Dipl.-Ing. Hartmut Berndt, B.E.STAT European ESD competence centre, Kesseldorf
1. ESD-Kontrolle in fünf Stufen 2. Auszug aus dem ESD-Kontrollprogramm 3. Zu dieser Serie
Bei der Forschung um die Elektrostatische Entladung (Electrostatic Discharge (ESD)) in der Fertigung muss man auf der einen Seite die Eigenschaften der zu fertigenden ESD-empfindlichen Bauelemente (electrostatic discharge sensitive ESDS)) betrachten. Ihre Entwicklung geht dahin, dass sie immer kleiner und auch empfindlicher gegenüber elektrostatischen Ladungen und Feldern werden. Einzeln sind sie bereits sehr empfindlich, aber wie stellt sich die Empfindlichkeit einer bestückten Leiterplatte dar? Wie viele elektrostatische Ladungen können gespeichert werden? Aus den Anforderungen ergeben sich neue Fehlermodelle, gerade für komplexe Systeme wie Leiterplatten. Auf der anderen Seite ist es wichtig, die fertigenden Elemente in die Betrachtung mit einzubeziehen. Da wäre zum einen der Mensch: Weil der Mensch elektrostatische Ladungen erzeugt, ist er eine große Gefahr für elektrostatische Entladungen. Allerdings kann er ESD-gerecht ausgerüstet werden. Zum anderen liegen die Fehlerquellen in den automatischen Fertigungslinien, wenn der Mensch durch einen Roboter ersetzt wurde. Da die Vorgänge eines Roboters denen des Menschen gleich oder ähnlich sind, aber viel schneller verlaufen, entstehen elektrostatische Aufladungen auch bei der Aufnahme von elektronischen Bauelementen oder Leiterplatten durch die Roboter. Allerdings sind diese Vorgänge sehr viel schneller, und es entstehen daher sehr viel höhere elektrostatische Aufladungen oder Felder. Der Mensch ist dabei geerdet über das Handgelenkband oder das System Schuhwerk – Fußboden. Eventuell ist der Roboter auch geerdet, aber die Bauelemente und Baugruppen (Leiterplatten) bestehen immer noch aus isolierenden Materialien oder Kunststoffe, die sich elektrostatisch aufladen. Elektrostatische Aufladungen können nicht über die Hand einer Person oder einen metallischen Greifer von den Bauelementen oder Baugruppen abgeleitet werden. Die Trennvorgänge verliefen bei dem Menschen noch relativ „langsam“, bei einem Roboter wäre dieser Vorgang sehr schnell. Damit entstehen wesentlich höhere elektrostatische Aufladungen. Es stellen sich viele Fragen, u.a.:
Ein „ESD-Kontrollprogramm der Zukunft“ ist erforderlich. Dabei geht es zum einen um die Einteilung oder Klassifizierung von ESD-Arbeitsplätzen, z. B. Klasse „0“ einer SMT Fertigung, oder in welche Klasse eine Gerätefertigung eingeordnet werden soll. Die neuen ESD-Normen DIN EN 61340–5–1 und DIN EN 61340–5–2 sind 2017 bzw. 2018 erschienen. Die vergleichbare amerikanische ESD-Norm ANSI/ESD S20.20 ist 2014 erschienen und wird höchstwahrscheinlich Ende 2018 in einer Neufassung vorliegen.
