ESD Nedir ve Neden Önemlidir?

ESD Nedir ve Neden Önemlidir?

ESD (elektrostatik deşarj), elektrik yüklü iki nesne arasında bir elektrik yükünün transferidir. İyi bilinen bir ESD örneği, bir halı üzerinde yürüdükten ve metal bir kapı koluna dokunduktan sonra aldığınız şoktur. Bununla birlikte, ESD tarafından üretilen ısı, endüstriyel uygulamalarda elektronik bileşenlerin hasar görmesi ve arızalanması dahil olmak üzere önemli sorunlara neden olabilir.

İster ESD'nin etkileyebileceği herhangi bir ürünle elektronik endüstrisinde çalışıyor olun, ister statik hasar karşı karşıya kaldığınız yeni bir sorun olsun, bu kılavuz ESD'ye ayrıntılı bir genel bakış ve etkisini azaltmak için atabileceğiniz adımlar sağlar.

 

  1. Elektrostatik deşarjın ayrıntılı açıklaması.
  2. ESD'ye ne sebep olur?
  3. Statik deşarjın neden olabileceği hasar türleri.
  4. ESD'ye karşı korunma adımları (Faraday kafesleri dahil).

 

Statik elektrik nedir?

ESD ve nasıl gerçekleştiği hakkında daha fazla ayrıntı vermeden önce, statik elektriğin ne olduğunu tanımlamak ve açıklamak önemlidir. Statik, etkili bir şekilde sabit bir elektrik yüküdür. Statik tipik olarak iki farklı malzeme birbirine sürtündüğünde (sürtünme) meydana gelebilir. Bu olduğunda, bir malzeme pozitif olarak yüklenir. Diğeri negatif yüklü hale gelir. Pozitif yüklü malzeme artık diğer belirli malzemelerle temas ettiğinde aktarılan bir elektrostatik yüke sahiptir. Daha anlaşılır olması için; tüm malzemeler ve öğeler, protonlardan, nötronlardan ve elektronlardan oluşan atomlardan oluşur. Protonlar pozitif (+) elektrik yüküne sahiptir, nötronlar yüksüzdür (nötr) ve elektronlar negatif (-) yüke sahiptir.

Normal koşullarda, eşit sayıda proton ve elektron vardır. Bununla birlikte, malzemeleri ayırırken (ayrışma) veya birbirine sürterken (sürtünme), elektronlar, atomlar ve hatta malzemeler arasında hareket edebilir. Elektronların bu hareketi, bir triboelektrik yük oluşumu olarak bilinir. Proton ve elektron sayısı dengesiz hale geldiğinde, bir madde pozitif veya negatif bir yük tutabilir (pozitif veya negatif olması elektronların hareketine ve yönüne bağlıdır). Malzeme aynı zamanda bir "yalıtkan" ise, etkili bir statik elektrik oluşturacak biçimde yük biriktirebilir. 

Elektrostatik boşalma tam olarak nasıl meydana gelir?    

ESD, elektrostatik deşarj anlamına gelir. ESD, iki nesne temas ettiğinde statik elektriğin serbest kalmasıdır. Daha teknik terimlerle, elektrostatik deşarj "temas, elektriksel kısa devre veya dielektrik arıza nedeniyle elektrik yüklü iki nesne arasında ani ve anlık elektrik akımı akışıdır". Statik açıklaması sırasında detaylandırıldığı gibi, ESD önce bir elektrostatik yük oluşmasını gerektirir. Tipik olarak iki farklı malzeme birbirine sürtündüğünde, malzemelerden biri pozitif yüklenirken diğeri negatif yüklenir (elektron akışından dolayı). Bu davranış, malzemenin artık bir elektrostatik yüke sahip olmasına neden olur. Bu yük doğru malzeme ile temas ettiğinde transfer olur ve elektrostatik boşalma (ESD) oluşturur.   

ESD'nin etkisi

Statik deşarj, muhtemelen hepimizin deneyimlediği bir olgudur. Örneğin; en az bir kez, bir halı üzerinde yürüdükten ve metal bir kapı koluna dokunduktan sonra elektrik çarpması yaşamışsınızdır. Ayrıca ESD'nin en aşırı biçimini de - bir fırtına sırasında meydana gelen bir şimşek olarak gözlemlemek mümkündür. 

