X

avero: Das modulare Arbeitsplatzsystem
mit ESD-Schutz

Image
ESD ist die Abkürzung für Electrostatic Discharge, die elektrostatische Entladung. In der modernen Elektronik-Fertigung sind ESD-Arbeitsplätze unverzichtbar, um unsichtbare Beschädigungen im Inneren der Bauteile zu verhindern. Aber auch bei der Herstellung von Produkten, die explosive Bestandteile enthalten, geht es nicht ohne ESD-Schutz. Beispielsweise bei der Herstellung von speziellen Batterien oder Munition. Bestimmte, leicht entzündliche oder explosive Flüssigkeiten und Stäube erfordern zwingend den Schutz vor elektrostatischer Entladung am Arbeitsplatz.

An einem avero Arbeitsplatzsystem von bott sind die einzelnen Komponenten leitfähig beschichtet und untereinander leitfähig verbunden. Alle ESD-Produkte von bott entsprechen der Norm IEC 61340-5-1. bott ist einer der wenigen Anbieter mit einem sehr umfangreichen und allumfassenden Sortiment im ESD-Bereich. Die einzelnen Bauteile im avero Baukasten sind größtenteils von vornherein „ESD-ready“. Damit es zu keinen Verwechslungen im Sortiment kommt, sind die Oberflächen grundsätzlich alle mit leitfähigen Lacken versehen.

Elektrisches Feld – Ladung, Feldstärke, Elektrostatik

Das elektrische Feld ist ein all­ge­gen­wärtiges Phänomen. Es erklärt bei­spiels­weise die Über­tragung elektrischer Energie und die Funktion elektronischer Schal­tungen. Seine Kombi­nation mit dem Magnetismus, das elektromagnetische Feld, ist grundlegend für die Ausbreitung von Licht- und Funkwellen, beispielsweise bei der drahtlosen Kommunikation im Alltag.

Eine elektrostatische Aufladung entsteht durch Trennung der Ladung zweier Materialien, wobei mindestens ein Material ein schlechter elektrischer Leiter sein muss.
Dadurch entsteht zwischen diesen beiden Materialien eine Potenzialdifferenz – ein elektrostatisches Feld.

Elektrostatik bezieht sich immer auf ortsfeste Ladungen einer isolierenden Oberfläche. Diese Ladungen werden bei einer Verminderung der isolierenden Eigenschaften abgeleitet oder durch Ionisierung neutralisiert. Die Stärke des elektrischen Felds wird durch die Kraft ausgedrückt, die auf eine Ladung in diesem Feld wirkt.

Der Entladungspuls

Sobald die an einen festen Ort gebundene, statische Ladung mit der Erde verbunden wird, wird das davon ausgehende elektrische Feld schlagartig ausgeglichen. Die Größenordnung dieser Ausgleichsströme kann dabei sehr groß sein. Die Entladung eines Leiters gegen Masse bewirkt einen extrem kurzen Puls mit sehr hoher Stromdichte. In elektronischen Bauteilen und Chips hat man zwar integrierte Schutzschaltungen eingeführt, jedoch werden die Strukturbreiten immer kleiner. Daher kann man die Gefährdung nur unwesentlich reduzieren.
Image

Risiken und Nebenwirkungen der Elektrostatik

This image for Image Layouts addon

Elektrostatik
Gefährdungs­mecha­nis­men

Die Risiken für eine Beschädigung von Halb­leiter­bau­elemen­ten durch sta­tische Elek­tri­zi­tät ent­stehen auf zwei Arten: Zum einen bei der Ent­ladung sta­tischer Elek­tri­zi­tät. Zum Bei­spiel bei einer Be­rührung eines empfind­lichen Bau­teils mit der Hand. Diese Ent­ladung zer­schmilzt oder ver­dampft die sehr feinen Bahnen auf den inte­grier­ten Schal­tungen. Haupt­kri­terium hierfür ist die Ent­la­dezeit be­ziehungs­weise die Änderungs­ge­schwin­dig­keit der Feld­stärke (Ent­la­dungs­puls). Zum anderen können elek­trische Felder Durch­brüche an den Iso­la­tionen verursachen. Auf diese Weise werden die Struk­turen zwischen den inte­grierten Schal­tungen zer­stört. Das Haupt­kriterium hierfür ist die Feld­stärke.
This image for Image Layouts addon

