの小さい金属の物体を持った人からの放電を代表するものとされており、ヒューマ

2.1

ン・メタル・モデル (HMM) と呼ばれることがあ

ESD 発生器の原理る。†1

この規格では人体からの静電気放電を模擬する放但し、図 3の電流波形は理想化されたモデルであ電を発生させるために、その単純化した原理を図 1でり、実際の波形は ESD 発生器によってかなり異な示すような、C = 150 pF、R = 330 Ω (典型値) のる、また乱れた (多くは激しい振動を伴う) ものと

コンデンサ式の ESD 発生器が用いられる。

なる。

放電リターン・ケーブルの長さは 2 m ± 0.05 m がこの規格では放電電流波形は接触放電電流につい

標準で、長さが不足する場合は 3 m までのものを使てのみ規定されており、気中放電モードについては用することができるが、放電電流波形の要求 (§2.2)

電流波形の規定はない。

は試験で使用する放電リターン・ケーブルを用いた

20

時に満足しなければならない。
Ԇ؉

25° to 40°

R

ą؉ȆȆ

C
ఆคԆ؉ԇ؉आ

Ȃ8

Ȃ12

Ip

15

̆ईԆ؉ԇ؉आ
Current (A)ą؉

±15%

±30%

10

I 30
±30%

5

I 60

50 ± 10Ԇ؉
(ԉ 2 m ± 0.05 m)

t r 0.8 ns ± 25%
0

10

20

30

40
50
60
Time (ns)

70

80

90

100

図 3: 4 kV 接触放電電流波形 (モデル)

この ESD 発生器の単純化された原理図は図 1の

図 1: ESD 発生器の原理

ようなもので、C が人体の静電容量を、R が人体からの放電のインピーダンスを代表するものとなっている。だが、図 3のモデルで示されるような放電
電流波形はこの回路では発生せず、その発生には原理図で示されていない寄生成分が大きな役割を果たしている。[2][3] 例えば図 3で示されている最初の鋭いピークはコンデンサ C からの放電によるものではなくその先の寄生容量からのもので、その電流は

R による制限も受けていない。2 つめのピークはコンデンサ C からの抵抗 R を介した放電によるもの
であるが、その波形の立ち上がりは放電電流の経路
図 2: ESD 発生器の例 (写真は Teseq 社の厚意による)と直列に生じるインダクタンス (これも図 1では明この ESD 発生器は接触放電モード (§4.2.1) と気†1 半導体などの電子部品の ESD 耐性の評価では典型的には C= 100 pF、R = 1500 Ω のヒューマン・ボディー・モデル (HBM)がしばしば用いられ、この放電電流波形は IEC 61000-4-2 のものと比較してピークが小さくなるだけでなく、IEC 61000-4-2の放電電流波形で見られる最初の鋭いピークを持たない。

中放電モード (§4.2.2) で動作させることができ、接2

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確には示されていない) の影響で緩やかになること
≥0
.6 m

パラメータ

値

出力電圧 — 接触放電

少なくとも公称 1 kV〜8 kV

出力電圧 — 気中放電

少なくとも公称 2 kV〜15 kV

出力電圧許容差±5 %

出力電圧の極性

正、負

放電動作モード

単発放電
表2

.6 m

؉ആ

≥5s

接触放電電流≥0

‡≥ 0.6 m保持時間†

≥ 0.6 mが想定されている。

† 保持時間: 漏洩に伴う試験電圧の低下が 10 % を超えない時間‡ 少なくとも毎秒 20 回の繰り返し速度で放電できるべき








0.5 m

表 1: ESD 発生器の基本仕様

2.2

ESD 発生器の校正

接触放電モードに設定した ESD 発生器の電極の先端を放電電流観測用の電流ターゲット (§2.2.1) のԆ؉

電極に接触させて放電を行ない、ピーク電流 Ip 、立ち上がり時間 tr 、立ち上がり (電流がピークの 10 %図 4: ESD 発生器の校正 (接触放電電流波形の検証) のセットアップの例に達したポイント) から 30 ns 後の電流 I30 、及び立ち上がりから 60 ns 後の電流 I60 が要求を満たすことを検証する (図 3, 表 2)。

