Støt fra statisk elektrisitet

Elektrostatisk utladning i form av lyn
Symbol for en ESD-beskyttelseskomponent
Symbol Fare skilt for komponenter med risiko for ESD
Symbol for et ESD-jordingspunkt for alle komponenter

Elektrostatisk utladning ( engelsk utladning elektrostatisk kort ESD ) skyldes store potensielle forskjeller som resulterer i spenningsbrudd . Disse sammenbruddene (muligens synlige som gnister ) forårsaker kort, høy elektrisk strøm og kan føre til antenning av brennbare stoffer . Under ugunstige forhold er det fare for brann og eksplosjon, samt fare for mennesker på grunn av elektrisk støt . Andre uønskede konsekvenser av elektrostatisk utladning er skade på elektriske komponenter i enheter. Felteffekttransistorer er spesielt påvirket av dette.

Årsaken til den potensielle forskjellen er vanligvis belastet av triboelektrisitet (triboelektrisk effekt) eller induksjon . Statisk elektrisitet oppstår for eksempel når du går på et teppebelagt gulv. Hvis luftfuktigheten er under 20%, kan en person belastes opptil 35.000 V. Hvis luftfuktigheten er over 65%, faller den mulige ladningen under 1500 V.

Forekomst av elektrostatiske ladninger

Papirrester tiltrekkes av elektrostatiske ladninger

Elektrostatiske ladninger er en del av elektrostatikk og forekommer nesten overalt i hverdagen. Bare fra en viss styrke av den elektrostatiske utladningen (tommelfingerregel: ca. 2000 V) kan dette oppfattes av mennesker. Den vanligste oppfatningen er å føle et elektrisk støt når man ser etter en statisk ladning, f.eks. B. ved å gå på et syntetisk fiberteppe eller kjøre med hånden på en plaststang og deretter en jordet kropp, z. B. en radiator berøres. Videre kan glimt av utflod oppfattes med øyet i et mørkt miljø. Dette kan du se spesielt godt, for eksempel når du tar av en syntetisk fibergenser i et helt mørkt rom. Mange elektrostatiske utladninger er under terskelen for menneskelig oppfattbarhet, men kan forekomme f.eks. B. være skadelig for elektroniske komponenter. Elektrostatiske ladninger kan noen ganger merkes gjennom lette og isolerende gjenstander som papirrester eller hår.

Avhengig av utslippets styrke kan personskader og brann oppstå. Selv om elektrostatisk utslipp på kroppsdeler vanligvis bare forårsaker farer på grunn av støtreaksjonen, kan de få alvorlige konsekvenser i eksplosjonsbeskyttede områder . Dette gjelder håndtering av brannfarlige væsker og gasser (f.eks. Bensinstasjoner, gassanlegg) samt støvtørre bulkgoder ( støveksplosjoner fra mel, korn, kullgruver).

Den tekniske regelen for farlige stoffer TRGS 727 beskriver metodene for å analysere farer fra elektrostatiske ladninger og regulerer tiltakene for å unngå antenningsfare i potensielt eksplosive områder. I vedlegg D til TRGS 727 forklares farene ved elektrisk støt ved utladning av statisk elektrisitet og tiltak presenteres. For eksempel er antennelsen av bensindamp ved fylling av v. en. forhindret av ledende tankslanger og tilstrekkelig jordede dekk, samt en elektrisk kontakt mellom kjøretøyets karosseri og dyse, som i tilfelle tenning, for. B. bare parkert med underjordiske dekk, men skal ikke trekkes ut.

Papirmaskiner, vevtrær , systemer for filmproduksjon og prosessering og kornfabrikker er også i fare. Her oppstår ladningsseparasjonen av de produserte filmbanene eller bulkmaterialet på samme måte som en remgenerator , noe som betyr at maskindeler også kan lades med spenninger som er farlige for mennesker. Overslag kan antenne støv og - ved gjentatte utslipp - også brennbare materialer.

Kjøretøyene lades av friksjonen av gummidekk på veien. Imidlertid er denne effekten ofte overvurdert - dekkgummien har vanligvis tilstrekkelig ledningsevne til å spre ladningene. Utslipp som observeres når du går ut av bilen, skyldes hovedsakelig friksjonen av klærne på polstringsmaterialet i bilsetene, og fører til at sjåføren belastes med hensyn til kroppen. De kan derfor ikke forhindres med et såkalt antistatisk tape på baksiden.