Elektrostatik
Gefähr­dungs­schwellen

Die besondere Gefahr bei elek­tro­sta­tischen Er­eig­nissen be­steht darin, dass die meisten Ent­la­dungen für den Men­schen über­haupt nicht spür­bar sind. Der Mensch nimmt eine elek­tro­sta­tische Ent­ladung erst ab einer sehr hohen Spannung wahr. Die Empfind­lichkeits­schwelle liegt bei 3.000 Volt. Be­schädigt oder zer­stört werden können aktuelle inte­grierte Schalt­kreise (ICs – Integrated Circuits) bereits im Be­reich zwischen 30 und 100 Volt.
Ein be­kanntes Phä­nomen im All­tag ist das Gehen über Teppich­boden. Die hier­bei ent­stehende Spannung beträgt etwa 35.000 Volt (bei der Annahme einer Luft­feuchtig­keit um 10%). Beim Ab­ziehen eines Strei­fens Tesa-Film ent­stehen 32.000 Volt. Bei der Ent­nahme von ICs aus einer Styro­por­ver­packung beträgt die Spannung 14.500 Volt, beim Ent­fernen der Luft­polster-Ver­packungs­folien an Platinen werden 26.000 Volt erreicht. Diese Bei­spiele für Poten­zial­differenzen machen deutlich, wie brisant das Thema ESD bei der Fer­tigung von elek­tro­nischen Ge­räten ist.
This image for Image Layouts addon

Elektrostatik
Mögliche Schäden am Bauteil

Eine elektrostatische Entladung kann zu einem Totalausfall des Bauteils führen. Dieser Schaden ist jedoch noch recht einfach zu erkennen und bei einer Kontrolle auszusortieren. Ein nur teilweise oder leicht vorgeschädigtes Bauteil hingegen ist zumeist bei einer Funktionskontrolle nicht sofort zu erkennen. Dieses kann aber erhebliche Folgekosten verursachen. Die verursachte Kundenunzufriedenheit und der Imageverlust sind nur langfristig mit viel Aufwand zu beheben.

Technische Hintergründe

Entwicklung der ESD-Norm
1975 wurde die deutsche Industrienorm DIN 51953 verfasst. Ursprünglich schuf man sie mit dem Ziel, das Verfahren, die Werte und die Bedingungen zur Prüfung leitfähiger Fußböden festzulegen. 1980 wurden erste Werksnormen für die Anforderungen an eine ESD-Schutzzone festgelegt. Beispielsweise bei Siemens hat man die innerbetriebliche Norm SFR F12 eingeführt. 1992 kam auf europäischer Ebene die EN 100 015 / 1 hinzu. 1998 legte die Norm IEC 61340-5-1 im Beiblatt 1 des Benutzerhandbuchs Verfahren und Werte fest, IEC 61340-4-1 die Elektrode.
Anwendungsbereich und Zweck der Norm IEC 6134O-5-1
Die ESD-Schutzzone (EPA)
Grundsätzliche Anforderungen
Technische Ausführung
Norm-Messgrößen

Case Study - Dallmeier electronics - ESD auf ganzer Linie

Case Study:
ESD auf ganzer Linie

Das Arbeitsplatzsystem avero im Einsatz bei Dallmeier electronics. Fordern Sie jetzt die Case Study kostenlos an und erfahren mehr über das Projekt!

        

Kontakt aufnehmen

Die mit * gekennzeichneten Felder sind Pflichtfelder.

Bitte geben Sie Ihre Firma an

Bitte geben Sie Ihren Vornamen an

Bitte geben Sie Ihren Namen an

Bitte geben Sie die Straße und Hausnummer an

Bitte geben Sie Ihre Postleitzahl an

Bitte geben Sie den Ort an

Invalid Input

Bitte geben Sie Ihre Emailadresse an

Bitte geben Sie Ihre Telefonnummer an

Invalid Input

0/1000

Invalid Input

Sie müssen die Einwilligungserklärung und das Datenschutzfeld bestätigen.

Invalid Input

Bestätigen Sie die Sicherheitsabfrage