Temiz Oda İçerisinde Elektriklenmeye Karşı Önlemler

1. Elektrostatik Elektriğin Oluşumu ve Tehditleri

Elektrostatik elektrik, malzemeler içinde veya malzemeler arasında (polarizasyon ve iletim dahil) elektron hareketinin sonucudur. İki farklı malzeme birbiriyle temas ettiğinde veya çok kısa bir mesafede (örneğin 10–25 cm) bulunduğunda, kuantum tünellemesi etkisi nedeniyle elektronlar arayüz boyunca tünel yaparak elektron alışverişi gerçekleşir. Denge kurulduğunda, malzemeler arasında bir potansiyel fark oluşur ve arayüzün her iki tarafında eşit miktarda pozitif ve negatif yük meydana gelir. Malzemeler temas sonrası ayrıldığında, eşit miktarda ama zıt işaretli yükler taşırırlar. Bu, elektrostatik elektriğin oluşumunun temel prensibidir.

Elektrostatik elektrik başlıca üç şekilde oluşur:

• Triboelektrik Yükleme : İki farklı malzeme birbiriyle temas ettiğinde veya birbirine sürtündüğünde, elektronlar elektron bağlama yeteneği zayıf olan malzemeden daha güçlü olan malzeme ye geçer. Bu durumda bir malzeme pozitif yükle, diğeri negatif yükle yüklenir.

• İletken Yükleme : İletkenler için elektronlar yüzeyde serbestçe hareket eder. Bir iletken, yüklü bir nesne ile temas ettiğinde, yük dengesi sağlanana kadar elektronlar aktarılır ve bu durum statik elektriğe neden olur.

• Endüktif Yükleme : Bir iletken, dış bir elektrostatik alan içine yerleştirildiğinde, aynı yükler arasındaki itme ve zıt yükler arasındaki çekme nedeniyle elektronlar yeniden dağılır. Bu durum, yük dengesizliğine ve statik elektriğe neden olur.

Statik elektrik üretiminin temel prensiplerinden ve yöntemlerinden, genel elektronik ürünlerin üretim ve imalatında yer alan birçok aşamanın statik elektrik üretebileceği açıkça görülmektedir. Elektronik imalat sırasında operatörler, iş masaları, aletler, komponentler ve ambalajlar hepsi yüklenebilir. Statik elektriğin bulunduğu her yerde bir ESD (Elektrostatik Deşarj) olayı meydana gelecektir. Ana tehlikeler, anlık deşarj akımının devrelerde gürültüye neden olması ve referans toprak potansiyellerinde (örneğin ürün toprağı, sinyal toprağı) dalgalanmalara yol açması sonucu normal devre çalışmasını bozması şeklinde ortaya çıkar.

Statik elektrik tehlikelerinin, yıldırım veya elektromanyetik girişime oranla özel bir takım özellikleri vardır:

• Gizli Doğa : ESD olayları genellikle insanlar tarafından hissedilemez, ancak komponentler fark edilmeden zarar görebilir.

• Gecikme ve Birikim Etkisi : Bazı bileşenler ESD'ye maruz kalma sonrası anında bozulmadan performans düşüklüğü yaşayabilir, ancak daha sonra kullanım sırasında arızalanabilir.

• Rastgelelik : ESD hasarı, üretim, montaj veya bakım süreçlerinde herhangi bir aşamada ve herhangi bir yüklü nesne ile temas sırasında oluşabilir; bu nedenle oldukça öngörülemezdir.

• Karmaşıklık : ESD hasarı sıklıkla diğer arıza türleriyle karıştırılır ve yanlış teşhislere yol açar.

Elektronik ürün montajı için statik elektrik, ürün kalitesini, verimliliği ve güvenilirliği üzerinde ciddi etkiler yaratır. Temiz odalarda üretim sırasında ESD risklerini en aza indirgemek amacıyla sistematik antistatik önlemler alınmalıdır.

