So funktioniert ESD-Schutz im Reinraum

Bestimmte Branchen produzieren oder verarbeiten empfindliche elektronische Bauteile in Reinräumen. Dies führt zu einer doppelten Herausforderung: Sensible Bauteile müssen nicht nur vor Verunreinigungen, sondern auch unkontrollierten elektrostatischen Entladungen (= ESD) geschützt werden. Das ist etwa in der Elektronikindustrie, der Wafer- und Chipfertigung sowie der Mikrosystemtechnik der Fall. Die Lösung liefert eine Verbindung von Reinraum und ESD-Schutz.

Im Reinraum muss die Anzahl der Partikel so gering wie möglich sein. Nur so lässt sich eine Kontaminierung der sensiblen Prozesse vermeiden. Spezielle Filter zur Luftreinigung entfernen feinste Partikel, Viren und Aerosole. Zusätzlich verhindert ein geringer Überdruck das Eindringen von Partikeln aus der Umgebung in den Reinraum.

Nicht nur unerwünschte Partikel gefährden empfindliche Bauteile. Große Schäden entstehen ebenfalls durch ESD: Zwischen zwei unterschiedlich aufgeladenen Objekten findet ein unkontrollierter Ausgleich elektrostatischer Ladungen statt. Häufig laden sich Bauteile durch Reibung auf. Für eine elektrostatische Entladung ist jedoch kein direkter Kontakt erforderlich. Bereits kleine Spannungen von 100 Volt beschädigen integrierte Schaltkreise (ICs). Es bleibt nicht immer bei dieser geringen Spannung: Elektrostatische Aufladungen erreichen schnell mehrere Zehntausend Volt. Die kontrollierte Ableitung der hohen Entladungsströme zur Erde ist somit ein Muss. Wenn Sie ESD-empfindliche Bauteile herstellen, müssen Sie entsprechende Maßnahmen ergreifen. Über umfassendes Know-how im ESD-Schutz und in der reinen Produktion verfügt item Industrietechnik. Zusätzlich steht item in ständigem Austausch mit kompetenten Partnern und Experten aus beiden Bereichen. Sie möchten sich über die Grundlagen des ESD-Schutzes informieren? Das kostenfreie Whitepaper von item bietet Ihnen eine optimale Einführung.

Häufig sind ESD-Schäden bei der Endkontrolle nicht erkennbar, sondern erst, wenn sie bereits im Endprodukt eingebaut wurden. Fehlfunktionen und Ausfallzeiten sind die Folge. Das ist die besondere Gefahr von ESD: Schadensfälle können erhebliche Auswirkungen für die betroffenen Unternehmen haben. Austauschaktionen führen zu erhöhten Kosten und Reklamationen zu einem Vertrauensverlust der Kunden. Solche Situationen lassen sich durch umfassende Vorsichtsmaßnahmen vermeiden. Fester Bestandteil eines ESD-Schutzkonzeptes ist die Norm DIN EN 61340-5-1. Neben geeigneter Schutzkleidung sollten Sie großen Wert auf die Schulung des Personals legen.

Ein weiterer Bestandteil der ESD-Schutzmaßnahmen ist die Einrichtung einer Electrostatic Protected Area (EPA). In einer solchen ESD-Schutzzone sind alle Komponenten ableitfähig und auf gleichem Potenzial geerdet – das betrifft Kleidung, Betriebsmittel sowie Bauteile. Hier werden unterschiedliche Ladungen über einen Erdungsanschluss sicher abgeleitet. So bleiben ESD-sensible Bauteile unbeschädigt. Innerhalb einer EPA gelten für Arbeitsplätze weitere Anforderungen. ESD-sichere Arbeitsplätze im Reinraum müssen somit spezielle Anforderungen erfüllen. Entscheidend ist der Arbeitstisch: „Insbesondere die Tischplatte bedarf besonderer Aufmerksamkeit. Neben einer Volumenleitfähigkeit des Materials wird in Reinraumumgebungen auch die Tauglichkeit entsprechend der relevanten Normen sichergestellt“, betont Marius Geibel, Produktmanager und Arbeitsplatz-Experte bei item.

