ESD-Schutzmaßnahmen für eine störungsfreie Arbeit

ESD-Schutzmaßnahmen (Electro Static Discharge) sind ein äußerst wichtiges Thema in vielen Bereichen. Bei ESD handelt es sich um die elektrische Ladung, die zwischen zwei Körpern mit unterschiedlichen Spannungspotenzialen ausgetauscht wird. Im Alltag entsteht dies fast überall und ist meist unbedenklich. Aber in Unternehmen, die beispielsweise Halbleiter herstellen und verkaufen, kann ESD zu erheblichen Problemen führen.

Ein Halbleiterhersteller musste feststellen, dass 25 Prozent der defekten zurückgelieferten Bauteile auf ESD-Schäden zurückzuführen waren. So etwas hat deutliche wirtschaftliche Auswirkungen, darunter Reparaturkosten, Strafzahlungen, Ersatzleistungskosten und nicht zuletzt einen Imageschaden für das Unternehmen. Kleine Bauteile im Cent- oder Euro-Bereich können so zu Schäden in Höhe von mehreren tausend Euro führen.

Es ist daher höchste Zeit, sich wirkungsvolle ESD-Schutzmaßnahmen genauer anzusehen. In vielen Arbeitsbereichen können Entladungen zu hohen Spannungen führen und bei elektronischen Baugruppen eine elektrische Überlastung verursachen. Dies kann zu Ausfällen im Betrieb, Beschädigungen oder Defekten an Bauteilen führen. Bauteile, die besonders empfindlich gegenüber ESD sind, können bereits bei einer Spannung von 20 Volt beschädigt oder zerstört werden.

Es gibt verschiedene ESD-Schutzmaßnahmen für den Arbeitsplatz, wie elektrisch leitfähige Arbeitsoberflächen, spezielle Möbel, Kleidung und Schuhe sowie entsprechende Bodenbeläge. Der ESD-Schutz hat zwei Hauptziele: Zum einen soll er Spannungsstau durch Ableitung und Erdung vermeiden. Zum anderen soll er die Entladung mithilfe von großen elektrischen Widerständen kontrollieren.

Diese Branchen brauchen ESD-Schutz 

ESD-Schutzmaßnahmen sind in vielen Arbeitsbereichen unerlässlich, sei es im Labor, in der Produktion, in der Fertigung, im Lager oder auch beim technischen Kundendienst und auf Montagebaustellen. Besonders in "modernen" Arbeitsbereichen spielen ESD-Festigkeit und ESD-Schutz eine wichtige Rolle. Dazu zählen unter anderem die Elektronikproduktion, die Industrieelektronik, die Computertechnik, die Telekommunikationstechnik und die Automobilelektronik.

An einem ESD-Arbeitsplatz wird mit Bauelementen und Bauteilen gearbeitet, die besonders empfindlich gegenüber elektrostatischer Ladung sind. Daher werden verschiedene Schutzmaßnahmen ergriffen, um die vorhandene Ladung kontrolliert in die Erde abzuleiten und so Aufladungen zu verhindern. Dies geschieht durch geeignete leitfähige Materialien und Erdungsmaßnahmen, um die elektrostatische Ladung sicher abzuleiten und Schäden an empfindlichen Bauteilen zu vermeiden.

Wichtige Richtlinien und gesetzliche Regelungen 

Die Vorschriften für einen ESD-Arbeitsplatz sind durch die ESD-Normen in Deutschland und vielen europäischen Ländern festgelegt. Die DIN EN 61340-5-1 behandelt den "Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene". Diese Norm enthält alle Richtlinien für ein effektives Management von elektrostatischen Ladungen in Unternehmen, angefangen beim Entwurf und Konzept bis hin zur Umsetzung und Aufrechterhaltung von ESD-Schutzmaßnahmen.

Diese Richtlinien lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen. Es gibt ESD-Kontrollelemente, die in den Schutzzonen angewendet werden, sowie administrative Schutzmaßnahmen, zu denen beispielsweise Mitarbeiter-Schulungen gehören.

Es ist äußerst wichtig, dass alle Maßnahmen auf die hergestellten Produkte und die jeweilige Umgebung abgestimmt werden. Nur so kann der notwendige Schutz gewährleistet werden und potenzielle Schäden durch elektrostatische Ladungen vermieden werden.

Die ESD-Arbeitsplatzgestaltung

Arbeitsplatzbezogene ESD-Schutzmaßnahmen umfassen unter anderem:

• ableitfähige oder antistatische Arbeitsoberflächen
• elektrostatisch schützende Bodenbeläge
• ESD-geeignete Sitzgelegenheiten
• Vermeidung unnötiger Isolatoren wie Kaffeetassen, Klebebänder, Styropor und Kunststofffolien
• Verwendung von Ionisatoren zur gezielten Entladung von elektrostatischer Ladung im Produktionsprozess
• der ESD-Arbeitsplatz muss frei von Materialien aus Kunststoff und Styropor sein

Lassen Sie uns zwei dieser Maßnahmen genauer betrachten. Die ausreichende Leitfähigkeit der Bodenbeläge bzw. Fußböden ist von entscheidender Bedeutung. Der Ableitwiderstand für Fußböden sollte bei 1 MΩ liegen. Um dies zu überprüfen, werden sogenannte Walking-Tests durchgeführt. Dabei darf die maximale Aufladung der Angestellten nicht mehr als 100 Volt betragen. Es gibt verschiedene Ausführungen von speziellen Bodenbelägen, darunter Platten, Rollenware, Beschichtungen oder Lackierungen. Rollenware und Beschichtungen werden am häufigsten verwendet.

