Was ist ESD und wofür dient ein ESD-Boden?

Das ESD-Phänomen verursacht weltweit Schäden von bis zu mehreren Milliarden USD. Schätzungen zufolge machen ESD-bedingte Schäden bei Herstellern elektronischer Bauteile zwischen 8 und 30 % aller Produktionsfehler aus. Es ist daher außerordentlich wichtig, solche Schäden so weit wie möglich zu vermeiden. Dabei hilft Ihnen auch der ESD-Boden Fortelock.

Was ist ESD?

ESD ist die Abkürzung für ElectroStatic Discharge, frei übersetzt elektrostatische Entladung. Die Ladung entsteht durch Reibung zweier Stoffe aneinander oder durch einfaches Trennen (z. B. von Klebeband). Durch diesen Vorgang werden die neutralen Atome der Stoffe positiv oder negativ geladen. Treffen diese geladenen Atome anschließend auf ein geerdetes Element, kommt es zu einer elektrischen Entladung.

Jeder von uns hat das schon am eigenen Leib erlebt, besonders in den Wintermonaten, wenn man eine Türklinke berührt, die einem dann einen „Schlag“ versetzt. Das liegt daran, dass die Luft im Winter trocken ist und die angesammelte elektrische Ladung nur schwer ableitet. Zudem können Sie durch Gehen auf einem Teppich oder durch Bewegen der Arme in einem Wollpullover eine enorme Ladung ansammeln.

Der Körper als riesige Batterie

Wussten Sie, dass Sie allein durch das Aufstehen von einem Stuhl eine Ladung mit einer Spannung von bis zu 18.000 V erzeugen können? Wenn Sie einen Wollpullover ausziehen, erzeugen Sie eine Spannung von bis zu 25.000 V. Wenn Sie in einer trockenen Umgebung über einen Nylonteppich gehen, können Sie ganz leicht bis zu 35.000 V ansammeln!

Diese Entladungen können Sie bereits hören, wenn der Körper 6.000 V angesammelt hat – dann hören Sie ein knisterndes Geräusch. Einen kleinen Funken können Sie sehen, wenn die Ladung 9.000 V beträgt.

Was beeinflusst die Höhe der Ladung?

Der Grad der Aufladung wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Einer der wichtigsten ist die relative Luftfeuchtigkeit. In einer feuchten Umgebung kann die Ladung leicht über den leitfähigen Weg entweichen, den die Wassertröpfchen in der Luft bilden. Im Winter hingegen ist es für die Ladung schwieriger; während das Hantieren mit einer Plastiktüte im Sommer beispielsweise eine Spannung von 1.600 V erzeugt, können es im Winter bis zu 17.000 V sein.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Art der Materialien. Wenn Sie einen aufgeblasenen Gummiballon an Ihren Haaren reiben, wird die Spannung enorm sein. Das liegt daran, dass Materialien mit gegensätzlicher Neigung zur Aufladung aneinander reiben. Während sich Haare positiv aufladen, neigen Gummi und Kunststoff dazu, sich negativ aufzuladen. Dieser Unterschied kann eine hohe Spannung erzeugen. Wenn Sie mehr über dieses Thema erfahren möchten, empfehlen wir einen Blick auf die sogenannte „Triboelektrische Reihe“.

Auch die Geschwindigkeit, mit der wir über einen Teppich gehen oder Klebeband abwickeln, beeinflusst die Höhe der Ladung. Wenn wir langsamer gehen, wird die Ladung nicht so groß sein, als wenn wir schnell gehen würden. Und nicht zuletzt ist es die Größe der Kontaktfläche der Materialien. Je größer die Fläche, desto größer die Ladung.

Empfindliche Elektronik

Das Thema ESD wurde in Produktionsunternehmen ab den 1970er-Jahren verstärkt behandelt. Bis dahin hielten robuste und oft große elektronische Bauteile höhere Spannungen aus, doch der Trend zur Verkleinerung der Produkte änderte dies. Große alte Fernseher wurden durch schlanke LCDs ersetzt, ein Telefon passt in Ihre Tasche, und große Desktop-Computer wurden durch kleine, kompakte Notebooks oder Tablets ersetzt. All diese Geräte erfordern möglichst kleine Bauteile.

