29 Mayıs 2010 Cumartesi

Elektrostatik deşarj hakkında bilgiler ESD arızaları

elektrostatik deşarj esd

Günlük yaşantımızda halı üzerinde yürürken, bir koltuğa otururken bile üzerimizde belli oranlarda statik elektrik oluşabiliyor. Tabi bu statik elektrikte hassas elektronik malzemelerin (pic mosfet vs.) arızalanmasına neden olabiliyor. Bu hassas komponentlerin paketleride statik elektrik oluşturmayan malzemelerden yapılıyor.

Elektronik kart tamiri yapılan atölyelerde de bu tip arızalardan korunmak için topraklama bilezikleri ve çalışanlar için dokunarak topraklama sağlayan topraklama levhaları kullanılıyor. Bu topraklama levhaları elektrik tesisatı topraklamasından bağımsız kendine ait toprakalama hatlarına sahip. Çalışma masaları ESD'ye karşı önlemler içeren şekilde tasarlanıyor. Yerdeki halılar dahi statik elektrik oluşturmayan malzemelerden üretilmiş.

ESD duyarlı elektronik kartların paketlerinde yukarıdaki sembole benzer uyarı işaretleri bulunuyor.

Ben elektronik kartları (mikrodenetleyici içerenleri) mümkün olduğunca bakır hatlara dokunmadan kenarlarından tutuyorum. Bu işlem bilgisayar parçaları içinde geçerli.

Elektostatik deşarj hakkında nette bulduğum 2 dokümanı aşağıda okuyabilirsiniz. Birinci yazıda ESD ve antistatik hakkında bilgiler ikincide ise ESD arızalarından bahsedilmiş. Emeği geçenlere teşekkür ederim.


1-Elektrostatik deşarj ve antistatik:

İki cismin sürtünmesi sonucu meydana gelen ani yük alışverişine ELEKTROSTATİK denir.
Tabiatın oluşumundan itibaren varlığını sürdüren ancak 1980 lerin sonuna doğru tesirleri anlaşılmış bulunan statik elektrik günlük yaşamımızın hemen her safhasında karşılaştığımız bir unsur haline gelmiştir. Statik elektriğe en büyük örnek olarak yıldırım verilebilir. Bilindiği gibi + ve – yüklü bulutların birbirine yaklaşması esnasında tabiatın en büyük statik elektrik deşarjı meydana gelmektedir. Japonya'da yapılan çalışmalarda; ortalama olarak ölçülebilen yıldırım enerjisi 15-20 megavolt civarındadır ve akım şiddeti voltaja göre çok düşük olduğundan kullanılabilir bir enerji değeri taşımamaktadır. Araçlarda 12-24 voltluk aküden endüksiyon bobinine uygulanmak sureti ile 20,000-30,000 voltluk statik elektrik oluşturulmakta ve bujilere uygulanmaktadır. Akaryakıt yüklü araçlar ile cephane yüklü araçların alt taraflarında aşağı doğru sarkıtılmış zincir ya da tel gibi metalleri hemen hepimiz görmüşüzdür. Bu da yine oluşan statik elektriği toprağa akıtmak içindir. İnsanların günlük yaşamlarında en çok karşılaştıkları sorunlardan biri de statik elektrik yüklenmeleri ve herhangi bir metalle temasları esnasında deşarj olmasıdır.
Sürtünen iki cisimden biri+ diğeri devamlı – yüklenmektedir, eğer sürtünen cisimlerden biri insan ise insan devamlı pozitif yük teşkil etmektedir. İnsanların statik elektrik yüklenmesi; giyip çıkardıkları kıyafetlerden, yürüme esnasındaki sürtünmelerden, araçlara inip binerken, çalıştıkları masadan, giymiş-çıkarmış oldukları elbiselerden olabilir. Aşağıdaki çizelgede insanların hareketleri esnasında oluşan statik elektrik miktarları ve oluşturan unsurlar verilmiştir.


