Einige effektive Lösungen für den ESD-Schutz
Katastrophale Ausfälle durch Kurzschlüsse oder einen Defekt der Oxid-Sperrschicht, die durch ESD an elektronischen Bauelementen verursacht wurden, werden in der Regel rechtzeitig bei abschließenden Tests festgestellt. Oft sind es jedoch latente Defekte, die größere Auswirkungen auf die Gesamtzuverlässigkeit eines Systems haben. Daher sollten in der gesamten Lieferkette verschiedene Strategien umgesetzt werden, um das Risiko elektrostatischer Entladungen zu minimieren.
Die wichtigste Maßnahme zur Vermeidung elektrostatischer Entladungen ist der Einsatz einer entsprechenden Arbeitsstation. Erdungsstreifen an Schuhen, Werkbänken und Geräten können dazu beitragen, das Risiko eines ESD-Vorfalls zu verringern, genauso wie Schulungen, in denen die Mitarbeiter über die häufigsten ESD-Ursachen informiert werden. Zusätzlich ist jedoch eine einheitliche Masseebene über alle Werksbereiche hinweg erforderlich, um Probleme zu vermeiden.
Die wichtigste Lösung zur Vermeidung elektrostatischer Entladungen durch Maschinen besteht darin, Maschinenteile und Werkzeuge zu erden. Dies kann allerdings bedeuten, dass mehrere Werkzeuge in einer Montagelinie ersetzt oder Werkzeuge mit Erdungsleitungen versehen werden müssen.
Gegen ESD durch elektrostatisch aufgeladene Geräte können dagegen Ionisatoren eingesetzt werden, die in der Umgebungsluft Ströme positiver und negativer Ionen erzeugen und damit den Aufbau einer Ladung auf den Komponenten selbst verhindern. Eine Reduzierung der Teilebewegungen durch das Werk, die Verwendung von zuverlässig abgeschirmten Behältern und eine einheitliche Masseebene können ebenfalls dazu beitragen, Beeinträchtigungen durch diesen ESD-Typ zu verringern.
Neben der Erdung der Arbeitsstation ist die Lagerung ein wichtiges Thema. Antistatische Beutel können im Laufe der Zeit ihre ESD-Schutzfunktion verlieren, und Behälter für Teile und Werkzeuge müssen ebenfalls gegen elektrostatische Aufladung geschützt werden.
Ionisatoren tragen dazu bei, dass sich an Werkzeugen und Arbeitsstationen keine Ladung aufbaut. Es ist jedoch wichtig, auf die Emitter zu achten und sicherzustellen, dass ein gleichmäßiger Anteil positiver und negativer Ionen erzeugt wird.
Ionisatoren können zudem Informationen zu statischen Bedingungen und zum Zustand der Geräte liefern. Die Verknüpfung der Diagnose- und Leistungsdaten eines Ionisators mit den Werksmanagementsystemen – als Teil des industriellen Internets der Dinge (IIoT) – kann wertvolle Informationen liefern, die die Zuverlässigkeit erhöhen und für Sicherheitsbewertungen und das Gesamtrisikomanagement genutzt werden können.
Geräteentwickler berücksichtigen ESD auch auf Systemebene durch die Integration entsprechender Schutzeinrichtungen, insbesondere bei Geräten mit Hochgeschwindigkeitsschnittstellen. Der ESD-Schutz muss jedoch nicht nur für die dynamischen Bedingungen angemessen ausgelegt sein, die elektrischen Parameter dürfen auch keine unerwünschten Signalintegritätsstörungen an einer Datenschnittstelle verursachen. Effektiver ESD-Schutz – durch Integration von Dioden in das System – bietet in der Regel eine extrem schnelle Ansprechzeit, niedrige Betriebs- und Klemmspannungen, einen niedrigen Leckstrom und niedrige Kapazität.
Schließlich ist es wichtig zu bedenken, dass die oben genannten Strategien zwar zum Schutz vor ESD-Problemen im laufenden Betrieb beitragen, die Komponenten aber dennoch in den verschiedenen Phasen des Montageprozesses anfällig sein können. Daher sollte ESD-Schutz für Maschinenbauer und Systemintegratoren während des gesamten Prozesses eine Priorität sein.

Zusammenfassung
Es gibt über die gesamte Elektroniklieferkette hinweg zahlreiche Möglichkeiten, ESD-Risiken zu minimieren. Die Geräte sollten nach der Herstellung sorgfältig getestet und anschließend unter Berücksichtigung der ESD-Risiken ausgeliefert und montiert werden. Entwickler können zudem Hochleistungsdioden integrieren, ohne damit die Gesamtleistung der Geräte zu beeinträchtigen.
Das größte Risiko liegt jedoch im Montageprozess. Menschliche Faktoren und die Weiterbildung der Montagemitarbeiter können das Risiko unsichtbarer Schäden an den Komponenten verringern, und die Integration ionisierender Geräte in das werksweite Datenmanagement kann dazu beitragen, die Risiken noch weiter zu reduzieren. All diese Strategien sorgen mit dafür, dass ESD sich minimal auf die Zuverlässigkeit von Geräten im laufenden Betrieb auswirkt.