ESD TEMELLERİ
Kapsam 1. Bölüm: ESD ile ilgili genel kavramlar 2. Bölüm: İyonizerlerin tanımı ve tipleri 3. Bölüm: İyonizerlerin kullanım alanları 4. Bölüm: Sorular ve Kapanış
1. Bölüm: ESD ile ilgili genel kavramlar 1.1 ESD ne demektir? 1.2 ESD nasıl oluşur? 1.3 Statik yüklenme 1.4 Triboelektrik serisi 1.5 Statik yüklenmenin oluşturduğu problemler
1.1 ESD ne demektir? Electro Static Discharge (Elektro Statik Deşarj) Yüklü bir materyalden, yüksüz veya karşıt yüklü bir materyale hızlı enerji transferi Transfer süresi 1-10ns aralığında
1.2 ESD nasıl oluşur? ESD nin oluşma sebebi Statik Elektriktir. Statik Elektrik, materyaller arasındaki statik yüklenmeden oluşan potansiyel farktır ve Volt birimiyle ifade edilir. Bir başka deyişle, statik elektrik elektron dengesizliğinden meydana gelen negatif veya pozitif potansiyeldir.
1.2 ESD nasıl oluşur? Örnek vermek gerekirse;un yada şeker gibi toz maddeler bir tüpün içinden geçirildiğinde borunun duvarlarına yapışır, Halıyla kaplı bir zeminde yürüyen bir insan bir kapı tokmağına dokunduğunda çarpılır, Bir parça bezi plastik bir dosyaya sürdüğümüzde dosya bir yüke sahip olur.
1.3 Statik yüklenme 3 tip statik yüklenme vardır; Triboelektrik yüklenme İndüksiyon yüklenme Sıcaklık değişimi ile yüklenme Triboelektrik yüklenme, nötr 2 materyalin birbirine sürtünmesi veya bu materyallere basınç uygulanmasıyla ve sonra birbirinden ayrılmasıyla meydana gelir. Bu süreç sonunda materyallerden biri (+), diğeri (-) ile yüklenir. Yüklenme miktarı, sürtünme hızına, uygulanan basınca, ortam şartlarına ve materyallerin doğal yapılarına bağlıdır.
1.3 Statik yüklenme
1.3 Statik yüklenme İndüksiyon yüklenme, yüklenmiş bir materyalin oluşturduğu elektrik alan ile başka bir yalıtkan materyali yüklemesi durumudur. Sıcaklık değişimi ile yüklenme, Bir materyalin hızlı bir şekilde soğutulması durumunda statik yüklenme oluşacaktır. Malzeme yalıtkan ise bu yüklenme nötralize olamayacak ve özellikle yüzeyde yükünü uzun süre muhafaza edecektir.
1.4 Triboelektrik Serisi ve Özellikleri Triboelektrik serisinde pozitif uca yakın olan malzeme elektron vererek (+) yüklü hale geçerken, triboelektrik serisinde negatif uca yakın malzeme elektron kazanarak (-) yüklü hale geçer. Triboelektrik yüklenmedeki potansiyel farkın şiddeti, malzemelerin triboelektrik serisindeki yerlerine bağlıdır. Triboelektrik serisinde birbirine yakın malzemeler, birbirleri arasında daha az potansiyel fark oluştururlar.
1.5 Statik Yüklenmenin Neden Olduğu Problemler 5 ana başlıkta incelenebilir; 1. Ürün ve sistemlerde kalite problemleri 1. Ürün akışında bozucu etkiler(ürünün yapışması, yanlış yol alması, üretim hızını düşürmesi vb.) 2. Ürünlerde statik yüklenmeden meydana gelen yüzey kirlenmesi 2. Ürün güvenilirliği problemleri 1. Mikroişlemci tabanlı sistemlerde yanlış çalışma veya kilitlenme 3. ESD ye duyarlı malzemelerin yol açtığı maddi kayıplar 1. ESD ye duyarlı malzemelerde montaj ve test aşamasında bozulma veya bölgesel fonksiyon kayıpları (yarı iletkenler, bazı test ekipmanları vb.) 4. Yangınlar ve patlamalar 1. Statik yüklenmenin nötralize olmak için toprağa doğru elektron akışını oluşturarak meydana getirdiği arklanma 5. Operatör güvenliği, 1. Yüksek gerilim değerli ESD lerin sebep olduğu kısa süreli çarpılmalar,
2. Bölüm: İyonizerlerin tanımı ve tipleri 2.1 İletkenlerdeki statik yüklenmenin nötralizasyonu 2.2 Yalıtkanlardaki statik yüklenmenin nötralizasyonu 2.3 İyonizer tipleri
2.1 İletkenlerdeki statik yüklenmenin nötralizasyonu Statik yüklenme, iletkenlerde meydana gelirse nötralize etmek için iletkenin topraklanması yeterli olur. Sebebi, elektronların iletkenlerde hareket etme yeteneklerinin yüksek olmasıdır. Statik yüklenme, yalıtkanlarda oluşursa, nötralize etmek için topraklama yeterli olmayacaktır. Sebebi ise, yalıtkanlarda elektronların hareket etme yeteneklerinin az olmasıdır.
