홈 > Special Report 이 기사의 입력시간 : 2018-03-01 (목) 3:38:44
PCB 분진의 특성, 예방 및 제거
2018-03  자료출처 : IBM
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생산현장의 주요 분진 특성 알아보는 실험 실시
한정된 공간에서 효율적인 방법, 이온 에어 건 추천 

PCB를 오염시키는 물리적인 환경은 온도, 습도 그리고 공기 중의 기체 및 분진으로 정의될 수 있다. 환경적 요인들은 2가지 방법으로 PCB 불량을 유발할 수 있다; 첫째, 전기적 오픈 회로는 표면실장부품 내 Ag 소재 단자의 부식과 같은 부식의 원인이 될 수 있다. 두 번째, 전기적 쇼트 회로는 (a) 구리 크리프 부식, (b) 이온 이동 및 음극-양극 필라멘트와 같은 전기기계적인 반응 (c) PCB 상 매우 밀접하게 위치한 형상들 간의 표면 절연 저항을 줄이는 흡습성  분진 오염물질의 원인이 될 수 있다. 2006년에, 솔더 내의 납 사용을 규제하는 EU의 RoHS 지침서는 PCB 마감재의 변경 그리고 솔더 내의 납 제거를 불러왔다. 이러한 변화는 크리프 부식 때문에 PCB 불량률이 극심하게 높아졌다.


분진 오염문제는 젖음 현상으로부터 시작되고, 그래서 외부환경 내의 습도가 분진의 DRH(deliquescence relative humidity) 보다 높아지면 이온 전도성 및 부식성이 나타나는 것으로 잘 알려져 있다. 젖음 상황에서, 분진은 PCB 위에서 밀접하게 이격되어 있는 형상들을 전기적으로 브릿지할 수 있으며, 이로 인해 전기적 불량을 유발한다. 기체 오염도 수준이 ANSI/ISA-71.04-2013 G1 민감도 레벨을 충족할 만큼 충분히 낮은 데이터 센터에서는 분진에 의한 불량은 관찰되었다. 소형 전기부품의 결합, PCB 상의 형상 간격 감속 그리고 에너지 절감을 위한 데이터 센터 온습도 엔벨로프의 완화는 분진으로 인해 더욱 고장 나기가 쉬운 전기적 하드웨어를 만들고 있다. PCB 상의 소량의 분진 해결이 도전과제가 되고 있다. 본고의 목적은 PCB 상에서 발견된 극히 적은 양의 분진(1mg 혹은 그 이하)의 DRH를 측정하는 실용적이고, 일상적인 수단을 개발하고 설명하는데 있다. 데이터 센터 입자 여과 시스템과 PCB에서 분진을 제거하는 방법도 설명할 것이다.

