ESD-Schutz: Normen, Konzepte und Messtechnik in der Praxis ; mit 57 Tabellen
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Renningen
expert-Verl.
2009
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INHALT
1. EINLEITUNG 1
1.1. ENTSTEHUNG ELEKTROSTATISCHER LADUNGEN UND WIRKUNGEN AUF
ELEKTROSTATISCHE
BAUELEMENTE UND BAUGRUPPEN 3
1.2. KLASSISCHE ENTSTEHUNGSMECHANISMEN 6
1.2.1. TRIBOELEKTRIZITAET - REIBUNGSELEKTRIZITAET 6
1.2.2. LADUNGSENTSTEHUNG DURCH INFLUENZ - EINFLUSS VON EINEM
ELEKTRISCHEN FELD 8
1.2.3. BERECHNUNG DER ELEKTROSTATISCHEN AUFLADUNG 8
1.2.4. MECHANISMEN, DIE DIE ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNG BEEINFLUSSEN 13
1.2.4.1. MATERIALEIGENSCHAFTEN 13
1.2.4.2. REIBUNGSELEKTRIZITAET UND KONTAKTSPANNUNG 14
1.3. ALLGEMEINE ENTLADEMECHANISMEN 16
1.4. FEHLERMODELLE 18
1.4.1. HUMAN BODY MODEL (HBM) - KOERPERENTLADUNGSMODELL 18
1.4.2. MACHINE MODEL (MM) - MASCHINENMODELL 21
1.4.3. CHARGED DEVICE MODEL (CDM) - MODELL VOM GELADENEN OBJEKT 23
1.4.4. FIELD INDUCED MODEL (FIM)- FELDBEZOGENE ENTSTEHUNG UND ENTLADUNG
VON
ELEKTROSTATISCHEN LADUNGEN 28
1.4.5. CHARGED BOARD MODEL (CBM) UND FIELD INDUCED CHARGED BOARD MODEL
(FICBM) ...28
1.5. ALLGEMEINE FEHLERMODELLE VON ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTEN 29
1.5.1. THERMISCHER DURCHBRUCH 29
1.5.2. DIELEKTRISCHER DURCHBRUCH 30
1.5.3. AUFSCHMELZEN DER METALLISIERUNG 31
1.5.4. UNTERSCHIEDE BEI DEN VERSCHIEDENEN BEUELEMENTETECHNOLOGIEN 31
1.6. WIRKUNGEN VON ESD AUF MOS-STRUKTUREN 32
1.6.1. AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE EINES MOS-TRANSISTORS 32
1.6.2. ENTLADUNG AN EINEM MOS-TRANSISTOR 33
1.6.3. LEISTUNGS-MOS-TRANSISTOREN 34
1.6.4. MEHRFACHE ESD-FEHLER - UEBERLAGERUNG VON FEHLERN - LATENTE FEHLER
UND
DEGRADATION 35
1.6.5. WIRKUNGEN VON ESD AUF BIPOLARE BAUELEMENTE 37
1.6.5.1. DAS WUNSCH-BEIL MODELL ZUR BESTIMMUNG VON FEHLERPEGELN 38
1.6.5.2. BERECHNUNG DER ESD SPANNUNGSSCHWELLE VON PN-UEBERGAENGEN 39
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/995522812
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
2. ESD NORMEN (DIN EN 61340-5-1 UND DIN EN 61340-5-2, ANSI ESD
S20.20) 43
2.1. UEBERSICHT UEBER DIE ENTWICKLUNG DER NORMENFAMILIE IEC 61340 43
2.2. GRUNDSPEZIFIKATION - ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN FUER DEN SCHUTZ
ELEKTRONISCHER BAUELEMENTE UND BAUGRUPPEN VOR ELEKTROSTATISCHEN
ENTLADUNGEN 49
2.3. DEFINITIONEN 50
2.3.1. ALLGEMEINE DEFINITIONEN 50
2.3.2. WIDERSTANDSDEFINITIONEN 52
2.3.3. MATERIALEIGENSCHAFTEN 53
2.4. DIE NORMEN DIN EN 61340-5-1 (2001) UND DIN EN 61340-5-2 (2002) 54
2.5. VERGLEICH DIN EN 61340-5-1 UND ANSI/ESD S20.20 56
2.6. NEUE ESD-NORM DIN EN 61340-5-1 (2008) 57
2.7. KENNZEICHNUNG VON ESDS UND ESD ARBEITSPLAETZEN BZW. BEREICHEN 59
