ESD – was es ist und wie Sie damit umgehen

Was ist ESD? Überall im Alltag entstehen minimale elektrische Ladungen durch Reibung, sei es beim Laufen auf einem Teppich, beim Autofahren oder beim Anziehen eines Pullovers. Diese elektrostatischen Ladungen können zu unerwarteten elektrischen Schlägen führen und werden als ESD oder "Electro Static Discharge" bezeichnet. Es handelt sich um ein Phänomen, das im Grunde harmlos ist. Doch im Labor oder bei der Herstellung elektronischer Bauteile kann ESD verheerende Auswirkungen haben. In diesem Artikel zeigen wir, warum das so ist, und welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um ESD zu verhindern.

Warum ESD Ihr Produkt beschädigt

Bei elektrostatischer Entladung entstehen hohe Spannungspotenziale. Durch Gehen auf Teppich bei einer Luftfeuchtigkeit von 10 bis 20 Prozent können Spannungen von bis zu 35.000 Volt entstehen. Heben Sie bei gleichen Bedingungen eine Plastiktüte von Ihrem Arbeitstisch auf, beträgt die elektrostatische Spannung etwa 20.000 Volt. Wird diese Spannung nicht über den Boden abgeleitet, und Sie berühren oder gelangen auch nur in die Nähe eines leitenden Gegenstandes, entlädt sich die Spannung schlagartig. Sie spüren und hören den elektrischen Schlag und sehen ihn möglicherweise auch. 

Wenn dieser kleine Blitz auf empfindliche elektronische Bauteile überspringt, tritt eine Überlast ein. Ausfälle und Schädigungen sind die Folge. Erst ab etwa 3.000 Volt sind diese Funken spürbar. Ohne ESD-Schutz besteht also die Möglichkeit, dass Sie unwissentlich beschädigte Produkte ausliefern. Dies erhöht nicht nur die Retourenrate, sondern wirkt sich auch negativ auf den Ruf der Produkte aus. Denn auch wenn sie nicht zerstört sind, können sie dennoch aufgrund von ESD-Schäden dauerhaften Belastungen nicht standhalten oder Wochen oder Monate nach dem Kauf versagen. 

Noch verheerender kann ESD beim Umgang mit Gasen oder leicht entzündlichen Materialien wirken. Ein einziger Funke reicht aus, um einen Brand auszulösen. ESD-Schutz ist in solchen Arbeitsumgebungen nicht nur wichtig für den Schutz von Arbeitsgeräten, sondern auch für die Sicherheit der Mitarbeitenden.

So schützen Sie Ihre Produkte vor ESD

Es ist nicht möglich, elektrische Aufladung zu verhindern, da sie allein durch unsere Bewegungen oder das Berühren von Gegenständen entstehen. Dieser Vorgang lässt sich teilweise beeinflussen. Konstante Temperaturen und eine hohe Luftfeuchtigkeit verringern zum Beispiel die Spannungspotenziale. Doch auch bei einer Luftfeuchtigkeit von 60 bis 90 Prozent können sich beim Arbeiten Spannungen von 100 Volt aufbauen. Selbst eine unkontrollierte Entladung dieser geringen Spannung kann elektronische Baugruppen schädigen.

Wird die Spannung dagegen kontrolliert abgeleitet, entstehen keine Funken. Dazu müssen die Ladungen kontinuierlich in den Boden geführt werden. Indem Menschen, Möbel und Arbeitsmittel ständig geerdet sind, wird der ESD-Schutz wirksam. Dieses Ziel können Sie erreichen, indem Sie in einem ESD-Schutzbereich die richtigen Materialien verwenden.

Wie Sie einen ESD-Arbeitsplatz richtig einrichten

Damit Arbeitsmittel, Kleidung und Möbel die elektrostatische Aufladung nicht unterstützen, ist es wichtig, dass sie die erzeugten Ladungen in den geerdeten Boden ableiten. Dafür sind die richtigen Materialien nötig. Sie dürfen nicht isolieren, denn dadurch stauen sich Spannungen auf, ohne abzufließen. Doch auch leitende Materialien sind für den ESD-Schutz ungeeignet, da sie das Überspringen von Funken erleichtern. Daher sind es die sogenannten ableitfähigen Materialien mit einem Oberflächenwiderstand zwischen 106 und 109 O, die für einen ESD-Schutzbereich die idealen Eigenschaften besitzen.

ESD-Kleidung

Schützende ESD-Kleidung ist ein wesentlicher Faktor, um elektrische Ladungen zu vermeiden und abzuleiten. Denn direkt am Körper des Menschen kommt es zu Spannungen von mehreren tausend Volt durch die normalen Bewegungen. Die Kleidung darf diese Ladungen nicht binden, sondern muss sie ableiten. ESD-Kleidung besitzt daher leitfähige Fasern. Meist bestehen sie aus Polyester, Baumwolle oder einem Gemisch davon. Um die Ableitfähigkeit sicherzustellen, werden zusätzlich leitfähige Fasern wie Karbon eingearbeitet. 