서문   

PCB를 오염시키는 물리적인 환경은 온도, 습도 그리고 공기 중의 기체 및 분진으로 정의될 수 있다. 환경적 요인들은 2가지 방법으로 PCB 불량을 유발할 수 있다; 첫째, 전기적 오픈 회로는 표면실장부품 내 Ag 소재 단자의 부식과 같은 부식의 원인이 될 수 있다. 두 번째, 전기적 쇼트 회로는 (a) 구리 크리프 부식, (b) 이온 이동 및 음극-양극 필라멘트와 같은 전기기계적인 반응 (c) PCB 상 매우 밀접하게 위치한 형상들 간의 표면 절연 저항을 줄이는 흡습성  분진 오염물질의 원인이 될 수 있다. 2006년에, 솔더 내의 납 사용을 규제하는 EU의 RoHS 지침서는 PCB 마감재의 변경 그리고 솔더 내의 납 제거를 불러왔다. 이러한 변화는 크리프 부식 때문에 PCB 불량률이 극심하게 높아졌다. 이 기간 동안 또 다른 일반적인 불량모드는 Ag 소재 단자의 부식 때문에 오픈 회로를 겪는 표면실장 레지스터이었다. IT 장비 제조업체들은 대부분 높은 레벨의 황 함유 기체 오염물을 지닌 부분에서 발생되는 이들 2가지 불량 모드에 대항하여 자체 하드웨어를 견고하게 만드는 방법을 습득해 왔다.
처리와 제거하기가 매우 어려운 불량모드는 습기가 많은 환경에서 축적된 분진에 의해 기인하는 전기적인 회로의 쇼트 문제이다. 가장 어려운 점은 이들 입자상의 간헐적인 전기적 특성이 높아지고, 불량이 침전된 분진의 존재유무를 제외한 어떠한 시각적인 증거도 남지 않는다는 점이다.
대기 중에 높은 수준의 미세한 분진을 내포하고 있으며, 냉각 사용을 배재하고 있는 아시아의 오염된 지역에서의 IT 장비 시장의 빠른 팽창은 분진에 기인한 간헐적인 회로 쇼트 불량모드라는 새로운 불량을 맞이하게 하였다. 분진의 출처는 자연적 그리고 인위적 양쪽 모두에서 나타난다. 크기 측면에서, 분진은 미세 입자와 거친 입자 2개의 카테고리로 나뉠 수 있다. 자동차배기가스, 디젤 입자상물질(DPM, diesel particulate matter), 연기 및 연무와 같은 미세 입자(<2.5μm)는 1차 및 2차의 2가지 타입이 있다. 1차 미세 입자는 산불, 화산, 건설현장, 비포장 도로, 들판 혹은 굴뚝과 같은 공급원에서 직접적으로 방출된다. 대부분의 미세입자 오염을 차지하는 2차 미세 입자는 대기 중의 광화학 반응의 결과로써 이들이 생성된다. 이는 일반적으로 발전소, 산업계 및 자동차에서 배출되는 질소 산화물 및 황 산화물의 존재 때문이다. 이산화황과 이산화질소는 황산과 질산을 생성하기 위한 복잡하고, 멀티-공정의 광화학적인 프로세스에서 <0.1㎛ 사이즈의 탄소재질 시드 입자와 상호작용한다. 이들 산은 비료에서 나오는 암모니아, 생물학적 물질의 부식 및 다른 원인들로 중화되어 황산암모늄, 황산 수소암모늄 그리고 질산암모늄이 주성분인 미세 입자를 생성한다. 이들 2번째 미세 입자의 대부분은 인위적인 적으로 간주될 것이다. 2.5~15㎛ 사이즈 범주의 굵은 입자들에는 해염, 천연 및 인조 섬유, 식물 꽃가루 그리고 바람에 날린 먼지들이 포함된다. 그들의 출처는 토양 및 미네랄의 침식과 생물학적 물질의 박편을 포함한다.
분진 오염에 의한 초기 발생 모드가 본고의 주제이다. PCB에 축척되는 입자 오염은 회로의 전기적 쇼트 불량을 유발한다. 주변 공기의 상대습도가 분진의 DRH(deliquescence relative humidity) 보다 높아지면 미립자 물질의 전기적 저항이 급격하게 줄어들기 때문이다. 분진의 부식 거동은 흡수된 수분에서 용해되지 않고 이온화 전도성 용액을 형성한 대기로부터 분진이 충분히 습기를 흡수한 상태에서의 공기 상대습도인 자체 DRH로 가장 잘 나타낸다. 본고에서는 전기적 하드웨어의 실패 분석에 적합한 실제 DRH 테스트 방법의 발전에 전념하고 있다. 테스트 방법은 1mg 이하의 분진으로 실험하였다. 분진이 데이터 센터에 유입되는 것을 방지하고, IT 장비를 정돈하고 오염된 장비를 청소하는 방법도 제시한다.

