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Grundlagen zu ESD und welcher Schutz für Sie optimal ist
Effektiver ESD Schutz – damit Ihnen die Haare nicht zu Berge stehen
Kleine Ursache, große Wirkung – treffender lassen sich die Vorgänge der elektrostatischen Entladung nicht beschreiben. Im Englischen auch „Electrostatic Discharge“ (ESD) genannt, beschreibt das den unkontrollierten Ausgleich elektrischer Ladung zwischen zwei unterschiedlich stark aufgeladenen Objekten.
Es gilt der Grundsatz: „Wo keine Aufladung, da keine Entladung.“
Viele elektrostatische Entladungen liegen unter der menschlichen Wahrnehmbarkeitsschwelle; spürbar sind sie erst ab ca. 3000 V. Aufpassen müssen Sie dennoch, denn schon 30 V reichen aus, damit elektrostatische Entladungen z. B. in der Halbleiterfertigung große Schäden anrichten können.
Ein Blick auf die typischen Ursachen zeigt, dass Sie gerade im industriellen Umfeld an quasi jeder Ecke mit ESD rechnen sollten:
- Abrollen von Klebebändern
- Bewegung von Förderbändern
- Laufen über Kunststoffböden
- Reibung auf synthetischer Kleidung
- Verrücken von Plastikbehältern
Schließen Sie diese Gefahren in Ihrer Elektronikfertigung aus. Wappnen Sie sich gegen elektrostatische Entladung und sichern Sie so die Qualität in Ihrer Bauteilfertigung und damit Ihre Reputation. Arbeiten Sie mit einer ESD-sicheren Ausstattung – vor allem in jenen Produktionsarealen, in denen sich Bewegungen aufgrund Ihrer Wertschöpfungskette nicht vermeiden lassen.
Was ist ESD? Für alle, die es genau wissen wollen
Die Elektrostatik ist ein Teilgebiet der Elektrodynamik. Sie befasst sich mit ruhenden elektrischen Ladungen, Ladungsverteilungen und den elektrischen Feldern geladener Körper.
Die in der Elektrostatik auftretenden Phänomene haben ihre Ursache in den Kräften, die elektrische Ladungen aufeinander ausüben. Beschrieben wurde das bereits im Altertum, als Forscher feststellten, dass bestimmte Materialien nach Reibung einander anziehen. Ein Beispiel für diese Kräfte: Bernstein. Bis heute prägt das griechische Wort für Bernstein „elektron“ deshalb einen großen Bereich der Naturwissenschaften.
Hier liegt was in der Luft: Elektrostatische Entladung
Elektrostatische Entladung entsteht dann, wenn große Potenzialdifferenzen – also unterschiedliche Spannungen – vorliegen. Das passiert z. B. beim Gang mit Kunststoffsohlen über einen Teppich: Dabei werden vorwiegend negative elektrische Ladungen, die sich über den gesamten Gegenstand oder Körper verteilen, aufgenommen. Beim nächsten Kontakt mit einem anderen leitfähigen Körper oder der Erdung fließt diese Ladung schlagartig ab. Andere Situation, gleicher Effekt: zwei unterschiedliche Materialien werden aneinander gerieben oder voneinander getrennt. Es kommt zur Entladung und damit zum Knistern, Knacken oder gar zum Funkenflug. Für sensible Bauteile bedeutet dies das Ende.
Achtung vor unbemerkten Risiken
Elektrostatische Entladung ist gekennzeichnet durch einen niedrigen Stromfluss, was körperliche Schäden nahezu ausschließt. In Abhängigkeit von der Spannung wird elektrostatische Entladung
- ab 3000 Volt spürbar
- ab 5000 V akustisch wahrnehmbar, also hörbar
- sichtbar ab 10.000 V in Form eines Funkens oder Blitzes.
Eine geringe Luftfeuchtigkeit fördert die Entstehung von elektrostatischer Aufladung. Allein das Regeln der Luftfeuchtigkeit in Ihren Produktionsräumen auf einen Bereich zwischen 40% und 60% ist eine kluge präventive Maßnahme.
Was Ihr guter Ruf und die ESD-Schutzzonen miteinander zu tun haben
Effektiven Schutz vor Schäden durch elektrostatische Entladung bieten ESD-Schutzzonen, so genannte EPA (engl. Electrostatic Protected Area). Hier werden alle Vorsichtsmaßnahmen getroffen, um mit elektrostatisch empfindlichen Bauelementen arbeiten zu können, ohne diese zu schädigen.
Warum guter Schutz das A und O ist
ESD kommt fast immer auf leisen Sohlen. Durch ESD geschädigte Bauteile unterscheiden sich optisch in nichts von denen, die intakt sind. Die Tatsache, dass sich ESD unbemerkt massiv auf Funktionalität und Lebensdauer auswirken kann, macht Schutzmaßnahmen in der Elektronikfertigung und artverwandten Aufgabenbereichen zur Pflicht.
