우리 모두는 전자 장치를 다룰 때 올바르게 접지해야한다는 경고를 들었지만 기술의 발전으로 정전기 손상 문제가 줄어 들었습니까, 아니면 여전히 예전처럼 널리 퍼져 있습니까? 오늘날의 수퍼 유저 Q & A 게시물에는 궁금한 독자의 질문에 대한 포괄적 인 답변이 있습니다.
오늘의 질문 및 답변 세션은 커뮤니티 중심의 Q & A 웹 사이트 그룹 인 Stack Exchange의 하위 부문 인 SuperUser에 의해 제공됩니다.
Jared Tarbell (Flickr)의 사진 제공.
질문
수퍼 유저 리더 Ricku는 정전기로 인한 피해가 여전히 전자 제품에 큰 문제가되는지 알고 싶어합니다.
나는 수십 년 전에 정전기가 큰 문제라고 들었습니다. 지금도 여전히 큰 문제입니까? 지금은 컴퓨터 구성 요소를“튀기는”사람이 거의 없다고 생각합니다.
정전기 피해는 여전히 전자 제품에서 여전히 큰 문제입니까?
대답
수퍼 유저 기고자 Argonauts는 다음과 같은 답변을 제공합니다.
업계에서는 ESD (Electro-Static Discharge)라고하며 현재 그 어느 때보 다 훨씬 더 큰 문제입니다. 비록 ESD가 제품에 대한 ESD 손상의 가능성을 낮추는 데 도움이되는 정책과 절차가 최근에 널리 채택되면서 다소 완화되었습니다. 그럼에도 불구하고 전자 산업에 미치는 영향은 다른 많은 산업 전체보다 큽니다.
또한 매우 큰 주제의 주제이며 매우 복잡하므로 몇 가지 사항에 대해서만 다루겠습니다. 관심이 있으시면 주제를 다루는 수많은 무료 소스, 자료 및 웹 사이트가 있습니다. 많은 사람들이이 분야에 경력을 바칩니다. ESD로 손상된 제품은 제조업체, 디자이너 또는 “소비자”등 전자 제품과 관련된 모든 회사에 매우 실질적이고 큰 영향을 미치며 업계에서 다루는 많은 것들과 마찬가지로 비용도 함께 전달됩니다. 우리.
ESD 협회에서 :
장치와 기능의 크기가 지속적으로 작아짐에 따라 ESD에 의해 손상 될 가능성이 높아 지므로 약간의 생각 후에도 의미가 있습니다. 전자 제품을 만드는 데 사용되는 재료의 기계적 강도는 일반적으로 거시적 규모의 물체와 마찬가지로 열 질량이라고하는 급속한 온도 변화에 저항하는 재료의 기능과 마찬가지로 크기가 줄어들수록 줄어 듭니다. 2003 년 경, 가장 작은 피처 크기는 180nm 범위에 있었고 이제는 10nm에 빠르게 접근하고 있습니다.
20 년 전에 무해했을 ESD 사건은 현대 전자 장치를 파괴 할 수 있습니다. 트랜지스터에서 게이트 재료는 종종 희생자이지만 다른 전류 전달 요소도 기화되거나 녹을 수 있습니다. PCB의 IC 핀 (볼 그리드 어레이와 같은 표면 실장 형이 훨씬 일반적 임)의 솔더가 녹을 수 있으며 실리콘 자체는 고온에 의해 변경 될 수있는 몇 가지 중요한 특성 (특히 유전체 값)을 가지고 있습니다. . 전체적으로 볼 때, 회로를 반도체에서 항상 도체로 변경할 수 있습니다. 칩은 일반적으로 칩 전원을 켤 때 스파크와 나쁜 냄새로 끝납니다.
작은 피처 크기는 대부분의 메트릭 관점에서 거의 긍정적입니다. 지원할 수있는 작동 / 클럭 속도, 전력 소비, 밀접하게 결합 된 열 생성 등과 같은 것들이지만, 사소한 양의 에너지로 간주 될 수있는 것의 손상에 대한 민감도 또한 피처 크기가 감소함에 따라 크게 증가합니다.