DRH 테스트 방법 발전    

분진의 DRH를 측정하는 많은 방법들이 존재한다. 그러나 분석에 사용할 수 있는 분진의 양이 밀리그램 미만으로 제한되었을 때, 사용 가능한 분석 선택은 전기 및 중량 측정법으로 줄어든다. 우리는 IT 장비 신뢰성에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 습식 분진의 전기적 전도성에 관심이 있었기 때문에 전기 방법 개발에 집중했다. 전기 전도도 테스트 결과를 지지하고 해석하기 위해 중량 측정 테스트를 진행했다. 
분진의 DRH를 측정하는 전기 전도도 테스트 방법은 분진을 서로 맞물린 빗 모양 패턴으로 디스펜싱하는 것에서부터 시작하였다. 이 작업에 사용된 서로 맞물린 빗 패턴의 쿠폰은 그림 1의 (a)에서 보는 바와 같이 산업계 표준 테스트 보드인 IPC-B-24 Rev A를 준수했다. 서로 맞물린 빗 패턴은 0.5mm의 간격으로 분리되었다. 빗살무늬 사이에서 전류가 흐르게 하기 위해 분진을 연결해야만 한다. 각 테스트 보드는 4개의 독립적인 빗살무늬 패턴 에어리어를 가지고 있으며, 4개의 분진을 동시에 테스트할 수 있었다. 빗살무늬에 전압을 가했고, 빗살무늬를 연결하는 분진을 관통하는 누설 전류를 측정하고 상대 습도의 함수로 표시했다. DRH는 누설 전류대 상대습도의 그래프로부터 얻어졌다.

분진을 수집하고 서로 맞물린 빗살무늬 패턴에 디스펜스하는 다양한 방법이 있다.
▶ 부드러운 브러쉬는 분석실로 운반되는 깨끗한 비닐봉투 내 의 먼지를 쓸어내는데 사용될 수 있다. 이러한 방법이 지닌  문제는 비닐봉투 내의 표면에서 미세 먼지를 쓸어내는 것이  어렵다는 점이다. 다른 문제는 봉투 내부에 있을 때, 제어된  방식으로 서로 맞물린 빗살무늬 패턴 위에 먼지를 뿌리는  게 어렵다는 점이다.
▶ 약한 서로 맞물린 빗살무의 테스트 보드는 테스트 보드 위 에 먼지 입자가 앉도록 충분한 시간을 주기 위해 일정 시간 (예: 한 달)에 대한 연구를 위해 데이터 센터에 놓일 수 있다.
▶ PCB 상에 축적된 분진을 수집하는 3번째 및 가장 일반적인  방법은 탈 이온수와 이소프로필 알콜 용액으로 세척된 실험 실로 운송되는 오염된 PCB를 가지고 시작하는 것이다. 그 리고 세척용액을 수집하였고, 증발로 농축하였다. 농축된  방울, 정확히는 각 10㎕ 양인 10개의 방울을 서로 맞물린  빗살무늬 패턴에 디스펜스하고(그림 1의 b) 건조하였다.

실험실에서는 앞선 방법의 하나에 의해 얻은 분진에 균일하게 덮인 서로 맞물린 빗살무늬 쿠폰을 일정한 온도(일반적으로 25~30℃의 범위)를 유지하는 정밀한 습도 챔버에 놓았다. 챔버 내 상대습도 시작은 챔버 성능의 최저 한계치에서 되어야만 한다. 상대습도는 10% 단계로 올렸고 미리 결정된 전압 설정, 미립자 물질을 통한 누설전류는 상대습도와 대조적으로 플롯되었다. 각종 자료에서는, DRH는 분진의 전기 전도도가 급격하게 상승하는 상대습도로 막연하게 정의되어 있다.
맞물린 빗살무늬 전체에 일반적으로 10Vdc의 일정한 전압을 적용하고, 분진을 통과하는 누출 전류를 평가하여 분진의 전도도를 측정하는 것이 표준 관행이다. 이러한 테스트 결과 중 하나를 그림 2에서 보여주고 있다. 상대습도가 단계별로 상승할 때마다 누설 전류가 급격히 상승한 이후에 전류의 감쇠가 뒤따른 점을 주목해야 한다. 주목해야할 또 다른 점은 상대습도가 75%에서 83%로 상승하면, 예상했던 상승 대신에 누설 전류가 감소한다는 것이다. 이러한 관측은, 빗살무늬 전체에 가해지는 10Vdc의 연속적인 인가가 이동성 이온들을 격감시키고, 전기 전도성이 아닌 증기를 형성하기에 충분한 가스 발생을 유발할 수 있는 빗살무늬 공간 사이에서 전기화학반응을 유발한다는 것을 기저에 두고 있음으로 설명될 수 있다.

