커패시터 가이드

커패시터의 ESD 저항

07/27/2017

커패시터의 ESD(정전기 방전) 저항은 다음과 같이 설명합니다.

ESD 저항 테스트 방법

사람이나 장비에 충전된 정전기가 전자 기기나 부품에 방전되면 전자기 에너지 충격이 가해지므로 커패시터는 일정한 ESD 저항 이상을 가져야 합니다.

정전기를 발생시키는 모델에 따라 다음과 같이 (1) HBM, (2) MM, (3) CDM의 세 가지 테스트 방법으로 ESD 저항을 측정할 수 있습니다.

이러한 테스트 중 커패시터의 ESD 저항에 가장 일반적으로 사용되는 테스트 방법인 (1) HBM은 다음과 같이 설명합니다.

①	HBM (인체 모델)	：	인체에서 정전기가 방출된다는 가정을 바탕으로 한 테스트
②	MM (기계 모델)	：	기계에서 정전기가 방전된다는 가정 하에 테스트합니다.
③	CDM (충전된 장치 모델)	：	전기가 통하는 장치에서 정전기가 방전된다는 가정 하에 테스트합니다.

HBM의 ESD 테스트 표준으로는 AEC-Q200-002, IEC61000-4-2 등이 있으며, 아래 표와 같이 표준에 따라 HBM 모델 상수가 다릅니다.

표준	충전 커패시터 Cd(pF)	방전 저항기 Rd （Ω）
AEC-Q200-002	150	2000
IEC61000-4-2	150	330

표준

충전 커패시터

Cd(pF)

방전 저항기

Rd （Ω）

AEC-Q200-002

150

2000

IEC61000-4-2

150

330

AEC-Q200-002의 HBM ESD 테스트 회로 및 방전 전류 파형은 그림 1과 그림 2에 나와 있습니다.

（i）	스위치 2가 열려 있는 동안 스위치 1은 닫혀 있고 고전압 전원 공급 장치가 적용되어 충전 커패시터(Cd)에 전기가 축적됩니다.
（ii）	스위치 1은 열려 있고 스위치 2는 닫혀 있으며, Cd에 축적된 전기가 테스트 커패시터(Cx)에 인가되어 테스트를 수행합니다.

※Cx: 테스트 커패시터, Cd: 충전 커패시터, Rd: 방전 저항, Rc: 보호 저항

AEC-Q200-002에서 HBM의 ESD 테스트 흐름은 그림 3에 나와 있으며, 등급 분류는 표 1에 나와 있습니다. 테스트는 그림 3의 흐름에 따라 구현되었으며, 내전압 등급은 표 1에 따라 분류됩니다.

표 1. HBM ESD 테스트 흐름

DC：직접 접촉 방전 AD：공기 방전

테스트 커패시터의 커패시턴스는 커패시터의 양쪽에서 발생하는 전압에 영향을 줍니다.

테스트 커패시터의 커패시턴스(Cx)와 양쪽에서 발생하는 전압(Vx) 사이에는 다음과 같은 관계가 성립합니다.

공급 전압(Vd)과 충전 커패시터의 정전 용량(Cd)은 일정하지만, 테스트 커패시터의 정전 용량(Cx)이 커질수록 테스트 커패시터의 양쪽에서 발생하는 전압(Vx)이 낮아집니다.

따라서 일반적으로 테스트 커패시터의 커패시턴스가 커질수록 ESD 저항은 더 높아지는 경향이 있습니다.

실제로 내전압의 한계 성능은 유전체의 종류와 두께 등 설계의 차이에 따라 달라지기 때문에 그 값이 항상 위에서 언급한 경향과 일치하는 것은 아닙니다.

다층 세라믹 커패시터(GCM 시리즈)의 ESD 저항 기준 데이터는 아래와 같습니다.

해당 제품	GCM 시리즈 / 0402인치 크기 / X7R 특성 / 50V
테스트 조건	충전 커패시터 = 150pF 방전 저항 = 2000Ω 적용 횟수 = 양극/음극 각 5회 샘플 수 = 각 샘플 10개
측정 장치	ESD 테스터 (주식회사 노이즈 연구소) ・테스터 ... ESS-200AX 방전 건 ... 모델 TC-815D
샘플 상태	표면 누출을 방지하기 위해 표면을 실리콘 수지로 덮음
주변 환경	22±5°C, 30~60% RH
승인 기준	절연 저항: 1MΩ