Während elektrostatische Entladungen (ESD) für Menschen ungefährlich sind, stellen sie für elektronische Geräte und Komponenten ein Risiko dar. Nur ein winziger elektrostatischer Funke reicht aus, um Ihre wertvollen Geräte und empfindlichen Schaltkreise völlig unbrauchbar zunmachen. Deshalb ist ESD-Schutz so wichtig. In diesem Beitrag erklären wir, was ESD überhaupt ist und wie sie Ihre Geräte und Komponenten davor schützen können.
Viele kennen elektrostatische Entladung aus dem Alltag, zum Beispiel, wenn wir einen Pulli ausziehen und dieser knistert, oder wenn wir zur Türklinke greifen und einen leichten Schlag bekommen. Was für den Menschen ungefährlich ist, kann erhebliche Schäden bei empfindlichen Komponenten, wie zum Beispiel Mikrochips verursachen.
Was ist ESD?
ESD steht für „electrostatic discharge“ und, bezeichnet die Übertragung elektrostatischer Ladung zwischen zwei Objekten mit unterschiedlichem elektrischem Potenzial. Diese Übertragung kann stattfinden, wenn die Objekte in Kontakt kommen oder getrennt werden, wodurch ein Funke entsteht. Auch wenn diese Funken mit blossem Auge nicht unbedingt sichtbar sind, können sie Tausende von Volt übertragen. Um noch mal auf das Beispiel mit der Türklinke zurückzukommen. Wir bekommen einen Schlag, wenn unsere Finger die Türklinke berühren, weil sich die statische Ladung, die unser Körper angesammelt hat, als Funken entlädt, den wir bei diesem Beispiel zwar nicht sehen, aber darfür spüren können.
Die durch elektrostatische Entladungen (ESD) verursachten Schäden sind oft schleichend und kumulativ. Während ein einzelnes ESD-Ereignis vielleicht nicht sofort auffällt, können wiederholte Entladungen elektronische Komponenten im Laufe der Zeit schädigen. Im Folgenden haben wir Ihnen einige Schäden aufgelistet, die durch ESD entstehen können.
- Latch-up − Wenn ein parasitärer Thyristor in einer integrierten Schaltung aktiviert wird, entsteht ein Kanal mit niedriger Impedanz zwischen der Stromquelle und der Masse. Dies kann zu einem Geräteausfall führen.
- Beschädigung des Gate-Oxids − ESD kann das Gate-Oxid von Transistoren in integrierten Schaltkreisen durchlöchern, wodurch diese funktionsunfähig werden.
- Dielektrischer Durchschlag − ESD kann dazu führen, dass sich das dielektrische Material in Kondensatoren verschlechtert, wodurch sich die Kapazitätswerte ändern können oder der Kondensator ganz ausfällt.
- Schäden an PN-Übergängen − ESD kann Schäden an PN-Übergängen in Transistoren und Dioden verursachen, die deren Leistung und Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.
- Datenbeschädigung − ESD kann Datenbeschädigungen in Speichergeräten verursachen, die zu Fehlern und Systemabstürzen führen.
ESD-Schutzmassnahmen
Da Schäden durch elektrostatische Entladungen häufig irreversibel sind und zu kostspieligen Bauteilausfällen führen können, ist der Schutz vor ESD unerlässlich. Schon eine geringe elektrostatische Entladung kann ESD-empfindliche elektronische Bauteile beeinträchtigen und zu Fehlfunktionen führen. Daher sind ESD-Schutzmassnahmen in einigen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Automobilbau und Elektronikproduktion nicht freiwillig, sondern durch Industrienormen und -vorschriften vorgeschrieben.
ESD-Schutzmassnahmen sind ein vielschichtiger Ansatz und umfassen eine Kombination von Strategien, Werkzeug und Praktiken. Im Folgenden sind einige der wichtigsten Schutzmassnahmen aufgelistet:
ESD-sicherer Arbeitsplatz
ESD-sichere Arbeitsplätze bestehen aus antistatischen oder ableitenden Arbeitsflächen, um den Aufbau statischer Elektrizität zu verhindern oder die Ladung sicher über ein Erdungskabel abzuleiten.
ESD-gerechte Arbeitsbekleidung
Um die Ansammlung statischer Elektrizität am Körper zu verringern, wird ESD-sichere Arbeitsbekleidung, wie Kittel und Jacken, etc, getragen. Sie sorgt für eine gezielte Ladungsableitung und verhindert eine elektrostatische Aufladung.
ESD-sicherer Bodenbelag
Leitfähige oder ableitfähige Bodenbeläge sorgen in ESD-empfindlichen Bereichen dafür, dass elektrostatische Entladungen kontrolliert zum Erdungspunkt abgeleitet werden können.
ESD-Werkzeug
Die Verwendung von ESD-sicheren Spezialwerkzeugen soll die Entladung statischer Elektrizität verhindern. Die Handhabung von ESD-empfindlichen Bauteilen und Geräten erfordert die Verwendung von speziellem ESD-Werkzeug mit leitfähigen oder ableitfähigen Griffen.
Mitarbeiterschulungen
Mitarbeiter sollten im ESD-Schutz und im Umgang mit ESD-empfindlichen Bauteilen geschult werden. Dazu gehört es, Dinge so ruhig wie möglich zu halten, plötzliche oder gleitende Bewegungen zu vermeiden und dafür zu sorgen, dass ESD-empfindliche Komponenten in ESD-sicheren Verpackungen transportiert und aufbewahrt werden.
Empfohlene ESD-Produkte
Im Folgenden stellen wir Ihnen einige Produkte vor, mit denen Sie Ihren Arbeitsplatz ESD-sicher machen können.
ESD-Fersenbänder
Die Fersenbänder bieten einen zusätzlichen Erdungspunkt durch die Schuhe des Bedieners. Sie sind vor allem dann hilfreich, wenn die ESD-Armbänder allein keine ausreichende Erdung bieten.
ESD-Armbänder
ESD-Armbänder leiten die elektrostatische Ladung einer Person sicher ab und sollten daher beim Umgang mit ESD-empfindlichen Bauteilen getragen werden.
ESD-Handschuhe
ESD-Handschuhe bestehen in der Regel aus Materialien, die statische Elektrizität ableiten. Die Handschuhe sind so geschnitten, dass sie sich bequem an die Hände anpassen, was besonders beim Umgang mit filigranen Bauteilen wichtig ist.
Erdungsmatten
ESD-Erdungsmatten haben leitende oder ableitende Oberflächen, die eine statische Aufladung verhindern. Diese Flächen sind geerdet und bieten einen sicheren Arbeitsbereich für die Handhabung ESD-empfindlicher Komponenten.
Verpackung
ESD-empfindliche Bauteile müssen in ESD-sicheren Verpackungen gelagert und transportiert werden, um sie vor elektrostatischer Entladung zu schützen. Die Verpackungen sind so konzipiert, dass sie Ladungen, die sich auf der Verpackung ansammeln können, ableiten.
Fazit
Jeder, der mit elektronischen Geräten und Komponenten zu tun hat, muss ESD-Schutzmassnahmen treffen, um kostspielige Bauteilausfälle, Datenverluste und Sicherheitsprobleme zu vermeiden. Der Schutz vor der unsichtbaren Gefahr elektrostatischer Entladung sollte in jedem Schritt der Herstellung und Handhabung von Elektronik integriert sein. Nur so können Sie die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit Ihrer elektronischen Geräte sicherstellen.