DRH 측정을 위한 절차
Potentiostat는 빗살무늬를 가로지르는 정방형 파형 전압을 적용하여 빗살무늬와 연결된 분진을 통과하는 누설 전류 측정을 위해 사용되었다. Potentiostat는 낮은 나노 암페어 범위 내에서 정확하게 전류를 측정할 수 있다. 인가된 전압은 테스트 되는 미립자 물질의 전기화학을 최소한으로 방해하기 위해 총 4초 동안 지속되는 2번의 사이클로 제한했다. 



실험 개발 첫 번째 단계로써, 25℃에서 각각 53%, 62% 그리고 75%의 DRH 값을 지닌 질산마그네슘[Mg(NO3)2], 질산암모늄[NH4NO3] 및 염화나트륨[NaCl] 3개의 염제를 연구하였다. 10번의 drop 0.1wt% 염분 용액의 부피가 10㎕인 각각의 물방울을 각 빗살무늬 패턴에 10개의 방울을 디스펜스하고 건조하였다. 빗살무늬 쿠폰을 온습도 챔버에 놓았고, 습도는 챔버에서 할 수 있는 가장 낮은 수치인 약 30%로 설정했다. 상대습도는 대략 10%의 단계로 올렸고, 각 %RH 단계에서 시간은 1시간으로 하였다. 누설 전류는 각 %RH 단계의 끝 부분에서 측정되었고 그림 3와 같이 각 염제에 대한 %RH를 표시했다. 염분제의 DRH에 존재하는 낮고 높은 습도 점근선의 인터셉트 항목에서 선형 도포를 이해하는 것이 쉽다. 그러나 문제는 그림 3의 (a)에서 보여준 인터셉트가 염분의 DRH의 공표된 수치와 일치하지 않으며, 그들이 수직 눈금의 크기에 의존한다는 것이다. 공개된 수치와 일치한 DRH 값을 추축하기 위해, 누출 전류를 도표화하는 다른 방법이 필요했다.
그림 3의 (b)에서는 3개의 염분제에 대한 누설 전류의 로그를 %RH와 대비하여 그렸다. 곡선이 S자 모양이 되었다. 반전 영역과 낮고 높은 상대습도 점근을 아우르는 직선을 그려서 구분 선형을 만들었다. 이들 3개의 염분에 대한 공표된 DRH 값과 매우 근접한 값에서 높은 상대습도 점근은 반전 선에서 교차가 발생한다. 로그(누설 전류) 대 %RH의 S 모양의 물리적 기원은 다음과 같다: 염분이 낮은 습도 범위에서 습도와 균형을 이룰 때, 상대습도가 조금만 성장해도 염분의 전기적 전도도가 크게 변하지 않는다. 염분이 상대적으로 건조하게 남아 있기 때문이다.
용해 상태에 다다르기 시작하기에 충분한 습기를 염분제가 흡수할 때, 전도도가 급격히 상승하여 곡선의 반전 영역이 높아지는 결과가 나타난다. 염분제의 DRH 이상 상대습도가 올라갈 때, 염분제는 완전하게 용해되고 습도 내에서 다른 상승은 염분 용액의 전기 전도도에 거의 영향을 미치지 않는다. 높은 습도 점근과 반전선의 절편은 염분의 DRH에 대한 논리적인 값으로 간주되었다. 염분제가 충분한 습기를 흡수하여 충분하게 젖어들기 시작하는 습기를 충분하게 흡수하는 곳의 상대습도와 관련이 있기 때문이다.

