Statik elektrik, malzemeler içinde veya malzemeler arasında elektron hareketi (polarizasyon ve iletim dahil) sonucunda oluşur. İki farklı malzeme temas ettiğinde veya çok kısa bir mesafede (örneğin, 10–25 cm) olduğunda, elektronlar kuantum tünelleme etkisi nedeniyle arayüzden tünel açar ve elektron alışverişine yol açar. Dengeye ulaşıldığında, malzemeler arasında bir potansiyel fark oluşur ve arayüzün her iki tarafında eşit miktarda pozitif ve negatif yük oluşur. Malzemeler temastan sonra ayrılırsa, eşit ancak zıt yüklere sahip olacaklardır. Bu, statik elektrik oluşumunun temel ilkesidir.

Statik elektrik öncelikle üç şekilde oluşur:

• Triboelektrik Yüklenme: İki farklı malzeme birbirine temas ettiğinde veya birbirine sürtündüğünde, elektronlar daha zayıf elektron bağlama yeteneğine sahip malzemeden daha güçlü bağlama yeteneğine sahip olana aktarılır, bu da bir malzemenin pozitif, diğerinin ise negatif yüklenmesine neden olur.

• İletken Yüklenme: İletkenler için, elektronlar yüzeyde serbestçe hareket eder. Bir iletken yüklü bir nesneye temas ettiğinde, yük dengesi sağlanana kadar elektronlar aktarılır ve statik elektrik oluşur.

• Endüktif Yüklenme: Bir iletken harici bir elektrostatik alana yerleştirildiğinde, elektronlar, aynı yükler arasındaki itme ve zıt yükler arasındaki çekim nedeniyle yeniden dağılır, bu da yük dengesizliğine ve statik elektriğe neden olur.

Statik elektrik oluşumunun temel ilkelerinden ve yöntemlerinden, genel elektronik ürünlerin üretimi ve imalatındaki birçok aşamanın statik elektrik üretebildiği açıktır. Elektronik imalat sırasında, operatörler, çalışma tezgahları, aletler, bileşenler ve ambalajların tümü yüklenebilir. Statik elektriğin olduğu her yerde bir ESD (Elektro-Statik Deşarj) olayı meydana gelecektir. Başlıca tehlikeler arasında, devrelerde gürültü indükleyen ve referans toprak potansiyellerinde (örneğin, ürün toprağı, sinyal toprağı) dalgalanmalara neden olan anlık deşarj akımı yer alır ve böylece normal devre çalışmasını engeller.

Statik elektrik tehlikeleri, yıldırımdan veya elektromanyetik girişimden farklı benzersiz özelliklere sahiptir:

• Gizli Doğa: ESD olayları genellikle insanlar tarafından algılanamaz, ancak bileşenler farkında olmadan hasar görebilir.

• Gecikme ve Kümülatif Etki: Bazı bileşenler, anında arızalanmadan ESD maruziyetinden sonra performans düşüşü yaşayabilir, ancak daha sonra kullanım sırasında arızalanabilirler.

• Rastgelelik: ESD hasarı, üretim, imalat veya bakım dahil olmak üzere herhangi bir aşamada ve herhangi bir yüklü nesneyle temas sırasında meydana gelebilir, bu da onu son derece öngörülemez hale getirir.

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

Elektronik ürün montajı için, statik elektrik ürün kalitesini, verimi ve güvenilirliği ciddi şekilde etkiler. Üretim sırasında ESD risklerini en aza indirmek için temiz odalarda sistematik anti-statik önlemler uygulanmalıdır.

Etkili statik elektrik koruması tipik olarak üç temel ilkeyi izler:

1. Elektrostatik yüklerin birikmesini azaltın veya önleyin.

2. Güvenli elektrostatik deşarj yolları oluşturun.

3. Gerekli ve etkili elektrostatik izleme sistemleri uygulayın.

Yük birikimini önlemek ve güvenli deşarj yolları sağlamak için sağlam bir topraklama sistemi esastır. Elektrostatik topraklama, yüklü nesneleri veya statik elektrik üretme olasılığı yüksek olan nesneleri (yalıtkan olmayanlar) iletkenler aracılığıyla toprağa bağlamayı içerir ve bunların toprakla aynı potansiyelde kalmasını sağlar. Bu, yük hareketini ve sızıntıyı hızlandırır, statik yükleri etkili bir şekilde serbest bırakarak birikimi önler.