Çoğu insan için ESD anlık bir baş belasıdır. Statik şoku hissederken herhangi bir fiziksel zarar meydana gelmez. Ve bazı insanlar statik şoklara diğerlerinden daha duyarlı olsa da, çoğu için statik şokları hissetme eşiği 2.000 ila 4.000 volttur. Genellikle görünmez olmasına rağmen, bu elektrostatik boşalma önemli miktarda ısı üretir. Ama bu neden önemli olsun ki? ESD bir elektronik cihaza aktarıldığında, yoğun ısı cihazın karmaşık parçalarını eritebilir, buharlaştırabilir veya başka şekilde zarar verebilir. Bu hasar, başarısız olmasına neden olabilir. 

Statik hasar türlerini belirleme ve tanımlama

Bahsedildiği gibi ESD, öncelikle şarj aktarımı sırasında oluşan aşırı yüksek sıcaklıklar nedeniyle hasara neden olur. Bununla birlikte, genellikle iki ESD hasarı kategorisi vardır - yıkıcı ve gizli. İkincisi, genellikle gizli bir kusur olarak da adlandırılır.   

Bu iki ESD hasarı, bir ürünün veya bileşenlerin kullanım ömrü boyunca çeşitli noktalarda ortaya çıkabilir. Ekipmanın üretim, depolama, nakliye veya son kullanıcının devam eden kullanımı sırasında hasar meydana gelebilir. ESD'nin, gaz, yakıt buharı ve kömür tozundaki tutuşturucu patlamalar dahil olmak üzere elektronik hasarların yanı sıra çeşitli endüstriler için başka sorunlara da neden olabileceğini belirtmek önemlidir.    

Yıkıcı ESD hasarı

İlk olarak, yıkıcı hasar (adından da anlaşılacağı gibi), ESD hasarının bir öğenin çalışmamasına neden olduğu durumdur. Statik deşarj tarafından üretilen ısı, metal devreleri eritebilir, oksit bozulmasına veya bir bağlantı arızasına neden olabilir. Bu senaryolarda, ESD hasarı ekipmanın çalışmasını engelleyecektir. Bu genellikle nakliye öncesi üreticilerin testlerinde tespit edilirken, hasar testten sonra meydana gelirse, ekipmanın çalışma sırasında arızalanmasına neden olabilir.

Gizli ESD hasarı ve kusurları

Gizli bir kusur, ESD'nin bir bileşene veya cihaza zarar vermesi ancak yalnızca kısmi bozulmaya neden olması durumudur. Öğe çalışmaya devam ederken, öğenin kullanım ömrü büyük olasılıkla önemli ölçüde azalacaktır. Bu ESD hasarının, hizmet sırasında arızalanan öğeler üzerinde ciddi sonuçları olabilir ve potansiyel olarak bağlı bileşenlerde, parçalarda ve hatta komple sistem arızalarında önemli arızalara yol açabilir.    

ESD'nin nedenleri: ESD'nin neden oluştuğunu anlamak

Yalnızca ESD'nin neden olduğu hasarı değil, aynı zamanda nedenlerini de anlamak çok önemlidir. Bu nedenle, ESD'nin üç ana nedeni vardır - insanlar, ekipman ve "yüklü yalıtkanlar" (statik yükü koruyacak malzemeler). Her birinin nasıl ESD'ye yol açtığını anlamak, elektrostatik hasarın işinizde neden olabileceği etkiyi önlemenize ve azaltmanıza yardımcı olabilir. İlk olarak, işletmenizdeki çalışanlar ve operatörler günlük faaliyetler sırasında statik yükler üretecektir. Bir kişinin vücudunda sadece yürüyerek, öğeleri bir araya getirerek veya taşıyarak ve ayrıca genel hareketle üretilen yükler birkaç ila binlerce volt arasında değişebilir. Bu yükler, işlem sırasında elektronik bileşenlere (PCB'ler veya yarı iletkenler gibi) aktarılabilir ve önemli hasara neden olabilir.    

İkinci olarak, konveyörler, otomatik montaj makineleri ve taşıma yardımcıları (arabalar, çuval kamyonları vb.) gibi ekipmanların hareketi de birkaç ila birkaç bin volt arasında herhangi bir yerde yük üretebilir. Son olarak, yüklü yalıtkanlar da elektrostatik boşalmaya neden olabilir. Yüklü bir yalıtkan, etkili bir şekilde statik yükü tutabilen bir malzemedir. Öncelikle (ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere) plastikler, bu malzemeler "indüksiyonla şarj" olarak bilinen yöntemle ESD hasarına neden olabilir (burada yüksek oranda yüklü bir öğeden gelen yük alanı, fiziksel temas olmaksızın ESD'ye neden olabilir).    

ESD hasarı işletmeler için neden önemlidir?

