Elektrostatische Entladung (ESD)

Wissen 18/04/2019
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Was ist ESD?

Elektrostatische Entladung (Electrostatic Discharge oder ESD) ist der plötzliche, kurzzeitige Fluss von elektrischem Strom zwischen zwei Objekten, der durch direkten Kontakt bzw. ein elektrostatisches Feld verursacht wird. Der Begriff wird in der Elektronikindustrie verwendet, um kurzzeitige unerwünschte Ströme zu beschreiben, die zu Schäden an elektronischen Schaltungen und Bauteilen führen können.

In der Festkörperelektronik stellt ESD insbesondere beim Umgang mit integrierten Schaltungen ein ernsthaftes Problem dar. Maßnahmen zum Schutz gegen ESD sind unerlässlich. Halbleiterwerkstoffe wie Silizium können dauerhafte Schäden davontragen, wenn sie einer Hochspannung ausgesetzt werden. Daher sollten alle Produkte und Geräte, die bei der Montage oder Prüfung von Leiterplatten verwendet werden, ESD-sicher sein.

Wie kommt es zu ESD?

Eine mögliche Ursache für eine elektrostatische Entladung ist statische Elektrizität. Diese entsteht häufig, wenn zwei Materialien miteinander in Kontakt gebracht und wieder getrennt werden. Dies passiert z. B. beim Gehen auf einem Teppich, beim Reiben eines Kunststoffkamms an trockenen Haaren, beim Aufstehen aus einem Autositz mit Stoffbezug oder beim Entfernen bestimmter Kunststoffverpackungen. In allen diesen Fällen entsteht durch die Reibung zwischen den Materialien statische Elektrizität und somit ein elektrischer Potentialunterschied, der zu einer elektrostatischen Entladung führen kann.

Eine weitere mögliche Ursache für ESD ist Influenz. Dies passiert, wenn ein elektrisch geladenes Objekt in die Nähe eines leitfähigen Objekts gelangt, das gegen Erde isoliert ist. Kommt das Objekt in Kontakt mit einem leitfähigen Pfad, kann es zu einer Entladung kommen.

So kann z. B. beim Entnehmen eines Schaumstoffbechers von einem Becherstapel bei der Herauslösung aus dem Stapel ein Ladungspotential auf der Oberfläche des entnommenen Bechers entstehen. Gelangt der Becher anschließend in die Nähe einer integrierten Schaltung, kann sich das Potential durch die frei liegenden Leiter des Chips entladen und den inneren Siliziumschaltkreis beschädigen. Es kann sein, dass der Chip dadurch nicht gleich zerstört, sondern nur geschwächt wird. Dann scheint er evtl. zunächst normal zu funktionieren, um später ohne Vorwarnung auszufallen.

Wie kann ESD verhindert werden bzw. wie kann man sich schützen?

Am besten lassen sich Schäden durch ESD verhindern, indem man in einem elektrostatisch geschützten Bereich (Electrostatic Protected Area oder EPA) arbeitet. Dies kann ein kleiner Arbeitsplatz oder auch ein großer Fertigungsbereich sein.

In einem EPA sollten grundsätzlich keine stark aufladbaren Materialien in der Nähe von ESD-empfindlicher Elektronik vorhanden sein, alle leitenden Materialien, Einrichtungen wie Werkbänke und Leuchten sowie Personen geerdet sein und eine Ladungsansammlung auf ESD-empfindlicher Elektronik verhindert werden.

Zu den Maßnahmen zur Verhinderung von ESD in einem EPA gehören die Verwendung von ESD-sicherem Verpackungsmaterial, das Tragen von Kleidung mit leitfähigen Fasern, die Verwendung von ESD-Handgelenk- und Fersenbändern, um die Entstehung von hohen Körperspannungen zu verhindern, antistatische Bodenbeläge, um schädliche elektrische Ladungen vom Arbeitsbereich wegzuleiten sowie die Regelung der Luftfeuchtigkeit.

Hersteller und Nutzer von integrierten Schaltungen müssen entsprechende Vorkehrungen zur Verhinderung von ESD treffen. Vorbeugung ist hierbei der beste Weg, um teure Schäden durch ESD zu vermeiden.

ESD & Reinräume

Ein Reinraum ist eine kontrollierte Umgebung, in der Produkte hergestellt werden. In diesem Raum ist die Konzentration von Partikeln in der Luft auf ein bestimmtes Maß reduziert. Diese Verunreinigungen werden durch Menschen, Prozesse, Anlagen und Geräte hervorgerufen und müssen kontinuierlich aus der Luft entfernt werden, bevor sie sich auf Oberflächen ablagern.

Elektrostatische Felder ziehen Staubpartikel an, die – wenn sie sich erst einmal auf Oberflächen abgelagert haben – nicht mithilfe von Absauganlagen entfernt werden können. Produkte mit speziellen ESD-Beschichtungen eignen sich besonders für den Einsatz in Reinräumen, da sie die Entstehung von elektrostatischen Feldern und die Ansammlung von Partikeln verhindern.

ESD-sichere Leuchten und Lupen von Daylight

Unsere ESD-sicheren Leuchten und Lupen bieten vollständigen Schutz gegen statische Elektrizität und elektrostatische Entladung (ESD).

Die gesamte Leuchte (Kopf, Linse, Gelenk und Arm) ist geerdet und besteht aus speziellen statisch ableitfähigen Materialien und Beschichtungen, die statische Ladungen auf kontrollierte Weise ableiten, den Aufbau von statischer Elektrizität verhindern und somit einen umfassenden Schutz vor Schäden durch ESD bieten.

Unsere Produkte werden durch unabhängige Stellen auf ihre Eignung für den Einsatz in elektrostatisch geschützten Bereichen gemäß IEC 61340-5-1 und ANSI/ESD 20:20 geprüft.

Darüber hinaus können sie in Reinräumen eingesetzt werden, da die verwendeten statisch ableitfähigen Materialien und Beschichtungen die Entstehung von elektrostatischen Feldern und die Ansammlung von Partikeln verhindern.

Unsere Leuchten und Lupen sind speziell auf eine hochwertige Beleuchtung, ein optimales Sichtfeld und eine hervorragende Ergonomie ausgelegt. Bei allen unseren ESD-Modellen kommen Kohlenstofffaserkomponenten und spezielle leitfähige Beschichtungen zum Einsatz.