정전 파괴(ESD 파괴)
IC(집적 회로) 등의 전자 부품은 미세한 전기만 흘러도 회로가 이상을 일으킵니다. 정전기에 의한 방전도 예외가 아니라서 전자 부품이 정전기로 인해 파괴되는 것을 「정전 파괴」라고 합니다.
여기에서는 정전 파괴의 메커니즘과 대책에 대해 살펴보겠습니다.
정전 파괴의 메커니즘
정전 파괴는 단순하게 대전만이 이유가 되어 발생하는 현상은 아닙니다.
대전된 정전기가 방전되며 평소보다 많은 전류가 회로상에 흐르고, 이로 인해 발생한 열이 전자 부품을 파괴하는 것입니다.
즉, 방전되지 않으면 정전 파괴가 발생하지 않기 때문에 정전 파괴를 방지하기 위해서는 방전되지 않는 상태를 만들면 되는 것입니다.
방전 여부는 전압 차이(전위차) 유무와 관련되어 있습니다. 예를 들어 다음 그림과 같이 인체가 10 kV, 자동차가 0 V인 상태에서 자동차 문에 손을 대면 방전이 일어납니다. 둘 사이에 전압 차이(전위차)가 있는 경우에는 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 방전이 일어납니다. 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전기가 흘러 균형을 잡으려 하기 때문입니다.
따라서 전자 부품과 접촉하는 물체 사이의 전압 차이(전위차)를 없애면 방전되지 않는 상태를 만들 수 있습니다.
정전 파괴 대책
정전 파괴 대책의 주요 포인트는 다음 3가지입니다.
- 정전기를 발생시키지 않는다. (설계로 대책)
- 정전기를 제거한다. (어스, 제전기 등)
- 방전시키지 않는다. (전도 매트 등)
각 업계의 일반적인 정전기 관리 수준은 다음과 같습니다.
- 반도체 업계: ±100 V 이하(소자에 따라 내성이 다릅니다.)
- LCD 업계: ±100 V 이하
- MR 헤드: ±10 V 이하
- GMR 헤드: ±5 V 이하
구체적인 대책은 어스, 도전화, 제전기(이오나이저)입니다. 특히 어스를 설치할 수 없는 경우는 제전기(이오나이저)를 사용하면 편리합니다.
요인별 대책 예
정전 파괴로 인해 전자 부품이 파괴되는 형태에는 몇 가지 패턴이 있습니다. 트러블의 메커니즘을 이해하면 어떤 대책을 취해야 할지 알 수 있습니다.
인체 대전 모델: 사람에게서 전자 부품으로 방전
- A: 디바이스
- B: 전류
정전기를 띤 사람이 전자 부품과 접촉하여 방전이 일어나고 파손되는 패턴입니다. 이 경우 리스트 랩 등으로 인체를 제전하면 부품의 파손을 방지할 수 있습니다.
머신 모델: 장비에서 전자 부품으로 방전
- A: 장비
- B: 디바이스
- C: 전류
정전기를 띤 장비에서 전자 부품으로 방전이 일어나고 파손되는 패턴입니다. 장비가 어스 접지되어 있으면 방지할 수 있습니다.
디바이스 대전 모델: 전자 부품 자체의 대전으로 인한 파괴
- A: 디바이스
- B: 전류
전자 부품 자체가 대전되었다가 다른 곳으로 방전되며 파손되는 패턴입니다. 부품 자체의 정전기를 제거해야 하므로 제전기(이오나이저) 사용이 효과적입니다.