ESD 보호는 오늘날 많은 전자 장치에 내장되어 있지만 집적 회로에 5 천억 개의 트랜지스터가 있다면 정전기 방전이 100 % 확실하게 어떤 경로를 차지하는지 결정하는 것은 어려운 문제가 아닙니다.
인체는 때때로 100에서 250 picofarads의 커패시턴스를 갖는 것으로 모델링됩니다 (Human Body Model; HBM). 이 모델에서는 전압이 (소스에 따라) 25kV만큼 높아질 수 있습니다 (일부 주장은 3kV만큼 높음). 더 큰 숫자를 사용하면 약 150 밀리 볼의 에너지 “충전”을 갖게됩니다. 완전“충전 된”사람은 일반적으로이를 인식하지 못하며, 종종 전자 장치 인 첫 번째 이용 가능한 접지 경로를 통해 1 초 안에 방전됩니다.
이 숫자는 개인이 추가 비용을 지불 할 수있는 옷을 입고 있지 않다고 가정합니다 (일반적인 경우). ESD 위험 및 에너지 수준을 계산하는 데에는 여러 가지 모델이 있으며, 경우에 따라 서로 모순되는 것처럼 보이기 때문에 매우 혼란스러워집니다. 다음은 많은 표준과 모델에 대한 훌륭한 토론으로 연결되는 링크입니다.
그것을 계산하는 데 사용 된 특정 방법에 관계없이, 그것은 많은 에너지처럼 들리지 않으며 확실히 현대 트랜지스터를 파괴하기에는 충분합니다. 문맥 상, 1 줄의 에너지는 (위키 백과에 따르면) 지구 표면에서 수직으로 1 미터 떨어진 중간 크기의 토마토 (100 그램)를 들어 올리는 데 필요한 에너지와 같습니다.
이것은 인간이 ESD를 발생시키는“가장 최악의 시나리오”에 해당되는데, 여기서 인간은 충전을하고이를 감수성 장치로 방출합니다. 사람이 접지 상태가 매우 좋지 않은 경우 비교적 적은 양의 충전으로 인해 높은 전압이 발생합니다. 무엇을 얼마나 많이 손상 시키는가에 대한 핵심 요소는 실제로 충전이나 전압이 아니라 전류입니다.이 맥락에서 전자 장치의 접지 경로의 저항이 얼마나 낮은 것으로 생각할 수 있습니다.
전자 제품을 다루는 사람들은 일반적으로 발에 손목 끈 및 / 또는 접지 끈으로 접지됩니다. 그것들은 접지를위한 “단락”이 아닙니다. 저항은 작업자가 피뢰침 (손쉽게 감전사) 역할을하지 못하도록 크기가 정해져 있습니다. 손목 밴드는 일반적으로 1M Ohm 범위에 있지만 누적 된 에너지를 빠르게 배출 할 수 있습니다. 다른 전하 생성 또는 저장 물질과 함께 용량 성 및 절연성 품목은 작업 공간, 폴리스티렌, 버블 랩 및 플라스틱 컵과 같은 것으로부터 격리됩니다.
인체 자체가 전하를 “내부”로 운반하지 않고 단순히 운동을 용이하게하는 장치에 대한 ESD 손상 (양과 음의 상대 전하 차이로 인한)을 초래할 수있는 수많은 다른 재료와 상황이 있습니다. 만화 수준의 예는 카펫을 가로 질러 걷고 금속 물체를 집거나 만지는 동안 울 스웨터와 양말을 착용하는 것입니다. 그것은 몸 자체가 저장할 수있는 것보다 훨씬 더 많은 양의 에너지를 생성합니다.
현대 전자 제품을 손상시키는 데 얼마나 적은 에너지가 필요한지에 대한 마지막 요점. 10nm 트랜지스터 (일반적이지는 않지만 향후 몇 년 내에)는 6nm 미만의 게이트 두께를 가지며, 이는 단층 (단일 원자 층)이라고하는 것에 가깝습니다.