Der Schutz vor elektrostatischen Entladungen endet nicht bei der Tischplatte. Die gesamte Arbeitsfläche muss die geforderten Richtwerte erfüllen, inklusive Zubehör und Aufsätzen. Zusätzlich müssen Sie die Grenzwerte für Ableit- und Oberflächenwiderstände einhalten, denn nur so ist ein umfassender ESD-Schutz möglich. Um Bauteile nicht zu beschädigen, dürfen die Ladungen nicht zu schnell abfließen: „Gerade auch bei bewegten Komponenten muss ein ausreichender Ableitwiderstand zur Erde bestehen. Die Gelenke dürfen nicht isolieren. Deshalb haben die item Schwenkarme immer metallischen Kontakt“, erklärt Marius Geibel. Bei der Arbeit an einem ESD-Tisch müssen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ein ESD-Armband tragen. Das Armband verfügt über ein Verbindungskabel und ist mit der Erde verbunden. Dies sollte nach Möglichkeit für alle anderen Betriebsmittel gelten. Der Boden innerhalb einer EPA muss ebenfalls ableitfähig sein, damit Sie elektrische Potentialunterschiede vermeiden.

„Kundinnen und Kunden sollten vor der Anschaffung eines neuen ESD-Arbeitstisches oder sonstiger Betriebsausstattung auf die Überprüfung der ESD-Sicherheit bestehen“, stellt Marius Geibel klar. „Wir haben dazu ein ESD-Kontrollprogramm etabliert, das die ESD-Sicherheit von der Beschaffung der Einzelkomponenten bis zur Auslieferung der individuellen betriebsfertigen Kundenlösung garantiert.“ Mit diesem Programm stellt item den ESD-Schutz aller beschafften Komponenten sicher. Detaillierte Messungen werden von geschultem Fachpersonal vor der Auslieferung durchgeführt. Das Resultat ist ein ESD-Protokoll: So erhalten Sie einen Beleg dafür, dass der ESD-Arbeitstisch an allen ESD-Messpunkten geprüft wurde. Relevante Messpunkte sind die ESD-Tischplatte und Ablageflächen. Weitere Messpunkte für die Überprüfung stimmt item Industrietechnik gerne gemeinsam mit Ihnen ab. So erhalten Sie eine ordnungsgemäß ausgeführte Lösung mit korrekten Ableitwiderständen.       

Bei der Planung eines ESD-sicheren Arbeitsplatzes gibt es einiges zu beachten: die Volumenleitfähigkeit der Arbeitsplatte, leitfähige Tischgestelle sowie ESD-sichere Ablageflächen mit Zubehör. Haken, Halter und Greifschalen gehören ebenfalls dazu. Der Arbeitsplatz-Konfigurator von item unterstützt Sie bei der Planung. Dank einer 3D-Ansicht und intuitiver Drag-and-Drop-Steuerung gestalten Sie Ihren ESD-Arbeitstisch einfach und schnell. Die Projektdokumentation wird dabei automatisch erstellt. Sie können den Tisch nach Ihren Wünschen konfigurieren oder ein vorkonfiguriertes Modell wählen. Besonders praktisch: Die ESD-Messpunkte werden Ihnen bei der Planung angezeigt. Achten Sie bei der Auswahl eines geeigneten Tisches auf die Anpassungsfähigkeit an Produktionsabläufe und die Physiologie Ihrer Mitarbeitenden. Setzen Sie auf ergonomische Prinzipien, um den Gesundheitsschutz Ihrer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu verbessern. Gleichzeitig wird so die Konzentration als auch Produktivität gesteigert.
Ergonomische Gestaltung, ESD-Schutz und individuelle Lösungen für den Reinraum: item Komponenten sorgen flexibel für optimale angepasste und sichere Betriebsbedingungen.  

Eine regelmäßige Überprüfung aller Komponenten Ihres ESD-Tisches ist gemäß IEC 61340 erforderlich. Sauberkeit ist ein wichtiger Aspekt im Reinraum: Entfernen Sie kontinuierlich und fachgerecht Kontaminationen, die durch Menschen oder Maschinen verursacht werden. So erreichen Sie einen umfassenden ESD-Schutz. Für die Produktion von Computerchips, Halbleitern und Sensoren kommen weitere Aspekte hinzu. Der Prozess und die Produktempfindlichkeit bestimmen die notwendigen Reinraum-Eigenschaften. Mit dem item Arbeitsplatzsystem meistern Sie diese Herausforderungen: Flexibel einsetzbare Lösungen und Komponenten aus dem item Produktportfolio unterstützen Sie bei der Einhaltung des ESD-Schutzes unter Reinraum-Bedingungen.