ESD 発生器の放電リターン・ケーブルは中点を後ろに引き、電流ターゲットから 0.5 m の位置で金属؉ആ

板に接続する (図 4)。

ESD؇ԇ؅
2.1 ̀

この測定はそれぞれの電圧で、また正負のそれぞれについて 5 回づつ行ない、その全ての測定で要求


を満たさなければならない。一般に、この判断で測定の不確かさを考慮する必要はない。

 (༅ईࠅЅ)Ԇ؉

2.2.1

電流ターゲット

図 5: ESD 発生器の校正 (接触放電電流波形の検証) の原理

放電電流の測定は、IEC 61000-4-2 の Annex C
で詳細な設計の例が示されている、IEC 61000-4-2の Annex B で示された以下の要求を満足する電流

この電流ターゲットは全てのエッジから 0.6 m 以上

ターゲットを用いて行なう:となるように金属板に取り付ける (図 4)。
電流ターゲットの出力側で観測された電圧から放• 直流抵抗: ≤ 2.1 Ω

電電流を算出するために必要となる変換インピーダ• 挿入損失の変動:

ンス Zsys は、ターゲットに直流か低周波の電流 Isysを注入し、ターゲット (アッテネータとケーブルを– ≤ 1 GHz: ±0.5 dB含む) の出力側を 50 Ω ± 1 % で終端した状態での出– 1〜4 GHz: ±1.2 dB

力電圧 V50 を測定し、その結果から Zsys = V50 /Isys
として算出できる。

3

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

レベル

表示電圧

放電の最初のピーク電流(kV)立ち上がり時間 tr

30 ns 後の電流60 ns 後の電流Ip (A)

tr (ns)I30 (A)I60 (A)

±15 %

±25 %

±30 %

±30 %

1

2

7.5

0.8

4

2

2

4

15

0.8

8

4

3

6

22.5

0.8

12

6

4

8

30

0.8

16

8

表 2: 接触放電電流波形のパラメータ

電流ターゲットの挿入損失は、ターゲット・アダ

3

試験セットアップ

3.1

一般

プタ・ライン (コニカル・アダプタ) と組み合わせて50 Ω の VNA (ベクタ・ネットワーク・アナライザ)で測定する。このターゲット・アダプタ・ラインは、

床面に、厚さ 0.25 mm 以上の銅板やアルミニウ

その例が IEC 61000-4-2 Figure B に示されている

ム板、あるいは厚さ 0.65 mm 以上のその他の金属ような、特性インピーダンス、また 2 つのターゲッ板による GRP (ground reference plane; 接地基準

ト・アダプタ・ラインを接続した時の反射減衰量と面) を設ける。GRP は EUT や HCP よりも全周で挿入損失が次の要求を満足するものである:

0.5 m 以上大きいものとし、保護接地に接続する。

• 特性インピーダンス (≤ 4 GHz): 50 ± 1 Ω

結合板 (§4.1.2) を用いる場合、厚さ 0.25 mm 以上の銅板やアルミニウム板、あるいは厚さ 0.65 mm• 反射減衰量:

以上のその他の金属板を用い、両端に 470 kΩ の抵– ≤ 1 GHz: > 30 dB

抗 (放電電圧に耐えるもの) が付けられた絶縁され– 1〜4 GHz: > 20 dB

たケーブルで GRP に接続する。

ESD 発生器の放電リターン・ケーブルは GRP• 挿入損失:(それが GRP と電気的に接続されているならば金– ≤ 4 GHz: < 0.3 dB属の壁でも良い) に接続し、その長さが余る場合、余長は GRP 上にインダクタンスが小さくなるよう2.2.2に置く。放電に際して、放電リターン・ケーブルはオシロスコープ