매우 복잡한 주제이며 방전 속도 (충전과 접지 사이의 저항의 양)를 포함하여 수많은 변수로 인해 ESD 이벤트로 인해 장치에 발생할 수있는 손상의 양을 예측하기가 어렵습니다. , 장치를 통한지면으로의 경로 수, 습도 및 주변 온도 등. 이러한 모든 변수는 영향을 모델링 할 수있는 다양한 방정식에 연결될 수 있지만 실제 손상을 예측하는 데는 정확하지 않지만 이벤트로 인한 가능한 손상을 프레임 화하는 데 더 효과적입니다.
많은 경우에, 이것은 산업에 특화되어 있으며 (의료 또는 항공 우주를 생각하십시오), ESD로 인한 치명적인 오류 이벤트는 제조 및 테스트를 거치지 않은 ESD 이벤트보다 훨씬 더 나은 결과입니다. 주목받지 못한 ESD 사건은 매우 작은 결함을 만들거나, 기존의 발견되지 않은 잠재적 결함을 약간 악화시킬 수 있으며, 두 가지 시나리오 모두 추가적인 사소한 ESD 사건이나 규칙적인 사용으로 인해 시간이 지남에 따라 악화 될 수 있습니다.
결과적으로 인위적으로 단축 된 시간 프레임에서 장치가 치명적이고 조기에 고장 나게되어 신뢰성 모델 (예 : 유지 보수 및 교체 일정의 기초)로는 예측할 수 없습니다. 이러한 위험으로 인해 끔찍한 상황 (예 : 맥박 조정기의 마이크로 프로세서 또는 비행 제어 기기)을 쉽게 생각할 수 있으며 잠재적 ESD 유도 결함을 테스트하고 모델링하는 방법이 등장하는 것은 현재 주요 연구 분야입니다.
전자 제품 제조 분야에서 일하지 않거나 많은 것을 알고있는 소비자에게는 문제가되지 않을 수 있습니다. 대부분의 전자 제품을 판매 할 때까지 대부분의 ESD 손상을 방지 할 수있는 수많은 보호 장치가 있습니다. 민감한 구성 요소는 물리적으로 접근 할 수없고 접지에 대한보다 편리한 경로를 사용할 수 있습니다 (예 : 컴퓨터 섀시가 접지에 연결되어 ESD를 방전 시키면 케이스 내부의 CPU가 거의 손상되지 않지만 대신 가장 낮은 저항 경로를 사용합니다). 전원 공급 장치 및 벽면 콘센트 전원을 통해 접지). 대안 적으로, 합리적인 전류 운반 경로는 가능하지 않다; 많은 휴대 전화에는 비전 도성 외부가 있으며 충전시 접지 경로 만 있습니다.
기록을 위해 3 개월마다 ESD 교육을 받아야하므로 계속 진행할 수 있습니다. 그러나 이것이 귀하의 질문에 대답하기에 충분해야한다고 생각합니다. 나는이 답변의 모든 것이 정확하다고 생각하지만, 호기심을 호소하지 않으면 현상을 더 잘 알 수 있도록 직접 읽으십시오.
사람들이 반 직관적이라고 생각하는 것 중 하나는 보관 및 배송되는 전자 제품 (정전기 방지 가방)을 자주 볼 수있는 가방이 전도성이라는 것입니다. 정전기 방지는 재료가 다른 재료와 상호 작용하여 의미있는 전하를 수집하지 않음을 의미합니다. 그러나 ESD 세계에서는 모든 것이 동일한 접지 전압 레퍼런스를 갖는 것이 중요합니다.
작업대 (ESD 매트), ESD 백 및 기타 재료는 일반적으로 단순히 절연 된 재료를 갖지 않거나보다 낮은 저항 경로를 모든 작업대 사이의 접지에 배선하여 공통 접지에 연결되어 있습니다. 작업자 손목 밴드, 바닥 및 일부 장비의 커넥터. 여기에는 안전 문제가 있습니다. 고 폭발물 및 전자 제품을 다루는 경우 손목 밴드가 1M 옴 저항이 아닌지면에 직접 연결될 수 있습니다. 고전압 주위에서 작업하면 전혀 접지하지 않습니다.
시스코의 ESD 비용에 대한 인용문은 시스코의 현장 고장으로 인한 부수적 인 피해가 일반적으로 인명 손실을 초래하지 않기 때문에 약간 보수적 일 수 있습니다. :
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