주의를 기울인 그림 3의 플롯에는 또 다른 교차점이 존재한다: 반전 선 점근과 임계상대습도(CRH)로 여겨질 수 있는 낮은 습도 점근의 교차점은 상대습도가 상승함으로써 누설 전류가 급격하게 상승하기 시작하는 곳이다. 누적된 분진이 PCB 상에 밀접하게 위치한 간격을 전기적 누설 전류가 경유하여 IT 설비의 신뢰성을 악화시키는 것을 방지하기 위해서 데이터 센터 습도를 미립자 물질의 CRH 이하로 유지하는 것이 현명하다.

측정 전압의 효과 
누설전류에서 파생된 DRH 수치에 대한 사각 파형 전류의 효과는 0.01, 0.1, 1.0 그리고 10V에서 연구되었다. 그림 4에서 알 수 있듯이, 0.01~10V 범위의 전류는 누설전류와 측정된 DRH 및 CRH 값에 어떠한 영향도 주지 않았다.

깍지형 빗살무늬 상의 금속 도금 



본 연구에서, 은도금 동박 빗살무늬 쿠폰을 사용하였다. 은은 상대적으로 귀한 금속이고, 산화에 강하고 동박에 비해 전기도금이 쉽다. RoHS 규제에 따른 변화로 인해, 주석과 같은 다른 금속을 가지고 도금된 빗살무늬를 사용하는 문제가 나타난다. 95% 이상의 주석이 함유된 무연 솔더가 PCB의 금속화 형성에 주로 사용되고 있다. ±1V의 측정 전압에서 은 및 주석 도금된 빗살무늬 상의 Mg(NO3)의 DRH 테스트를 실행하는 것으로 시작하였다. 그림 5의 (a)에서는 은에서의 DRH 값(50%)이 이미 보고된 53%와 매우 근접한 반면, 주석-도금 빗살무늬에서의 DRH 값은 71%임을 보여주고 있다. 주석-도금 빗살무늬를 사용할 때의 잘못된 결과는 주석 산화 전기저항 때문에 ±1의 낮은 측정 전압에서 테스트를 방해할 수도 있어서이다. ±10V에서 테스트를 재실행했을 때 주석 빗살무늬 패턴에서 Mg(NO3)2의 DRH는 실험 오차 한계 내에 있는 48%(그림 5의 (b))이었다. 따라서 주석-도금 빗살무늬 패턴이 사용된다면, 주석 도금 상 산화 커버의 효과를 극복하기 위해 더 높아진 측정 전압(~10V)이 필요할 것이다.

전기 및 중량법의 비교 
전기 방법의 타당성을 더욱 조사하기 위해, 중량법을 활용한 Mg(NO3)2, NH4NO3 및 NaCl의 수분 흡수률을 조사하였다. 수분 흡수는 동적인 증기흡착분석기를 이용하여 25℃에서 기록하였다. 측정 전에 20mg의 염분 샘플을 알루미늄 팬에 놓고, 샘플을 완전하게 건조시키기 위해 샘플 챔버를 10-4mbar보다 높은 진공상태로 만들었다.


그런 후에 수증기는 미리 규정된 상대습도 값을 얻을 때까지 질량 흐름 제어기를 통해 측정 챔버에 유입시켰다. 마이크로-밸런스를 이용한 이 공정 동안 샘플의 질량을 지속적으로 관찰하였다. 고정된 상대습도에 있어서 시간의 흐름에 따른 질량의 변화가 무시해도 될 수준(<0.05%/min)이 되기 시작할 때, 샘플은 수증기와 평형을 이룬 것으로 간주하고, 자체 질량은 수분 흡수 곡선으로 기록했다. 0%과 90% 사이의 상대습도는 2% 간격으로 샘플링되었다. 그림 6에서는 전기적 방법을 통해 얻은 해당 누설 전류 데이터에 대한 상대 습도의 함수로서 3개의 염분 샘플의 질량흡수를 비교하고 있다.
각각의 염분의 대량 흡수는 특정 임계 상대습도 이하에서는 무시할 수 있으며, 이는 건조 염의 외부 표면에 흡착되는 최소량의 물과 일치한다. 이 임계 상대습도 미만의 누설 전류도 매우 적다. NaCl의 경우, 73%의 상대습도에서 상당한 양의 물이 흡수되기 있으며, 누설 전류가 이 임계 값 이상으로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 해당 상대습도 임계는 Mg(NO3)2의 경우 49%이고, NH4NO3의 경우 58%이었으며, 이는 이들 염분에 있어서 공표된 DRH 수치 미만이다. 중량 수분 흡수와 전기 누설 전류 측정 간의 일치는 우수했다.