Når det gjelder vertikalt utvidede metallgjenstander isolert fra jorden, kan den elektrostatiske ladningen fra det naturlige elektriske feltet på jorden anta betydelige verdier. Kontakt med en jordet person med en jordisolert sendermast kan forårsake elektrisk støt (muligens til og med livstruende) når senderen er ute av drift og ingen tordenvær nærmer seg.

Typer elektrostatisk utladning

Gnist og lyn

The Hindenburg kort tid etter at det tok fyr. Hydrogenet som ble brukt som fyllgass forårsaket en eksplosiv forbrenning.

Den mest kjente elektrostatiske utladningen er lyn . Lyn kan skade eller drepe mennesker og dyr, skade utstyr eller forårsake brann og eksplosjoner, spesielt hvis det er brennbare gasser i luften.

I en bredere, dagligdags forstand, oppstår alltid et lyn når den elektriske grensefeltstyrken overskrides mellom to forskjellige ladede kropper og en gnistutladning oppstår mellom kroppene.

Hydrogenet i skroget til Hindenburg-luftskipet ble antent av en elektrostatisk utladning ved landing . Skrogfôret og innholdet i luftskipets skrog brant deretter.

Koronautslipp

En koronautladning , også kalt Elmsfeuer, oppstår på grunn av høye feltstyrker på avsmalnende eller i det minste ikke glatte overflater på en elektrode. Ved nålespisser fører den sterke endringen i normalvektoren til en høy konsentrasjon av ladningsbærere, slik at de gratis ladningsbærerne kan komme sakte ut av elektroden - dvs. ikke på et blunk. Overflatens kurveform forårsaker en stor endring i den elektriske potensialgradienten direkte i nålespissens område.

Penselutladning

Med en elektroderadius på 5 mm til 50 mm oppstår en såkalt børsteutladning mot en plate med en elektrisk feltstyrke i størrelsesorden 500 kV / m.

ESD innen elektronikk

Elektrostatisk følsomme komponenter

Gruppen med ESD-sensitive (ESDS, engelsk elektrostatisk utladningsfølsom) komponenter inkluderer nesten alle elektriske, elektroniske og optoelektroniske komponenter. Denne kategorien inkluderer også mange elektromekaniske komponenter. Funksjonen til alle slike komponenter kan svekkes eller ødelegges av elektrostatiske utladninger.

Elektrostatiske utladninger kan forårsake skade i mikroelektroniske komponenter, fordi i forhold til komponentstørrelsen oppfører energien til en statisk utladning i en halvleder seg som energien fra et lyn i et tre. Dette blir tydelig når du ser ESD-ødeleggelse i en brikke under et mikroskop, som har skapt et "krater" der. Sammenlignet med lyn i naturen har en elektrostatisk utladning en mye mindre mengde ladning og dermed en mye mindre mengde lagret elektrisk energi . Imidlertid må den elektriske kraften som virker under utladingen vurderes. Siden utladningsvarigheten kan være i det veldig korte tidsområdet fra ps til ns, og skadesområdet eller støtområdet til utslippet ofte er i området 5 um til 10 pm, er en veldig høy elektrisk effekt og en veldig høy effekt tetthet oppstår til tross for den relativt lave elektriske energien (Effekt per område) i komponenten.

ESD er en av de vanligste årsakene til feil, spesielt når det gjelder integrerte kretser basert på halvledere. Kretser fra høyfrekvent teknologi , diodelaser (GaAs semiconductors) samt felteffekttransistorer og lysemitterende dioder , som ofte bare tåler blokkeringsspenninger på 5 - 30 V, er spesielt følsomme . Siden utslipp bare kan merkes fra ca. 2000 V, må det treffes tiltak for å forhindre ladningene på en pålitelig måte.

Disse komponentene kan ikke bare ødelegges av eksterne utladninger, men også av elektriske felt som genereres ved håndtering hvis den dielektriske styrken til deres noen ganger veldig høye motstandsforbindelser i inngangspartiet overskrides. Interne tilbakeslag eller spenningsnedbrudd fører til ødeleggelse eller tidligere skade, noe som fører til øyeblikkelig eller senere svikt.

En evaluering foretatt av en produsent av elektroniske komponenter har vist at rundt en fjerdedel av komponentene som er merket som defekte er skadet på grunn av elektrostatisk utladning.