GRP を除く試験セットアップのどの導電性の部分

電流ターゲットの出力の観測には帯域幅 2 GHzの 0.2 m にも近付けないように、また手で持たな以上のオシロスコープを用い、アッテネータを介しいようにする。

て同軸ケーブルで接続する。サンプリング・レート

GRP への全ての接続は低インピーダンスで、例の規定はないが、ピーク電流、また立ち上がり時間

えば高周波用のクランプ・デバイスを用いて行なう。

の捕捉のため、サンプリング・レートは少なくともEUT は、脚は全てそのままとし、壁やその他の

20 GS/s 程度とすべきかも知れない。

金属の構造物から 0.8 m 以上離して §3.2 や §3.3 で間接的な結合の影響を防ぐため、オシロスコープ

述べるように配置する。EUT などの接地は設置指はシールドする必要があるかも知れない。

示に従って行ない、ケーブルは設置プラクティスを

2.2.3

代表するように配置する。

高圧電圧計

出力電圧の測定には、少なくとも 15 kV までの電3.2

圧を測定できる高入力抵抗の高圧電圧計を用いる。†2

卓上機器

GRP 上に高さ (0.8 ± 0.08) m の非導電性のテー

電圧計の入力抵抗の影響を避けるため、静電電圧計を用いることが必要となるかも知れない。

ブルを置き、その上に大きさ (1.6 ± 0.02) m × (0.8 ±†2 入力抵抗の最小値は規定されていないが、電圧の測定に悪影響を与えないものであることが必要で、例えば入力抵抗が100 GΩ 程度以上の電圧計を用いるべきも知れない。

0.08) m の HCP (horizontal coupling plane; 水平結合板) を置いて両端に 470 kΩ の抵抗 (放電電圧4IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法に耐えるもの) が付けられたケーブルで GRP に接できない場合、どのように放電を行なったかを試験続する。

報告書に記載する。

EUT とケーブルは HCP の外周から 0.1 m 以上

放電の印加の間隔は 1 秒以上とすることが推奨さ

内側に、厚さ (0.5±0.05) mm の絶縁シートで HCP

れ、放電の印加後の EUT の反応の確認や状態の回から絶縁して配置する (図 6, 図 7)。

復などのためにより長い時間が必要であればそれにEUT が大きすぎて HCP の外周から 0.1 m よ

応じて長くする。逆に、予備試験などではより短い

りも内側に収まらない場合、もう 1 つの HCP を間隔、例えば 20 回/秒やそれよりも早い繰り返しで(0.3 ± 0.02) m 離して置く。これらの HCP は GRPの放電を行なっても良い。

への抵抗付きケーブルを介して接続される以外に相互に接続しない。

4.1.1.1

直接放電の印加箇所の選択

通常、機器の実際の使用に際して人が触れるこ

3.3とができる箇所のうち、除外が規定されている箇

床置き機器

所 (§4.1.1.2) 以外の全ての場所が印加箇所の候補となる。

EUT は厚さ 0.05〜0.15 m の絶縁台で、EUT ケー
ブルは (0.5 ± 0.05) mm の絶縁シートで GRP から

印加箇所の候補は無数にあるので、試験に際しては、それらを代表する、実際に放電を印加して試験絶縁して配置する (図 8)。

する箇所をその中から選択することが必要となる。

3.4

試験箇所の選択は試験員の判断となるであろうが、設置後試験その結果に基づいて機器の適合性を判断することに設置後試験 (イン・サイチュ試験) では、EUT やなるため、放電を受けた際に好ましくない結果を生

周辺機器は設置された状態とし、EUT から 0.1 m

じる可能性が高そうな箇所を選択するように務める程度離れた位置に金属板を敷いてそれを GRP としことが必要となるだろう。†3て用いて行なう (図 9)。この金属板の大きさは、可例えば次のような箇所は特に注意が必要かも知れ