현장 고장 사례 기록
많은 현장 고장에 대한 고장 분석의 일환으로, 전기 방법에 의한 DRH 수치를 측정해 왔다. 데이터 센터에서 단시간에 수십 개의 전원공급장치의 고장을 설명하기 위해 수행된 이러한 고장 분석의 예를 본고에서도 설명하였다. 모든 불량 전원공급장치는 실험실에서 기능 테스트를 거쳤을 때 결함이 없는 것으로 판명되었다. 이는 생산현장 불량과 관련된 미세 먼지의 전형이다. 전원공급장치는 실험실에서 완전하게 가동되었는데, 아마도 전기적으로 단락된 미세 먼지가 마르고, 회로를 단락시킨 곳에서 제거되었기 때문일 것이다. 두 개의 전원공급장치를 탈 이온수 및 이소프로필알콜 용액으로 세척하고 세척액을 증발 농축시켰다. 부피가 각각 10㎕인 농축물 10 방울을 빗살무늬모양으로 도포하였다.
그림 7은 CRH가 52%이고 DRH가 64%인 누설전류 vs %RH 곡선을 보여주고 있다. 데이터 센터의 상대습도는 일반적으로 평균 70%인 값보다 높았으며, 이는 전원공급장치의 고장을 의미한다. 미세 먼지의 낮은 CRH와 DRH는 고농도의 염분류, 주로 가습기 물에서 발견되는 염화마그네슘(MgCl2)에서 기인하였다. 전원공급장치의 고장은 역 삼투압을 사용하여 가습기의 물에서 이들 염분을 제거함으로써 해소하였다.