elektrostatik deşarj esd
Yukarıdaki tablodan da görüleceği gibi ortamdaki nem oranı arttıkça statik enerji miktarı azalmaktadır. Kullanılan malzemelerin sentetik olması statik enerji oluşumunu artıran nedenlerdendir.
Elektronik malzeme üreticilerinin ürettikleri cihaz ve komponentlerde arızaların oluştuğu görülüp tehlikenin ciddiyeti anlaşıldığında, 1980lerin sonuna doğru kalite işlemlerini geliştirmek ve 100v üzerinde duyarlılık eşiğine sahip elektronik malzemeleri muhtemel ESD hasarlarından korumak maksadı ile Avrupa’da CENELEC elektronik aletler komitesi kuruldu.
İnsanların almış oldukları statik elektrik hem sağlıklarına hem de kullanmış oldukları elektronik cihazlara zarar vermektedir. Elektronik cihazları kullanma ve taşıma esnasında bilerek ya da bilmeyerek üzerindeki statik elektriği devre elemanlarına boşaltmakta (elektrostatik deşarj ) (esd) bu da o ekipmanları kullanışsız hale getirmekte ya da ömrünü azaltmaktadır.
Elektronik devre elemanlarının duyarlılık eşiği voltajları tabloda gösterilmiştir.

elektrostatik deşarj esd
ANTİSTATİK: Statik elektriğin oluşmasını ve elektronik devre elemanlarının zarar görmesini önleyen dağıtkan, iletken malzemelerden oluşan ekipmanlar ve tedbirlerdir. İnsan vücudu elektrostatik potansiyel 3500 volta kadar bir şeyler hissetmeye başlar, 4500 volta kadar işitir, 5000 volt ve yukarısını görür. Binlerce volt yüklenen insanlar farkına varmadan elektronik aletlere zarar verebilir, bir elektronik aletin imalatından, nakliyesine, paketlenmesinden, depolanmasına, çalıştırılmasında yada tamir devam ederken elektronik aletleri korumak maksadıyla antistatik tedbirlerin alınması gereklidir.yapılan araştırmalarda nemli ortamların statik enerji oluşumunu önemli ölçüde azalttığı saptanmış,ortamı nemli kılmak için ionizer cihazları kullanılmıştır,ancak bu defada elektronik malzemeler kısmen korunurken insanlarda astım,bronşit ve kalp hastalıklarına rastlanmıştır.daha başka tedbirler düşünülmüş ve antistatik malzemeler oluşturulmuştur. elektronik aletleri korumak maksadıyla oluşturulan antistatik ekipmanlar hızlı boşalma sağlamamalı, belli bir alan direnci oluşturulmalıdır ve ani deşarjla insan sağlığının zarara uğramaması maksadı ile, dereceli olarak iletim ortamı sağlanmalıdır.
Alan direnci 103 ve altındaki iletkenler çok hızlı deşarj sağlarlar.
Alan direnci 104-105 arasındakiler hızlı deşarj sağlayan materyallerdir, bunlar tavsiye edilmezler.
Alan direnci 106-1012 arasında olan materyaller gerçek antistatik materyallerdir bunlar yavaş yavaş deşarj ettiklerinden malzemelere zarar vermedikleri gibi insanı da korurlar.
Alan direnci 1012 den büyük olan materyaller yalıtkandır ve kullanılmazlar.
Alan dirençleri, en iyi şekilde alan direnci ölçü aletleriyle ölçülür.
Antistatik Malzemeler (statik dissipative)
1. Poşetler
METALİK POŞETLER, sürtünmeden dolayı elektronik malzemenin üzerindeki statik elektriği önler, 3 katmanlıdır, dağıtkan, iletken,dağıtkan.
PEMBE POŞETLER, bu poşetler statik elektriğin dağıtımını sağlar. tek katmanlıdır.
SİYAH POŞETLER. tek katmanlıdır. iletken ortam sağlar.
tüm poşetlerde antistatik uyarı işareti, üretim tarihi, ve raf ömrü ile üreten firma işareti olması gerekmektedir.
2. Ambalaj köpükleri:
Pembe antistatik ve siyah iletkendir.

3. Masa örtüleri/kaplamaları :
105 ve 1012 arasında alan dirençleri vardır. 1 ila 2 mohm’luk direnç teşkil ederler. üç katmanlıdır.
disipative : dağıtkan
conductive : iletken
disipative : dağıtkan

4. Antistatik bileklik kordonu ve kablosu:
Sarı renkli kablo, mavi renkli karbon yedirilmiş bileklik ve kordondan oluşmuştur. Kullanıcı personeli topraklamak sureti ile elektronik kartların zarar görmesini önler. 1-2 megaohmluk direnç teşkil eder, test cihazlarıyla kullanmadan önce test edilmelidir.

5. Antistatik önlük ve ayakkabılar:
Önlükler değişik boylarda, %89 naylon, %11 karbon alaşımlıdır. Dışarıdan ya da kıyafetlerin ve hareketlerin oluşturacağı statik elektriği önler. Tek katmanlı ve iletken olmaları gerekmektedir. bilekliklere de irtibatlandırılabilecek şekilde dizayn edilmişlerdir.

