In fünf Schritten zum Erfolg


Titelthema a:lot 17 - Winter 2015

Schon in der zweiten Ausgabe von a:lot haben wir in unserem Leitartikel auf die besondere Bedeutung des ESD-Schutzes hingewiesen. Seitdem ist dieser Artikel der am häufigsten angeklickte auf unserer Internetseite www.alot-magazin.de. Das zeigt, dass es bei diesem Thema offenbar immer noch viel Aufklärungsbedarf gibt. ESD-Experte Dipl.-Ing. Jörg Thürmer beschreibt deshalb in a:lot einen wichtigen Baustein zum perfekten Schutz: den ESD- Kontrollplan.

Über die Notwendigkeit von durchgängigen und umfassenden ESD-Schutzmaßnahmen bei der Handhabung von Elektronik gibt es in Fachkreisen keine Diskussionen. Wie ein effektiver Schutz zu gestalten ist, wird in einschlägigen Normen beschrieben. Hier finden sich die Anforderungen für die administrativen und technischen Elemente.
Die technischen Elemente betreffen die Einrichtung und die Ausgestaltung der ESD-Schutzzonen, die notwendige ESD-Funktionserdung oder den Potenzialausgleich sowie die Personenerdung. Für ESD Verpackungen wurde eine eigenständige Norm entwickelt. Die Qualifizierung und regelmäßige Überprüfung der technischen Elemente wird durch spezielle Messnormen und Verfahren unterstützt.

ESD-Kontrollpramme fehlen in vielen Betrieben

Die administrativen Elemente betreffen die Organisation, die Schulung der Mitarbeiter und die Verifizierung der Einhaltung. Insgesamt ein komplexes Thema. Zur Lenkung der administrativen und technischen Elemente fordert die einschlägige Norm ein ESD-Kontrollprogramm (EKP). Das EKP verknüpft ESD-Schutz mit dem Qualitätsmanagement. Aus meiner langjährigen Erfahrung kann ich sagen: Unternehmen investieren viel in die technische Ausstattung, jedoch fehlt es oft an einem umfassenden, aussagekräftigen und kompakten ESD-Kontrollprogramm.
Nach der Norm soll eine Organisation ein EKP erstellen, dokumentieren, einführen, unterhalten und die Unterhaltung verifizieren. Das ist im Prinzip ganz normales Qualitätsmanagement. In der Praxis scheitert die Umsetzung eines EKP häufig aus den verschiedensten Gründen. Einer davon ist, dass ESD zwar theoretisch als notwendig erachtet, im Alltag aber oft unterschätzt wird. Weil Menschen eine elektrostatische Entladung erst ab etwa 3.000 Volt spüren, sehr empfindliche Bauteile aber bereits bei weniger als 100 Volt Schaden nehmen können, bleibt die Gefahr für die Mitarbeiter im ESD-Bereich meistens unsichtbar.

ESD-Schutz ist keine Spaßveranstaltung

Hinzu kommt, dass viele ESD-Schäden nicht sofort sichtbar sind, sondern erst zu einem viel späteren Zeitpunkt zutage treten – manchmal erst dann, wenn das Endprodukt bereits im Einsatz ist. Ein weiterer wichtiger Grund ist, dass ESD-Schutz im täglichen Arbeitsleben als lästig empfunden wird. Spezielle Kleidung und Schuhe schränken die persönliche Entfaltungsfreiheit ein, ableitende Armbänder die körperliche. Die Aufrechterhaltung einer lückenlosen ESD-Schutzkette erfordert zudem Sorgfalt, Einsicht und Kontinuität.
Die konsequente Umsetzung von ESD-Schutz wird vielfach aber auch immer noch in seiner Komplexität unterschätzt. In vielen Betrieben ist deutlich erkennbar, dass die Maßnahmen zum ESD-Schutz aus dem Bauch heraus beziehungsweise auf Basis eines irgendwo angelernten Halbwissens umgesetzt wurden. Der gute Wille dahinter ist zwar zu loben, seine Umsetzung bringt aber in den meisten Fällen nicht den gewünschten Erfolg. Damit dieser sich einstellt, sollten von Anfang an Experten in den Umsetzungsprozess einbezogen werden.

