FAQ ESD & Normes IEC

Eine elektrostatische Entladung (ESD, ElectroStatic Discharge) ist ein schneller Ladungsaustausch zwischen zwei Objekten mit unterschiedlichem Potenzial. Sie tritt auf, wenn sich zwei Materialien trennen (Reibung, Kontakt) oder wenn sich ein geladenes Objekt einem geerdeten Leiter nähert. In der Elektronikindustrie können diese Entladungen mehrere tausend Volt erreichen und empfindliche Bauteile irreversibel schädigen, selbst wenn der Bediener die Entladung nicht wahrnimmt.

Die fortschreitende Miniaturisierung macht Bauteile immer empfindlicher. Die Sperrschichten moderner Transistoren und integrierter Schaltungen sind so dünn, dass bereits eine winzige Entladung eine lokale Überhitzung verursachen, die Sperrschichten aufschmelzen oder latente Schäden hervorrufen kann. Diese sind bei der Sichtprüfung nicht erkennbar, verringern aber die Lebensdauer oder Zuverlässigkeit des Bauteils im Einsatz.

Man unterscheidet zwei Schadensarten. Katastrophale Schäden: Das Bauteil wird sofort zerstört, der Fehler wird bei der Endprüfung erkannt. Latente (versteckte) Schäden: Das Bauteil besteht die Prüfungen, weist aber eine strukturelle Schwäche auf, die beim Kunden zu einem vorzeitigen Ausfall führt. Latente Schäden sind die gefährlichsten, da sie Rücksendungen, Rückrufe und Imageschäden für den Hersteller verursachen.

Alle Branchen, die elektronische Bauteile oder Baugruppen handhaben: Unterhaltungselektronik, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Telekommunikation, Medizintechnik, Halbleiter sowie jede Werkstatt, die Leiterplatten repariert oder bestückt. Die zunehmende Miniaturisierung erweitert diesen Kreis jedes Jahr.

Die IEC 61340-5-1 ist die wichtigste internationale Referenz für den Schutz elektronischer Bauelemente vor elektrostatischen Phänomenen. Sie legt die Anforderungen an Einrichtung und Betrieb einer EPA (ESD Protected Area) fest, ebenso die Schulungspflichten für das Personal, die Prüfmethoden für die Ausrüstung und die einzuführenden Verfahren. Alle Eurostat-Produkte werden nach den Prüfverfahren der Normenreihe IEC 61340 qualifiziert.

Die IEC 61340-5-1 legt die allgemeinen Anforderungen an den Schutz ESD-empfindlicher Bauelemente fest und regelt die Einrichtung einer EPA. Die IEC 61340-5-2 ist der zugehörige Anwendungsleitfaden: Sie enthält praktische Empfehlungen, Beispiele und Erläuterungen, die Unternehmen bei der Umsetzung der 5-1 helfen. Beide Normen ergänzen sich und werden gemeinsam angewendet.

Die Norm ist in den meisten Ländern nicht gesetzlich vorgeschrieben, hat sich aber in vielen Branchen (Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobil, Medizintechnik) zu einer unverzichtbaren vertraglichen Anforderung entwickelt. Auftraggeber verlangen von ihren Zulieferern häufig die Einhaltung dieser Norm. Sie kann bei Kundenaudits geprüft werden, oder bei ISO-9001-Audits, wenn sie vertraglich vereinbart ist. Ihr US-amerikanisches Gegenstück, die ANSI/ESD S20.20, deckt denselben Bereich ab und verfügt über ein eigenes Zertifizierungsprogramm.

Die Normenreihe IEC 61340 deckt alle Aspekte der industriellen Elektrostatik ab. Sie umfasst insbesondere Prüfnormen zur Charakterisierung der elektrostatischen Eigenschaften von Materialien und Ausrüstung: Oberflächenwiderstand, Durchgangswiderstand, Aufladespannung, Abklingzeit usw. Eurostat qualifiziert seine Produkte nach IEC 61340-1, 2-1, 2-3, 3-2, 4-1 bis 4-10, 5-1, 5-2, 5-3 und 5-5.

