Produceer je fragiele componenten of producten die gevoelig zijn voor statische oplading? Dan is het wenselijk om beschermingsmaatregelen te implementeren om Electro Static Discharge (ESD) te voorkomen. In deze blog leg ik uit wat ESD is, en welke maatregelen je kunt nemen om het ontstaan van ESD voor te zijn.
Wat is ESD?
Electro Static Discharge (ESD) staat voor elektrostatische ontlading, en betreft een vonk; een miniatuur bliksem die overspringt van een geladen geleidend oppervlak naar een ander geleidend oppervlak. Het is de ontlading van opgebouwde statische elektriciteit.
Als we miniatuur bliksem zeggen, bedoelen we bijvoorbeeld de lading die ontstaat bij het wrijven van een ballon over textiel, het uittrekken van een trui, of het vastpakken van een autodeur op een droge winterdag. Maar reguliere bliksem is ook een vorm van elektrostatische ontlading.
Deze snelle verplaatsing van wat daarvoor een statische — dus niet bewegende — lading was, kan vuur, explosies, EMI, RF, warmte, licht en zelfs geluidsgolven veroorzaken. Hierdoor kan elektronica beschadigen.
Het gevaar van ESD: het fenomeen is moeilijk waar te nemen. ESD veroorzaakt door een persoon is pas fatsoenlijk waar te nemen als er minimaal 3000 volt vrijkomt bij een ontlading. Elektronische apparaten of onderdelen kunnen echter al bij een ontlading van minder dan 100 volt beschadigd raken.
ESD kan je producten of componenten op twee manieren beschadigen;
1) Latent defect
Bij een latent defect is een component of product beschadigd, maar merk je de effecten niet direct. Zo kan een tv met een beschadigd contactpunt bijvoorbeeld een jaar lang prima functioneren, maar daarna alsnog kuren gaan vertonen.
2) Onmiddellijk defect
Bij een onmiddellijk defect is het component of product kapot van in het begin. Het komt dan bijvoorbeeld niet door de inspectie bij productie heen. Dat is ook meteen het lastige van ESD: tijdens productie zie je een voorval van ESD niet, maar toch is je product defect geraakt.
Daarom is het cruciaal deze onzichtbare, onhoorbare en vaak niet voelbare vonk onder controle te houden. Voor het controleren en voorkomen van ESD bestaan normen;
Wat is de ESD norm? Welke ESD richtlijnen bestaan er?
Wereldwijd zijn er twee normen die gelden voor ESD voorzieningen en het omgaan met ESD in het algemeen. Deze normen worden momenteel in elkaar verwerkt tot 1 wereldwijde ESD norm. Vooralsnog bestaan ze los van elkaar;
1) IEC 61340; Europese norm
Volgens ESDsite is deze “(niet-Nederlandstalige) norm is erkend op nationaal, Europees en internationaal niveau en bevat een aantal (minimum) eisen, voorzorgsmaatregelen en richtlijnen die — mits correct uitgevoerd — de ongewenste effecten van statische elektriciteit en ESD sterk minimaliseren.”
Het document met vereisten en richtlijnen is hier aan te schaffen.
2) ANSI ESD S20.20; Amerikaanse norm
De Amerikaanse richtlijn voor het controleren van ESD wordt geborgd door The American National Standards Institute (ANSI), een Amerikaanse non-profitorganisatie die standaarden en normeringen beheert. De norm heet dus volledig ANSI ESD S20.20.
Nu we weten wat ESD is en welke normen er voor bestaan, kijken we naar de oorzaken van ESD. Daarna geef ik tips voor het voorkomen en controleren van elektrostatische ontlading.
Oorzaken van ESD
ESD kan op twee manieren veroorzaakt worden;
1) Wrijving
Wrijving is eenvoudig uit te leggen: het betreft twee materialen die over elkaar wrijven. Wrijving is hoe het gros van ESD wordt opgewekt, en heeft ook wel de naam tribo charging.