2.8. BESTANDTEILE EINER ESD SCHUTZZONE (EPA) 61
3. ESD CONTROL PLAN 65
3.1. *ESD CONTROL PLAN - EINFUEHRUNG WARUM? 65
3.2. ESD KONTROLLMASSNAHMEN 65
3.2.1. INTERNE SCHUTZSCHALTUNGEN DES HALBLEITERHERSTELLERS AUF EINEM
CHIP 66
3.2.1.1. WIDERSTANDSNETZWERK 66
3.2.1.2. DIODENKOMBINATION 67
3.2.1.3. WIDERSTANDS-DIODEN-KOMBINATION 67
3.2.1.4. FELDPLATTENELEKTRODE 68
3.2.1.5. PUNCH-THROUGH-TRANSISTOR MIT DUENNEM GATEOXID 69
3.2.1.6. PUNCH-THROUGH-TRANSISTOR MIT DICKEM GATEOXID 70
3.2.1.7. PRAKTISCHE SCHUTZSCHALTUNGSANORDNUNGEN 70
3.2.2. TECHNOLOGISCHE MASSNAHMEN DES HALBLEITERHERSTELLERS BEI DER
HERSTELLUNG 72
3.3. *ESD CONTROL PLAN - 5 STUFEN PLAN 73
3.3.1. 1. STUFE - ANALYSE 74
3.3.2. 2. STUFE - AUFSTELLUNG DES ESD KONTROLLPROGRAMMS 75
3.3.3. 3. STUFE - SCHULUNG DER MITARBEITER 75
3.3.4. 4. STUFE - EINFUEHRUNG DER ESD KONTROLLMASSNAHMEN 75
3.3.5. 5. STUFE - UEBERPRUEFUNG DER ESD MASSNAHMEN UND INBETRIEBNAHME 76
3.3.6. ZUSAMMENFASSUNG 76
IMAGE 3
3.4. ANFORDERUNGEN AN DIE EINZELNEN AUSRUESTUNGEN UND STUFEN 76
3.4.1. ANFORDERUNGEN AN DIE PERSON 77
3.4.2. ANFORDERUNGEN AN DEN ESD ARBEITSPLATZ 77
3.4.3. ANFORDERUNGEN AN DEN ESD FUSSBODEN 78
3.4.4. ANFORDERUNGEN AN DIE EPA 79
3.4.5. ANFORDERUNGEN AN MASCHINEN UND AUSRUESTUNGEN 80
3.4.6. ANFORDERUNGEN AN VERPACKUNGSMATERIALIEN 82
3.4.7. TESTMETHODEN FUER DIE MASSNAHMEN DES ESD CONTROL SYSTEMS 82
4. ANFORDERUNGEN AN *ESD CONTROL MASSNAHMEN UND AUSFUEHRUNGEN 85
4.1. ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN 87
4.2. GESTALTUNG DER ARBEITSPLAETZE, ARBEITSRAEUME 89
4.2.1. GRUNDSAETZLICHE AUSRUESTUNGEN 92
4.2.1.1. ESD ARBEITSPLATZAUSRUESTUNG 92
4.2.1.2. ESD ARBEITSBEREICH 92
4.2.2. ANFORDERUNGEN AN DIE KENNZEICHNUNG 92
4.2.3. ANFORDERUNGEN AN PCB, BAUGRUPPEN 93
4.2.4. EPA, EINZEL-KOMPLETT EPA, REINRAUMBEREICHE,
HOCHSPANNUNGSPRUEFPLAETZE, SERVICE- ARBEITSPLAETZE 94
4.3. ANFORDERUNGEN AN DIE ESD KONTROLLMASSNAHMEN EINER EPA 95
4.3.1. ARBEITSPLATZOBERFLAECHE, WAGEN 95
4.3.2. FUSSBODEN 97
4.3.2.1. AUSFUEHRUNGEN 99
4.3.2.2. ABLEITFAEHIGER FUSSBODENBELAG 99
4.3.2.3. ABLEITFAEHIGES BESCHICHTUNGSSYSTEM AUS EPOXIDHARZ (DICKSCHICHT)
101
4.3.2.4. ABLEITFAEHIGE SYSTEME AUF DER BASIS VON LEITFAEHIGEN EPOXIDHARZ-
ODERPU- LACKEN (DUENNSCHICHT) 103
4.3.2.5. ANDERE FUSSBODENSYSTEME UND VERSIEGELUNGEN VON BODENBELAEGEN UND
BESCHICHTUNGEN 104
4.3.3. PERSONENAUSRUESTUNGEN 104
4.3.3.1. BEKLEIDUNG, HANDSCHUHE, ARBEITSKITTEL 104
4.3.3.2. HANDGELENKBAENDER 709
4.3.4. TISCHE, STUEHLE, MOEBEL, WAENDE 110
4.3.5. ERDUNGSMALINAHMEN 112
4.3.5.1. ERDUNG DER ARBEITSOBERFLAECHE 112
4.3.5.2. ERDUNGSANSCHLUESSE 112
IMAGE 4
4.3.5.3. EPA ERDUNGSKABEL 114
4.3.5.4. EPA ERDUNGSANSCHLUSSPUNKTE (EBP) 114
4.3.5.5. PERSONENSCHUTZ IN EINER EPA 714
