Was ist der Unterschied zwischen einem antistatischen Boden und einem ESD-leitfähigen Boden?

Sehr häufig sind wir damit konfrontiert, dass ein Kunde von uns einen antistatischen Boden verlangt. Oft stellen wir jedoch fest, dass nahezu niemand genau weiß, was er sich unter diesem Begriff vorstellen soll. Nach einem Gespräch mit dem Kunden stellen wir fest, dass er eigentlich etwas ganz anderes benötigt. In den meisten Fällen benötigen die Kunden einen ESD-leitfähigen Boden, der die empfindlichen Bauteile der Elektronik schützt. Erklären wir das jedoch näher.

Unterschiede in den Normen

Um uns in dieser Problematik besser zurechtzufinden, ist es notwendig, etwas mehr über die Normen zu sagen. Diese legen die Anforderungen an die einzelnen Arten von Produkten fest, die auf den Markt gebracht werden, beziehungsweise die Anforderungen an den Wirkungsbereich. Sich in ihnen zurechtzufinden, ist nicht ganz einfach. Es gibt viele nationale und internationale Normen, wobei jede etwas anderes verlangt.

Die grundlegende Norm, die die Anforderungen an ein Produkt beim Inverkehrbringen für elastische Bodenbeläge wie PVC-Böden definiert, ist die internationale Norm EN 14041 – Elastische, textile und Laminat-Bodenbeläge. Diese definiert unter anderem zwei wesentliche Eigenschaften, die der Hersteller erfüllen muss, wenn er einen Boden aus Sicht der ESD-Eigenschaften definieren möchte:

1. Antistatische Eigenschaften
2. Elektrischer Widerstand

Antistatische Eigenschaften

Antistatische Eigenschaften sind solche, die sicherstellen, dass die beim Gehen auf einem solchen Boden am menschlichen Körper erzeugte elektrische Ladung nicht höher als 2,0 kV ist. In der Praxis bedeutet das, dass eine Person, die über einen PVC-Boden oder einen Teppich geht, keine elektrische Ladung von mehr als 2 000 V erzeugt. Sie ahnen wahrscheinlich, dass es hier aus Sicht des Schutzes von Elektronikbauteilen zwei grundlegende Probleme gibt.

Das erste Problem ist, dass elektrostatische Ladung auch bei anderen menschlichen Tätigkeiten entsteht, zum Beispiel beim Gehen über den Boden. Allein dadurch, dass ein Mitarbeiter von einem Bürostuhl aufsteht, kann er eine Ladung von bis zu 18 000 V erzeugen. Der Umgang mit einer Plastiktüte kann eine Ladung von bis zu 17 000 V erzeugen. Wenn ein Mitarbeiter im Winter einen Wollpullover auszieht, kann das eine Ladung von bis zu 25 000 V verursachen. Es genügt also keineswegs, dass der Boden keine Ladung erzeugt. Beim Schutz von Elektronikbauteilen kann Ihnen das nicht ausreichen.

Das zweite Problem ist, dass Böden mit elektrostatischen Eigenschaften, die durch die Norm EN 14041 definiert sind, eine Aufladung des menschlichen Körpers auf eine Ladung von mehr als 2,0 kV verhindern. Jedoch haben wir in vorherigen Artikeln geschrieben, dass empfindliche Elektronik bereits durch eine Ladung in der Größe von 20 V beschädigt werden kann. Also reicht es im Falle des Schutzes empfindlicher elektrischer Bauteile nicht aus, wenn Sie über einen Boden nachdenken, der die antistatischen Eigenschaften nach dieser Norm erfüllt.

Elektrischer Widerstand

Sie ahnen wahrscheinlich schon, dass die wichtigere Anforderung an Böden ihr elektrischer Widerstand sein wird, und zwar ein möglichst niedriger. Dieser ist die Gewähr dafür, dass die entstandene Ladung sicher geerdet wird. Die Norm EN 14041 unterteilt die Böden hinsichtlich des Widerstands in:

1. Bodenbeläge, die die elektrische Ladung ableiten (dissipativ) – das sind solche, die einen vertikalen Widerstand Rv < 1 × 109 Ω haben.
2. Leitfähige Bodenbeläge – ihr vertikaler Widerstand Rv < 1 × 106 Ω.

Leitfähigen oder dissipativen Boden?