能であれば 0.3 m × 2 m 程度とする。

ない:• キャビネットの他の部分と高周波的に接続され

4

試験

4.1

直接放電試験と間接放電試験ていないかも知れない金属部、例えばパネルや
扉全て†4• キーボード、スイッチ、ノブ、ボタンなどの操

この規格では、ESD の印加の方法として、機器作部、LED、LCD、メータなどの表示部、またに直接 ESD が印加された場合の模擬が意図された

その周囲

直接放電試験 (§4.1.1) と、近傍の他の物体に発生• 絶縁性の筐体の開口部や隙間した ESD の影響の模擬が意図された間接放電試験(§4.1.2) の 2 つの方法が規定されている。

4.1.1• コネクタのハウジング (絶縁性の場合は特にハウジングの要素間やケーブルとのあいだの隙間)

直接放電試験

• その他のオペレータが触れられる部分

機器に対して直接 ESD が発生した場合を模擬す

場合によっては、短い放電周期に、また必要であるもので、機器の選択された様々な場所に放電を印れば高めの試験レベルに設定した ESD 発生器で候加して試験を行なう。放電の印加は、印加箇所に応†3 試験箇所の選択を、EMC に関する一般的な知見、またその機器の設計の詳細についての知識に基づいて効果的に行なえる場合もあると思われる。だが、それが難しい場合も多いと思われ、そのような場合、それが適切であれば予備試験に基づいて試験箇所を絞ることを除き、網羅的に試験を行なうように考えた方が良いかも知れない。
†4 そのようなパネルを固定しているねじにのみ放電を印加しているのを見ることがあるが、一般に、それはパネルへの印加の代わりとなりそうにはない。

じて接触放電 (§4.2.1) か気中放電 (§4.2.2) で行なう。また、放電の後で除電 (§4.3) が必要となることもある。
放電に際して、ESD 発生器の放電電極は印加箇所の面に対してできる限り垂直とする。そのように

5

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法‫܉‬అ؉ ȅఆคԆ؉ਈਉ(ฅ༄༇Ԇ؉ԉԆ༈ค)ESD̅ȅଇȆ‫܅܉‬؇అ؉ȅ̆ईԆ؉ਈਉ
ࠅคĉఅआ ȇ 0.8 m คคฅ
̅คਆ؅ HCP คഇงค
HCP ง 0.1 m คคą༇(అ؉आ̆ईԆ؉ԉ)‫܉‬అ؉؇ĈࠇଅȅЈਇࠇ
ESD̅ȅଇȆ‫܅܉‬؇

≥0

m
.8
ഇง (t = 0.5 mm)

0.8 m

HCP (ఆฅഇЅ‫܆‬, 1.6×0.8 m)≥

0.1

ȆȆค GRP ̆ഇm

470 k̀×2
470 k̀×2

Ԇ؉ GRP ̆ഇ
GRP คअఅ؉  0.2 m คคฅGRP
(HCP अ 0.5 m คคȆ)図 6: 卓上機器のセットアップの例 (直接放電)

470 k̀×2

VCP (‫܅‬؇ഇЅ‫܆‬, 0.5×0.5 m)

̅ค‫܅‬EUT  HCP คഇงค
HCP ง 0.1 m ؉༇

ȆȆค GRP ̆ഇ
VCP ‫܅‬؇งคअ̅ȅഇง (t = 0.5 mm)

0.8 m

HCP (ఆฅഇЅ‫܆‬, 1.6×0.8 m)
ȆȆค GRP ̆ഇ

m
0.1
0.1

m
470 k̀×2

Ԇ؉ GRP ̆ഇ
GRP คअఅ؉  0.2 m คค؉GRP

(HCP अ 0.5 m คคȆ)คअ‫܉‬
HCP งఆฅ̅ȅ

図 7: 卓上機器のセットアップの例 (間接放電)補となる箇所を掃引して挙動を観察する (気中放電

4.1.1.2

直接放電試験を除外できる箇所の候補となる範囲については放電しそうな箇所を探

製品群規格などでこれと異なることが定められてすことを含む) ことが印加箇所の選択の助けとなるいる場合もある†6 が、この規格上は以下の箇所は直†5かも知れない。

†5 勿論、これはあくまでも予備調査であり、これで特定の箇所で規定された回数以上の放電を行なった、あるいは放電も観測可能な影響も全く生じなかったとしても、それでその箇所を試験したことになるわけではない。

