ESD 보호: 전자 기기를 위한 정전기 방지 환경 설계

전자 기기를 다룰 때 보안 문제는 항상 특별한 관심사여야 합니다. ESD 보호를 설계하고 싶으신가요? 그렇다면 무엇에 주의해야 할까요?

이 기사를 확인하고 모든 세부 사항을 알아보세요. 이 글에서는 이 장치의 설계, 기능, 효과를 소개합니다.

ESD란 무엇인가?

약어 ESD는 두 가지를 의미합니다. 첫 번째는 정전기 민감 소자(electrostatic-sensitive device)로, 정전하에 의해 손상될 수 있는 모든 전기 부품을 표시합니다. 반도체와 도구, 사람 같은 비도체들이 이 전하를 전달합니다.

일반적인 장치로는 컴퓨터 카드, LED, 레이저 다이오드, MOSFET 트랜지스터, 저항기 등이 있습니다.

ESD가 정전기 방전(electrostatic discharge)을 설명하는 용어로도 쓰입니다. 전기적 전하를 가진 두 물체가 접촉하거나 전기적 단락이 발생할 때 발생하는 예기치 않은 전기 서지입니다.

ESD 보호 선택 방법

ESD 보호를 결정할 때 몇 가지 단계를 따라야 합니다. 첫 번째는 ESD 다이오드의 작동 전압을 설정하는 것입니다. 다음으로 양방향 다이오드와 단방향 다이오드 중 선택합니다.

그 후 다이오드의 최대 정전용량을 선택합니다. 이 정전용량을 결정할 때 인터페이스 신호에 간섭이 없어야 한다는 점을 명심하십시오. 이제 시스템을 정전기 방전으로부터 안전하게 지키기 위해 필요한 클램핑 전압을 선택합니다.

마지막으로 다이오드가 IEC 61000-4-2 레벨 4 등급을 가지고 있는지 확인해야 합니다. 15kV 공기 간극과 8kV 접촉 방전이 필요하기 때문입니다.

ESD 정전기 보호 장치 계획 방법

정전기 민감 소자를 ESD 손상으로부터 보호할 계획이라면 다음 단계를 따르세요:

• 무엇을 보호할지 고려하세요 – 모든 장치가 정전기 방전 보호에 있어 같은 요구사항을 가지지는 않습니다. 영역에 여러 장치가 있다면 가장 민감한 것들을 고려하세요. 이들이 견딜 수 있는 전압을 분석하고, 그에 맞춰 영역을 보호하세요.
• 업계 표준이 있나요? – 다음으로 고려할 것은 귀하 업계의 표준입니다. 이는 제조, 설치, 포장 및 기타 공정에 적용될 수 있습니다.
• 원하는 접지 방식 선택 – 보호 접지(protective earth)나 기능 접지(functional ground)를 사용할 수 있습니다. 또는 등전위 본딩(equipotential bonding)을 사용할 수 있는데, 이는 공동 연결점을 사용하는 것을 의미합니다.
• 직원 접지 잊지 마세요 – 영역에 들어오는 각 구성원은 적절한 의복, 신발, 손목 스트랩을 착용해야 합니다.
• ESD 영역 경계 설정 – 정전기 민감 소자를 다룰 계획인 영역을 명확히 표시하세요. 적절한 장비 없이 아무도 들어올 수 없으며, 출입 통제도 고려할 수 있습니다.

보관 및 포장 계획 고려 – 장치들을 안전한 환경에 보관하고 싶을 것입니다. 영역을 떠나기 전에 포장 방법을 고려하여 잠재적 손상으로부터 보호되도록 해야 합니다.

SMT 조립 중 ESD 보호 설정 방법

정전기 방전의 까다로운 점은 여러분이 알아채지 못한 채 손상을 입힐 수 있다는 것입니다. 인간이 느끼지 못할 정도의 전기 서지도 제품을 망가뜨리기에 충분할 수 있습니다.

SMT 조립을 ESD 손상으로부터 안전하게 지키고 싶다면, 가장 민감한 구역을 확보하는 것부터 시작하세요. 정전기가 발생할 수 있는 위치를 식별하면 이를 방지하기 위한 필요한 단계를 마련할 수 있습니다.

취하고 싶은 접근법은 ESD가 형성되는 위치를 보고 통제하는 것입니다. 이전 장에서 언급한 모든 단계를 따르면 됩니다. 즉, 바닥에 정전기 방지 PVC를 깔고, 방에 사용되는 페인트도 동일하게 해야 합니다. 들어오는 누구나 적절히 복장해야 합니다. 전문가들은 정전기를 크게 유발할 수 있는 물체를 SMT 조립에서 멀리 두라고 권장합니다.

ESD를 위한 정전기 방지 환경 조성 방법

정전기 방지 환경을 만드는 방법을 이해하는 가장 좋은 방법은 예시를 사용하는 것입니다. 그래서 이제 LED 제품을 예로 들어보겠습니다. 전압 서지와 정전기 모두에 민감하며, 이는 성능과 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다.

가장 먼저 정전하가 작업 중인 장치 영역에 나타나지 않도록 해야 합니다. 그래서 바닥, 재고, 작업대, 영역 내 기타 물체에 도전성 재료를 선택하는 것이 중요합니다.

도구와 기계를 접지하고, 도전성 의복과 신발을 사용하는 것도 중요합니다. 손목 스트랩을 착용하거나 ESD 매트를 설치하여 정전하를 제거할 수도 있습니다.

기계와 도구에 플라스틱과 유리를 사용할 계획이라면, 그것들이 절연체라는 점을 유의하세요. 즉, 정전하가 발생할 것으로 예상되며, 도전체를 사용하여 이를 소산시켜야 합니다.

또한 낮은 습도의 환경을 유지해야 합니다. 가습은 정전기 축적을 촉진하므로 예방하고 싶은 것입니다. 이오나이저(ionizers) 사용도 전기 중화를 위한 훌륭한 방법입니다.

5.1. LED가 ESD로 손상되었는지 측정하는 방법?

LED 제품에 낮은 전류(최대 1mA)를 가하고 순방향 전압을 측정하면 정전기 방전으로 인한 손상 여부를 판단할 수 있습니다. 가하는 전류가 0.5mA라고 상상해 보세요. 그러면 순방향 전압은 2V보다 커서는 안 됩니다. 다만 이는 LED 모델에 따라 다를 수 있습니다.

기타 ESD 고려사항

정전기 방지 환경을 조성한 후에는 그것을 유지하는 것이 중요합니다. 날카로운 재료를 작업 중이라면 바닥에 놓으면 흠집이나 구멍이 생길 수 있습니다. 이는 방전으로 이어져 애플리케이션에 손상을 줄 수 있습니다.

바닥을 흠집 없이 유지하는 것 외에도 정기적으로 청소해야 합니다. 먼지도 문제를 일으킬 수 있으니 모든 것을 정리정돈하세요.

마지막으로 ESD 영역 바깥쪽에 적절한 경고 표지판을 부착하는 것이 필수적입니다. 아무도 실수로 들어와 환경을 망치지 않게 하기 위함입니다. 표지판은 명확해야 합니다.

요약

정전기 방전은 전자 부품에 큰 문제입니다. 제품의 성능과 수명에 영향을 미칠 수 있으므로 정전기 방지 환경을 만드는 것이 필수적입니다. 쉬운 일은 아니지만, 올바르게 수행하면 각 부품의 잠재력과 수명을 극대화할 수 있습니다.