Des Weiteren ist es wichtig, ESD-geeignete Sitzgelegenheiten. Diese Stühle sind ableitfähig und tragen dazu bei, elektrostatische Ladungen vom Körper des Benutzers zu ableiten. Sie sind in der Regel mit elektrisch leitfähigem Material bezogen und verfügen über spezielle Mechanismen zur Erdung. Dadurch wird sichergestellt, dass elektrostatische Ladungen kontrolliert abgeleitet werden können.

Indem diese und andere ESD-Schutzmaßnahmen am Arbeitsplatz umgesetzt werden, können potenzielle Schäden durch elektrostatische Ladungen reduziert oder vermieden werden.

Weitere ESD-Schutzmaßnahmen

Für eine umfassende Ausrüstung des ESD-Arbeitsplatzes sind weitere wichtige ESD-Schutzmaßnahmen zu beachten:

• ESD-Einrichtung: Neben der allgemeinen Arbeitsumgebung muss der ESD-Arbeitsplatz selbst den geltenden ESD-Schutznormen entsprechen. Tische und Stühle haben häufig direkten Kontakt mit den Mitarbeitern und müssen daher aus ableitfähigem Material bestehen und eine kontrollierte Verbindung zur Erdung gewährleisten. Dies kann durch ESD-Matten oder spezielle Bodenbeschichtungen erreicht werden. Für Arbeitsstühle im ESD-Bereich werden oft die "ESD-Neon"-Serie empfohlen.
• ESD-Schuhe: Es werden spezielle Schuhe verwendet, die elektrische Ladungen über den Fußboden ableiten und somit an das Erdpotential abgeben können.
• ESD-Handschuhe: In Zukunft wird die Norm EN 16350 "Schutzhandschuhe gegen elektrostatische Risiken" den Einsatz von ESD-Handschuhen regeln. Diese Handschuhe sind ebenfalls ableitfähig.
• ESD-Bekleidung: Mitarbeiter tragen ableitfähige Schutzkleidung, um eine starke Aufladung durch Bewegung oder Reibung an anderen Körpern zu vermeiden. Diese Kleidung besteht aus Baumwollgewebe oder speziellen Geweben mit Leitgarnfasern. Um den Schutz zu gewährleisten, sollte die Kleidung eng anliegend und geschlossen getragen werden. ESD-Bekleidung lädt sich nicht stark auf und leitet elektrische Ladungen gezielt ab.
• ESD-Werkzeuge: Werkzeuge mit Kunststoffgriffen oder Metallwerkzeuge gelten im ESD-Bereich als kritisch. Daher sollten alle Werkzeuge aus elektrostatischen und ableitfähigen Materialien bestehen, um einen definierten und langsamen Ladungsausgleich zu gewährleisten. ESD-Werkzeuge finden beispielsweise in der Elektronikproduktion oder im Kundenservice Einsatz.

Mitarbeiterschulungen

Die Schulung der Mitarbeitenden ist ein unverzichtbarer Bestandteil des ESD-Kontrollprogramms und wird von den ESD-Richtlinien ausdrücklich gefordert. Hierbei werden konkrete Arbeitsrichtlinien und Anweisungen zur wirksamen ESD-Schutzmaßnahmenumsetzung vermittelt. In der ESD-Norm wird betont, dass diese Schulungen die erste effektive Stufe für einen wirksamen ESD-Schutz darstellen.

Sie sind Teil des administrativen Schutzmaßnahmenpakets im ESD-Kontrollprogramm, das auch die Bestimmung der erforderlichen ESD-Schutzmaßnahmen und die regelmäßige Überprüfung ihrer Wirksamkeit umfasst. Ziel der Schulungen ist es, bei der Belegschaft ein Bewusstsein für die unsichtbaren Gefahren am ESD-Arbeitsplatz zu schaffen und sie für die Bedeutung des ESD-Schutzes zu sensibilisieren.

Es werden verschiedene Aspekte behandelt, wie zum Beispiel:

• Die Funktionsweise von elektrostatischen Ladungen und deren Auswirkungen auf elektronische Bauteile.
• Die Bedeutung von ESD-Schutzmaßnahmen und deren korrekte Anwendung.
• Verhaltensregeln und Prozesse zur Vermeidung von elektrostatischen Ladungen.
• Die richtige Handhabung von empfindlichen Bauteilen und Werkzeugen.
• Notfallmaßnahmen im Falle einer elektrostatischen Entladung oder eines ESD-Ereignisses.

Durch die Schulungen wird das Bewusstsein der Angestellten geschärft, sie werden befähigt, ESD-Schutzmaßnahmen effektiv umzusetzen und potenzielle Risiken zu erkennen und zu minimieren. Dies stellt sicher, dass der ESD-Schutz kontinuierlich eingehalten wird und Schäden an elektronischen Bauteilen vermieden werden.

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