†6 例えば、CISPR 35:2016 では、電源を入れた状態での清掃や消耗品の交換などの取扱説明書で述べられたアクセスを含めて、通常の使用に際してユーザーが触れることが予期される箇所は印加対象となる。

6

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

ćఅଇ؅

0.1m

VCP (‫܅‬؇ഇЅ‫܆‬, 0.5×0.5 m)
ȆȆค GRP ̆ഇ

470 k̀×2

0.050.15 m

≥0

m
.8

Ԇ؉ GRP ̆ഇ
GRP คअఅ؉  0.2 m คค؉ഇง̅ഇง (t = 0.5 mm)
GRP

図 8: 床置き機器のセットアップの例

接放電試験の対象から除外することができる。†7

スできない箇所、例えば機器の底面や壁側の面、取り付けられたコネクタで隠れる領域。

いずれかの箇所を試験の対象から外す場合、添付文書で特別な ESD 緩和手段を示すべきである。

• 金属のシェルを持つコネクタのピン。この場合、接触放電をコネクタの金属のシェルに対して行• メンテナンスの際にのみアクセスできる箇所。
この場合、添付文書で特別な ESD 緩和手段をなう。

示さなければならない。

シェルが非導電性のコネクタのピンを試験する
場合、気中放電のみで試験する。

• ユーザーによるサービスの際にのみアクセスできる箇所、例えばバッテリ充電中のバッテリ接• 機能上の理由で ESD に敏感な、ESD 警告ラ

点、留守番電話のカセットなど。

ベル (図 10) が付けられたコネクタのピンやその他のアクセス可能な部分。

• 固定設置の後や使用指示に従った後ではアクセ†7 規格上は試験を除外できる箇所についても、実際の使用に際して ESD とそれに伴う問題を生じる可能性も考えられる。例
えば、直径の大きな丸型コネクタのようにピンに容易に触れることができる (金属のシェルを持つとしても、シェルに触れずにピンに触れることができる) コネクタもあり、そのようなコネク
タではピンへの放電の可能性が高くなるかも知れない。また、これは CDE (cable discharge event) と呼ばれる ESD とは別の事象ではあるが、長いケーブルの接続に際してケーブルに蓄えられていた電荷が機器に注入されて機器の損傷や劣化を引き起こすこともある。このため、規格上は試験を除外できるとしても、実際の使用 (電源を切った状態での取り扱いを含む) でそれらの箇所への放電を生じる可能性やその影響を (すなわち ESDに関連するリスクを) 考慮し、必要に応じてそのような箇所への放電の影響を試験で確認すると良いかも知れない。

4.1.2

間接放電試験

機器が置かれた机やその近くに置かれた他の導電性の物への ESD が発生した場合を模擬するもの
で、HCP (horizontal coupling plane; 水平結合板)への印加 (§4.1.2.1)、及び VCP (vertical coupling

plane; 垂直結合板) への印加 (§4.1.2.2) の 2 つの方法が用いられる。

7

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

0.1m

VCP (‫܅‬؇ഇЅ‫܆‬, 0.5×0.5 m)
ȆȆค GRP ̆ഇ

470 k̀×2

0.1

m

༄ଈఅ༄

2m

GRP

0.3

m

図 9: 設置後試験のセットアップの例

条件

コネクタのシェルカバー ‡ の材質

1

金属

なし

—

シェル

2

金属

絶縁

カバー

接触可能であればシェル

3

金属

金属

—

シェルとカバー

4

絶縁

なし

†

—

5

絶縁

絶縁

カバー

—

6

絶縁

金属

—

カバー

気中放電

接触放電

† 製品 (群) 規格が絶縁されたコネクタの個々のピンの試験を要求する場合、気中放電を適用‡ コネクタのピンの ESD に対する保護のためにカバーを用いる場合、カバー自身、もしくはカバーが用いられるコネクタの近くに ESD 警告のラベリングを行なうべき表 3: ESD のコネクタへの印加