For å teste ESD-følsomheten blir enheter eller systemer utsatt for standardiserte utladninger og kontrollert for feil eller svikt. ESD-følsomheten blir behandlet og undersøkt i sammenheng med elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). ESD-motstand er et viktig spørsmål innen elektronikkproduksjon, industriell elektronikk, datateknologi , telekommunikasjonsteknologi og bilelektronikk .

For å unngå ESD-skade, må alle ESD-kritiske komponenter (spesielt integrerte kretser , lysdioder , halvlederlasere , Schottky-dioder, MOSFET og IGBT ) og enheter (f.eks. Datakomponenter ) håndteres i et ESD-beskyttet miljø ( elektrostatisk beskyttet Areal , EPA), pakket og lagret. Slike ESD-arbeidsstasjoner og ESD-beskyttede områder i halvlederproduksjonen fører eksisterende elektrostatiske ladninger kontrollert mot jord og forhindrer mest ved statisk elektrisitetsgenerert ladning. Dette gjøres ved hjelp av elektrisk ledende arbeidsflater, antistatiske bånd , passende møbler, klær, sko, gulvbelegg, ionisert omgivelsesluft og jording av alle komponenter.

Grunnleggende prinsipper for ESD-beskyttelse

Beskyttelse mot elektrostatisk utladning er i hovedsak rettet mot dette

  1. Unngåelse av lading - for å minimere uunngåelige parasittladninger, f.eks. B. ved å utlede og jorde kroppen
  2. Unngåelse av raske utladninger - utslipp kan aldri unngås, men det kan tas forholdsregler for å unngå raske utladninger og for å bremse eksisterende elektriske ladninger, f.eks. B. kan strømme bort over en stor elektrisk motstand.

Modeller

For å teste holdbarheten til elektroniske komponenter, har forskjellige simuleringsmodeller for ESD-impulser blitt introdusert. Disse er omtrent delt inn i 4 ESD-simuleringsmodeller :

  1. HBM - Human Body Model: Human Body Model simulerer utslipp av en elektrostatisk ladet person når de berører en komponent. Som et resultat antas en strømning gjennom komponenten mellom forskjellige tilkoblingspinner som strømningsbanen.
  2. MM - Maskinemodell: Grunnideen til maskinemodellen er relatert til menneskekroppsmodellen, men simulerer en rask utladning av en elektrostatisk ladet maskin når den kommer i kontakt med en komponent. Som med den tidligere nevnte menneskekroppsmodellen antas strømningsstrømmen å være en strømstrøm gjennom komponenten mellom forskjellige tilkoblingsstifter.
  3. CDM - Ladet enhetsmodell: Den ladede enhetsmodellen skiller seg fundamentalt fra menneskekroppsmodellen og maskinmodellen. Denne modellen forutsetter at hele komponenten er elektrisk ladet og plutselig utlades mot en elektrode med lav motstand. Her antas ikke en strøm gjennom komponenten.
  4. FCDM - feltindusert ladet enhetsmodell.
PCI-kort i ESD-emballasje med passende merking

Basert på tidligere erfaring, kan ikke de numeriske verdiene til de enkelte modellene konverteres mellom modellene ved hjelp av en fast faktor. På grunn av modellen er den numeriske verdien for menneskekroppsmodellen større enn den numeriske verdien for maskinmodellen. I utgangspunktet er imidlertid påstanden om at komponentene er mer robuste, jo større er den respektive numeriske verdien.

Beskyttende strukturer i elektroniske komponenter

For å avlede elektriske ladninger er beskyttelseskretser som ggNMOS innebygd i de integrerte kretsene i tilfelle eksterne tilkoblinger . Disse fungerer innen forsamlinger eller i tilknytning til dem. Det skal bemerkes at disse beskyttelseskretsene bare kan absorbere en maksimal mengde energi per utladning. Hvis denne energimengden overskrides, kan kretsen, inkludert den faktiske kretsfunksjonen, bli skadet irreversibelt. I samsvar med den generelle trenden mot nedbygging av strukturene til halvlederkomponentene, reduseres også beskyttelsesstrukturene i komponentene, som sikrer ESD-beskyttelse.

Beskyttende konstruksjoner på samlinger gjennom tilleggskomponenter for ESD-beskyttelse

For å øke robustheten til samlinger innen kundegrensesnitt, kan spesielle beskyttende komponenter installeres på de elektriske ledningene på enheten i inngangspartiet, hvis eneste oppgave er ESD-beskyttelse eller EMC-beskyttelse. Disse komponentene støtter deretter spenningen på linjene med hensyn til referansepotensialet på modulen.

