ESD-Personenschutz
(886)Was ESD-Schutz bedeutet, also Schutz gegen elektrostatische Entladung
Elektrostatische Entladungen (ESD) begleiten uns täglich, gewinnen aber heutzutage vor allem in der Elektronikindustrie immer mehr an Bedeutung. Vor Jahren, als Vakuumröhren verwendet wurden, waren sie kein Problem. Das war auch nach der Einführung der Transistoren ähnlich. Die Situation änderte sich, als MOSFETs eingeführt wurden - ihre Ausfallraten stiegen, das Problem wurde untersucht und es wurde festgestellt, dass der Aufbau elektrostatischer Ladungen ausreichte, um den Ausfall der Oxidschicht im Gerät zu verursachen. Seitdem ist das Bewusstsein für ESD erheblich gestiegen, da sich gezeigt hat, dass viele elektronische Komponenten davon betroffen sind. Heutzutage betrachten viele Hersteller alle Komponenten als elektrostatisch empfindlich (nicht nur MOS-Geräte, die am anfälligsten für Beschädigungen sind) und führen in ihren Fabriken EPA-Zonen ein. Aufgrund der Bedeutung, die ESD beigemessen wird, investieren Hersteller von elektronischen Geräten viel in die EPA-Zonen (Electrostatic Protected Areas), also Orte zum Schutz vor elektrostatischer Entladung. Dank der implementierten EPA-Zone können sie sicherstellen, dass ihre Produkte bei Produktionstests keine hohen Ausfallraten aufweisen und lange Zeit eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Statische Übertragung und ESD-Empfindlichkeit. Warum braucht die Elektronik den ESD-Schutz?
Wenn man sich ansieht, wie sich ESD auf elektronische Geräte auswirkt, lohnt es sich, die Geräte selbst genauer zu betrachten und zu sehen, wie sie auf ESD reagieren. Es wurde festgestellt, dass einige elektronische Geräte gegenüber ESD empfindlicher sind als andere, und die empfindlichsten sind diejenigen, die die MOS-Technologie (Metal Oxide Semiconductor – Metalloxid-Halbleiter) enthalten. Es gibt mehrere Möglichkeiten, statische Ladungen auf Halbleiterbauelemente zu übertragen und Schäden durch elektrostatische Entladung zu verursachen. Der offensichtlichste ist der physische Kontakt mit einem geladenen und leitfähigen Objekt. Lasten können auf die Hände oder die Kleidung einer Person an der Werkbank gelangen. Ungesicherte Werkzeuge können noch schädlicher sein. Beispielsweise übertragen Metallschraubendreher die Ladung noch schneller als der menschliche Körper, was zu höheren Spitzenstromwerten führt. Daher sollte die EPA-Zone nur mit richtig ausgewählten Werkzeugen ausgestattet werden. Gleiches gilt für andere Gegenstände wie Dokumentenablagen, Schreibwaren oder sogar Plastikbecher.
ESD-Schutz
Es gibt viele Möglichkeiten, den ESD-Schutz zu implementieren. Es ist durchaus sinnvoll, auf die wichtigsten Punkte einer wirksamen Absicherung hinzuweisen:
Geräte in EPA-Zonen bauen und testen: Bei der Arbeit mit elektronischen Geräten ist es zwingend erforderlich, dass alle Komponenten und Baugruppen so gehandhabt werden, dass sie keiner ESD ausgesetzt sind. Aus Gründen der Benutzerfreundlichkeit behandeln Unternehmen häufig alle Komponenten als aufladungsempfindliche Geräte. Das in der Umgebung erforderliche ESD-Schutzniveau wird normalerweise durch die Verwendung einer EPA-Zone oder eines sogenannten ESD-Schutzbereichs erreicht, in dem alle Mittel zum Schutz vor solchen Ereignissen vorhanden sind. Im Rahmen der EPA führt man strenge Kontrollen durch, um sicherzustellen, dass ESD verteilt wird und die Umgebung selbst alle elektronischen Komponenten schützt. Die Verwendung eines EPA- oder ESD-geschützten Bereichs ist heute Standard in jeder Elektronikfertigung
Komponenten in einem ESD-kontrollierten Bereich lagern: Es muss nicht nur sichergestellt werden, dass elektronische Baugruppen in einer Umgebung gebaut werden, in der ESD-Schutz an erster Stelle steht. Außerdem muss sichergestellt werden, dass alle Komponenten in einer Umgebung gelagert und transportiert werden, in der ESD-Schutz implementiert ist. Ebenso muss der ESD-Schutz auch bei gelagerten Bauteilen angebracht werden.
Einen ESD-Kontrollprozess durchführen: Während die Installation der Ausrüstung und die physische Schaffung einer elektrostatisch dissipativen Umgebung der erste Schritt zur Schaffung eines ESD-geschützten Bereichs ist, ist es auch notwendig, geeignete Arbeitsprozesse zu implementieren und Mitarbeiter zu schulen. Der Bereich kann nur betrieben werden, wenn das Personal, das den Bereich nutzt, die geltenden Arbeitsregeln kennt und versteht, wie Komponenten und Ausrüstung zu handhaben sind, um ESD-Schäden zu vermeiden, und die Auswirkungen von ESD begriffen hat. Schulungen sind der Schlüssel dazu, da es absolut notwendig ist, dass die Mitarbeiter die richtigen Prozesse kennen, verstehen und anwenden.
