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Schutz vor elektrostatischen Entladungen

Betriebsbedarf
Schutz vor elektrostatischen Entladungen

Der Mensch spürt eine elektrostatische Entladung erst ab 3500 Volt. Bei elektronischen Bauteilen führen aber bereits 100 Volt zu Schäden am Produkt. Mitarbeiter bemerken so einen Vorfall selten. Abhilfe schafft nur die konsequente Umsetzung eines gelebten Schutzkonzepts.

In der Industrie werden elektrostatische Entladungen (ESD, also Electrostatic Discharge) meist nicht erkannt oder einfach unterschätzt. Sie können jedoch bei fehlenden Schutzvorkehrungen schon ab der Annahme elektronischer Bauteile im Wareneingang über die gesamte Produktionskette bis hin zur Auslieferung an den Kunden auftreten.

Damit eine elektrostatische Entladung überhaupt zustande kommt, muss zunächst eine Aufladung erfolgen. Diese entsteht durch Reibung, Trennung oder den einfachen Kontakt von zwei beliebigen Materialien mit unterschiedlichen elektrostatischen Potenzialen. Begünstigende Faktoren sind synthetische Kleidung und isolierende Schuhe, ungeeignete Werkzeuge und Betriebsmittel, Teppichböden und normale Bürostühle. Beim Menschen reicht für eine Aufladung oft schon das bloße Laufen über einen Fußboden.

Von ESD geschädigte elektronische Bauteile zeigen bei nachträglicher Überprüfung mit einem Elektronenmikroskop sichtbare Aufschmelzungen und Krater auf der Siliziumoberfläche. Je feiner die einzelnen Strukturen sind, desto empfindlicher sind sie gegenüber ESD. Dabei wird das betroffene Bauteil oft nicht sofort unbrauchbar. Bei der Qualitätssicherung zeigt es keine fehlerhaften Funktionen. Wird das beschädigte Bauteil an den Kunden ausgeliefert, kann der dortige Ausfall etliche Folgen nach sich ziehen. Zu den Konsequenzen von ESD-Schäden gehören Reklamationen, Garantieleistung sowie Ausschuss- und Reparaturkosten. Weit schlimmer ist aber, dass beschädigte elektronische Bauteile das Vertrauen der Kunden erschüttert. Im schlimmsten Fall droht der Verlust des Lieferantenstatus.

Da ESD von verschiedenen Faktoren in der Produktionsumgebung ausgelöst werden kann, muss ein Schutz aktiv im gesamten Unternehmen etabliert und regelmäßig überprüft werden. Die DIN EN 61340-5-1 sieht hierzu ein ESD-Kontrollprogramm vor, in dem die wesentlichen Bestandteile eines individuellen Konzepts für alle Mitarbeiter verbindlich dokumentiert sind. Dazu gehört ein Schutzverfahren für die gesamte Prozesskette inklusive Zulieferer und Kunden. Die ESD-Koordinatoren und Mitarbeiter müssen gut ausgebildet sein und normgerechte Schutzkleidung tragen. In den ebenfalls normgerecht eingerichteten Schutzzonen müssen alle relevanten Punkte täglich kontrolliert werden. Außerdem zählen die Einhaltung des Personenschutzes und regelmäßige interne Audits zu den Vorgaben. Integraler Bestandteil für die Umsetzung ist ein entsprechend ausgebildetes Personal mit Verständnis für die ESD-Problematik. Für diesen Zweck hat die item Industrietechnik GmbH beispielsweise einen kostenfreien E-Learning-Kurs für ihre Lernplattform item Academy entwickelt.

Bestandteile des Kurses ist unter anderem das richtige Verhalten von Mitarbeitern innerhalb der sogenannten Electrostatic Protected Area (EPA), also einer ESD-Schutzzone. Dabei kann es sich um einen einzelnen Arbeitsplatz, eine definierte Fläche oder ein ganzes Gebäude handeln. Grundlage ist, dass elektronische Bauteile nur in diesen Bereichen gehandhabt oder montiert werden dürfen. Zu diesem Zweck müssen alle verwendeten Materialien ableitfähig und auf gleichem Potenzial geerdet sein. Elektrostatische Aufladungen und Potenzialunterschiede werden dadurch sicher vermieden. Im Gegensatz zu ungeschützten Bereichen (UPA) darf eine EPA nur von geschultem Personal und unterwiesenen Besuchern mit entsprechender Schutzausrüstung betreten werden.

Zu einer EPA gehört ein spezieller ESD-Boden, der elektrische Aufladungen, wie sie etwa beim Gehen entstehen können, sicher ableitet. Allerdings nutzt er wenig, wenn Personen in diesem Bereich keinen elektrischen Kontakt zum Boden haben. Normale Schuhe wirken oft wie Isolatoren. Leitfähige Schuhe oder Schuherdungsbänder verbinden den Körper hingegen leitfähig mit dem ESD-Boden. Trockene Luft wirkt zudem als Multiplikator bei der Entstehung elektrostatischer Aufladungen. Falls baubedingt machbar, sollte die relative Luftfeuchtigkeit in den zu schützenden Bereichen auf einem Wert von mindestens 30 % gehalten werden.

Soweit möglich, dürfen generell keine aufladbaren Materialien im Handhabungsbereich verwendet werden. Insbesondere bei Transport und Lagerung ist auf einen Schutz der Elektronikteile durch entsprechende Wagen und Behälter zu achten. Insgesamt sollten alle verwendeten Bauteile als ESD-sensitiv betrachtet werden, auch wenn das Risiko je nach Material und Bauweise schwankt.

Nicht zuletzt muss das ESD-Schutzkonzept in einem Unternehmen konsequent gelebt werden, zusammen mit Kooperationspartnern und Dienstleistern. Nur so führen die getroffenen Maßnahmen zum gewünschten Erfolg. (us)

Kontakt:
item Industrietechnik GmbH
Friedenstraße 107–109
42699 Solingen
Tel. +49 212 6580300
info@item24.com
www.item24.com



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