ESD-beskyttelse gjennom ESD-beskyttelsessoner

Maksimalt tillatte statiske ladninger

Arbeid med elektrostatisk følsomme komponenter, for eksempel elektroniske komponenter, krever spesielle forholdsregler. Tiltak i elektronikk mot statiske utladninger og elektriske felt er beskrevet i DIN EN 61340-5-1. Den tilhørende brukerhåndboken inneholder spesifikk designinformasjon, som imidlertid ikke inneholder noen ekstra normative spesifikasjoner.

I et industrielt miljø er en ESD-beskyttelsessone (EPA = Electrostatic Protected Area ) satt opp for å behandle komponenter som er i fare for elektrostatisk utladning . I henhold til den nyeste teknikken bør spenningsnivået til den elektrostatiske ladningen innenfor ESD-beskyttelsessoner ikke overstige grenseverdien på 100 V. For å garantere dette på lang sikt, må det gjøres ulike strukturelle og administrative forberedelser.

Som et ytterligere krav må elektriske feltstyrker på 10 kV / m ikke overskrides i ESD-soner. Denne numeriske verdien høres veldig høy ut i begynnelsen, men i praksis betyr det mye innsats. For eksempel avgir elektrostatisk ladede plastlegemer elektriske felt. Hvis en komponent kommer inn i det effektive området i dette feltet, kan den enten bli skadet av den direkte felteffekten, eller den kan bli elektrostatisk ladet og skadet når den kommer i kontakt med en ikke-ladet komponent eller med et hardt jordet arbeid flate.

ESD-kompatible gulv

Som en grunnleggende forutsetning må gulvet i disse ESD-beskyttelsessonene ha tilstrekkelig ledningsevne med hensyn til referansepotensialet PE. I praksis har gulv med en lekkasjemotstand på 1 MΩ bevist seg her. I henhold til den nyeste teknikken kan en motstand på 1 GΩ brukes i ESD-beskyttelsessoner hvis en gangtest kan demonstrere at maksimal belastning på ansatte ikke er større enn 100 V.

Avhengig av utformingen av ESD-gulvet, kan det ledende laget påføres i form av paneler, ruller, belegg eller lakk. I dag brukes mest belegg eller valsede varer som ESD-gulv.

ESD-kompatible sko og sikkerhetssko

For å spre den elektrostatiske ladningen via gulvet til jordpotensialet, må mennesker i ESD-beskyttelsessoner ha ledende sko. Den totale motstanden til potensialet for menneskelig jord bør ikke overstige en motstandsverdi på 35 MΩ. Grenseverdien er seriekoblingen av følgende delvise motstander: gulv, overgangsbestandighet gulv-fottøy, fottøy, menneskelig kroppsmotstand og overgangsmotstand mellom menneskelige komponenter. I praksis er motstanden til skoene ofte i ensifret MΩ-område. Kroppsmotstandsverdien til en person er vanligvis betydelig lavere enn de andre motstandsverdiene og er inkludert i beregningen med en verdi på noen få kΩ. Overgangsmotstanden mellom menneske og sko og overgangsbestandighet mellom mennesker og komponenter avhenger av forskjellige faktorer, inkludert fuktigheten i huden, og kan variere over et større område.

ESD-kompatible vernehansker

Tidligere var det ingen egen standard for vernehansker og derfor ingen eksplisitte antistatiske grenseverdier eller spesifikasjoner. I fremtiden vil det være EN 16350 ( vernehansker mot elektrostatisk risiko ). Dette angir en maksimal motstandsverdi på 10 8 ohm. Minste isolasjonsbeskyttelse er 10 5 ohm. ESD-kompatibel (spredende) hansker bør derfor ha en gjennomgangsmotstand på 10 5 til 10 8 ohm og refererer til EN 16350-standarden eller EN 1149-1 testmetoden.