HCP (水平結合板) への印加指定された試験レベル、また正負の双方もしくはいHCP を用いた間接放電試験は卓上機器に対してずれか厳しい方の極性†8 で、それぞれ 10 回以上の4.1.2.1

印加を行なう。ESD 発生器は接触放電モードとしてのみ適用される。

EUT のそれぞれのユニットをその正面が HCP

接触放電用電極が HCP の縁に直交するようにし、の縁から 0.1 m の距離となるように配置し、それぞ†8 この規格には最も厳しい極性で 10 回の放電を印加するように書かれているが、一般にはどちらの極性の方が厳しくなる
かが事前にわからないこともあり、実際には正負双方の印加を無条件で行なうことが多いと思われる。

れのユニットの中央に面した HCP の縁に水平に、

8

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

4.2.1

接触放電

金属の筐体などの導電性の部分には、尖った接触
放電用電極の先端を導電性の部分に接触させた状態で放電スイッチを閉じて†9 放電を発生させる、接触
図 10: ESD に敏感であることを示すシンボル (IEC60417-5134)

放電による印加を行なう。
導電性の部分の上に塗装やアルマイトなどの非導電性の皮膜が設けられている場合も、それが絶縁の放電に先立って電極の先端を HCP の縁に接触させためのもの†10 でないならば、非導電性の皮膜をある (図 7, 図 8)。

らかじめ削り落とすか尖った電極の先端で突き破っこの試験は少なくとも EUT の正面側から行なうて†11 電極の先端を印加箇所の導電面に接触させ、接が、製品群/製品規格によっては EUT の全ての側触放電による印加を行なう。

