ESD-Schutz für mehr Sicherheit am Arbeitsplatz
Mit diesen antistatischen Maßnahmen verhindern Sie elektrische Entladung.
Professioneller ESD-Schutz (engl. ESD Protection) gewährleistet die Produkt- und Betriebssicherheit bei der Verarbeitung von Halbleitern in der Elektrotechnik sowie an Arbeitsplätzen mit Zündgefahren. Mit der richtigen Ausrüstung lassen sich statische Aufladung und Funkenflug zuverlässig verhindern. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie Sie Ihren Betrieb antistatisch ausstatten und warum ESD-Schutz in vielen Branchen unverzichtbar ist.
Warum ESD-Schutz so wichtig ist
Im Arbeitsalltag können sich Menschen, Arbeitsplätze und Maschinen elektrisch aufladen. Meistens bemerkt man das gar nicht: wenn zum Beispiel synthetische Kleidungsstücke aneinander reiben oder die Plastikrollen des Bürostuhls über den Kunstfaserteppich fahren. Doch bereits kleine elektrostatische Entladungen (engl. electrostatic discharge – ESD) können besonders bei der Verarbeitung von elektronischen Komponenten wie Halbleitern und Mikrochips zu Problemen führen. Entlädt sich die Energie unkontrolliert, werden die empfindlichen Bauteile beschädigt. Die DIN EN 61340 5 1 regelt die spezifischen Antistatik-Anforderungen im Betrieb beim Umgang mit elektronischen Komponenten. Auch in Bereichen mit Zündgefahren stellen die winzigen, unsichtbaren Funken, die bei der Entladung entstehen, eine erhebliche Gefahrenquelle dar. Mit der richtigen Ausrüstung verhindern Sie zuverlässig Produktschäden.
Wie funktioniert Erdung?
Um zu verstehen, wie und wo Sie eine ESD-Ausstattung am besten einsetzen, ist es wichtig zu wissen, wie Erdung funktioniert. Denn diese ist das Grundprinzip jedes ESD-Schutzes. Ist ein Objekt geerdet, bauen sich elektrische Ladungen gar nicht erst auf. Bei Elektroinstallationen führen spezielle Schutzleiter den für den Menschen gefährlichen Strom in die Erde ab. Aber Elektrizität kann auch außerhalb von Stromnetz entstehen, zum Beispiel in Form von Reibungsenergie. Diese elektrostatische Aufladung ist für den Menschen nicht gefährlich, doch führt man sie nicht ab, kann sie empfindliche Bauteile schädigen. Beim ESD-Schutz kommen deswegen Materialien zum Einsatz, die elektrische Ladung kontinuierlich über den Boden in die Erde leiten. So sammeln sich keine größeren Energiemengen an, die sich plötzlich entladen und Schäden verursachen.
Wo kommt ESD-Schutz zum Einsatz?
In zahlreichen Branchen ist ESD-Schutz wichtig. Ob im Labor, in der Produktion, der Fertigung oder im Lager – überall kann elektrische Aufladung entstehen. Auch im technischen Kundendienst oder Montagebaustellen sollte man sich davor schützen.
Vor allem aber in modernen Arbeitsbereichen wird zunehmend ESD-Schutz unverzichtbar, um Schäden an Produkten zu verhindern. Dazu zählen:
- Elektronikproduktion
- Industrieelektronik
- Computertechnik
- Telekommunikationstechnik
- Automobilelektronik
Womit sich elektrostatische Aufladung verhindern lässt
Maßnahmen zum ESD-Schutz sollten je nach Anwendungsfall möglichst umfassend sein. Schon kleinste Entladungen können großen Schaden anrichten. Dabei müssen sich nicht nur Mitarbeitende, die elektrische Komponenten verarbeiten, mit entsprechender ESD Kleidung vor statischer Aufladung schützen. Auch von Werkzeugen und Produktionsanlagen gehen elektrostatischen Gefahren aus. Eine elektrostatische Schutzzone mit ESD Matten und speziellen ESD Tischen verhindert, dass sich Personen oder der Arbeitsplatz an sich aufladen. Für den sicheren Transport des Endproduktes eignen sich spezielle Verpackungen wie Antistatikfolie, ESD-Beutel oder ESD Schaumstoff.
Der Grundaufbau eines ESD sicheren Arbeitsplatzes sieht wie folgt aus:
- Antistatikmatte (A)
- Erdungskabel (B)
- Erdungsstecker (C)
- ESD-Schlaufe (D)
- ESD-Armband (E)
Wichtige Produkte im Überblick
Antistatik-Matten
Schaffen eine Erdungsfläche auf dem Tisch oder Boden durch verschiedene Schichten aus ableitenden Materialien wie Schaumstoff oder Vinyl.
Arbeitsplatz-Kits
Enthalten Matten sowie Erdungskabel, -klemmen und -stecker in einer Tasche. Ideal für Arbeiten im Außendienst.
Verpackungen
Für sicheren Transport empfindlicher Elektronik wie Mikrochips oder zur einfachen Abdeckung.