2.1 Statik yüklenmenin nötralizasyonu
2.2 Yalıtkanlardaki statik yüklenmenin nötralizasyonu Bunun 2 pasif, 1 aktif yöntemi vardır. 1. Yalıtkanın bulunduğu ortamın bağıl nem oranını %40 ın üzerine çıkarmak(kismi çözüm), 2. Pasif iyonizerler(statik harcayıcı kimyasallar ve fırçalar) kullanmak, 3. Havayı iyonize ederek daha iletken hale getirmek,
2.3 İyonizerlerin tanımı ve tipleri İyonizer: Havayı iletken hale getirerek iyon bombardımanı oluşturan cihazlardır. İyonizer tipleri: Nükleer ve X-ray iyonizerleri Foton iyonizerleri Korona iyonizerleri AC iyonizerler Sabit DC iyonizerler Darbeli(pulsed) DC iyonizerler
2.3.1 AC İyonizerler AC iyonizerler ürettikleri pozitif ve negatif iyonları önlerindeki malzemeye bombardıman ederler. Yalıtkanlardaki yük dengesizliği bu şekilde giderilir.
2.3.1 AC İyonizerler AC iyonizer çubukları havayı pozitif ve negatif iyonlara ayıracak bir elektrik alan oluşturur. Çubuğun yakınından geçirilen herhangi bir yüklü malzeme zıt yüklü iyonları çekecek ve malzeme nötralize olacaktır. Bundan sonra da malzeme ne başka ürünlere ne de makine parçalarına yapışacaktır. Aynı zamanda statik elektriğin neden olduğu toz çekimi, patlamalar, yangın tehlikesi ve elektrik şokları engellenmiş olacaktır
2.3.1 AC İyonizerler AC çubuk yüksek hızlı uygulamalar dahil olmak üzere statik problemlere çözüm getirmektedir. Üretim aşamasında oluşan bozucu statik yükleri nötralize etmek için tasarlanmıştır. Çubuklar 50..60 Hz de 7,5 kv alternatif gerilim ile çalışmaktadırlar. Güçlü performansı ve hızlı zayıflatma zamanı ile 40 mm mesafede etkin iyonizasyon sağlamaktadır.
2.3.1 AC İyonizerler GK75A Güç ünitesi aktif iyonizasyon araçları için gerekli olan yüksek voltaj üreten kaynaklardır. Aynı anda birkaç anti statik barı çalıştırmak mümkündür. Kısa devre sırasında sistemin güvenliğini sağlamak üzere bir koruma kartı bulunmaktadır. Bu koruma kartı güç kaynağına bağlanan iyonizasyon araçlarının yüksek gerilim kablosu veya iyonizerin kısa devre olması durumunda sisteme daha fazla akım göndermeyerek devreyi keser. Bu durumda güç ünitesinin içindeki transformatörün güvenliği ve daha uzun ömürlü çalışması sağlanır.
3. Bölüm: İyonizerlerin kullanım alanları 3.1 İyonizerlerin kullanıldığı endüstriler 3.2 İyonizerlerin kullanım alanları
3.1 İyonizerlerin kullanıldığı endüstriler Plastik Elektronik Kimya Mobilya Gıda İlaç Otomotiv
3.2 İyonizerlerin kullanım alanları Enjeksiyon makinelerinde plastik hammaddenin eritilerek vida yardımıyla kalıp içerisine enjekte edilmesi sırasında, sıcaklık ve basıncın etkisiyle şekillendirilen plastik ürün yüzeyinde yüksek statik yük oluşur. Yüzeyde oluşan statik elektrik toplama bölgesinde ürünün tozlanmasına, operatörün elektrik şoklarına maruz kalmasına ve makinenin elektronik donanımına zarar vermesi gibi problemleri beraberinde getirmektedir. ACK-H2SF H&O Airblower lar geniş menzili ve yüksek iyonizasyon çıkışı sayesinde ürün yüzeyini statik elektrikten arındıracak ve bu problemlerin önüne geçilmiş olacaktır. Enjeksiyon Makinasında Statik Uygulaması
3.2 İyonizerlerin kullanım alanları Poşet kesme makinelerinde kesim poşet yüzeylerinde esnasında sürtünme ve sıcaklığın etkisi ile bozucu statik yük oluşmaktadır. Oluşan statik yük poşetlerin makaraya yapışarak yığılmalara ve üretim hızını düşürerek üretim kaybına neden olacaktır. Problemlerin çözümü için poşet kesimi öncesi ve sonrasında film yüzeylerine bakacak şekilde yerleştirilecek anti statik çubuklar yardımı ile ortamdaki statik yük nötralize edilecek, yığılmalar ve diğer üretim hatalarının önüne geçilerek sağlıklı bir üretim sağlanacaktır. Poşet Kesme Makinesi Statik Uygulaması
3.2 İyonizerlerin kullanım alanları Plastik parçaların boyanmasında statik elektriğin zararlar göz ardı edilemez. Plastik parçalar boyama girişinde bez ile temizlenerek konveyöre yerleştirilmektedir. Parçalar üzerinde temizleme sırasında elektro statik yük oluştuğu ve bu statik alan içerisine giren toz zerreciklerinin parça yüzeyine yapışarak boyanın altında iz yaptığı ve statik elektrik yüklü yüzeye boya atıldığında boyanın yüzeye tam homojen dağılmadığı gözlenmektedir. Bu da ürünlerin üretim hattından geri dönmesine, işçiliğin artmasına ve zaman kaybına neden olacağından istenmeyen bir durum ortaya çıkarır. Şekilde araba parçalarıın iyonizasyonu gösterilmektedir. ACK-H2SF Air Blower şekilde görüldüğü gibi yerleştirildiğinde parçaların geçiş noktasında iyonize bir hava perdesi oluşturur. Bu alan içerisinden geçen parçalar statik elektrikten arındırılarak tozlanma ve statik elektrik problemlerinin önüne geçilmiş olunur. Plastik Parça Boyamada Statik Uygulaması
Teşekkür Ederim Zafer Kurtuluş KUTLU Makine Mühendisi