面からこの試験を行なうように規定されるかも知れ

同一の印加箇所に繰り返して放電を発生させたいない。

場合、電極を印加箇所に接触させたままとし、あらかじめ設定された繰り返し周期で繰り返して放電を

4.1.2.2

VCP (垂直結合板) への印加発生させることができる。試験では放電は 1 秒かそ

EUT から 0.1 m の距離に平行に置いた VCP のれよりも長い間隔で印加されるであろうが、ESD 発

いずれかの垂直の縁の中央に、指定された試験レベ

生器は通常は 20 回/秒かそれよりも早い繰り返しでル、また正負の双方もしくはいずれか厳しい方の極放電を発生させられる筈である。

†8で、それぞれ 10 回以上の印加を行なう。

通常、それぞれの印加箇所について、指定された

VCP の大きさは 0.5 m × 0.5 m とし、両端に試験レベル†12 、また正負の双方もしくはいずれか厳

470 kΩ の抵抗 (放電電圧に耐えるもの) が付けられしい方の極性†8 で、それぞれ 10 回以上の印加を行たケーブルで GRP に接続する。

なう。

性

1 箇所の VCP で EUT の面の 0.5 m × 0.5 m が照射されるものとみなし、EUT の 4 面が完全に照4.2.2

射されるように VCP の位置を変えて試験を繰り返す (図 7 図 8)。

気中放電

プラスチックの筐体などの非導電性の部分には、先端が ⃝/ 8 の半球状となった気中放電用電極を用い、4.2

印加箇所から離れた位置で ESD シミュレータの放接触放電と気中放電

電スイッチを閉じて電極が印加箇所に当たるまでできる限り早く近付ける、気中放電を適用する。

印加箇所に ESD シミュレータの電極を接触させた状態で放電スイッチを閉じて放電を発生させる接

通常、それぞれの印加箇所について、指定された

触放電と放電スイッチを閉じた後に印加箇所に電極試験レベルまでの全ての試験レベル (表 4)†13 、またを近付けて放電を発生させる気中放電の 2 つの印加

†9 これは典型的には ESD シミュレータの引き金を引くこと方法が規定されている。

で行なえる。
†10 表面処理の多くは絶縁性ではあるが、絶縁を目的としているわけではない。絶縁のためのものである場合、安全規格上の絶縁の要求を満たすか、あるいはそうでないとしても絶縁性能が規定されていてそれを満足することを担保するような管理が行なわれているものと思われる。
†11 皮膜によっては突き破ることが難しい、あるいは導電面を露出させられたかどうかを目視では判断しにくい場合もあり、あらかじめ削り落とし、疑義があればテスターで導通を確認するようにするのが良いかも知れない。
†12 下位の試験レベルでの試験が求められる気中放電と異なり、この規格では接触放電については下位の試験レベルでの試験は要求されていない。
†13 比較的稀ではあるが、高い試験レベルでの試験では問題を生じなかった機器が低いレベルでの試験で問題を生じることもある。例えば試験レベルが 8 kV で、双方の極性の印加を行なう場合、±2 kV、±4 kV、及び ±8 kV の印加を行なうことが必要となる。

実際の ESD は気中放電に近い形となるので、実際の現象の模擬の観点では気中放電を用いた方が良さそうであるが、気中放電の試験は再現性が著しく低いなどといった理由もあり、この規格では一部の例外を除いては接触放電が可能な箇所、すなわち導電性の箇所には接触放電を優先的に用いることになっている。

9

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

正負の双方もしくはいずれか厳しい方の極性†8 で、レベル

接触放電 (kV)

気中放電 (kV)122

空気が絶縁破壊して明らかな放電を生じることがあ

2
3

4
6

4
8

るが、その場合も電極が印加箇所に当たるまでその

4

8

15

まま近付け続ける。

X

特殊

特殊

それぞれ 10 回以上の印加を行なう。
試験レベルが高い場合は特に、電極が当たる前に

表 4: 試験レベル

電極が当たるまでできる限り早く近付けようとす
るとその箇所に電極を強く衝突させることになりや
すい。これは機器の外郭などについてはあまり問題

4.3

除電

とならないだろうが、場所によっては当たった箇所
放電の印加によって注入された電荷は次の放電のを損傷させたり傷を付けたりする可能性が考えられ印加の前に除去しなければならない。

るかも知れない。また、スイッチやタッチパネルな電荷が注入された箇所がグランドと導通していれ

どが電極を当てたことに反応し、これが影響の判定

ばこの電荷は自ずと速やかに除去されるだろうが、の妨げとなることもある。このような箇所について機器がバッテリ駆動の場合など、電荷が長時間残っは、損傷を与えるほど強く当てないように気を付けたままとなる可能性もある。†15 そのような場合、例

ることが、場合によっては例えばスイッチに電極がえば次のような方法を用い、次の放電の時点での残当たってもスイッチが押されたことによる反応を生

留電荷が充分に小さくなるようにする:

じないような工夫なども必要となるかも知れない。
電極を接近させる速度が遅い場合、放電電流波形• ブリーダー抵抗 (例えば 2 × 470 kΩ) が両端の立ち上がり時間が遅くなり、またピーク電流が低に取り付けられたケーブルをその箇所と HCP

くなる傾向があり、結果として試験が甘くなる可能性が予期される [3][4] ため、電極の接近を早い、ま(卓上機器の場合) や GRP (床置き機器の場合)とのあいだに接続し、電荷を放電させる。通常、

たできる限り安定した速度で行なうことが重要であ

このケーブルは放電の印加に際しても接続したる。†14 この作業を安定して、また強く当たり過ぎなままとして良い (図 6);

いように行なえるようにするためには、相応の練習• あるいは、次の放電までに電荷が自然に消散するように、印加の間隔を長くする;†16が必要となるかも知れない。
放電の繰り返しに際して、それぞれの放電の後で• もしくは、接地線にブリーダー抵抗 (例えば 2× 470 kΩ) が取り付けられた接地されたカー電極を印加箇所から遠ざけて上記のプロセスを繰り返すことも必要で、接触放電と比較して煩雑な、まボン・ファイバ・ブラシで EUT を払う。

