전자기기의 접지 및 차폐 방법: CPSA 및 기타 기술들의 장단점 분석

금속 나사와 같은 체결부품은 오랫동안 부품의 접지를 위해 사용되어 왔으며, 금속 케티지를 밀폐하는 용도로도 활용되어 왔습니다.

장점: 접지 및 차폐용 금속 체결부품는 우수한 기계적 강도를 제공하며, 전류를 안정적으로 흐르게 하는 데 신뢰성이 높습니다.

단점: 기계식 체결부품는 부식과 진동에 취약할 수 있습니다. 안정성을 확보하려면 두꺼운 금속 구조가 필요하며, 나사산이 있는 구멍을 뚫어야 하는데, 이는 소형 부품이나 공간 제약이 있는 경우에는 어려울 수 있습니다. 또한, 금속 체결부품는 쉴드 캔 뚜껑처럼 접근이 필요한 경우에는 쉽게 열 수 없어 수리나 업그레이드 시 번거로움을 초래할 수 있습니다.
 

녹인 필러 금속을 접합부에 흘려보내는 이 과정은 수십 년 동안 구성 요소 간에 기계적으로 안정적이고 전도성이 우수한 결합을 형성하는 데 사용되어 왔습니다. 납땜은 전통적으로 납의 녹는점이 주변 재료보다 낮기 때문에 실용적인 방식으로 활용되어 왔습니다.

장점: 납은 주석, 은, 구리 등 전도성이 뛰어난 금속을 포함할 수 있어, 전기 시스템 전반에 걸쳐 일관된 접지면을 쉽게 효율적으로 형성할 수 있습니다.

단점: 최신 무연 납땜 재료는 녹는점이 최대 220°C(428°F)에 달할 수 있어, 민감한 전자기기에는 적합하지 않을 수 있습니다. 또한 납땜된 접합은 영구적이기 때문에 재작업이 번거롭고 비용이 많이 들 수 있습니다.
 

스프링 핀은 일반적으로 스프링 강으로 제작되며, 압축력과 반지름 방향의 힘을 결합해 두 구성 요소를 고정합니다. 핀이 압축되면 내부에 장력이 형성되고, 이 장력이 풀릴 때 구성 요소 사이에 힘을 가해 전단, 미끄러짐, 진동을 방지하는 데 도움을 줍니다.

장점: 스프링 핀은 영구적인 고정 방식에 비해 낮은 힘으로 전기적 접촉이 필요한 응용 분야에 적합한 선택입니다. 일반적으로 추가 하드웨어가 필요하지 않으며, 탈착 및 교체가 비교적 용이합니다.

단점: 스프링 핀은 높은 접착력이 요구되는 응용 분야에는 일반적으로 사용되지 않습니다. 다른 방식에 비해 축 방향 힘에 더 취약하며, 보통 한쪽 끝은 기판에 납땜되어 고정됩니다(위의 납땜 항목 참조).
 

전도성 소재가 내장된 폼은 매우 높은 압축성을 가지고 있습니다.

장점: 전도성 폼은 나사나 볼트 같은 기계식 체결부품에 비해 가벼운 대안으로, 접지 및 차폐 시 넓거나 불규칙한 틈을 메우는 데 이상적입니다. 폼 개스킷 소재는 종종 전도성 접착제와 적층되어 강력하고 일관된 접지 경로를 형성하며, 접합부에서 효과적인 EMI 차폐 기능을 제공합니다. 또한, 자동부품공급장치 및 기타 자동 조립 장비와 함께 사용할 수 있습니다.

단점: 폼은 화학물질이나 기타 열악한 환경에 더 민감하며, 시간이 지나면서 성능이 저하될 수 있습니다.
 

기술자들은 액체 금속과 같은 소재를 기판에 직접 도포합니다. 예를 들어 은 페이스트는 금속이 가열될 때 증발하는 용제를 포함하고 있으며, 이 과정이 끝나면 표면에 매우 얇고 균일한 전도성 층이 남게 됩니다.

장점: 이 기술은 소형 보드 수준의 구성 요소에 접지 및 차폐를 적용하는 데 적합합니다. 매우 균일한 박막 코팅을 형성할 수 있어 성능의 일관성을 확보할 수 있으며, 기판에 강력한 접착력을 제공할 수 있습니다.

단점: 증발식 코팅은 매우 전문화된 장비가 필요하므로, 특히 두꺼운 금속층이나 다중 코팅이 필요한 저주파 장치의 경우에는 공정이 느리고 비용이 많이 들 수 있습니다. 또한, 증발식 코팅은 접착성 포일과 같은 추가 솔루션을 쉽게 수용하지 못하는 경우도 있습니다.
 

이러한 전도성 접착제는 일반적으로 2액형 액상 에폭시로 구성되며, 특수 디스펜싱 장비를 사용해 혼합 및 도포한 후, 열 또는 실온에서 경화됩니다.

장점: 기계식 결합부품와 달리, 접착제는 전체 접촉면에 걸쳐 견고한 결합을 형성할 수 있습니다. 또한, 납땜보다 훨씬 낮은 온도에서 영구적인 결합을 형성할 수 있어 열에 민감한 부품에 적합합니다.

단점: 에폭시는 정밀한 혼합과 도포가 필요하며, 오늘날의 소형 고성능 전자기기에서는 아주 작은 결합 라인에서도 EMI 누설이 발생할 수 있습니다. 특히 고주파 환경에서는 더욱 주의가 필요합니다.