ESD-Beutel
Wahlweise erhältlich mit einer leitenden Schicht aus metallisiertem Film oder als Beutel aus Polyethylenterephthalat (PET).
Was sind Antistatika?
ESD-Produkte wirken antistatisch, doch was bedeutet das eigentlich? Der Begriff bezieht sich auf synthetische Fasern. Sie sind eigentlich nicht antistatisch, denn synthetische Fasern absorbieren nur wenig Feuchtigkeit und laden sich deswegen durch Reibung auf. Um das zu verhindern, muss man sie erst veredeln: Dafür bringt man entweder Antielektrostatika auf oder verbessert die Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme. Diese antistatischen Aufrüstungen lassen in der Regel mit der Zeit nach, sodass sich die Materialien wieder elektrostatisch aufladen können.
Perfekt geschützt am Arbeitsplatz
Manchmal sind nicht nur Maschinen und Werkzeuge, sondern ganze Werks-Arbeitsplätze und Büroumgebungen antistatisch auszustatten. Eine praktische Lösung sind temporäre ESD-geschützte Bereiche. Mit einem handlichen, transportablen Arbeitsplatzkit sind diese in kürzester Zeit eingerichtet und lassen sich genauso schnell auch wieder abbauen. Es besteht normalerweise aus Arbeitsplatte, Antistatik-Matte, ESD-Armband und Erdungskabel.
Zu den üblichen Büroartikeln, die ESD-Schutz garantieren, gehören Reinraumprodukte wie: Notizblöcke, Dokumentenhüllen und Abfallbehälter. Um empfindliche Bauteile zu verwahren, eignen sich ESD-Wandregale, -Schutzbehälter oder Schränke und Schubladen. Um größere Geräte müssen Sie sich selbstverständlich auch keine Sorgen machen: Mit speziellen Kunststoffabdeckungen oder -Folien sind diese oder auch Paletten sicher geschützt.
Auch bei der Reinigung lässt sich statische Aufladungen vermeiden. Dafür verwendet man antistatische Wischtücher und Reinigungsmittel. Damit auch wirklich keine Probleme entstehen, kontrolliert man mit ESD-Dauerüberwachung die Arbeitsflächen kontinuierlich auf elektrostatische Entladungen.
Sichere Verwahrung und Transport von elektronischen Bauteilen
Umfangreicher ESD-Schutz bei der Produktion ist ein guter Anfang. Halbleiter brauchen aber auch bei Transport und Aufbewahrung eine Umgebung, die vor elektrischer Entladung schützt. Viele antistatischen Verpackungen bestehen deswegen aus gering aufladbarem und ableitfähigem Polyethylen. So stellen Sie sicher, dass beim Kunden ein funktionsfähiges Produkt ankommt. Es gibt verschieden Möglichkeiten:
Antistatische Folien: Diese glatte und meist dehnbare Folie besteht aus einem ableitenden Film. Sie eignet sich vor allem, um Produkte mit individueller Größe von Hand oder per Maschine zu verpacken.
Luftpolsterfolien: Diese Folie funktioniert wie ein Faraday‘scher Käfig und leitet Elektrizität außen ab, sodass empfindliche Geräte sicher bewahrt sind. Die Luftblasen polstern das Produkt zusätzlich ab und verhindern so Transportschäden.
Antistatische Schläuche: Dank ihrer Schlauchform ist diese ESD Folie an zwei Seiten verschlossen und verwandelt sich in einen praktischen Beutel, wenn man sie verschweißt.
Ableitfähige Abdeckhauben: In verschiedenen Größen erhältlich, eignen sie sich diese Hauben, um größere Objekte abzudecken. So bekommen zum Beispiel Paletten einen Extra-Schutz beim Transport.
ESD Schaumstoff: Dank geringer Dichte sind er superleicht und schützt empfindliche Komponenten nicht nur vor ESD, sondern auch vor Stößen. Einsteckschlitze fixieren das Produkt in der Verpackung.
ESD-Beutel und -Tüten: Beliebtes Aufbewahrungsmedium für kleinere Objekte, das man mit Heißversiegelung oder Druckverschluss ganz einfach verschließt.
Mylar-Beutel: Mylar ist der Handelsname für eine biaxial orientierte Polyesterfolie. Sie zeichnen sich durch ihre geringe Wasseraufnahme aus, wirken elektrisch isolierend und bieten einen guten Luftbarriereschutz.