2) Separatie
Separatie staat voor twee materialen die van elkaar worden afgetrokken; they’re being separated.
Voorbeeld: als je naar je auto loopt, bouw je energie op door je voet van de vloer af te bewegen. Deze energie geef je in de vorm van elektrostatische ontlading af op je autodeur op het moment dat je deze vastpakt.
In het laatste voorbeeld is de elektrostatische ontlading dus goed merkbaar. Maar juist tijdens productie is de waarneembaarheid van ESD nihil. Daarom is het voorkomen van ESD op de werkvloer zo belangrijk. Naar dergelijke preventie kijken we nu;
ESD op de werkplek voorkomen en controleren
De mens is de meest vervuilende factor in de ESD wereld; we zijn een bron van statische oplading. Alleen al door te bewegen bouwen we veel statische oplading op. Binnen de werkomgeving wil je deze statische lading via de aarde laten afvoeren, net zoals we dat doen met bliksemafleiders.
ESD voorkomen kan met ESD control oplossingen. Ik geef een aantal voorbeelden.
1) ESD schoenen en een ESD vloer
De lading die je opbouwt tijdens het zetten van stappen kun je afvoeren met ESD schoenen. Voorwaarde is dat je ook een ESD vloer hebt. Deze vloer zul je moeten laten aanleggen, en werkt volgens hetzelfde principe als een bliksemafleider. De ESD vloer neemt de lading van de ESD schoen af en vloeit deze af via een kopernet.
2) ESD polsband
Aan de ESD polsband hangt een snoer dat richting een aardpunt gaat. Op moment dat je lading opbouwt door bewegingen, wordt deze gecontroleerd afgevoerd via een Common Point Ground — het gemeenschappelijk aardingspunt voor de polsband en de ESD tafelmat.
3) ESD werkbank en ESD stoel
Op de werkplek zijn houten of aluminium tafelbladen uit den boze — deze kunnen lading genereren en vooral niet afvoeren. De oplossing is het werken met een ESD werktafel; een stalen constructie met een ESD werkblad naar een aardpunt ter afvoering van de lading.
Je kunt ook kiezen voor een rubberen ESD mat op tafel, die geconnecteerd is met de aarde.
Bij een werktafel hoort natuurlijk een stoel — een ESD stoel in dit geval. Een reguliere stoel met kunststof zitting en rugleuning kan namelijk grote statische ladingen opwekken. Een ESD-veilige stoel heeft aarding van de zitting en de rugleuning naar de geleidende wielen.
4) ESD verpakkingen
Een ESD veilige verpakking wordt vooral toegepast bij transport en logistiek. Ook daar wil je tenslotte dat je producten zowel intern als extern vrij blijven van elektrostatische ontladingen.
Er is een aanzienlijk aanbod aan ESD verpakkingen, elk met hun eigen voordelen en functionaliteit. Bekijk ze hier.
ESD: gevaarlijk voor producten, maar te controleren
Om samenvattend af te sluiten: omdat de waarneembaarheid van ESD nihil is, is preventie cruciaal.
Produceer je componenten of producten die gevoelig zijn voor statische oplading, implementeer dan maatregelen om ESD te voorkomen. Zoals gezegd kunnen elektronische apparaten of onderdelen al bij een ontlading van minder dan 100 volt beschadigd raken — en schade is het laatste wat je wil.
Over schade gesproken: weet je überhaupt of je producten voldoende beschermd zijn? Of is het mogelijk dat je niet goed genoeg verpakt, of producten juist té goed beschermd, waardoor je je verpakkingskosten kunt reduceren?
Om antwoord te krijgen op deze vragen kun je onze schade benchmark invullen. Aan de hand van 9 vragen ontvang je een globale indicatie van jouw niveau van productbescherming, zodat je een idee krijgt waar te verbeteren.
De benchmark is gratis en je kunt hem hier invullen:
Topics:
ESD