Neben der Kleidung liegt am ESD-Arbeitsplatz auch ein besonderes Augenmerk auf den Schuhen, denn sie sind die Verbindung zum Boden. Ein Schuh ist für den Einsatz im ESD-Bereich geeignet, wenn er komplett aus ableitfähigem Material besteht. Hochwertige Arbeitsschuhe verfügen außerdem über Kontaktflächen an den Sohlen, die die Ableitfähigkeit zusätzlich verbessern. 

Um die Verbindung zur Erde am Arbeitsplatz dauerhaft zu gewährleisten, kann der Einsatz von Erdungsarmbändern sinnvoll sein. Durch ein ableitfähiges Armband, das über ein Kabel geerdet ist, werden aufgebaute Spannungen kontinuierlich abgeleitet. Der Funkenschlag hat so keine Chance. 

Die richtige Kleidung für den ESD-Arbeitsplatz zu finden, ist nicht schwer. Denn ESD-Arbeitskleidung ist durch ein gelbes ESD-Siegel zu erkennen. Trägt die Kleidung das Siegel, kann sie bedenkenlos im ESD-Schutzbereich verwendet werden.

ESD-Möbel und weitere Arbeitsmittel

Im ESD-Schutzbereich sind isolierende Kunststoffe, Styropor oder handelsübliche Mappen und Schutzhüllen nicht erlaubt. Das gilt selbstverständlich auch für Möbel und Arbeitsmittel. ESD-Werkzeug ist mit ableitenden statt mit isolierenden Griffen ausgestattet, um unkontrollierte Entladungen auf das Bauteil zu verhindern. Auch Behälter, Tische, Stühle, Regale und Schränke müssen ableitfähig sein. Aluminium ist für Tische und Regale das ideale Material in der ESD-Schutzzone. Damit der ESD-Schutz wirken kann, benötigt jedes Möbelstück eine Verbindung zur Erdung.

Oft genügt es, wenn die Möbelstücke aus ableitfähigem Material bestehen und auf dem Boden stehen. Ist der Boden allerdings nicht ableitfähig, sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Um für Menschen, Arbeitsmittel und Möbel eine ausreichende Erdung zu gewährleisten, werden neben der festen Installation von ESD-Böden auch geerdete Matten eingesetzt. So bleibt der ESD-Arbeitsplatz flexibel und kann beispielweise bei Umstrukturierungen problemlos verlegt werden.

Besondere Aufmerksamkeit im ESD-Bereich gilt den Sitzmöbeln. Denn die Rollen ergonomischer Arbeitsstühle und auch die Bezugsstoffe bauen in der Regel hohe Spannungen auf. Aus diesem Grund werden speziell für den ESD-Einsatz entwickelte Stühle eingesetzt. 

So verfügt beispielsweise der ESD-NEON unter anderem über ableitfähige Rollen und Polster.

Auch bei Möbeln und Arbeitsmitteln ist es wichtig, auf die Kennzeichnung zu achten. Trägt das Möbelstück das ESD-Siegel, kann es bedenkenlos im Schutzbereich eingesetzt werden.

Die richtige ESD-Arbeitsplatzgestaltung

Die vorangegangenen Informationen verdeutlichen, dass die Gestaltung eines ESD-Arbeitsplatzes anspruchsvoller ist als die von herkömmlichen Arbeitsplätzen ohne Schutzvorkehrungen. Gleichzeitig sind einige Grundprinzipien wie Ergonomie auch im ESD-Bereich von großer Bedeutung.

Ergonomische Arbeitsplätze gewährleisten, dass Mitarbeitende langfristig gesund bleiben und ihre Arbeit nicht beeinträchtigt wird. Wie Sie einen Arbeitsplatz ergonomisch gestalten, lesen Sie hier. 

Die Besonderheit des ESD-Arbeitsplatzes sind die strengen Vorschriften bezüglich der verwendeten Materialien und Kleidung. Um sicherzustellen, dass keine gefährlichen Substanzen in den Schutzbereich gelangen, ist eine deutliche Kennzeichnung unerlässlich. Auffällige Bodenmarkierungen, gut platzierte Schilder und eine gründliche Schulung der Mitarbeiter tragen dazu bei, dass der ESD-Schutzbereich sicher bleibt. Erfahren Sie hier detaillierte Informationen zur Einrichtung eines ESD-Arbeitsplatzes.

Schützen Sie Ihre Beschäftigten und Ihre Produkte

Elektrische Entladungen sind ein natürlicher Vorgang, der nicht verhindert werden kann.

Allerdings stellen sie eine potenzielle Gefahr für den Menschen und empfindliche Baugruppen oder gefährliche Stoffe dar. Daher ist es wichtig, Spannungen kontrolliert abzuleiten. Um einen ESD-Arbeitsplatz vollständig sicher zu gestalten, ist es entscheidend zu verstehen, was ESD ist und wie es kontrolliert werden kann. Mit diesem Artikel und weiteren Beiträgen möchten wir Ihnen den Umgang mit ESD erleichtern.