ESD-kompatible yttertøy

Spesielle ledende verneutstyr må brukes slik at personer i ESD-vernesonene ikke blir ladet uakseptabelt ved å bevege seg eller gni mot andre kropper. Avhengig av design og krav, er dette et rent bomullsstoff eller et spesielt stoff med forskjellige grunnmaterialer og tilsetning av spesielle ledende garnfibre, som har høy elektrisk ledningsevne. For at klærne skal kunne oppfylle sin beskyttende funksjon, må den brukes tett og lukket. For eksempel kan denne klærne bestå av en lang arbeidsfrakk. Når du bruker ESD-verneklær, må du sørge for at klesplaggene under er helt dekket, ellers kan beskyttelseseffekten av ESD-beskyttelsesklærne avbrytes igjen. ESD-verneklærne oppfyller i hovedsak to oppgaver:

  • Det er ikke eller bare svakt belastbart.
  • Den leder de elektriske ladningene som brukes på ESD-verneklær, for eksempel (kontakt med ladede overflater eller hudkontakt av klær på mennesker) på en målrettet måte.

I henhold til dagens teknikk er ESD-kompatible klær for det meste laget av ren bomull. Med den økende følsomheten til komponentene, kommer bomull nærmere og nærmere grensen, slik at nye ESD-klær laget av et spesielt stoff med ledende fibre blir mer og mer populære.

ESD-kompatible arbeidsflater

For å sikre at det ikke oppstår uakseptabelt høye ladninger i ESD-beskyttelsessonene, må arbeidsflatene, f.eks. B. av bord, hyller osv. Være tilstrekkelig avledende. Standarden betrakter en øvre grenseverdi på 1 GΩ som grenseverdien. Når det gjelder arbeidsflater, bør det alltid tas i betraktning at hardjordede metallarrangementer ofte ikke er optimale, da de tillater veldig raske elektrostatiske utladninger og knapt reduserer strømmen.

Jording av personer under sittende aktiviteter i ESD-vernesoner

Når du sitter i en stol, er det en økt risiko for elektrostatisk lading, selv om disse vises i ESD-beskyttelsessoner og er laget med et statisk avledende stoff. En håndleddjordstropp må også brukes for stillesittende aktiviteter, ettersom menneskers evne til å lede strøm via ESD-skoene og ESD-gulvsystemet ikke lenger er tilstrekkelig garantert på grunn av utilstrekkelig kontaktkraft.

Fasiliteter og utstyr innenfor ESD-vernesonene

Prinsippet gjelder: "Det som ikke er der kan ikke belastes". Konkret betyr dette at alt som kreves innenfor ESD-vernesonene først må kontrolleres for nødvendighet og for det andre sjekkes for oppførsel i samsvar med ESD. I utgangspunktet anbefales ESD-kompatible produkter sertifisert i henhold til DIN EN 61340-5-1. Hvis dette ikke er mulig, bruk alltid utstyr og ressurser som er jordet eller elektrostatiske avledende. Ledningsevnen kan bestemmes ved å måle motstanden. Imidlertid er dette alene vanligvis ikke nok. I tillegg skal alle fasiliteter og utstyr lades med en isolerende friksjonspartner, og den maksimale spenningen til statisk elektrisitet bør bestemmes. I tillegg må det tas hensyn til selvutladningen av anleggene og utstyret (hvor raskt ladningen faller til en ikke-kritisk verdi igjen).

Verktøy

I ESD-beskyttelsessoner skal alle verktøy som kommer i kontakt med elektrostatisk følsomme komponenter i stor grad være ledende. For eksempel kan plasthåndtak på verktøy forårsake elektrostatiske potensialforskjeller som kan skade sensitive komponenter. Metallverktøy kan noen ganger være kritiske. For eksempel i området med spisse verktøy, f.eks. B. pinsett , kommer til konsentrasjonen av elektriske ladebærere. Verktøyets høye elektriske ledningsevne kan føre til raske utladninger selv ved lave ladninger. Disse kan da føre til ESD-skade.

Nå er det tilgjengelige verktøy som er kommersielt tilgjengelige og som bruker elektrostatisk ledende materialer til håndtakene i stedet for sterkt isolerende plastmaterialer. Ledningsevnen resulterer i potensiell potensialbinding mellom personen og verktøyet. Når du berører komponenter eller enheter, oppstår en definert, langsom ladningsutjevning som forhindrer ESD-skade. Disse verktøyene brukes for eksempel i elektronikkproduksjon eller til kundeservice når arbeid på samlinger må utføres.