PCB상의 미세 먼지의 기원과 예방
분진의 낮은 DRH(deliquescence relative humidity)에 관심을 가졌다. 분진의 근원은 실외 공기 혹은 데이터 센터 공간 내에서도 발생될 수 있다. 실외 공기 상태가 좋지 않은 곳에서는 데이터 센터에 유입되는 대부분의 분진 부하(particulate load)가 설비의 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템을 통해서 전달되는 환기/가압 공기에 의한 것으로 가정할 수 있다. 많은 대도시 지역에는 국가적, 지역적 혹은 주 환경기관이 주체가 되어 관리하는 고정 대기가스 품질 모니터링 조직이 있다.
분진 정보는 PM10(분진의 입자 크기가 10㎛ 이하, 거대 분진이라고도 함) 및 PM2.5(2.5㎛ 미만 분진, 미세 분진이라고도 함)의 수준에서 확인할 수 있다. 적절한 분진 제어 전략에는 데이터 센터의 공기 취급 시스템 내에서 사용되는 적합한 공기 필터의 선택이 가장 자주 포함된다.
도시 지역 내 상당량의 분진은 주요 오염원이 디젤 연료 차량으로, 이들 자동차 배기가스로부터 발생한다. 디젤 분진(DPM, Diesel particulate matter)은 디젤 그을음(카본) 그리고 애시 입자(ash particulate), 금속 마모 입자, 황산염 및 규산염과 같은 에어로졸을 포함하는 디젤 배기의 분진 성분으로 되어 있다. 대기로 방출될 때, DPM은 대부분 UFP(Ultrafine Particle) 또는 PM0.1이라는 보이지 않는 0.1㎛ 미만의 초미세의 개별적인 입자 또는 응집체의 형태로 나갈 수 있다. 이러한 UFP는 육안으로 볼 수 없다.
거대 및 미세한 먼지 입자는 표준 MERV 8에서부터 MERV 13까지의 공기 필터를 사용하여 데이터 센터에 유입되는 실외 공기를 각각 분리하여 제거될 수도 있다. MERV는 ASHRAE Standard 52.2-2012에서 정의된 최소 효율 보고 값이다. DPM 관리는 MERV 16 또는 그 이상의 필터(HEPA/ULPA)가 필요하다. CRAC(computer room air conditioners, 컴퓨터 실 에어컨)이 존재한 데이터 센터에서 필요한 최소 필터는 MERV 8이다.
실외 공기 중의 미세 및 초미세 입자는 황산, 질산 및 암모늄 염분의 형태로 이온성의 함량이 높으며, 그 중에서도 황산수소암모늄(NH4HSO4)이 가장 낮은 DRH(~40%)를 가지고 있다. PCB 상에 축적된 낮은 DRH에 대한 우려는 잘 설명되어 있지만, IT 장비 고장을 일으키는 미세 먼지에 대해서는 발표된 사례가 없었다.
데이터 센터 내의 낮은 DRH 미세 먼지 생성은 매우 드물다. 발견된 곳에서는 염분 함량이 높은 물을 사용하는 가습기에서 기인하였고, 가장 큰 피해는 염화마그네슘의 존재였다. 약하게 유지된 가습기에서, 염분 함량은 물에서 축적될 수도 있다. 물 스프레이 물방울은 증발할 때 공기 중 염분 잔류물을 남긴다. 가습기는 IT 장비를 코팅하고 높은 상대습도로 부식을 일으키거나 하드웨어 고장을 일으키는 경우가 있다. 종종 부식성 염분과 높은 습도의 첫 번째 징후는 하드웨어에 유입되는 공기가 상대적으로 차갑고 높은 습도가 있는 상층부 바닥 위에 위치한 서브 어셈블리에 구멍이 난 니켈-도금 강철 덮개의 부식이다. 가습기에서 생성된 분진은 이온 함량 내 가습기 수량을 유지하기 위해 역삼투압 시스템(또는 다른 수처리 시스템)을 설치 및 유지함으로써 쉽게 예방할 수 있다.

PCB 분진 제거
IT 장비 제조업체는 때때로 현장에서 오염된 하드웨어를 청소해야 하는 어려움에 직면해 있다. 도전 과제는 다음과 같다:
▶ 오염된 서브 어셈블리는 현장에서 분해 및 청소할 수 없으 며 최초 존재하는 기능 테스트 없이 사용할 수 없다. 안전  문제는 높은 전압의 서브 어셈블리가 높은 잠재력을 적용 (다시 사용하기 전에 일반적으로 고온 테스트라고 불리는) 하여 테스트해야 한다.
▶ 낮은 DRH를 가지고 있는 분진의 문제 때문에, 이온화 된  압축 공기 하나만으로도 끈적끈적하고 축축한 입자가 날아 가지 않는다.
▶ 생산 데이터 센터 시설에서 서브 어셈블리를 제거, 청소 및  설치하는 작업은 매우 어렵다.

서브 어셈블리에서 분진을 제거하는 두 가지의 일반적인 방법이 있다.
1. 서브 어셈블리를 분해하고 솔벤트로 세척.
2. 이온화 된 에어 건을 사용하여 분해된 서브 어셈블리에서  분진을 날려 버리는 것.

솔벤트 클리닝
솔벤트 클리닝은 검증된 절차를 걸쳐 OEM(Original Equipment Manufacturer)에 의해 수행되고, 뒤이어 완전한 기능 및 안전성 테스트 실시를 권장한다. 생산 데이터 센터 시설에서 부품 제거, OEM 시설로 운송 및 세척된 부품 재입고의 복잡한 과정은 지역적인 문제로 힘들다. 부품이 국경을 넘고 세관을 통과해야하는 경우 더욱 어려워지게 된다.

