이 주제와 관련된 다른 글에서 설명한 바와 같이, ESD는 정전기 전하가 접지로 향하는 경로 상에서 한 물체에서 다른 물체로 급격히 방출되는 현상입니다. 이러한 전기력의 방전은 전자 부품에 상당한 손상을 일으킬 수 있으며, 이는 성능에 영향을 미치거나 장치의 완전한 고장으로 이어질 수 있습니다. 수신 물체의 민감도와 전기 방전의 양에 따라 손상의 정도가 결정됩니다. 

생산, 보관, 운송, 삽입에서 테스트 및 수리에 이르기까지 공급망 전반에 걸쳐 부품을 ESD로부터 안전하게 취급하기 위한 전략과 제품이 존재합니다. 전자 부품에 ESD 이벤트가 발생했을 때 생길 수 있는 문제를 방지하기 위한 모든 논의는 부품 수준, 보드 수준, 환경 수준의 관점에서 접근해야 합니다. 이 글에서는 각각에 대해 논의하겠지만, ESD는 자연의 힘이기 때문에 관리는 가능하지만 완전히 없애기는 어렵다는 점을 기억하는 것이 좋습니다.

ESD 전략 수립

벤치 회로 설계부터 최종 제조에 이르기까지, 사업 규모와 관계없이 ESD 방지는 공통된 주제가 되어야 합니다. 이는 위험 평가를 통해 보호 필요성을 파악하고, 필요를 충족하는 계획을 수립하며, 적절한 ESD 방지 장치나 시스템을 선택하고, ESD 프리 작업 구역을 조성하며, 솔루션을 지속적이고 필수적인 프로토콜로 만드는 계획을 세우는 것에서 시작됩니다.

규모의 크고 작음에 관계없이 작업 환경에서 발생하는 ESD 피해를 억제하기 위한 노력에서, ANSI/ESD S20.20-2021 표준을 참고하여 지침을 얻을 수도 있습니다. Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment이 표준은 잠재적인 ESD 위험과 완화 전략을 설명합니다. 

부품 요인

많은 최신 전자 부품은 ESD 또는 기타 서지 이벤트에 대해 고유한 수준의 내성을 가지고 있습니다. 이는 일부 부품이 다른 부품보다 더 취약하다는 것을 다르게 표현한 것입니다. 부품 제조에 사용되는 재료가 보호 역할을 할 수 있으므로, 초기 단계에서 부품 공급업체와 이 문제를 논의하는 것이 좋은 방법일 수 있습니다. OnlineComponents.com과 같은 공인 부품 유통업체의 엔지니어링 전문가들이 상당한 도움을 줄 수 있습니다.

설계 단계에서 ESD 저항성을 갖춘 강화 부품을 간단히 선택하는 것만으로도 이후의 문제를 예방할 수 있습니다. 그러나 지나치게 민감한 장치를 제거하거나 교체하는 것이 간단한 해결책처럼 보일 수 있지만, 이는 전체 시스템 비용이나 최종 제품 가격을 예산상 허용 가능한 수준 이상으로 증가시킬 수도 있습니다.

보드 요인

설계에서 ESD에 취약한 부품을 식별하고 해결한 후, 다음 단계는 교체할 수 없는 부품의 안전을 위해 시스템에 내장된 ESD 보호 회로를 동시에 설계하는 것일 수 있습니다. 이러한 회로는 역바이어스 다이오드, 바리스터, 과도 전압 억제 다이오드 또는 퓨즈와 같은 장치를 사용하여 에너지를 접지 네트워크로 분산시키거나, 손상이 발생하기 전에 재설정 가능하거나 소모성인 장치를 통해 에너지를 흡수합니다.

ESD 펄스는 매우 빠르며, 상승 시간이 낮은 나노초 범위에 있다는 점에 유의할 필요가 있습니다. 보호 회로에 사용되는 모든 부품은 이러한 방전에 반응할 수 있을 만큼 충분히 빠른 응답 시간을 제공해야 합니다. 다층 바리스터 및 폴리머 기반 억제기와 같은 ESD 억제 부품도 ESD 전압을 허용 가능한 한도로 낮추는 역할을 할 수 있습니다.  

보드 수준의 보호 회로가 유용할 수는 있지만, 이는 제조 후 설계가 작동하는 동안에만 기능하며 제품에 상당한 생산 비용을 추가할 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 또한 생산, 테스트, 운송 및 제품의 수리/재작업 과정에서 발생할 수 있는 문제, 즉 우리가 환경 요인이라고 부르는 것들도 여전히 다뤄야 합니다.

