Schutz vor elektrostatischer Entladung: Ein unverzichtbares Muss für die Industrie

Wie entsteht elektrostatische Entladung?

ESD entsteht durch Reibung oder Trennung von Materialien und kann ohne sichtbare Anzeichen elektronische Bauteile beschädigen. Diese Schäden sind nicht nur tückisch, weil sie oft erst viel später erkennbar werden, sondern auch, weil sie zu hohen Reparaturkosten, Ausschussraten und Kundenunzufriedenheit und hohen Entschädigungskosten führen können.

Besonders in trockenen Umgebungen steigt das Risiko von ESD, da elektrostatische Ladungen intensiver aufgebaut werden. Bereits Spannungen ab 35 Volt können je nach Empfindlichkeit der Bauteile Schäden verursachen. Um diesem Risiko entgegenzuwirken, sind effektive Schutzmaßnahmen unerlässlich. Hierzu gehört nicht nur die Einrichtung elektrostatisch geschützter Arbeitsbereiche (EPAs), die bis ins kleinste Detail durchdacht sein müssen, von geerdeten Metallböden und -wänden zu richtiger Schutzkleidung bis hin zu speziellen Müllbeuteln, sondern vor allem die Verwendung von richtigen ESD-Schutzverpackungen.
 

Spezialisierte Verpackungslösungen: Schlüssel zum ESD-Schutz

Ein Kernstück des ESD-Schutzes bildet die Verwendung spezialisierter Verpackungsmaterialien, die in zwei Hauptkategorien unterteilt sind:

1. Material und Verpackung mit Widerstandseigenschaften: Hierzu zählen leitfähige und ableitfähige Verpackungen, die statische Ladungen ableiten können.
2. Material und Verpackung mit Abschirmeigenschaften: Abschirmende Verpackungen bieten den höchsten Schutz, indem sie die Bauteile komplett von externen elektrostatischen Feldern isolieren.

Eine Schlüsselrolle spielen dabei, die in drei Haupttypen unterteilten Schutzarten: rosa, schwarze und silberne Folien. Jede dieser Folien besitzt einzigartige Eigenschaften, die sie für unterschiedliche ESD-Schutzmaßnahmen prädestinieren.

• Rosa Folie/ Schaumstoffe (Dissipativ/Ableitfähig): Diese Verpackung dient dem grundlegenden Schutz und verhindert die Ansammlung statischer Ladung auf dem Verpackungsmaterial. Sie ist ideal für die interne Handhabung und Lagerung von ESD-sensiblen Bauteilen, muss jedoch regelmäßig auf ihre Wirksamkeit überprüft werden, da die dissipativen Eigenschaften über die Zeit nachlassen und die Verpackungen ablaufen können. Der Hersteller sollte nach der Verwendungsdauer befragt werden.
• Schwarze Folie/ Schaumstoffe/ Kisten (Konduktiv/Leitfähig): Mit ihrer hohen Leitfähigkeit bietet die schwarzen ESD-Schutzverpackungen, durch ihre Rußpartikel, einen starken Schutz, indem sie elektrostatische Ladungen effizient ableitet. Diese Folie eignet sich besonders für dauerhafte Anwendungen, da sie nicht an Wirksamkeit verliert. Zu beachten ist jedoch, dass die Folie nicht verschmutzt oder löchrig sei darf. Ihre Nutzung ist vor allem in Produktionsumgebungen mit hohen ESD-Schutzanforderungen verbreitet.
• Silberne Folie (Abschirmend): Die silberne Folie bietet das höchste Schutzlevel, indem sie ESD-sensible Bauteile komplett von externen elektrostatischen Feldern abschirmt. Sie sollte die bevorzugte Wahl für den Transport und die Langzeitlagerung von hochsensiblen Komponenten sein, da sie einen umfassenden Schutz gegen elektrostatische Entladungen aus jeder Richtung gewährleistet. Da es jedoch die teuerste ESD-Schutzmaßnahme ist, kommt sie eher selten zum Einsatz.

Die Auswahl der richtigen Verpackung ist entscheidend für die Vermeidung von ESD-Schäden und sollte basierend auf der Sensibilität der zu schützenden Bauteile sowie der spezifischen Anforderungen des Lager- und Transportprozesses erfolgen.

Achtung: Ein spezielles Augenmerk ist auf Bauteile mit Batterien zu legen, da der Kontakt mit leitfähigen Materialien zur ungewollten Entladung führen kann.

Bedeutung von Influenz und Materialwahl im ESD-Schutz

Ein weiterer wichtiger Aspekt des ESD-Schutzes ist das Phänomen der Influenz, oder elektrostatischen Induktion. Diese tritt auf, wenn ein ungeschütztes Material in der Nähe einer aufgeladenen Quelle, wie einer Kunststoffbox, positioniert wird. Die elektrostatische Ladung kann auf das Material übertragen werden, selbst ohne direkten Kontakt. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit, sensible Bereiche beispielsweise durch geerdete Metallplatten zu schützen, die die Spannung sicher in den Boden ableiten. Während leitfähige Materialien wie Metall effektiv geerdet werden können, bieten elektrisch isolierende Materialien, wie bestimmte Kunststoffe, keine Möglichkeit zur kontrollierten Entladung, sondern greifen direkt das sensible Bauteil an. Dies unterstreicht die Wichtigkeit der korrekten Implementierung von Schutzmaßnahmen im Umgang mit ESD.

Die Konsequenzen eines ESD-Schadens und die Bedeutung der DIN-Norm

Sollte es zu einem ESD-Schaden kommen, sind die Folgen weitreichend, denn die gesamte Produktionskette wird überprüft. Das erste Unternehmen in der Kette, das nicht nachweisen kann, adäquate ESD-Schutzmaßnahmen implementiert zu haben, wird meist mit den entstehenden Kosten belastet. Eine lückenlose Dokumentation und Einhaltung der ESD-Schutzstandards sind daher unabdingbar, um nicht mit der Existenz des eigenen Unternehmens zu spielen. Aufgrund der Miniaturisierung von Bauteilen, die heute nur noch 10 Nanometer Abstand zueinander aufweisen, kann eine elektrostatische Ladung leicht zwischen Bauteilen überspringen, was das Risiko von ESD-Schäden erhöht und die Notwendigkeit effektiver Schutzmaßnahmen untermauert.

Dabei sind ESD-Schäden zu 100 Prozent vermeidbar: Die Einhaltung der DIN-Norm im ESD-Schutz ist entscheidend. Sie stellt sicher, dass alle Schutzmaßnahmen den höchsten Standards entsprechen und minimiert das Risiko von ESD-Schäden. Ein proaktiver Ansatz zum ESD-Schutz, der die DIN-Norm berücksichtigt, ist für jedes Unternehmen in Zusammenarbeit mit der Elektronikindustrie unerlässlich, um Schäden zu vermeiden und die Produktqualität zu sichern.