Wussten Sie, dass der derzeit kleinste Chip nur 0,1 mm3 groß ist?

All diese Bauteile sind äußerst empfindlich gegenüber höheren Spannungen. Schon 20 V können sie irreparabel beschädigen. Das Heimtückischste an ESD ist jedoch die Tatsache, dass ESD die Elektronik nur teilweise beschädigen kann, während das Bauteil weiterhin funktioniert. Solche Schäden werden auch von der Ausgangskontrolle nicht erkannt. Oft sind sie so klein, dass wir sie mit bloßem Auge nicht erkennen können. Das Ausmaß des Schadens kann erst eine mehrtausendfache Vergrößerung zeigen. Mit der Zeit kann sich der Schaden jedoch vergrößern, bis er zum vollständigen Ausfall des Produkts führt. In vielen Fällen geschieht dies noch während der Garantiezeit des Produkts, wodurch dem Hersteller enorme Kosten für Reparatur oder Austausch des Produkts entstehen.

Wo überall können wir auf ESD treffen und wie können wir uns wirksam schützen?

Die Vermeidung von ESD ist in Produktionsunternehmen außerordentlich wichtig. Und nicht nur dort. Große Probleme kann ESD auch in anderen Branchen verursachen, wie z. B.:

• Flughäfen,
• Textil- und Papierindustrie,
• Lackierereien,
• Trockenräume,
• Fotoindustrie,
• Pharmaindustrie,
• Operationssäle,
• Zahnarztpraxen,
• sowie Logistikzentren, in denen Produkte gehandhabt oder verpackt werden.

Programme zur Vorbeugung von ESD konzentrieren sich auf zwei grundlegende Ziele – das Risiko der Entstehung einer elektrostatischen Entladung so weit wie möglich zu minimieren und, falls sie entsteht, die Ladung allmählich zu einem Erdungspunkt abzuleiten.

Für eine wirksame und effiziente Vermeidung von ESD empfehlen wir, im Unternehmen ein ESD-Kontrollprogramm einzuführen. In dessen Rahmen ist es unter anderem notwendig, einen sogenannten „EPA-Bereich“ (ElectroStatic Discharge Protected Area) einzurichten. Das ist ein Bereich, in dem das ESD-Risiko minimiert wird. Es kann ein einzelner Arbeitsplatz sein, an dem mit empfindlicher Elektronik gearbeitet wird, oder auch eine ganze Produktionshalle. Er umfasst unter anderem:

1. ESD-Ausstattung: spezielle ESD-Armbänder, ESD-Boden, ESD-Schuhe und -Kleidung, spezielle ESD-Behälter, Stühle, Lampen, Werkzeuge, Verpackungsmaterial und mehr.

2. Messgeräte am Eingang des ESD-Bereichs: Sie messen den Spannungswert am menschlichen Körper und den Systemwiderstand, den der Mitarbeiter und seine Schuhe bilden.

3. Geschulte Mitarbeiter: Im Rahmen des Programms ist es wichtig, das Bedienpersonal zu schulen, wie man den Bereich betritt und wie man darin arbeitet.

4. Einen ESD-Koordinator: Jedes Unternehmen sollte einen eigenen Koordinator haben, der regelmäßige Kontrollen durchführt, neue Mitarbeiter schult und das korrekte Funktionieren des Programms überwacht.

Tipp: Wenn Sie überwiegend im Sitzen arbeiten und nur an einem einzigen Arbeitstisch mit Elektronik in Kontakt kommen, schaffen Sie sich zumindest ESD-Armbänder an. Sie können statische Ladung wirksam ableiten. Wenn Sie sich bei der Arbeit jedoch auch bewegen und gehen müssen, investieren Sie auch in einen hochwertigen ESD-Boden. Dieser erzeugt keine elektrische Ladung und leitet sie zugleich wirksam zu einem Erdungspunkt ab.

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.

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