İşletmeler, ESD hasarının etkisini çeşitli şekillerde hissedebilir. İlk olarak, sevkıyattan önce yapılan testlerin ortaya çıkaramadığı, ürünlerde veya ekipmanda meydana gelen herhangi bir yıkıcı hasar, ürünlerin iadesine (ve yedek parçaların gönderilmesi gerekliliğine) neden olabilir. Bununla birlikte, gizli kusurlar nedeniyle başarısız olan öğeler çok daha fazla zarar verebilir. Gizli arıza, daha büyük sistemlerin ve ekipmanların arızalanmasına neden olabilir. Bu senaryoda, servis, yedek ürün maliyetleri ve üretkenlik kaybı (örneğin, otomatik üretim hatlarının durması veya ekipman çalışmadığı için mühendislerin sahada zaman kaybetmesi) söz konusudur.

En iyi durumda, gizli kusurlar, ürünlerin daha sık değiştirilmesi gerekeceğinden (işletmenize veya müşterilerinize mal olacak şekilde) ürünlerin ömrünün kısalmasına neden olabilir. Bu sorunlar, müşteri şikayetlerine, güvenilir olmayan ekipman sağlama konusundaki itibara ve devam eden iş kaybına (müşteriler potansiyel olarak rakiplerin ürünlerine geçecek) neden olabilir.    

ESD önlemleri nedir?

ESD hasarının işletmeniz üzerindeki etkisi önemli olabilir. Sonuç olarak, elektronik üreticileri statik potansiyeli azaltan veya ortadan kaldıran statik güvenli bölgeler (EPA) oluşturmayı amaçlayacaktır. Atılan adımlar arasında, gerekli olmayan yalıtkanlar hariç, uygun ayakkabı, döşeme ve bileklik kullanan çalışanları "topraklama", statik yükü dağıtan çalışma yüzeyleri kurma ve nemi kontrol etme yer alabilir. Bununla birlikte, ESD hasarıyla mücadele etmenin en kritik yöntemlerinden biri, uygun anti-statik paketleme ve taşıma ekipmanı kullanmaktır. Antistatik paketleme, herhangi bir ESD'yi paketleme kabının dışına yönlendiren bir "Faraday kafesi" oluşturabilir. Yükün yönlendirilmesi içeriği korur (örn. hassas elektronik). Köpük dahil diğer anti-statik veya statik enerji tüketen malzemeler de ek koruma sağlamak için yaygın olarak kullanılır.    

Faraday kafesi nedir?

Basit bir ifadeyle, bir Faraday kafesi veya kalkanı, elektriği ileten malzemelerden oluşturulan sızdırmaz bir muhafazadır. Genellikle dış katman, hem statik hem de statik olmayan harici elektrik alanlarını engeller. Bu özellikler içindeki öğeyi veya cihazı korur. Herhangi bir kapalı şekli kullanan bu kafesler, tamamen iletken bir malzemeden üretilebilir. Alternatif olarak, iletken olmayan bir malzemeden yapılabilir ve daha sonra iletken bir maddeye sarılabilir/kaplanabilir. Faraday kafesi etkisi, anakartları korumak için anti-statik torbaların kullanılmasının yaygın olmasının nedenidir. Çeşitli elektronik ekipmanları elektrostatik deşarjlardan korumak için sıklıkla gereklidirler.    

Özet olarak

Elektrostatik deşarj, işletmeniz için önemli sorunlara neden olma potansiyeline sahiptir. ESD hasarı, parçalara, bileşenlere ve ürünlere (ve iadeler ve değiştirmelerle ilgili maliyetlere) verilen hasarın yanı sıra, işletmenize güveni azaltarak itibar kaybına yol açabilir ve gelecekteki satışları ve müşteri ilişkilerini etkileyebilir. "ESD'nin ne olduğunu" anlamak için zaman ayırmak ve bunu ele almak için atabileceğiniz adımlar, işletmeniz için önemli bir husus olmalıdır. Alacağınız önlemler ile kalitenizi geliştirebilir, işletmenize olan güveni arttırabilir ve firma itibarınızı yükseltebilirsiniz. Bu sayede satış sonrası servis maliyetlerinizde düşüş yaşarken artan müşteri memnuniyeti ile birlikte marka değerinizi en üst düzeye çekebilirsiniz. 

Ayrıca, ESD hasarlarını tanımlarken bahsettiğimiz patlama riski olan endüstrilerde ESD önlemlerinin hayati önem taşıdığını ve bir zorunluluk olduğunuda unutmamak gereklidir.

 

Cihan Ceylan

Satış ve Pazarlama Direktörü / Fizik Mühendisi

Sales and Marketing Director / Pyhsics Engineer

Yorumlarınız bizim için önemli. Kısa bir vakit ayırıp görüşlerinizi belirterek bizi değerlendirin.

Teşekkürler.