た時間を要するものとなる。

4.2.2.1

環境条件

4.4

気中放電は以下の環境で実施する:影響の評価

放電の印加時とその後に観測された影響に基づき、• 気温: 15〜35 ◦ C

あらかじめ決定された判定基準 (通常は適用する一• 相対湿度: 30〜60 %

般/製品群/製品規格で規定された枠組みに従って決定される) に従って結果の判定を行なう。

• 気圧: 86〜106 kPa

基本的には、それぞれの印加箇所への一連の印加の結果に対する判定のうち最も好ましくないものが最終的な判定となる。すなわち、不合格の判定とな†15 機器が接地への接続を持つ場合であっても、フォト・カプ
ラやトランスなどで絶縁された回路、スイッチの金属のフレー
ム、小さい金具やねじ、蒸着やめっきの行なわれたプラスチック
部品などがこのような状態となっていることもある。
†16 どれだけの時間待てば良いかを予測することは難しく、静電電圧計を用いた確認などが必要となるかも知れない。

†14 IEC 61000-4-2 では接近速度は具体的には示されていない。
[4] には、接近速度が早い方が立ち上がり時間が短く、またピー
ク電流が高くなるという結果とともに、接近速度を 0.8 m/s 以
上とすることで再現性が改善されるという結果が示されている。

10

IEC 61000-4-2 の概要 — ESD (静電気放電) 試験の方法

る事象が 1 度でも観測されたならばそれは不合格と

5

参考資料

なる。
だが、同じ試験を繰り返してもその現象が再現し[1] IEC 61000-4-2:2008, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-2: Testing and measurement techniques — Electrostatic discharge
immunity test

ないような状況では、規格の規定の一部ではないものの、エスカレーション・ストラテジ (§4.4.1) を用いることができるかも知れない。

4.4.1[2] Unified Circuit Modeling Technique for
the Simulation of Electrostatic Discharge(ESD) Injected by an ESD Generator,
Tadatoshi Sekine et al., IEEE, 2012,
DOI: 10.1109/ISEMC.2012.6351825

エスカレーション・ストラテジ

ESD 試験に際して、放電の印加をあらかじめ決
めた回数行なった時に許容できない影響が一度だけ[3] Full-Wave Simulation of an Electrostatic Discharge Generator Discharging in Air-Discharge
Mode Into a Product, Dazhao Liu et al., IEEE,
2011, DOI: 10.1109/TEMC.2010.2087025発生し、同様の試験を繰り返してみても今後はそのような影響が一度も発生しない、といったような状
況となることがある。

[4] The Eﬀect of Approach Speed and Charge Voltage on an Air Discharge, Qingyun Yuan et al.,IEEE, 2010, DOI: 10.1109/TEMC.2010.2060489

IEC 61000-4-2 の Annex F では、参考情報としてではあるが、このような場合の合否の判定の方法
として「エスカレーション・ストラテジ」と称するものが示されている。
これを適用する場合、試験と判定は次のように行なうことになる:

1. 印加箇所の 1 つに規定された回数の印加を行なった結果が、• 許容できない影響が 0 回 — その印加箇所は合格で、エスカレーション・ストラテジの適用は不要;• 許容できない影響が 1 回 — ステップ 2 へ;
• 許容できない影響が 2 回以上 — 不合格。
2. 同じ箇所にステップ 1 の 2 倍の回数の印加を行ない、• 許容できない影響が 0 回 — その印加箇所は合格;• 許容できない影響が 1 回 — ステップ 3 へ;
• 許容できない影響が 2 回以上 — 不合格。
3. 同じ箇所にステップ 2 と同じ (ステップ 1 の 2
倍の) 回数の印加を行ない、• 許容できない影響が 0 回 — その印加箇所は合格;• 許容できない影響が 1 回以上 — 不合格。

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