Generelt må det imidlertid påpekes at denne typen verktøy ikke kan brukes i miljøer der det brukes åpne spenninger eller hvor strømførende deler ved et uhell kan berøres. For dette formål skal beskyttende isolasjonsverktøy brukes i samsvar med VDE-regelverket.

ionisering

Ved ionisert luft til elektrostatiske ladninger på kroppene bygger akselererer fra. For dette formål kan en ionisator brukes som avgir ionisert luft på en målrettet måte til mer ladbare enheter og utstyr eller til spesielt truede komponenter. Ved hjelp av ionisering kan elektriske ladninger overføres både til en isolator (for eksempel en høyisolerende plastdel) og til en elektrisk isolert leder (for eksempel et metalllegeme som holdes av høyt isolerende plastdeler). Imidlertid er ionisering ikke et middel for å forbedre utilstrekkelig ESD-beskyttelse. Ionisering kan brukes spesifikt på spesielt kritiske punkter for å minimere individuelle, lokalt begrensede risikoer på en arbeidsplass. Videre, når du bruker ionisering, må helseeffektene på mennesker i nærheten tas spesielt hensyn.

Emballasje av komponenter og ferdige produkter

I tillegg til å behandle de elektrostatisk følsomme komponentene, kreves det også sikker transport av komponentene. Derfor emballasje for ESD-sensitive komponenter laget av elektrisk ledende materialer, f.eks. B. elektrostatisk avledende plast. Noen elektroniske komponenter er allerede ødelagt ved å bli transportert i en plastpose.

Emballasje for ESD-sensitive komponenter må bestå av ledende (elektrostatisk avledende) plast. Det er folier, fyllstoffer og skum som er avledende eller metalliserte med fyllstoffer. Ofte er de følsomme forbindelsene til komponentene forbundet med en kortslutningsbro for transport.

Den ESD-kompatible utformingen av emballasjen er beskrevet i DIN EN 61340-5-3.

Varer som skal pakkes EPA UPA
ESDS Direkte festet Innhylling Direkte festet Innhylling
elektrostatisk ledende ESD-C eller dissipativ ESD-D (se note 1) elektrostatisk ledende ESD-C eller dissipativ ESD-D som innenfor EPA ESD-C eller ESD-D og med skjermende effekt mot elektrostatisk utladning ESD-S (se note 2) ESD-S skjermende effekt mot elektrostatisk utladning

Merknad 1: For batteridrevet ESDS, bør valg av materiale eller utformingen av emballasjen sikre at batteriet ikke lades ut

Merknad 2: Avskjerming mot elektrostatisk utladning er bare nødvendig hvis innpakningen ikke gir skjerming mot elektrostatisk utladning Betingelser: ESDS - elektrostatisk følsom enhet (elektrostatisk følsom komponent), EPA - elektrostatisk beskyttet område (elektrostatisk beskyttet område), UPA - ubeskyttet område ( elektrostatisk ikke-beskyttet område)

Vanligvis er emballasjen delt inn i kategorier (S), (C), (D) og (F) basert på dens elektriske ledningsevne.

ESD-C ledende: ledende; Motstand mellom 1kΩ og 1MΩ

ESD-D Dissipative: Dissipative; Motstand mellom 1MΩ og 1TΩ

ESD-S Skjerming: skjerming; Avskjerming mot elektrostatiske utladninger

ESD-F elektrostatisk feltavskjerming: Avskjerming mot elektrostatiske felt

I tillegg til beskyttelse mot elektrostatisk utlading, må denne emballasjen også tilby tilstrekkelig beskyttelse mot påvirkning av statiske felt. I tillegg til de kjente materialklassene for emballasje, ble også beskyttelseskategorien (F) introdusert med innføringen av denne standarden. Materialer og emballasjematerialer i denne kategorien gir også den nødvendige beskyttelsen mot de beskrevne statiske feltene.

Avhengig av type design kan flere lag med emballasje brukes. ESD-kompatibel design må ha minst det indre laget som berører komponentene direkte.

I tillegg til ESD-beskyttelse, må denne emballasjen også beskytte det pakkede innholdet tilstrekkelig mot mekaniske og klimatiske påvirkninger.