6. Antistastik yer kaplamaları:
Karbon yedirilmiş plastik alaşımlıdır. taban bakır baralarla örülmüş ve topraklanmıştır. yapışkanı karbonludur, iletim sağlanmış aynı zamanda yürüme esnasında statik elektrik oluşturması önlenmiştir. Özel kimyasallarından başka bir şeyle silinmemeli, özellikle deterjan vb malzemelerle silindiğinde üzerinde lak oluşacağı düşünülerek kimyasal temizleyiciler yoksa yalnızca temiz su ile yetinilmelidir.

7. Antistatik kimyasallar:
AFC.400 vs gibi çeşitli kimyasallar olup çeşitleri mevcuttur. Gerek halı, vinylex gibi malzemelere yedirildiğinde antistatik etki yaparlar. Antistatik örtü, yer kaplaması gibi zeminlere sürüldüğünde özelliklerini artırır ve uzun ömürlü olmasını sağlarlar.

2- ESD Elektrostatik deşarj arızaları: Hazırlayan; M. Sabri Özsağ

ESD harddisklere, kartlara ve diğer parçalara hasar verebilir. Montaj ile ilgili tüm prosedürleri ESD çalışma istasyonunda EPA (Electrostatic Protected Area)'da gerçekleştirmek gerekir.
elektrostatik deşarj esd
Bunlar sağlanamıyorsa montaja başlamadan önce antistatik bileklik takarak bilgisayar bilekliğin kablosu kasasının boyasız yüzeyine bağlamak gerekmektedir. Kartları tutarken son derece dikkatli olmak gerekmektedir. Çünkü kartlar üzerinde ESD’ye duyarlı (ESDS) parçalar bulunduruyor olabilir. Kartlar kenarlarından tutarak taşınmalıdır. Koruyucu poşetinden çıkardıktan sonra elektronik parçaların bulunduğu yüz yukarı gelecek şekilde antistatik yüzeye konmalıdır. Kartlar bulunduğu yüzey üzerinde kaydırılmamalıdır.

ESD (Elektrostatik Deşarj) cihazları nasıl arızalandırır?

Elektrostatik hasar, üretim ile cihazın çalıştığı lokasyon arasındaki her noktada meydana gelebilir. Hasarlar, aygıtlara kontrolsuz bir çevrede servis verme sırasında veya zayıf ESD uygulamalarının olduğu yerlerde olmaktadır. Genellikle hasarlar vahim arızalar veya belirti göstermeyen arızalar olarak sınıflanmaktadır. Vahim arızalarda aygıt çalışmaz duruma gelmektedir ve problemi gidermek nispeten kolaydır. Fakat belirti göstermeyen arızalarda çözüme ulaşmak çok daha zor ve masraflı olmaktadır.


ESD'nin (Elektrostatik Deşarj) önemi

Birçok devre elemanı, komponentler, devreler , ileri teknoloji ürünleri , elektrostatik şarjın aniden değişimi yüzünden istenmeyen arızalara ve ürün kalitesinin düşmesi neden olmaktadır. Esd den etkilenen ekipmanları; transistörler ,diyotlar,lazer diyotları,elektro – optik cihazlar, hassas film rezistörleri, ince ve kalın film rezistörleri, kapasitörler, farklı yarı iletkenler, mikro devreler, hibrid cihazlar, piezoelektrik kristalleri ve hatta daha komplike entegrasyonlu devre cihazları olarak sıralayabiliriz ve esd ortamından rahatlıkla etkilenebilen elamanlar olarak gösterebiliriz.

ESD (Elektrostatik Deşarj) nedir?

Malzeme ve objelerin üzerlerinde tuttukları pozitif veya negatif elektrik şarjı, statik şarj veya statik elektrik olarak adlandırılır. Statik terimi nispi bir kavram olup, zamana bağlı olarak statik elektrik (şarj) yavaş bir şekilde azalır. Zamanın uzunluğu malzemenin direncine bağlıdır. Bu malzemelere örnek plastik ve demirdir. Plastiğin elektrik direnci çok yüksek olduğu için uzun süre statik elektriği tutabilir. Demir ise düşük elektrik direnci sebebiyle fark edilmeyecek kadar kısa bir süre üzerinde şarj tutar.
Statik elektrik birimi voltdur. Statik elektrik 100KV mertebesindedir.
Malzeme üzerinde biriken statik elektrik iki faktöre bağlıdır. Malzeme üzerindeki şarj miktarı ve malzemenin kapasitif değeri. Bu faktörleri ilişkilendirirsek ortaya basit olarak Q=CV formülü çıkmaktadır. Burada

Q: Şarjı
C: Kapasiteyi
V: Voltajı temsil eder.