4.3.5.6. ABLEITWIDERSTAENDE ZUR STROMBEGRENZUNG, ABLEITWIDERSTAENDE 775
4.3.6. NICHTSTATIONAERE UND SERVICE-ARBEITSPLAETZE 115
4.3.7. ANFORDERUNGEN AN MASCHINEN UND AUSRUESTUNGEN,
TRANSPORTEINRICHTUNGEN, WERKZEUGE 118
4.3.7.7. WERKZEUGE 778
4.3.7.2. MASCHINEN UND AUSRUESTUNGEN, AUTOMATISCHE TRANSPORTEINRICHTUNGEN
779
4.3.7.3. LOETKOLBEN, LOETANLAGEN 720
4.3.8. ELEKTROSTATISCHE FELDER IN EINER EPA 121
4.3.9. UMGEBUNGSBEDINGUNGEN, LUFTFEUCHTIGKEIT UND TEMPERATUR 121
4.4. ANFORDERUNGEN AN ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN 122
4.4.1. NORMGERECHTE ANFORDERUNGEN 122
4.4.2. PRAKTISCHE AUSFUEHRUNGEN 123
4.4.2.1. LEITFAEHIGE UND ABLEITFAEHIGE VERPACKUNGEN 723
4.4.2.2. EIGENSCHAFTEN UND ANFORDERUNGEN AN FOLIE 725
4.4.3. LAGERZEIT VON VERPACKUNGEN 131
4.4.4. KENNZEICHNUNG VON ESD VERPACKUNGEN 131
4.4.5. ANFORDERUNGEN AN VERPACKUNGEN NACH DEN ZUKUENFTIGEN NORMEN
*ANSI/ESD S541- 2003 UND IEC 61340-5-3 133
4.4.5.1. ANFORDERUNGEN AN VERPACKUNGEN NACH ANSI/ESD S541-2003 134
4.4.5.2. KLASSIFIKATION VON ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN NACH ANSI/ESD
S547-2003135
4.5. VERANTWORTUNG IM ESD BEREICH - AUFGABEN EINES ESD KOORDINATORS 137
4.5.1. BETRIEBSLEITUNG, MANAGEMENT 138
4.5.2. VERANTWORTUNG DER MITARBEITER 138
4.5.3. ESD KOORDINATOR, ESD MANAGER 138
4.6. ESD SCHULUNGEN 139
4.7. UEBERPRUEFUNG DER ESD KONTROLLMASSNAHMEN 140
4.8. IONISATION 144
4.8.1. INDUKTION 144
4.8.2. IONISATION DURCH RADIOAKTIVES MATERIAL 144
4.8.3. ELEKTRISCHE IONISATION - STATISCHE IONISATION 145
4.8.4. REALISIERUNG DER IONISATION AM ESD ARBEITSPLATZ 146
4.9. MUSTER FUER EIN ESD KONTROLLPROGRAMM, PRUEF- UND KONTROLLPLAN 148
IMAGE 5
5. MESSTECHNIK, GRUNDLAGEN UND PRAKTISCHE ERFAHRUNGEN 159
5.1. BEZIEHUNGEN ZWISCHEN ELEKTROSTATISCHER LADUNG UND ELEKTROSTATISCHEM
FELD... 159
5.2. MESSUNG ELEKTROSTATISCHER LADUNGEN 167
5.3. MESSUNG DER ELEKTRISCHEN FELDSTAERKE IN EINEM ELEKTROSTATISCHEN FELD
172
5.4. MESSUNG VON WIDERSTAENDEN - OBERFLAECH- UND ABLEITWIDERSTAENDEN 178
5.4.1. WIDERSTANDSDEFINITIONEN 178
5.4.2. HINWEISE FUER DEN EINSATZ DER BESCHRIEBENEN MESSVERFAHREN UND
MESSPRINZIPIEN.. 181
5.4.3. MESSUNG VON OBERFLAECHENWIDERSTAENDEN 183
5.4.3.7. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH DIN EN 61340-4-1 ED.2 783
5.4.3.2. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH DIN EN 1081 786
5.4.3.3. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH DIN EN 61340-2-3 788
5.4.3.4. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH DIN LEC 60093 789
5.4.3.5. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH ANSI/ESD S7.1 797
5.4.3.6. OBERFLAECHENWIDERSTAND NACH ANSI/ESD STM11.11-2001 792
5.4.3.7. OBERFLAECHENWIDERSTAND MIT DER MIKRO-RINGELEKTRODE NACH ESD
