Erklärung ESD

Wofür steht ESD?

Bei ESD (engl. Electrostatic sensitive devices = elektrostatisch-sensible Geräte) handelt es sich um einen Austausch, der durch elektrostatische Aufladung zweier Körpern stattfindet. Die Entladung erfolgt transient, d.h. unvorhersehbare und mit nicht periodischen Spannungen. Sie treten als schnelle und sprunghafte Änderungen der Eingangsgröße auf.  Beim Aufeinandertreffen von Molekülen mit warmer und kalter Luft erfolgt ein Elektronenaustausch, der in Form eines Blitzes erkennbar ist.

Elektrostatische Aufladung kann bei fast jedem Körper entstehen. Die elektronische Energie, die sich in einem menschlichen Körper aufbauen kann, liegt bei 10 – 30 Milli-Joule. Die Größe des elektrostatischen Feldes kann bis zu 20 kV erreichen. Bei einem Stromabfluss von bis zu 100 A/ns können die kurzzeitigen Entladeströme bis zu 30 A haben. Durch die Aufladung, die durch Reibung wie beispielsweise Laufen auf Teppichböden entstehen, können Berührungen von empfindlichen Bauteilen zu Beschädigungen dieser führen. Elektrostatische Entladungen erzeugen durch Reibungselektrizität Spannungen von mehreren 10.000 V.

Zum Schutz von ESD-gefährdeten Bauteilen, können sogenannte Electrostatic Protected Areas (EPA) an den Arbeitsplätzen eingerichtet werden. An diesen Arbeitsplätzen gibt es ableitfähige und geerdete Tisch- und Bodenbeläge, sogenannte Erdpotentialbezugsflächen, und geerdetes Werkzeug. Die Kleidung und Schuhe der Arbeiter sind aus antistatischem Material gefertigt. Zusätzlich können noch antistatische Handgelenkbänder über ein Erdungsband mit Erdpotential verbunden werden. In der Bildschirmarbeitsverordnung stehen Maßnahmen zur Verminderung elektrostatischer Entladungen und zum Gesundheitsschutz. Neben der statisch bedingten Entladung gibt es zudem die induktiv bedingte Störeinstreuung, die elektromagnetische Beeinflussung (EMI).

ESD-Klassen

Spannungen, die Beschädigungen verursachen

ESD-Klasse 1

Empfindlich gegen ESD-Spannungen zwischen 0 V und 1.9 kV

ESD-Klasse 2

Empfindlich gegen ESD-Spannungen zwischen 2 kV und 3.9 kV

ESD-Klasse 3

Empfindlich gegen ESD-Spannungen zwischen 4 kV und 15.9 kV

ESD-Klasse unempfindlich

Empfindlich gegen ESD-Spannungen über 16.0 kV

Ein Schuh ist antistatisch, wenn sich der gemessene Durchgangswiderstand gegen den Stromfluss durch ein Material richtet und im Bereich zwischen 100 Kiloohm und 1 Gigaohm liegt. Ist der Widerstand geringer, gilt er gemäß der Norm EN ISO 20345 als leitend, ist der Widerstand größer als isolierend. Antistatisches Schuhwerk soll verwendet werden, um elektrostatische Aufladung zu vermindern und eine Ableitung zu gewährleisten. Zum Schutz der Menschen, aber auch der Elektronik, ist dies notwendig, wenn die Gefahr eines elektrischen Schlags durch Geräte oder spannungsführende Teile nicht ausgeschlossen ist. Nach EN ISO 20345 liegt der untere Grenzwert des Durchgangswiderstands bei ESD bei 100 Kiloohm und die Obergrenze bei 35 Megaohm. Ein Schuh mit ESD ist also in jedem Fall auch antistatisch, aber nicht umgekehrt. Die Kennzeichnung muss unabhängig der CE-Markierung erfolgen, da es sich um eine Norm aus dem Produktschutzbereich handelt. Erfüllen die Schuhe oder Kleidung die Norm, sind sie mit einem ESD gekennzeichnet. Eine Kennzeichnung mit SI weißt auf antistatisch hin. 

ESD vs Schutzklasse bei TBH Absaug- und Filteranlagen

Alle TBH Absaug- und Filteranlagen sind aus hochwertigem Stahlblech gefertigt und entsprechend leitfähig. Aus diesem Grund sind alle TBH Anlagen in die Schutzklasse 1 (nach DIN EN 61140) für elektrische Geräte eingeteilt. Geräte der Schutzklasse 1 müssen immer niederohmig geerdet sein, um im Fehlerfall Schaden vom Bediener/ Wartungspersonal fernzuhalten. Im Prüffeld erfolgt die Sicherstellung der Erdung mit einem 100% Ausgangstest nach DIN EN 61010 (danach Wiederholungsprüfung nach DIN VDE701/702). Der Grenzwert liegt bei <0,3Ohm (bei Leitungslängen <5m). Ein Potentialausgleich zwischen den Anlagenteilen gewährleistet, dass sich die Anlage im Luftstrom nicht aufladen kann. Dies sorgt für zusätzliche Sicherheit.

Die Forderung aus ESD-Umgebungen nach einer Ableitung von elektrostatischen Entladungen zielt hingegeben auf einen hochohmigen Widerstand nach IEC 61340-5-1 < 35 MegaOhm ab, um die Ableitströme gering zu halten. Dies schützt empfindliche elektronische Bauteile vor Überspannung. Der Schutz des Menschen hat höchste Priorität. Daher darf der Anwender nicht mit der Absauganlage in Berührung kommen.

Erfassungselemente können mithilfe ihres Erdungsanschlusses hochohmig an der Anlage geerdet werden. Somit ist eine Berührung unproblematisch. Die Anlage sollte unter einem Arbeitstisch angeordnet sein, um nicht im normalen Arbeitsumfeld zu liegen. Bei Wartungsarbeiten ist auf eventuell kritische elektronische Bauteile in der Umgebung aufmerksam zu machen oder die Anlage während der Wartung aus dem ESD-Bereich zu entfernen.