Persönliche Schutzmaßnahmen für die Mitarbeiter gegen elektrostatische Entladungen:
Armbänder
In der Regel sind Armbänder das primäre Mittel zur Erdung des Personals und können auch während der Arbeit im Außendienst für den Potentialausgleich sorgen. Wenn es richtig getragen und mit einem Masse- oder Potentialausgleichspunkt verbunden ist, hält das Armband den Träger auf dem Erdpotential oder auf dem gleichen Potential wie das Objekt, wenn die Erdverbindung nicht hergestellt werden kann. Da eine Person und andere geerdete Gegenstände im Arbeitsbereich auf gleichem Potential liegen, kann es zwischen ihnen zu keiner gefährlichen Entladung kommen. Außerdem werden statische Aufladungen vom Menschen zum Boden transportiert und nicht akkumulieren.
Die Armbänder bestehen aus zwei Hauptkomponenten, dem Band und dem Erdungskabel, das das Armband mit einem gemeinsamen Erdungspunkt verbindet.
Die meisten Armbänder haben einen Widerstand, der in das Erdungskabel eingebettet ist. Seine Aufgabe ist es, den Strom zu begrenzen. Nach dem Ohmschen Gesetz ist der Strom gleich der Spannung dividiert durch den Widerstand; daher reduziert das Hinzufügen des Widerstands des "Bedienerschaltkreises" zur Erde die Strommenge, die durch das Kabel des Armbands fließt. Der Widerstandswert eines solchen Widerstands beträgt normalerweise 1 MΩ, die Leistung \ - mindestens 1/4 W und die Betriebsspannung 250 V. Wenn der Bediener Stromkreisen mit einer Spannung von 250 V oder mehr ausgesetzt ist, darf diese Schutzart aus Sicherheitsgründen nicht verwendet werden. Armbänder sollten regelmäßig getestet werden, um einen wirksamen Schutz zu gewährleisten. Eine tägliche Prüfung auf speziellen Prüfständen oder die Verwendung eines Dauermonitors auf einer Werkbank sind empfohlen.
Böden, Bodenmatten, Bodenbeläge zum Schutz vor ESD.
Die nächsten beiden einzelnen persönlichen Schutzausrüstungen sind das Boden-/Schuhsystem, das durch die Verwendung von ESD-kontrollierten Bodensystemen in Kombination mit ESD-kontrollierten Schuhen erreicht wird. Diese Kombination aus leitfähigen oder ableitfähigen Bodenbelägen und Schuhen bietet einen sicheren Erdungsweg zur Ableitung elektrostatischer Ladung und reduziert so die statische Aufladung. Zusätzlich zur Ladungsableitung verringern einige Bodenbelagsmaterialien (und Bodenbeschichtungen) auch die triboelektrische Aufladung. Der Einsatz eines Boden-/Schuhsystems empfiehlt sich besonders in Bereichen, in denen eine erhöhte Mobilität des Personals erforderlich ist. Darüber hinaus können die Bodenmaterialien die Ansammlung von Ladung auf Stühlen, mobilen Geräten wie Karren, Hubwagen und anderen Objekten minimieren, die sich auf dem Boden bewegen.
ESD-Schutzkleidung
PSA in EPA-Umgebungen umfasst auch Kleidung. Textilien, insbesondere solche aus Kunststoff, erzeugen elektrostatische Aufladungen, die sich an Bauteilen entladen können oder erzeugen elektrostatische Felder, die Aufladungen induzieren. Da das Kleidungsstück normalerweise elektrisch isoliert oder vom Körper isoliert ist, werden Ladungen auf Kleidungsstückstoffen nicht unbedingt über die Haut und dann auf den Boden abgeleitet. Antistatische Kleidung kann ein elektrisches Feld der darunter getragenen Kleidung unterdrücken oder anderweitig beeinflussen. Gemäß der Norm ANSI/ESD S20.20 und der Kleidungsnorm ANSI/ESD STM2.1 gibt es drei Kategorien von ESD-Kleidung:
ESD-Kleidung der Kategorie 1 ist eine Kleidung für statischen Schutz ohne Befestigung am Boden. Ohne Erdung kann sich jedoch auf leitfähiger oder ableitfähiger Kleidung, falls vorhanden, eine Ladung aufbauen und eine geladene Quelle erzeugen.
ESD-Kleidung der Kategorie 2 ist geerdete Kleidung zur statischen Kontrolle. Wenn sie mit der Erde verbunden ist, bietet sie ein höheres Maß an Unterdrückung des elektrischen Felds durch Kleidung, die unter der Schutzkleidung getragen wird.
ESD-Kleidung der Kategorie 3 ist ein geerdetes Kleidungssystem zur statischen Kontrolle, das auch die Haut einer Person mit einem identifizierten Massepfad verbindet. Der Gesamtwiderstand des Systems, einschließlich Person, Kleidung und Erdungskabel, sollte weniger als 35 MΩ betragen.
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