Böylece düşük kapasitif özellikli bir malzemeye uygulanacak şarj, yüksek voltajlar oluşmasına neden olacaktır. Plastik düşük kapasitif özellikli bir malzeme olduğu için az bir şarj ile yüksek voltajlar üretebilmektedir.
İki tip statik elektrikten söz edilebilir. Volumetrik ve yüzey. Volumetrik statik elektrik malzemenin gövdesi içinde oluşur. Yüzey statik elektrik ise malzemenin dış yüzeyinde bulunmaktadır Endüstride statik elektrik problemleri yüzey statik elektriğine bağlı olarak oluşmaktadır.

Statik Elektrik nasıl Oluşur?

elektrostatik deşarj esd

elektrostatik deşarj esd
Statik elektriğin üç ana sebebi vardır. Sürtünme, ayırma ve indükleme.

Sürtünme (Friction);
İki malzeme birbirine sürtüldüğünde, her bir malzemede yüzey atomlarıyla bağlı elektronlar birbirlerine çok yakın bir konuma gelirler. Bu yüzey elektronları bir malzemeden diğerine hareket edebilirler. Elektronların hareket yönü Triboelektrik seriye bağlı olarak ya A malzemeden B malzemeye doğru veya tersidir. Triboelektrik serinin pozitif tarafında yeralan malzemeler elektronlarını vererek pozitif şarj (yük) olurken, negatif tarafta yeralan malzemeler elektron alarak negatif şarj (yük) kazanırlar.
Ayırma(seperation);
Ayırma sürtülme işlemine benzemektedir. Yüzey elektronları birbirine çok yakın olacak şekilde temas eden iki malzemeyi birbirinden ayırdığımızda triboelektrik seriye bağlı olarak şarj olurlar.
İndüksiyon(Induction);
Güçlü elektrik alanları içinde bulunan malzemeler üzerinde statik elektrik oluşabilir.

Temel ESD Vakaları- Elektronik aygıtların arızalanmasına ne sebep olur?
ESD arızası üç sebepten dolayı meydana gelir. Aygıta direk elektrostatik boşalma(deşarj), aygıttan elektrostatik boşalma(deşarj) ve indüktif alanlardaki boşalmalar(deşarj).
Elektrik yüklü iletken (insan vücudu dahil), elektrostatik olarak hassas bir yüzeye dokunduğunda ESD vakası oluşabilir.
Elektrostatiğe hassas bir cihazın üzerindeki elektrik yükünün boşalması da bir ESD vakasıdır. Bu, çoğunlukla cihaz bir yüzey üzerinde hareket ettiğinde veya paket içinde titreşime maruz kaldığında oluşur.

ESD Koruması Gerekli alanlar;
Mal Kabul, muayene, mağaza, depo, montaj, test ve kontrol, araştırma geliştirme, paketleme, yerinde hizmet tamir, ofis ve laboratuar.

Topraklama;
Çalışma alanındaki tüm malzemeleri(çalışma yüzeyi, kişiler, cihazlar vb.) aynı toprak seviyesine getirecek ortak bir topraklama noktasına bağlayarak ESD koruması sağlanabilir. Ortak topraklama noktası iki veya daha fazla topraklama ucunu aynı potansiyele getirmek için yapılan bağlantıdır.

ESD Bileklik(wristband);
Çoğu durumda insanlar, yegane statik elektrik üreten kaynaktır. Basit olarak yürüyen veya kart tamir eden biri binlerce volt statik elektrik üretebilir. Eğer bu enerji kontrol edilmezse, elektrostatik hassasiyeti (ESDS) olan cihazları kolaylıkla arızalandırabilir. Bu nedenle insanlar üzerindeki statik elektriği kontrol etmenin en kolay yolu ESD bilekliği takmaktır. Uygun şekilde takılmış ve topraklanmış bir bileklik kişiyi toprak potansiyeline yakın bir seviyede tutar. Çalışma alanı içindeki kişiler ve objeler aynı potansiyel seviyesine sahip oldukları için riskli bir deşarj oluşmayacaktır. Bileklikler günlük olarak test edilmeli ve gözlemlenmelidir.