Grundlagen zu ESD und welcher Schutz für Sie optimal ist
Was bedeutet ESD?
Als ESD (engl. electrostatic discharge) wird eine elektrostatische Entladung bezeichnet. Durch große Potentialdifferenzen (unterschiedliche Spannungen) entsteht als Funke oder Durchschlag ein kurzer, elektrischer Strom. Abhängig von der Spannung, also der Voltzahl, kann man dieses Phänomen
- spüren (ab 3000 Volt),
- hören (ab 5000 Volt) und
- in Form eines Funkens oder Blitzes sehen (ab 10.000 Volt).
Viele elektrostatische Entladungen liegen jedoch unter der Wahrnehmbarkeitsschwelle des Menschen, können aber z.B. für elektronische Bauelemente schädlich sein. Damit der Mensch eine Entladung spürt, sind ca. 3000 Volt nötig. Im Vergleich dazu reichen schon 30 Volt aus, um ein Halbleiter-Bauelement zu zerstören.
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Wie entsteht elektrostatische Aufladung?
Elektrostatische Aufladung entsteht, wenn elektrische Ladungen getrennt werden. Dies geschieht z.B. wenn zwei unterschiedliche Materialien aneinander gerieben oder voneinander getrennt werden.
Sie entsteht oft in ganz normalen Alltagssituationen, zum Beispiel beim Laufen mit Kunststoffsohlen über einen Teppich. Dabei werden vorwiegend negative elektrische Ladungen, die sich über den gesamten Gegenstand oder Körper verteilen, aufgenommen. Kommt es nun zu einem Kontakt mit einem anderen leitfähigen Körper oder einer Erdung (z.B. ein Heizkörper), fließt diese Ladung schlagartig ab.
Beispiele für das Entstehen von getrennten Ladungen:
- Laufen über Kunststoffböden
- Reibung auf synthetischer Kleidung
- Verrücken von Plastikbehältern
- Abrollen von Klebebändern
- Bewegung von Förderbändern
Geringe Luftfeuchtigkeit fördert die Entstehung von elektrostatischer Aufladung, darum sollte die Luftfeuchtigkeit zwischen 40% und 60% liegen.
Wann ist ESD gefährlich?
Eine Gefährdung für Menschen besteht normalerweise nicht. Elektrostatische Entladungen können jedoch in produzierenden Betrieben der Elektronikindustrie gefährlich sein.
Unkontrollierte elektrostatische Entladungen können an elektronischen Baugruppen (Halbleiterbauelementen) zu einem Totalschaden sowie zu verborgenen Defekten führen, die hohe Kosten erzeugen können hinsichtlich:
- Spätausfälle
- Reklamationen
- Reparatur- und Austauschkosten
- Verlust des guten Rufes
- Verlust von Kunden
In modernen Arbeitsbereichen können leicht Spannungen von über 10.000 Volt auftreten. Vor allem Kunststoffe sind aufgrund ihres hohen Oberflächenwiderstands sehr gut elektrostatisch aufladbar. Zum Beispiel beträgt das Oberflächenpotential eines gewöhnlichen Kunststoffkastens bis zu 20.000 Volt – eine gefährliche Umgebung für darin transportierte, elektronische Bauelemente.
Bauelemente, die durch elektrostatische Entladung bei Bearbeitung oder Transport gefährdet sind, werden ESDS (engl. Electrostatic Discharge Sensitive Devices) genannt und sind mit folgendem Symbol gekennzeichnet:
Schutz vor ESD
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.
Eine umfängliche ESD Schutzzone (EPA) umfasst folgende Bereiche (Minimalanforderung nach DIN EN 61340-5-1):
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.
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