환경 요인

이 범주에는 부품 선택 및 회로 설계 이외의 요인으로 ESD 문제에 영향을 미칠 수 있는 것들이 포함됩니다. 환경 요인은 정전기 축적 및 방전에 가장 큰 영향을 미칩니다. 이러한 영향을 완화하거나 방지하는 방법은 필요에 따라 간단한 해결책부터 복잡한 해결책까지 다양할 수 있습니다.

이러한 요인에는 생산 또는 사용 시설의 낮은 습도 수준, 방전 발생 전 떠도는 정전기를 처리하는 능력, 제조 중 물체 간 분리 속도, 직원으로 인한 정전기 축적, 운송 중 민감한 부품이나 보드를 ESD로부터 차폐하는 것, 그리고 사람을 포함한 부품 외 물체에 축적되는 정전기 등이 포함됩니다.  

작업대에서 공장 바닥에 이르기까지 ESD 방지와 직접 관련된 제품, 재료, 시스템 및 장비의 목록은 방대하며, 필요한 것을 선택하는 일이 어려울 수 있습니다. 다음은 고려해볼 만한 몇 가지 솔루션의 간단한 목록입니다.

• 운송, 보관 및 배송용 전도성 에어캡, 플라스틱 봉투 및 용기
• 배송용 차폐 상자, 폼 시트 및 테이프(디스펜서 포함)
• 작업 공간을 위해 정전기를 접지로 분산시키는 접지 매트, 손목 스트랩 및 코드
• 조립 작업을 위한 규정 준수 책상 및 워크스테이션
• 기술자 또는 현장 인력을 위한 ESD 저항성 의류, 신발 및 장갑
• 실내 규모의 ESD 제어를 위한 이온화기
• 표면이나 부품에서 정전기를 제거하는 이온화 에어건 및 송풍기
• 작업 영역 전체의 정전기 축적을 억제하거나 관리하기 위한 정전기 방지 또는 전도성 바닥 타일, 카펫 및 매트
• 정전기 발생을 줄이기 위한 표면 세정용 화학 물질 및 처리제 
• 유해한 정전기 축적을 방지하기 위한 전도성 페인트 및 코팅
• ESD 위협을 평가하기 위한 모니터 및 테스터

이 외에도 목록은 계속됩니다. 정전기 축적이나 ESD 이벤트를 방지해야 할 구체적인 필요가 있다면, 규모의 크고 작음에 관계없이 해결책이 존재한다는 것은 두말할 필요도 없습니다. 대부분의 ESD 관리 노력은 개별 필요에 맞게 맞춤화되며, 이는 공인 부품 유통업체의 제품 지식 기반을 활용할 수 있는 또 다른 기회이기도 합니다.

저희와 협력하는 CircuitBread는 신입 및 숙련된 전자 엔지니어를 교육하고 정보를 제공하는 콘텐츠에 주력하며, 접지 및 회로 보호의 기본 사항 일부도 자사 웹사이트에서 다루고 있습니다. 여기에서 확인하실 수 있습니다. How Do I Prevent Electrostatic Discharge (ESD) From Ruining my Parts?

ESD 프로토콜에 대한 한 마디

손목 스트랩부터 차폐 제품에 이르기까지 모든 개별 구성 요소가 민감한 부품이 있는 영역에서 지속적으로 사용되지 않는 한, 어떤 ESD 방지 또는 완화 시스템도 보호 효과는 제한적일 수밖에 없습니다. 손목 스트랩은 접지 네트워크에 연결되어 있지 않으면 아무 소용이 없습니다. 공중 보건 분야의 바이러스 프로토콜과 마찬가지로, ESD 대책은 한 번 시행하고 잊어버릴 수 있는 것이 아닙니다. 단 한 번의 스파크만으로도 문제가 발생할 수 있습니다.  

요약

정전기 축적과 그 급격한 방전은 새로운 현상이 아니지만, 제품이 더욱 복잡해지고 소형화됨에 따라 전자 부품 및 시스템에 미치는 부정적인 영향은 계속 커지고 있습니다. 공급망 전반에 걸쳐 ESD의 영향과 결과를 이해하고, 생산 프로토콜과 함께 ESD 제품 사용을 지속적으로 실행하려는 노력은 충격적인 결과를 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.