Die Luftfeuchtigkeit – ein nicht zu unterschätzender Faktor
Elektrostatische Spannungen werden durch Reibung aufgebaut. Dabei spielt die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung eine nicht unerhebliche Rolle. Je höher die Luftfeuchtigkeit, desto schwieriger wird es, höhere Ladungsmengen zu erreichen. Zum Vergleich: Beim Arbeiten am Schreibtisch in Räumen mit relativ hoher Luftfeuchte (ca. 90 Prozent) entstehen elektrostatische Ladungen von ca. 100 Volt. Bei sehr trockener Luft (>20 Prozent) können schnell Spannungen von mehreren tausend Volt erreicht werden. Doch auch eine hohe Luftfeuchte gilt es nun aus offensichtlichen Gründen bei Arbeiten mit elektronischen Bauteilen zu vermeiden. In Reinräumen (s.u.) herrscht in der Regel eine Luftfeuchtigkeit von 45 Prozent, bei einer Raumtemperatur von 22 Grad Celsius. Gerade hier ist es daher enorm wichtig, umfassende Maßnahmen zur Verhinderung von elektrostatischen Aufladungen zu Ergreifen. Weitere Informationen zum Thema Luftfeuchte und wie man diese überwacht finden Sie in unserem Ratgeber zu Hygrometern.
Gut zu wissen!
Regelmäßige Schulungen helfen
Nicht nur äußerlich sollten Arbeitsplatz und Personen geschützt werden. Wichtig ist auch die Aufklärung über die Schutzmaßnahmen. Dafür eignen sich Mitarbeiterschulungen, wie sie die europäische Norm DIN EN 61340-5-1 vorsieht. Hier lernen Ihre Arbeitskräfte, wie ESD entsteht, welche Folgen sie hat und welche Materialien in Reinräumen und ESD-Schutzzonen ungeeignet sind. Dazu üben sie den richtigen Umgang mit sensiblen ESD Komponenten und der passenden Schutzausstattung. So legen Sie die Grundlage für ein optimales Verhalten, damit ESD nicht entsteht.
Schutzkriterien für Reinräume: Das sollten Sie beachten
Einige Produktionsverfahren erfordern eine besondere Umgebung, in der die Verunreinigung der Luft mit Partikeln möglichst gering ist. Solche Bereiche bezeichnet man als Reinraum, man findet sie in der Nanotechnologie, der Optik- und Lasertechnologie, der Luft- und Raumfahrttechnik, der biologischen und medizinischen Forschung sowie in der Lebensmittel- und Arzneimittelproduktion.
Um die Qualität eines Reinraumes zu beurteilen, misst man die Art und Menge der in der Luft befindlichen Partikel. Je nach Reinheitsgrad des Raumes ergeben sich verschiedene Reinraumklassen, die eine maximale Konzentration von Partikeln einer bestimmten Größe auf einem Kubikmeter Luft erlauben. Dabei ist es wichtig, stets unter konstanten Bedingungen zu messen, um die Werte vergleichbar zu machen. ISO, VDI oder GMP teilen Reinräume nach unterschiedlichen Kriterien in mehrere Klassen ein.
Ein sehr häufiger Einsatzbereich von ESD-Schutzmaßnahmen ist die Elektronik und Mikroelektronik, da hier empfindliche Halbleiter durch minimale Verunreinigungen oder elektrische Entladungen Schaden nehmen können. Ein solcher Reinraum muss deswegen auch effektiven ESD-Schutz bieten, der die elektrostatische Aufladung von Maschinen, Arbeitsplatz und Mitarbeitern verhindert. Die richtige Ausstattung hilft, gefährliche Spannungen abzuleiten, bevor sie kostspieligen Schaden anrichten.
Die wichtigsten Normen für Reinraumklassen
Bis 2001 unterteilten sich Reinräume nach der „US FED STD 209E / 209D“ in die Klassen 1-100.000. Heute sind die folgenden drei Normen gültig:
ISO 14644-1: Je nach Konzentration luftgetragener Partikel teilt diese ISO-Norm Reinräume in insgesamt 9 Klassen ein, wobei Klasse 1 für den höchsten Reinheitsgrad steht. Man verwendet sie viel in der Halbleitertechnik.
VDI-Norm: Sie ergänzt die ISO-Norm um praktische Aspekte. Neben Reinheit spielen auch technische Anforderungen an Produktionsmittel, Mitarbeiter und Arbeitsplätze eine Rolle.
GMP-Leitfaden: Hat seinen Ursprung im Pharmabereich, findet aber auch in anderen Industriesektoren Anwendung. Nach der Menge luftgetragener und mikrobiologischer Partikel ergeben sich die vier GMP-Klassen für Reinräume. Klasse A zeigt dabei die höchste Reinheit an, Klasse D stellt die geringsten Anforderungen.
Das könnte Sie auch interessieren:
IP-Ratings und Schutzklassen entschlüsseln
Sie benötigen Hilfe beim Entschlüsseln des Codes für IP-Schutzarten oder möchten mehr über VDE Schutzklassen erfahren? Hier finden Sie eine ausführliche Übersicht aller Kennzeichnungen zum Schutz von Elektronik oder vor elektrischen Schlägen.
Read Story >
ESD-Schutz: Die richtige Kleidung gehört auch dazu!
Von ESD Schuhen über Handgelenksbänder und Sohlenableitbänder: In unserem Ratgeber zu ESD Kleidung erklären wir ausführlich, wie Sie Mitarbeitende von Kopf bis Fuß vor elektrostatischer Aufladung schützen.
Read Story >