Ionización, El tercer pilar de la protección electrostática

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Ionización, El tercer pilar de la protección electrostática

IONIZACIÓN, el tercer pilar de la protección electrostática.

La ionización es un método complementario a los sistemas de puesta a tierra y apantallamiento empleados en las zona EPA. No elimina la necesidad de utilizar los otros métodos.

Su utilización se limita en las áreas donde las zonas o productos contienen materiales aislantes que no pueden ser eliminados y donde la puesta a tierra no tiene efectos en la descarga de los productos aislantes cargados.

La función del ionizador es neutralizar las cargas estáticas de los materiales aislantes.

La definición de “ion de aire” deriva del griego que significa “movimiento” o “viajero”. El término se usó inicialmente para describir los efectos observados cuando una corriente eléctrica pasaba a través de varias soluciones; las moléculas en esas soluciones se disocian y migran de un electrodo a otro con polaridad opuesta.

Lo que denominamos con un “ion de aire”, o molécula de aire cargada en realidad no es tal cosa. El aire es una mezcla de gases, incluyendo nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases traza (óxido de nitrógeno y metano), cada uno o más de los cuales pueden ser ionizados. A veces una molécula de gas diatómica, como el nitrógeno o el oxígeno, puede ganar o perder un electrón. A veces puede ser un gas más complejo como el dióxido de carbono. En cualquier caso cuando las moléculas de uno o más gases en el aire ganan o pierden electrones el resultado es lo que llamamos convencionalmente “iones de aire”.

Los “iones de aire” difieren de los iones en soluciones (líquidas) en la energía que es necesaria para su formación. En el aire normal sin filtrar, los “iones de aire” son grupos moleculares compuestos de aproximadamente 10 moléculas de gas neutro alrededor de una molécula de oxígeno, agua o nitrógeno. Estas se denominan pequeños “iones de aire” y son relativamente móviles que rápidamente encuentran iones de polaridad opuesta o una superficie conectada a tierra, momento en el que pierden su carga y vuelven de nuevo a ser moléculas neutras. Los pequeños “iones de aire” tienen una vida útil de unos pocos segundos  a unos pocos minutos en aire limpio.

Bajo condiciones adecuadas, estos iones se unen, en el aire, a partículas u otros grupos moleculares más grandes, dando como resultado “iones de aire” grandes. La proporción relativa de iones de aire pequeños y grandes presentes en el aire generalmente depende de la limpieza de dicho aire. Una gran cantidad de partículas en el aire genera un agotamiento de los pequeños “iones de aire”.

Hay que tener en cuenta que sobre la neutralización de la carga de estática de los aislantes en un programa de control ESD, se tratará principalmente con la producción y los efectos de los pequeños “iones de aire”.

Si un ion es expuesto a un campo eléctrico, se moverá a una velocidad dependiente de la magnitud del campo y en una dirección dependiente de la dirección del campo y de la polaridad del ion (cualquier de los cuales puede ser positivo o negativo).

El movimiento de los iones en un campo eléctrico constituye una corriente eléctrica cuya densidad depende del número de iones en el aire y la velocidad a la que se alejan de o hacia la fuente del campo eléctrico.  La relación entre la densidad de la corriente y el campo eléctrico se conoce como la conductividad del aire.

Esta conductividad puede variar con la polaridad. Si un objeto está cargado, se establece un campo eléctrico alrededor de él. La intensidad del campo variará de punto a punto pero siempre será proporcional a la carga. Si el objeto está rodeado por iones de aire de ambas polaridades, una corriente transportada por los iones de polaridad opuesta a su carga fluirá hacia el objeto. Esta corriente de neutralización es proporcional tanto a la carga del objeto y a la conductividad relevante del aire circundante. Expresado de manera simple; un objeto cargado atrae iones de polaridad opuesta asegurando la neutralización de las cargas.

 

En el mercado existen muchos tipos de ionizadores, ventilador, barra, boquillas, pistola, cajas, etc.. En todos los casos los sistemas de ionización es recomendable que dispongan de un sistema de auto-balance, de tal manera que avisen acústicamente y visualmente al operario de que por una razón u otra el sistema está funcionando incorrectamente.

La tecnología de ionización se basa en:

  • Ionizadores basados en el método de corona: usan alto voltaje (entre 5 y 20 kV.) con un nivel alto de intensidad eléctrica.

  • Ionizadores de corriente alterna: los más habituales en el ámbito del sector electrónico, se basan en un transformador que crea alto voltaje. Este tipo de ionizadores pueden llegar hasta 5V. de carga residual.

  • Ionizadores de corriente continua: usan electrodos positivos y negativos para crear la ionización. El voltaje se aplica separadamente a cada uno de los electrodos. Necesitan de un control electrónico sofisticado.

  • Ionizadores basados en el método Alfa: utilizan la radiación como método de ionización, poco utilizados en el sector electrónico.

Los aspectos técnicos a tener en cuenta antes de decidir utilizar la ionización son:

  • Balance de voltaje.

  • Área de influencia y relación con el tipo de ionizador.

  • El nivel de ozono.

  • Ajuste de la velocidad del aire.

  • Sistema de limpieza y mantenimiento.

En los procesos de ensamble final es típico el uso de materiales aislantes que retienen cargas y que están en contacto directo o próximo con los ESDS (dispositivos sensibles ESD). Los métodos de puesta a tierra y apantallado no son suficientes o no pueden ser empleados en estos casos por lo que se hace necesario utilizar la ionización como última y única solución para estas aplicaciones.

La ionización se usa de manera habitual en la industria electrónica, no obstante también es común inspeccionar zonas EPA’s donde los ionizadores no han sido comprobados periódicamente. Esta situación es de gran importancia ya que un uso inadecuado de la ionización, por ejemplo; por falta de balance iónico puede generar graves daños a los dispositivos sensibles.

La ionización es una muy buena solución si se tiene control y seguimiento.

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2018-03-19T10:08:47+00:00 marzo, 2018|Blog, ESD|0 Comments

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