Wie wir gesehen haben, können dissipative Böden einen Widerstand von fast 1 × 109 Ω haben. Wenn Sie jedoch bedenken, dass das Bedienpersonal ESD-Schuhe tragen muss (die ebenfalls einen gewissen Widerstand haben) und zugleich der menschliche Körper selbst seinen eigenen elektrischen Widerstand hat, so kann der Gesamtwiderstand des „Systems" noch höher sein. Wenn Sie mit empfindlicher Elektronik arbeiten, kann ein solcher Widerstand für die sichere Ableitung der elektrischen Ladung zu hoch sein.

Wer hilft uns?

Bisher haben wir uns nur mit den durch die Norm EN 14041 definierten Eigenschaften befasst, die die Anforderungen an Böden als solche definiert. Im Hinblick auf den Schutz von Elektronikbauteilen ist es jedoch ebenso wichtig, auch die Norm EN 61340 – Schutz elektronischer Bauteile vor elektrostatischen Phänomenen zu berücksichtigen. Wie wir in vorherigen Artikeln geschrieben haben, definiert diese Norm die Anforderungen an den Schutz empfindlicher elektrischer Bauteile.

Nach ihr muss der Widerstand zum erdbaren Punkt Rgp < 1 × 109 Ω sein. Das ist im Grunde dieselbe Anforderung, die uns die Norm EN 14041 auferlegt. Wie also kommen wir da heraus?

Für den Schutz von Elektronikbauteilen ist jedoch der Systemwiderstand wichtiger, also der Widerstand zwischen Person – Schuhen – Boden. Die Norm gibt an, dass der nach EN 61340-4-5 gemessene Systemwiderstand Rg < 1 × 109 Ω ist und zugleich die am menschlichen Körper erzeugte Spannung < 100 V sein muss.

Aus dem Gesagten ergibt sich, dass Ihr Boden zwangsläufig einen um Größenordnungen niedrigeren Widerstand haben muss, wenn Sie einen Systemwiderstand von weniger als 1 × 109 Ω erreichen müssen. Wie wir bereits oben angedeutet haben, ist auch der weitere Widerstand zu berücksichtigen, den die Schuhe und der menschliche Körper erzeugen. Im Hinblick auf die Sicherheit ist es daher angebracht, dass der in Systeme gelieferte Boden selbst elektrisch leitfähig ist. Das bedeutet, dass der vertikale Widerstand des Bodens Rv < 1 × 106 Ω ist.

Ein leitfähiger Boden kann die über den menschlichen Körper und die Schuhe geführte Ladung wirksam bis zum erdbaren Punkt des Systems ableiten. Dadurch schützt er die empfindlichen Elektronikbauteile und verhindert zugleich die Entstehung elektrischer Spannung am menschlichen Körper.

Zusammenfassung – antistatischer Boden oder leitfähiger Boden?

Wir gehen davon aus, dass Ihnen der Unterschied zwischen einem antistatischen Boden, einem dissipativen und einem leitfähigen Boden nun klar ist. Ein antistatischer Boden verhindert nur die Entstehung einer Ladung von mehr als 2 kV. Das ist jedoch völlig unzureichend im Bereich des Schutzes der neuesten Elektronikbauteile. Ein dissipativer Boden leitet die elektrische Ladung ab, jedoch gewährleistet nur ein leitfähiger Boden ihre wirksame Ableitung in die Erde. Wenn Sie also über die Minimierung des Risikos einer elektrostatischen Entladung nachdenken, empfehlen wir Ihnen gerade den leitfähigen. Dieser kann die Entstehung elektrischer Ladung am wirksamsten eliminieren. Und wenn Sie noch weiter gehen möchten, wählen Sie den, der auch einen nach EN 61340-4-5 gemessenen Systemwiderstand (Person – Schuhe – Boden) von weniger als 1 × 109 Ω garantiert. So haben Sie die Gewissheit, dass Sie bei der Auswahl des Bodens zum Schutz Ihrer wertvollen Geräte das Maximum getan haben.

Tipp: Verlangen Sie vom Hersteller ein von einer unabhängigen Prüforganisation ausgestelltes Zertifikat, das nachweist, dass der Boden die betreffenden Parameter erfüllt.

Für weitere Informationen, technische Spezifikationen oder ein individuelles Angebot kontaktieren Sie unsere Experten. Wir helfen Ihnen, die beste Bodenlösung zu finden, die Ihre spezifischen Anforderungen erfüllt.