Der Präsident von Eurostat ist Vorsitzender des französischen Komitees (TC 101, Arbeitsgruppen WG5 und WG13 für ESD) und ständiges stimmberechtigtes Mitglied bei der IEC. Damit ist Eurostat die einzige französische Stimme im Komitee IEC/TC 101 und wirkt direkt an der Erarbeitung der neuesten Normen mit. So kann Eurostat seine Lösungen nach den aktuellen normativen Anforderungen qualifizieren, noch bevor diese offiziell veröffentlicht werden.

Eine EPA ist ein speziell eingerichteter Arbeitsbereich zum Schutz ESD-empfindlicher Bauteile und Baugruppen. Sie ist physisch abgegrenzt und mit genormter Beschilderung gekennzeichnet. In einer EPA sind alle Geräte, Arbeitsflächen, Verpackungen und die vom Personal getragene Kleidung antistatisch oder ableitfähig, und alles ist mit einer gemeinsamen Erde verbunden, um Potenzialunterschiede zu vermeiden.

Eine EPA nach IEC 61340-5-1 erfordert insbesondere: die Erdung aller leitfähigen Elemente (Arbeitsflächen, Regale, Wagen), eine vollständige Ausrüstung des Personals (Erdungsarmband oder ESD-Schuhe in Verbindung mit ableitfähigem Boden), geeignete Verpackungen und Behälter für empfindliche Bauteile, ein Programm zur regelmäßigen Überprüfung der Ausrüstung sowie eine dokumentierte und regelmäßig aufgefrischte Schulung des Personals.

Nach IEC 61340-5-1 muss der Oberflächenwiderstand einer ableitfähigen Arbeitsfläche zwischen 10^6 und 10^9 Ohm liegen. Für Bodenmatten müssen der Widerstand zwischen zwei Punkten und der Widerstand gegen Erde ebenfalls die in der Norm festgelegten Kriterien erfüllen, gemessen nach dem Verfahren der IEC 61340-4-1. Diese Werte sind regelmäßig zu überprüfen und zu dokumentieren.

Ja. Eurostat bietet ESD-Audits vor Ort zur Ermittlung von Abweichungen von der IEC 61340-5-1, ESD-Schulungen in 3 Stufen (Bediener, Techniker, ESD-Koordinatoren) sowie einen Produktcharakterisierungsservice in unserem Labor an. Siehe unsere Seite Schulung, Audit und Services.

Diese drei Begriffe beschreiben unterschiedliche Widerstandsbereiche. Leitfähige Materialien haben einen Widerstand unter 10^5 Ohm: Sie leiten Ladungen sehr schnell ab, können aber gefährliche Ströme verursachen. Ableitfähige Materialien (10^5 bis 10^11 Ohm) leiten Ladungen kontrolliert und allmählich ab; sie sind im ESD-Bereich am weitesten verbreitet. Antistatische (bzw. gering aufladbare) Materialien erzeugen kaum oder keine elektrostatischen Ladungen, leiten sie aber nicht unbedingt ab.

Shielding (elektrostatische Abschirmung) bezeichnet die Fähigkeit einer Verpackung, ihren Inhalt vor äußeren elektrostatischen Feldern zu schützen, auch außerhalb einer EPA. Eine abschirmende Verpackung bildet einen Faradayschen Käfig um das Bauteil: Die Ladungen bleiben außen an der Verpackung und erreichen das Bauteil nicht. Für Transport und Lagerung empfindlicher Bauteile außerhalb einer Schutzzone ist das unerlässlich. Siehe unser Sortiment Flexible Verpackungen.

Die Konformität wird durch Laborprüfungen nach den in der Normenreihe IEC 61340 festgelegten Messverfahren nachgewiesen. Alle Eurostat-Produkte werden nach diesen Prüfverfahren qualifiziert. Unser Charakterisierungslabor kann zudem Ihre eigenen Produkte oder Materialien prüfen und einen dokumentierten Charakterisierungsbericht erstellen. Meiden Sie Produkte, die lediglich mit „ESD“ gekennzeichnet sind, ohne die zugrunde liegende Qualifizierungsnorm anzugeben.