STM11.11- 2001 792
5.4.3.8. OBERFLAECHENWIDERSTAND MIT DER MIKRO-ZWEIPUNKTELEKTRODE NACH
ASTM/ESD STM 11.13-2004 793
5.4.3.9. ZUSAMMENFASSUNG - MESSUNG DES OBERILACHENWIDERSTANDES R O 793
5.4.4. MESSUNG VON ABLEITWIDERSTAENDEN 193
5.4.4.1. ABLEITWIDERSTAND NACH DIN EN 61340-4-1 ED.2 794
5.4.4.2. ABLEITWIDERSTAND NACH DIN EN 1081 795
5.4.4.3. ABLEITWIDERSTAND NACH DIN EN 61340-2-3 796
5.4.4.4. ABLEITWIDERSTAND NACH DIN LEC 60093 797
5.4.4.5. ABLEITWIDERSTAND NACH ANSI/ESD S7.1-2005 797
5.4.4.6. ZUSAMMENFASSUNG - MESSUNG DES ABLEITWIDERSTANDES NACH R A 798
5.4.5. MESSUNG VON DURCHGANGS- UND VOLUMENWIDERSTAENDEN 198
5.4.5.7. DURCHGANGSWIDERSTAND NACH DIN EN 61340-4-1 ED.2 799
5.4.5.2. DURCHGANGSWIDERSTANC NACH DIN EN 61340-2-3 200
5.4.5.3. DURCHGANGSWIDERSTAND NACH DIN LEC 60093 207
5.4.6. WEITERE WIDERSTANDSMESSVERFAHREN 202
5.5. PRAKTISCHE MESSUNGEN UND MESSVORSCHRIFTEN FUER WIDERSTAENDE UND
WEITERER PARAMETER (ENTLADEZEIT, PERSONENAUFLADUNG) ZUR ERMITTLUNG DER
WIRKSAMKEIT DER ESD KONTROLLMASSNAHMEN 206
5.5.1. ESD ARBEITSOBERFLAECHEN, REGALE 206
5.5.7.7. ABLEITWIDERSTAND VON ESD ARBEITSOBERFLAECHEN 206
5.5.7.2. OBERFLAECHENWIDERSTAND VON ESD ARBEITSOBERFLAECHEN UND
MATERIALIEN FUER ESD
IMAGE 6
ARBEITSOBERFLAECHEN 207
5.5.7.3. PRAKTISCHE MESSERGEBNISSE FUER WIDERSTANDSMESSUNGEN AN ESD
MATERIALIEN FUER ARBEITSOBERFLAECHEN 209
5.5.1.4. AUFLADBARKEIT UND ENTLADEZEITMESSUNG VON ESD ARBEITSOBERFLAECHEN
270
5.5.7.5. REGALOBERFLAECHEN 277
5.5.2. ESD FUSSBOEDEN 212
5.5.2.1. ABLEITWIDERSTAND VON ESD FUSSBOEDEN 272
5.5.2.2. OBERFLAECHEN-, DURCHGANGS- UND VOLUMENWIDERSTAND VON VERLEGTEN
ESD FUSSBOEDEN UND VON MATERIALIEN 273
5.5.2.3. PRAKTISCHE MESSERGEBNISSE FUER WIDERSTANDSMESSUNGEN AN
MATERIALIEN FUER ESD FUSSBOEDEN 275
5.5.2.4. SYSTEMWIDERSTAND UND PERSONENAUFLADUNG 278
5.5.3. PRUEFUNG VON ESD TRANSPORTWAGEN 223
5.5.4. PRUEFUNG VON ESD STUEHLEN 224
5.5.5. PRUEFUNG VON ESD BEKLEIDUNG UND ESD SCHUHEN 226
5.5.5.1. ESD SCHUHE 226
5.5.5.2. ESD BEKLEIDUNG 228
5.5.5.3. HANDSCHUHE UND FINGERLINGE 233
5.5.6. PRUEFUNG VON ESD WERKZEUGEN 234
5.5.7. MESSVERFAHREN FUER ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN 235
5.5.7.1. OBERILACHENWIDERSTAND VON ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN 236
5.5.7.2. VOLUMENWIDERSTAND VON ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN 238
5.5.7.3. ERMITTLUNG DES ABSCHIRMVERHALTENS VON ESD
VERPACKUNGSMATERIALIEN 238
5.5.7.4. MESSVERFAHREN FUER DIE ABLEITZEIT ODER STATIC DECAY TIME 240
5.5.7.5. PRAKTISCHE MESSUNGEN AN ESD VERPACKUNGSMATERIALIEN 242
5.6. UEBERPRUEFUNG VON IONISATOREN 249
5.7. EINFLUSS DER LUFTFEUCHTIGKEIT UND DER TEMPERATUR 252
LITERATURVERZEICHNIS
STICHWORTVERZEICHNIS
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