이온 에어 건 클리닝
이온화 된 에어 건 클리닝은 서브 어셈블리 또는 기능 테스트가 필요 없기 때문에 데이터 센터 시설에서 수행할 수 있는 보다 실용적이고 간단한 방법처럼 보일 수 있지만 DRH가 낮은 분진의 점착성 및 습윤성으로 인해 지속적인 청소가 필요하다. 먼지 입자가 건조해지는 매우 건조한 환경에서 습기가 먼지의 DRH보다 훨씬 낮아지는 밀폐된 공간에서 청소하기 위해 데이터 센터에서 서브 어셈블리를 제거해야 한다. 압축 공기 또는 질소 가스를 사용하는 이온화 된 에어 건은 어떠한 피해 없이 서브 어셈블리에서 분진를 제거할 수 있다. 분해 작업이 수행되지 않았으므로 청소된 하드웨어는 기능적 또는 안전 테스트 요구 사항 없이 데이터 센터에서 다시 작동될 수 있다. 클리닝 작업의 높은 신뢰성을 확보하기 위해, 이온화 된 에어 건 청소 절차는 반드시 자격이 있어야하며 건의 작동 여부를 주기적으로 점검해야만 한다.

논의
누설 전류의 로그 vs %RH 플롯이 S 자형 곡선임을 처음으로 나타내었다. 반전 선과 상부 습도 점근선의 교차점은 발표된 DRH 값과 매우 가깝게 일치하였다. 발표된 값의 편차는 상대 습도 측정 및 챔버의 습도 제어 오류로 인한 것일 수 있다.
반전 선과 낮은 습도 점근의 교차점 또한 주의를 끈다. 이 습도 이상에서는 누설 전류를 로그 눈금으로 플롯 한 경우에도 곡선이 급격히 상승하였다. 이 습도 값은 분진의 임계 상대 습도(CRH)로 간주될 수 있다. 데이터 센터의 상대 습도는 분진이 건조하고 전기적으로 절연되도록 데이터 센터 내에서 분진의 CRH 이하로 유지되어야만 한다.
DRH와 Mg(NO3)2 및 NaCl의 CRH 값의 차이는 NH4NO3에 비해 매우 작다. NH4NO3 CRH는 약 20%이며 DRH 값보다 40% 이상 낮다. 따라서 질산암모늄 내의 높은 미립자 물질의 경우, DRH 특성만을 사용하면 DRH 값 이하의 상당한 전도성을 갖기 때문에 오도될 수도 있다. CRH에 주의를 기울여야하는 또 다른 이유는 미세 분진에서 NH4NO3를 비롯한 암모늄 염분의 확대이다.

결론

요약하면, 현장에서 반환된 IT 장비 또는 쿠폰을 시험하기 위해 개발된 DRH 시험 절차는 다음과 같았다: 반품된 현장 하드웨어는 탈 이온수 및 이소프로필 알콜 용액으로 세척하고 세척 수는 증발로 농축하고 농축된 10개를 10㎕ 체적의 실버-도금된 빗살무늬 패턴에 침전시켰다. 데이터 센터 먼지가 앉아있는 빗살무늬 패턴 쿠폰에서는 더 이상 처리 할 필요가 없으며, 제어된 습도 챔버로 그대로 옮길 수 있었다. 챔버의 습도는 약 10% RH의 단계로 상승하고 2초 동안 ±1V 구형파를 사용하여 각 습도 단계에서 누설 전류를 측정하였다. 이 방법에서 유효한 습도 범위는 30~ 90% RH이다. 누설 전류의 로그는 상대습도와 대조적으로 플롯되었고, DRH는 반전 선과 고습도 점근선의 절편이었다. CRH는 반전 선과 낮은 습도 점근선의 절편이었다. 데이터 센터 내 공기의 상대 습도는 IT 장비에 누적된 분진의 CRH 값 이하로 보관되어야만 한다.     

 

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