Statik elektriğin oluşumu ve büyüklüğü, çevresel nem ve hava iyon konsantrasyonu ile yakından ilişkilidir. Elektrostatik potansiyel, nem ile ters orantılıdır. Temiz odalar gibi ultra temiz ortamlarda, düşük iyon konsantrasyonları statik elektriğin oluşmasını kolaylaştırır.

Aynı işlem, farklı nem seviyelerinde bir büyüklük mertebesi farklılık gösteren elektrostatik voltajlar üretebilir. Ancak, aşırı yüksek nem tavsiye edilmez, çünkü ekipman üzerinde yoğuşmaya neden olabilir. Nem, %30–75 gibi makul bir aralıkta tutulmalıdır.

Yüksek nem, statik elektriği insanlar tarafından algılanamayacak seviyelere düşürebilir, ancak yine de hassas bileşenlere zarar verebilir. Doğru yaklaşım, yüksek nemin statik oluşumu bastırdığını, düşük nemin ise onu kötüleştirdiğini kabul etmektir. Sıkı statik kontrol gerektiren ürünler için, geleneksel koruyucu önlemlerin ötesinde, statik elektrik oluşumunun izlenmesi ve kaydedilmesi gereklidir. Pratik çözümler arasında anti-statik erişim kontrol sistemleri ve gerçek zamanlı çevrimiçi elektrostatik izleme sistemleri bulunur.

Statik elektriği kaynağında kontrol etmek için, kritik alanlarda anti-statik erişim kontrol sistemleri uygulanır. Bu sistemler, statik kontrollü bölgelere giren personelin uygun anti-statik önlemlere veya ekipmana sahip olup olmadığını doğrular. Fonksiyonel modüller şunları içerir:

• Kimlik ve izin doğrulama

• Anti-statik bilek kayışlarının ve ayakkabıların testi

• Seviye kontrol panelleri

Etkinliği artırmak için, yüksek temizlik gerektiren ortamlarda, erişim kontrol sistemi hava duşu sistemleriyle entegre edilebilir. Erişim sinyallerini hava duşu kapı kontrol sistemine dahil ederek, personelin çalışma alanına girdiği andan itibaren anti-statik ekipman geçerliliği sağlanır.

Genel elektronik imalatta, çalışanların anti-statik bilek kayışlarını kontrol etmek için genellikle elektrostatik test cihazları kullanılır. ISO 9001'e uymak için, kayıtlar genellikle formlara manuel olarak işaretlenir. Ancak, bir anti-statik bilek kayışı çalışma sırasında arızalanırsa veya topraklama sisteminin bir parçası bağlantısını kaybederse, arızayı hemen tespit etmek zordur.

Bunu ele almak için, bazı elektronik fabrikaları, topraklama sistemlerine gerçek zamanlı çevrimiçi izleme modülleri dahil eder. Topraklama devresinin bütünlüğünden yararlanan sistem, devrenin herhangi bir bölümü açık veya aşırı yüksek dirençliyse (örneğin, >10 Ω) kırmızı ışık uyarısı (ve isteğe bağlı olarak bir sesli alarm) tetikler. Bu sistem, zahmetli ve törensel kağıt kayıtlarına gerek kalmadan gerçek zamanlı izleme sağlar.

Statik elektrik genellikle "görünmez ve soyuttur", ancak her yerde bulunur ve her zaman mevcuttur. Bu nedenle, statik elektrik koruması kapsamlı bir sistematik projedir. Prensip olarak, statik elektriğin hem oluşumunu hem de dağılımını kontrol etmeyi içermelidir. Oluşumu kontrol etmek öncelikle süreçleri ve malzeme seçimini yönetmeyi içerirken, dağılımı kontrol etmek statik yükleri güvenli ve hızlı bir şekilde serbest bırakmaya veya nötrleştirmeye odaklanır.

Bu makale, statik elektriğin ilkelerini ve tehlikelerini kısaca tanıttı. Pratik deneyime dayanarak, topraklama sistemlerinin ve çevresel kontrolün statik korumadaki temel rolünü vurguladı. Ayrıca, bir elektronik fabrikasında uygulanan erişim kontrolü ve gerçek zamanlı çevrimiçi izleme sistemlerinin pratik değerini vurguladı. Bu yöntemler basit, uygun maliyetli ve hızlı sonuçlar verir ve genel elektronik fabrikaları için statik elektrik koruma önlemlerini uygulamada değerli bilgiler sunar.