Zwar besteht meist keine Gefährdung für Menschen, ESD kann für Ihre Bauteilqualität aber sehr wohl verheerende Konsequenzen haben: In Abhängigkeit von der Arbeitsumgebung können leicht Spannungen von über 10.000 Volt vorliegen. Bestes Beispiel: Kunststoffe, wie sie an vielen Stellen der Fertigung auftreten. Sie sind wegen des hohen Oberflächenwiderstands sehr gut elektrostatisch aufladbar. Die Folge: Das Oberflächenpotential einer gewöhnlichen Kunststofftransportbox kann bis zu 20.000 Volt groß sein, was das Gefahrenpotenzial für darin befindliche elektronische Komponenten und Bauteile massiv steigen lässt. Nicht zu vergessen: Die Klimaanlage. Sie wird zwar gerade im Sommer von der Belegschaft geschätzt, birgt aber für die Elektronikbauteile Gefahren – je geringer die Luftfeuchtigkeit, desto größer die Gefahr, dass es zu einer elektrostatischen Aufladung kommt. Grund genug, die Luftfeuchtigkeit auf einen Wert zwischen 40% und 60% zu regeln.
Das Einrichten einer umfänglichen ESD-Schutzzone (EPA) sollte die Beachtung folgender Themen berücksichtigen:
- Personen innerhalb einer EPA sind immer geerdet
- Tragen von ESD-Armbändern
- Tragen von ESD-Schuhen
- Nutzen von ESD-Kleidung
- Benutzen von ESD-Handschuhen
- Erdung des Arbeitsplatzes
- Arbeitstisch/Arbeitsoberfläche sollte mit ESD-Material bedeckt sein
- Nur ESD-Werkzeuge kommen zum Einsatz
- Erdung unter Zuhilfenahme von Kabeln und Erdungsanschlüssen
- Bauteile innerhalb einer EPA sollten immer geschützt sein
- Lagerung in antistatischen Behältern
- Ablage auf antistatischen Matten
- Transport unter Einsatz antistatischer Matten bzw. Behälter
Kleine Ursache, große Wirkung: so zeigt sich ungenügender ESD Schutz
Elektronische Baugruppen wie z. B. Halbleiterbauelemente können sichtbar und unsichtbar geschädigt werden. Wichtig zu wissen: Mancher Schaden zeigt sich erst, wenn das Bauelement im Produkt integriert ist und dieses (über einen gewissen Zeitraum) betrieben wird.
Konkret bedeutet das:
- Spätausfälle
- Reklamationen
- Reparatur- und Austauschkosten
- Verlust der guten Reputation als Elektroniklieferant
- Verlust von Kunden
ESD-Prüfung – auf die Regelmäßigkeit kommt es an
Wenn Sie in Ihrer Fertigung mit elektronischen Bauelementen arbeiten, besteht die Gefahr, dass unkontrollierte elektrostatische Entladungen (ESD) diese Elektronikbauteile sichtbar beschädigen, ihre Funktion stören oder während eines späteren Betriebs – verbaut im Endprodukt – ausfallen.
In einer nach den Anforderungen der DIN EN 61340-5-1 eingerichteten ESD-Schutzzone (EPA) muss regelmäßig messtechnisch geprüft bzw. getestet werden, ob die Schutzzone und deren Elemente korrekt funktionieren und somit elektronische Bauelemente und Werkteile durch kontrollierte Ableitung geschützt sind.
Vor dem ersten Betreten der EPA ist die persönliche ESD-Schutzausrüstung täglich auf korrekte Funktion hin zu prüfen. Arbeitstische, Bodenmatten und Erdungsanschlüsse sind zudem kontinuierlich zu checken.
Finden Sie hier mehr Informationen zu den einzelnen ESD-Bereichen
Beachten Sie den Grundsatz:
„Wo keine Aufladung, da keine Entladung.“ So wenig Bewegungen wie möglich und eine ESD-sichere Ausstattung senken das Risiko einer statischen Aufladung durch Personen auf ein Minimum.
Elemente einer ESD-Schutzzone (EPA) sind mit folgendem Symbol gekennzeichnet.
Haben Sie Fragen zu PSA, Betriebseinrichtung oder ESD-Werkzeugen?
Bei der Hoffmann Group erhalten Sie alles aus einer Hand:
- Gerne unterstützen wir Sie bei der Produktauswahl gemäß Ihres ESD-Kontrollplans
- Wir helfen Ihnen tatkräftig bei der Umsetzung Ihrer EPA, nach Vorgaben Ihres vorhandenen ESD-Kontrollplan
Sie erreichen uns telefonisch, per Email oder Fax.
Die wichtigsten Begriffe rund um das Thema ESD bzw. EPA finden Sie hier erklärt:
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