Die immer kleiner werdenden Strukturen der Halbleiter lassen diese immer empfindlicher gegen hohe Spannungen werden. Parallel dazu hat die fortschreitende Verwendung von Kunststoffen in allen Bereichen des täglichen Lebens (Verpackungen, Raumeinrichtungen, Bekleidung, ...) zu einem immer höher werdenden Risiko von elektrostatischen Aufladungen mit Spannungen weit über 10.000 Volt geführt.
Daher sind im handwerklichen wie industriellen Umfeld entsprechende Schutzmaßnahmen zwingend notwendig. Aber auch bei heimischen Anwendungen, z.B. dem Austausch von Modulen in PCs, muss auf angemessene Schutzmaßnahmen geachtet werden.
Hiermit soll ein Leitfaden zum Verständnis der ESD-Problematik vorgelegt werden, in dem zunächst in groben Zügen der physikalische Hintergrund aufgezeigt und dann auch Anleitungen zum praktischen Schutz vor ESD-Schäden gegeben werden.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Begriffe
3. Physikgrundlagen
4. Materialeigenschaften
4.1 metallische Leiter
4.2. Isolatoren
5. elektrische Entladung
5.1. Strompuls
5.2. Auswirkung auf Bauteile
6. Vorbeuge-Maßnahmen gegen ESD-Schäden
6.1 Übersicht
6.2. geschützter Arbeitsbereich (EPA)
6.3. persönliche Ausrüstung
6.4. Wirkung von Schutzmaßnahmen
7. Verpackung
8. Aufbau eines ESD-geschützten Arbeitsplatzes
9. Messtechnik
10. Referenzen
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit hat das Ziel, ein grundlegendes Verständnis für die Problematik elektrostatischer Entladungen (ESD) zu vermitteln und praktische Anleitungen für den effektiven Schutz von elektronischen Bauteilen zu geben.
- Physikalische Grundlagen der Elektrostatik
- Materialeigenschaften und triboelektrische Effekte
- Gefahren durch elektrische Entladungen auf Bauteile
- Einrichtung und Anforderungen an ESD-Schutzzonen (EPA)
- Schutzmaßnahmen und Messtechnik zur Qualitätssicherung
Auszug aus dem Buch
1. Einleitung
Die immer kleiner werdenden Strukturen der Halbleiter lassen diese immer empfindlicher gegen hohe Spannungen werden. Parallel dazu hat die fortschreitende Verwendung von Kunststoffen in allen Bereichen des täglichen Lebens (Verpackungen, Raumeinrichtungen, Bekleidung, ...) zu einem immer höher werdenden Risiko von elektrostatischen Aufladungen mit Spannungen weit über 10.000 Volt geführt.
Daher sind im handwerklichen wie industriellen Umfeld entsprechende Schutzmaßnahmen zwingend notwendig. Aber auch bei heimischen Anwendungen, z.B. dem Austausch von Modulen in PCs, muss auf angemessene Schutzmaßnahmen geachtet werden.
Hiermit soll ein Leitfaden zum Verständnis der ESD-Problematik vorgelegt werden, in dem zunächst in groben Zügen der physikalische Hintergrund aufgezeigt und dann auch Anleitungen zum praktischen Schutz vor ESD-Schäden gegeben werden. Zur Vertiefung sei auf die Literatur ([1], [2]) sowie auf die einschlägigen Normen ([4] – [7]) verwiesen.
Im im industriellen Bereich sind Verantwortliche (ESD-Koordinator, ESD-Beauftragter) zu benennen, die für die Umsetzung der Regeln und deren Überprüfung an Hand des ESD Kontrollplans sowie die Schulung der Mitarbeiter verantwortlich sind (siehe [4]). Zur Information dieser Personen kann dieser Leitfaden auch als Grundlage dienen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die zunehmende Gefährdung von Halbleitern durch ESD und führt in den Leitfaden ein.
2. Begriffe: Definiert zentrale Abkürzungen wie EPA, EBP und ESDS für ein einheitliches Verständnis.
3. Physikgrundlagen: Erläutert die physikalischen Größen und das Modell des Menschen als elektrisches Ersatzschaltbild.
4. Materialeigenschaften: Analysiert die physikalischen Ursachen der Ladungstrennung in Leitern und Isolatoren.
5. elektrische Entladung: Beschreibt den Strompuls bei Entladungen und dessen zerstörerische Auswirkungen auf Bauteile.
6. Vorbeuge-Maßnahmen gegen ESD-Schäden: Bietet einen umfassenden Überblick über Schutzkonzepte, Arbeitsbereiche und persönliche Ausrüstung.
7. Verpackung: Erläutert Anforderungen an ESD-gerechte Verpackungsmaterialien und deren Kennzeichnung.
8. Aufbau eines ESD-geschützten Arbeitsplatzes: Gibt praktische Anweisungen zur Erdung und zum Tischaufbau in Schutzzonen.
9. Messtechnik: Beschreibt Prinzipien und Werkzeuge zur Überprüfung von ESD-Schutzmaßnahmen.
10. Referenzen: Listet die zugrunde liegende Fachliteratur und Normen auf.
Schlüsselwörter
ESD, Elektrostatik, EPA, Schutzzone, Ladungstrennung, Halbleiter, Ableitwiderstand, Erdung, Entladung, Schutzausrüstung, Normen, Oberflächenwiderstand, triboelektrischer Effekt, Isolator, Bauteileschutz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Leitfaden grundsätzlich?
Das Dokument vermittelt fundierte Kenntnisse über ESD-Gefahren und gibt praxisnahe Empfehlungen zum Schutz elektronischer Bauteile.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Die Themen umfassen physikalische Grundlagen, Materialkunde, Schutzkonzepte, Arbeitsplatzgestaltung, Verpackungsregeln und Messverfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, ein Verständnis für die ESD-Problematik zu schaffen und Verantwortlichen in Industrie und Handwerk einen Leitfaden für Schutzmaßnahmen an die Hand zu geben.
Welche wissenschaftliche Methode liegt zugrunde?
Die Arbeit basiert auf physikalischen Prinzipien, der Anwendung relevanter DIN/VDE-Normen und bewährten praktischen Erfahrungen der Industrie.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die physikalische Herleitung der Problematik sowie in konkrete technische und organisatorische Schutzvorkehrungen.
Welche Schlagworte charakterisieren das Dokument?
Elektrostatische Entladung (ESD), ESD-Schutzzone (EPA), Erdungskonzepte, Ableitfähigkeit und Materialprüfung.
Warum spielt die Luftfeuchtigkeit bei ESD eine Rolle?
Höhere Luftfeuchtigkeit bildet einen Feuchtigkeitsfilm auf Oberflächen, der die Leitfähigkeit leicht erhöht und somit elektrostatische Aufladungen reduziert.
Was ist das „System Person – Schuhwerk – Boden“?
Es beschreibt eine definierte ESD-Schutzmaßnahme, bei der die Person über ableitfähiges Schuhwerk und einen entsprechenden Bodenbelag kontinuierlich geerdet wird.
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- Wolf-Dieter Schmidt (Author), 2009, ESD-Schutz. Physikalischer Hintergrund und praktische Anwendung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/130933