ESD-beskyttelse utenfor ESD-beskyttelsessoner

En ESD-beskyttelsessone er ikke tilgjengelig overalt der elektrostatisk følsomme komponenter håndteres. La oss tenke for eksempel på et serviceoppdrag i elektronikkområdet for en sluttkunde. I dette tilfellet kan det imidlertid også treffes tilstrekkelige ESD-beskyttende tiltak. I dette tilfellet kan for eksempel en håndleddjordstropp, som er koblet til jordpotensialet, forhindre at personen blir belastet. Det er også ledende matter som også kan kobles til jordpotensialet og dermed gjøre det mulig å lagre komponenter og enheter trygt. For arbeid i elektronikkområdet er ESD-kompatible, ledende verktøy også tilgjengelig, som skiller seg fra kommersielt tilgjengelige isolasjonsverktøy på grunn av deres tilstrekkelige indre ledningsevne.

Klassifisering av materialer

Beskyttelseskategori

Den beskyttende effekten av materialer i skjermingskategorien er sikret for metaller ved hjelp av materialets høye elektriske ledningsevne. Denne kategorien har høyest ledningsevne. Emballasje i denne kategorien er identifisert med bokstaven (S) sammen med ESD-beskyttelsessymbolet. I henhold til standarden er overflatemotstanden til materialene under 100 Ω.

Beskyttelseskategori ledende

Når det gjelder plast, opprettes beskyttelseskategorien ledende ved bruk av grafittpartikler som føres inn i plastmatrisen. Denne kategorien har en ledningsevne som er lavere enn ledningsevnen til skjermingskategorien, men høyere enn ledningsevnen til den statiske avledende kategorien. Emballasje i denne kategorien er identifisert med bokstaven (C) i forbindelse med ESD-beskyttelsessymbolet. I henhold til standarden ligger overflatemotstanden til materialene i området mellom 100 Ω og 100 kΩ.

Statisk dissipativ beskyttelseskategori

Materialene i beskyttende emballasje i beskyttelseskategorien statisk avledningsmiddel har høyere elektrisk motstand enn emballasjen i kategorien "ledende". Ledningsevnen kan økes ved innføring av metallioner, f.eks. B. kobberioner, eller ved å påføre en antistatisk overflate. Disse materialene blir også referert til som elektrisk ledende. Emballasje i denne kategorien er identifisert med bokstaven (D) i forbindelse med ESD-beskyttelsessymbolet. I henhold til standarden ligger materialets overflatemotstand i området mellom 100 kΩ og 100 GΩ.

Kategori isolator

Alle materialer med en overflatemotstand større enn 100 GΩ er klassifisert som elektriske isolatorer fra et ESD-synspunkt og har ikke lenger den elektriske ledningsevnen som kreves for ESD-beskyttelse. I tillegg til betraktningen fra ESD-synspunkt, må det legges til at materialene i denne kategorien også fører elektrisk strøm av fysiske årsaker, selv om overflatemotstanden er større enn grenseverdien i henhold til standarden. Fra et ESD-synspunkt er ikke den avledende effekten av isolatorer tilstrekkelig, og av denne grunn må isolatorer ikke brukes.

Mål

Elektrostatiske ladninger

For å registrere mulige risikoer fra elektrostatiske ladninger, må du stole på måleinstrumenter, siden folk bare kan oppleve utladninger fra en spenningsverdi på rundt 2000 V. Elektrostatiske ladninger og deres elektriske feltstyrke kan måles med en elektrisk feltmåler.

I tillegg kan elektrostatisk ladning i noen tilfeller også gjenkjennes ved hjelp av elektrostatisk tiltrekning (se elektrostatikk ). Imidlertid krever dette vanligvis veldig høye ladninger. Imidlertid må det tas med i betraktningen her at det bare å feste gjenstander til hverandre også kan være basert på vedheft .

Støt fra statisk elektrisitet

Den elektrostatiske utladningen kunne bare måles for noen få år siden med sanntidsoscilloskoper> 1 GHz, fordi minnebrikene ikke kunne registrere den hurtige, engangs og aldri engang utladingspulsen (<1 ns). Med raske sanntidsoscilloskoper ble det funnet at z. B. når man utleder en person i hånden (personen går over teppet og nesten et håndtak), er det faktisk to utslipp: 1. Hånden blir først raskt utladet (liten ladning, rask) 2. Deretter blir hele kroppen utladet (stor ladning , omtrent ti ganger varigheten). Siden ladningsfordeling og gnistgenerering varierer veldig i praksis under reelle forhold, er spenning, strøm og utladningstid alltid individuelle. Disse er simulert med ESD-pistoler, som viser forskjellige simuleringsmodeller med innsatser (menneskekroppsmodell, maskinmodell, etc.).

