電子基板でのサージについて

質問

製造業の電気部門の者です。
電子基板の入力回路の過電圧保護用ダイオードが破損(ショート)しました。
素子メーカに問い合わせたらEOS(電気的オーバーストレス)による
破壊と連絡受けました。
素子のスペックは、下記です。
　・Vrm：300V
　・Vr：250V
　・Ifm：300mA
　・Io：100mA
　・Ifsm：2A
　・Pd：200mW

そこで質問ですが、
　・ダイオードがEOSで故障する要素は、どのようなものがありますか。
　・ダイオードがサージで故障した場合、どのようなサージがありえますか。
静電気以外の要素を希望しています。

重複したような質問ですが、対応の程よろしくお願いします。

回答No.1

aokii · ベストアンサー

耐圧、電源サージ

お礼

返答ありがとうございます。
耐圧、電源サージについて検討してみます。

頂いた回答に対し対応が遅れてしまいすみませんでした。

回答No.5

toiawasedesuyo

５４歳　男性

電子回路の信頼性検証の仕事をしています

サージに関する問題は結構難しいです

私が関係する製品は電力関係でサージ保護はとても重要です

質問者様がどの様な分野なのか分かりませんが、保護強調が取れているかですね

私どもの製品はお客様と信号線の距離が１００ｍ程度の長さになる場合がありますので

接地電位の影響を考慮してサージアブソーバを用います

ダイオードが破損した場合は印加されたサージ電圧に対し逆耐圧が持たなかった可能性が考えられます

ダイオードは双方向に入れてあるのでしょうか

差し支えの無い範囲でも回路など示して頂けないと回答が難しいです

お礼

返答ありがとうございます。
基板作製メーカと打ち合わせてみようと思います。
ダイオードが双方向に搭載されているかどうかも含めて。

頂いた回答に対し対応が遅れてしまいすみませんでした。

回答No.4

Nebusoku3

＞　・ダイオードがEOSで故障する要素は、どのようなものがありますか。
＞　・ダイオードがサージで故障した場合、どのようなサージがありえますか。
＞静電気以外の要素を希望しています。

次の2つの形態を考える必要があります。
１）電子基板が本体に組み付けられた状態でそれが発生したのか。
２）電子基板が単体（基板単位）で配送などのときに発生したのか。

１）の場合は恐らく、回路設計、とりわけ電源回路に外部からのサージ吸収に関する設計上の問題が考えられます。　電源部分経由のサージはこの回路で取り除く必要があります。

またその入力回路の過電圧保護用ダイオードが付いた入力部分が、頻繁に挿抜するような箇所であればその回路図上の問題が。

あるいは、回路上には問題が無くとも接続先の相手機器との電位差がある場合は挿抜時にその電位差で破損することがあります。　その原因は　お互いの機器の　GND（接地）処理の不具合。　機器の金属ケース間など電位差が無い状態にする必要があります。（これはどんなによい設計でも故障の発生が予測されます。）

２）の場合、ほぼ間違いなく、静電気による故障です。　静電気ではお示しの素子スペックを容易にオーバーします。（輸送時の振動が大きな静電気の発生につながります。）　静電対策を施した袋が必要です。　仮にその袋を使ったとしても、到着後に箱から取り出す際、他のクッション用梱包材には静電気が残留している場合がありますのでその場で袋を開けないで少し離れた場所に移した後、５～１０分程度放置後に開けたほうが無難でしょう。

お礼

返答ありがとうございます。
１）の場合での発生です。

但し、数年前から出荷している製品であり、今回のユーザを含めて3、4件しか
発生していないことから、設計上の問題とは思っていなかったです。

本来なら頻繁に抜き差しするような箇所ではないのは事実です。
コネクタの抜き差しについては、ユーザへ問い合わせてみようと思います。
合わせて、ユーザからの返答内容をもとに基板作製メーカと打ち合わせて
みようと思います。

頂いた回答に対し対応が遅れてしまいすみませんでした。

回答No.3

mink6137

・入力回路と保護回路、入力回路に繋がる配線の長さやコネクタの有り無し、
　信号源の回路などの提示が無いので犯人の絞り込みは困難です。

・どんな状況下（電源投入後、通電中、活線挿抜、電源遮断後など）
　で壊れたかも重要です。

＞・ダイオードがEOSで故障する要素は、どのようなものがありますか
　　逆耐圧、ピーク電流、消費電力、エネルギー耐量

＞・ダイオードがサージで故障した場合、どのようなサージがありえますか。
　　外部機器などからの入力が無ければ配線インダクタンスによる逆起電力
　　だけです。稀に混触もありますが…。

お礼

返答ありがとうございます。
現在、ユーザ環境下で電子基板を使用中にダイオードが故障した、
という情報しかない状態です。
ユーザ自身も、機械が停止していたことで今回の問題に気づいた
状態とのこと。
もう少し、ユーザに問い合わせし検討してみます。

頂いた回答に対し対応が遅れてしまいすみませんでした。

回答No.2

bogen55

サージについてはこの本が詳しいです。
「サージ対策入門と設計法」
http://www.amazon.co.jp/dp/4904774205
それによるとサージには、
・直撃雷サージ
・誘導雷サージ
・静電気サージ
等（他は本を見て下さい）があります。
ダイオードが故障するのは、想定したサージ・エネルギー以上のサージが加わったのでしょう。
サージ対策部品は各種ありますが、過電圧保護用ダイオードは本ではABD(Avalanche Breakdown Diode、要するにツェナー・ダイオード)となっていて、静電気対策専用で最もサージ耐量が小さいとなっています。
製造業だったら、市場不良を少なくするためにこんなサージ試験器が必ずあるはずだから、静電気以外のサージ耐量を測定してみたらどうでしょうか？
http://www.noiseken.co.jp/uploads/photos0/164.pdf

お礼

返答ありがとうございます。
本の情報ありがとうございます。
基板作製メーカと打ち合わせてみようと思います。
サージ試験器については、県内の工業試験場に
問い合わせてみようと思います。

頂いた回答に対し対応が遅れてしまいすみませんでした。