2. Statik Elektrikten Korunma

Etkili statik elektrik korunumu genellikle üç temel ilkeye göre yapılır:

1. Elektrostatik yük birikimini azaltın veya önleyin.

2. Güvenli elektrostatik deşarj yolları oluşturun.

3. Gerekli ve etkili elektrostatik izleme sistemlerini uygulayın.

2.1 Topraklama Sistemi

Yük birikimini önlemek ve güvenli deşarj yolları sağlamak için güçlü bir topraklama sistemi hayati öneme sahiptir. Elektrostatik topraklama, şarjlı nesneleri veya statik elektrik üretebilecek (yalıtkan olmayan) nesneleri iletkenler aracılığıyla toprağa bağlayarak aynı potansiyelde tutar. Bu durum, yük hareketinin ve sızıntının hızlanmasını sağlar ve statik yüklerin birikmeden güvenli bir şekilde boşaltılmasını sağlar.

2.2 Ortam Kontrolü

Statik elektriğin oluşumu ve şiddeti, ortam nemi ve hava iyon konsantrasyonu ile yakından ilişkilidir. Elektrostatik potansiyel, neme ters orantılıdır. Temiz oda gibi ultra temiz ortamlarda, düşük iyon konsantrasyonu statik elektriğin daha kolay oluşmasına neden olur.

Aynı işlem, farklı nem seviyelerinde bir mertebe farklı elektrostatik voltajlar üretebilir. Ancak, aşırı yüksek nem seviyesi önerilmez çünkü bu, ekipmanlarda yoğuşmaya neden olabilir. Nem seviyesi, 30%–75% gibi makul bir aralıkta tutulmalıdır.

3. Elektrostatik Gözetim

Yüksek nem, statik elektriği insanlar tarafından hissedilemeyecek seviyelere düşürebilir; ancak yine de hassas komponentlere zarar verebilir. Doğru yaklaşım, yüksek nemin statik üretimi bastırdığını, düşük nemin ise artırdığını fark etmektir. Statik kontrolün çok daha sıkı uygulanması gereken ürünlerde geleneksel koruma önlemlerinin ötesinde, statik elektrik üretiminin izlenmesi ve kayıt altına alınması gereklidir. Uygulamada kullanılan çözümler arasında antistatik giriş kontrol sistemleri ve gerçek zamanlı çevrimiçi elektrostatik izleme sistemleri yer alır.

3.1 Antistatik Giriş Kontrol Sistemi

Statik elektriği kaynağında kontrol etmek için kritik alanlarda antistatik geçiş kontrol sistemleri uygulanır. Bu sistemler, statik kontrollü bölgelere giren personelin uygun antistatik önlemlerini veya ekipmanlarını kontrol eder. Fonksiyonel modüller şunları içerir:

• Kimlik ve izin doğrulama

• Antistatik bilek kayışları ve ayakkabıların test edilmesi

• Seviye kontrol panelleri

Etkinliği artırmak için yüksek temizlik gerektiren ortamlarda geçiş kontrol sistemi, hava duşu sistemleriyle entegre edilebilir. Geçiş sinyallerini hava duşu kapısı kontrol sistemine dahil ederek personel çalışma alanına girdiği andan itibaren antistatik ekipmanın geçerliliği sağlanır.

3.2 Gerçek Zamanlı Online Elektrostatik İzleme Sistemi

Genel elektronik üretiminde, elektrostatik test cihazları çalışanların antistatik bilekliklerini kontrol etmek için yaygın olarak kullanılır. ISO 9001'e uyum için kayıtlar sıklıkla formlar üzerinde manuel olarak işaretlenir. Ancak bir antistatik bileklik çalışırken arızalanırsa ya da topraklama sisteminin bir kısmı bağlantısını kaybederse, hatayı hemen tespit etmek zordur.

Bu sorunu çözmek için bazı elektronik fabrikaları, topraklama sistemlerine gerçek zamanlı çevrimiçi izleme modülleri entegre eder. Topraklama devresinin bütünlüğünden yararlanan sistem, devrenin herhangi bir bölümünde açık devre ya da aşırı yüksek direnç (örneğin >10 Ω) olması durumunda kırmızı ışık uyarısı verir (ve isteğe bağlı olarak sesli bir alarm da tetikler). Bu sistem sayesinde gerçek zamanlı izleme yapılabildiğinden, sıkıcı ve törensel kâğıt kayıtların gereksinimi ortadan kalkar.