Overflatemotstand og lekkasjemotstand

Overflatemotstanden til materialer og utstyrets lekkasjemotstand mot referansepotensialet PE har avgjørende innflytelse på ESD-beskyttelse. Ladning skjer gjennom friksjon på kroppene. Materialer som har tilstrekkelig lav overflatemotstand sikrer at på den ene siden nivået på ladespenningen minimeres og på den andre siden den elektrostatiske ladningen kan reduseres igjen. Lekkasjemotstanden til innretningene sørger for at elektrostatiske ladninger kan strømme bort mot referansepotensialet jord og dermed kan det ikke oppstå høye ladninger.

Evaluering av måleresultater

Evaluering av måleresultater krever vanligvis mye erfaring. Som det kan vises ved praktiske tester, kan materialer med overflatemotstand over den tillatte grenseverdien brukes i visse tilfeller. Dette er tilfelle når disse stoffene bare er lett ladet, for eksempel på grunn av friksjon, og ladebærerne brytes ned igjen etter veldig kort tid.

ESD i andre industrielle miljøer

Industrimiljø

Elektrostatiske ladninger kan hindre produksjon og prosessering av plast (spesielt plastfilm ), papir, tekstiler og glass. På den ene siden hindres transporten av materialet; på den andre siden henger uønskede partikler ( støv , lo , pulver ) vanligvis på materialet på grunn av den elektriske ladningen . Derfor brukes ionisatorer til å tømme disse materialene, spesielt i raske industrianlegg .

For eksempel krever produksjonsmaskiner for elektrisk isolering av kontinuerlige produkter og håndtering av isolerende bulkvarer spesielle sikkerhetstiltak mot elektrostatisk lading.

Den permanente jording av arbeidende mennesker i ESD-områder oppnås ved hjelp av jordingstropper, ESD-klær, ESD-hansker og antistatiske sikkerhetssko. Andre tiltak inkluderer antistatiske arbeidsflater, gulvbelegg eller ledende belegg på kontormøbler.

litteratur

  • DIN EN 61340-5-1 Elektrostatikk - Del 5-1: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Generelle krav (IEC 61340-5-1)
  • DIN EN 61340-5-1 Supplement 1 Elektrostatikk - Del 5-1: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Brukerhåndbok (IEC 61340-5-2)
  • DIN EN 61340-5-3 Elektrostatikk - Del 5-3: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Egenskaper og krav for klassifisering av emballasje brukt til komponenter som er følsomme for elektrostatisk utladning (IEC 61340-5-3)
  • Teknisk regel for farlige stoffer TRGS 727 Unngå fare for antennelse på grunn av elektrostatiske ladninger
  • Hartmut Berndt: Elektrostatikk - Standarder i VDE-serien forståelige . 3. Utgave. VDE Verlag GmbH, Berlin 2009, ISBN 978-3-8007-3049-0 .

Individuelle bevis

  1. Philip Havens: Når en smarttelefon eller nettbrett blir "utslettet"
  2. Brann på pumpemunnstykket - den under fare. Vesten, 5. juli 2010.
  3. Niels Jonassen: Mr. Static Explosions og ESD. (Ikke lenger tilgjengelig online.) I: Compliance Engineering. 1999, arkivert fra originalen 8. juli 2011 ; Hentet 5. mars 2011 .
  4. ^ Kaiser, Kenneth L.: Elektrostatisk utladning . Taylor & Francis, Washington, DC 2006, ISBN 0-8493-7188-0 , pp. 2-73 .
  5. a b c d e f g h i j k DIN EN 61340-5-1 Elektrostatikk - Del 5-1: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Generelle krav (IEC 61340-5-1)
  6. Dipl.-Ing., MBA Eng. Matthias Päselt: Vi hjelper deg med å beskytte produktene dine mot ESD-skade. Hentet 9. juni 2017 .
  7. DIN EN 61340-5-1 Supplement 1 Elektrostatikk - Del 5-1: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Brukerhåndbok
  8. En oversikt over verdiene som finnes, avhengig av settet med regler eller standarder, er tilgjengelig i ESD-standardoversikten PPE (PDF; 66 kB)
  9. a b DIN EN 61340-5-3 Elektrostatikk - Del 5-3: Beskyttelse av elektroniske komponenter mot elektrostatiske fenomener - Egenskaper og krav for klassifisering av emballasje som brukes til komponenter som er følsomme for elektrostatiske utladninger (IEC 61340- 5-3)

Se også

weblenker