ESD-Kontrollplan vom Fachmann erstellen lassen

Ein ESD-Kontrollprogramm zur Lenkung der ESD-Schutzelemente sollte die folgenden fünf Elemente umfassen:

1. Anforderungen und Qualifizierungen
2. Schulung
3. ESD-Schutzzonen und Funktionspotenzialausgleich
4. ESD-Schutzverpackungen
5. Verifizierung und Nachprüfung der Umsetzung

Während es sich bei den Punkten 1, 2 und 5 um administrative Elemente handelt, sind die Punkte 3 und 4 technischer Natur. Im Einzelnen sind die folgenden Fragen zu klären:

1. Anforderungen und Qualifizierungen
Hierbei geht es um eine gründliche Analyse des Ist-Zustands. Dieser kann oftmals ohne professionelle Unterstützung nicht ausreichend erfasst werden. Beispielsweise muss geklärt werden, wie empfindlich die Systeme und Elemente tatsächlich sind, dafür sind Messungen vor Ort notwendig. Außerdem gilt es herauszufinden und abzustimmen, wie gut der externe ESD-Schutz sein soll. Nicht zuletzt muss in dieser Phase auch festgelegt werden, wer die ESD-Maßnahmen und die Erstellung des EKP koordiniert. Je nach Größe des Betriebs sollte dafür nicht nur eine Person, sondern ein ganzes Team verantwortlich sein.
Ein wichtiger Aspekt bei der Ermittlung der Anforderungen ist die Frage, inwieweit die ESD-Maßnahmen individualisiert werden müssen. Damit sie optimal greifen, müssen sie an die Gegebenheiten des Betriebs angepasst werden (Tailoring). Dafür muss man manchmal von der Norm abweichen. Die Gründe dafür sollten aber im EKP dokumentiert werden. Auch die Wirkung dieser Anpassung sollte bewertet und aufgenommen werden.

2. Schulung
Wie bereits erwähnt, ist ESD-Schutz eine komplexe Herausforderung. Sie kann dauerhaft nur dann gelingen, wenn allen an dem Prozess beteiligten Mitarbeiter die Ernsthaftigkeit bewusst ist und sie entsprechend ausgebildet wurden. Eine fundierte technische Information ist die beste Investition, um effektiven ESD-Schutz für Elektronik zu gewährleisten. Dabei ist es wichtig, normkonforme Konzepte gegen Elektrostatik durch Demonstrationen und Diskussionen nachhaltig zu unterstützen.
Allerdings benötigen nicht alle Mitarbeiter dieselbe Ausbildung. Diese kann je nach Tätigkeit, Verantwortungsgrad und Einbindung in den ESD-Schutz wie folgt abgestuft werden: ESD-Assistent, ESD-Beauftragter und ESD-Koordinator. Entsprechend geschulte Mitarbeiter sollten auch in der Lage sein, ihre Kollegen vor Ort in die Problematik und die wesentlichen Verhaltensregeln einzuweisen. Um Informationslücken und nachlassende Motivation zu vermeiden, sollte von Anfang an festgelegt werden, in welchen Zeiträumen Wiederholungsschulungen stattfinden.

3. ESD-Schutzzonen und Funktionspotenzialausgleich
Bei diesem technischen Aspekt wird die konkrete Umsetzung der ESD-Schutzmaßnahmen in die Wege geleitet. Es geht darum herauszufinden, wo EPAs (electrostatic protected areas) eingerichtet werden müssen. Wie sind diese Bereiche und die Mitarbeiter darin zu erden?
Das Funktionspotenzial für den ESD-Schutz ist sorgfältig zu planen und so umzusetzen, dass die Funktion dauerhaft gewährleistet ist. Bei einer hohen Luftfeuchtigkeit von 60 Prozent und mehr sind viele Stoffe ableitfähig und laden sich elektrostatisch nicht auf. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit, bei uns regelmäßig im Winter oft deutlich unter 30 Prozent relativer Feuchtigkeit, sind sie jedoch gute Isolatoren und entsprechend elektrostatisch aufladbar. Für die Entwicklung des EKP müssen die zu erwartenden Umgebungsbedingungen über den Jahresverlauf bekannt sein. Produkte für den ESD Schutz, die ESD Kontrollelemente, sollen deshalb bei 12 Prozent relativer Feuchtigkeit qualifiziert werden.

4. ESD-Schutzverpackungen
Dieses zweite technische Element des EKP wird vielleicht am häufigsten unterschätzt. Während in allen anderen Bereichen akribisch darauf geachtet wird, dass die Schutzkette lückenlos ist, werden die Produkte in den Verpackungen elektrostatischen Entladungen ausgesetzt. Das geschieht meistens aus Unwissenheit oder Nachlässigkeit. Beispielsweise bieten ESD-KLTs, leitfähige Kisten ohne Deckel, außerhalb der EPA keinen Schutz. Innerhalb der EPA sind sie zu erden, damit Ladung abgeleitet wird und der Potenzialausgleich gesichert ist.
Gute ESD Schutzverpackungen berücksichtigen auch ein CDM-ESD-Risiko. Die Gefache in der ESD-Verpackung sind ableitfähig und halten die Produkte von der leitfähigen Kistenwand fern. ESD-Schutzverpackungen müssen für die Klimabedingungen im weltweiten ESD- Logistikprozess definiert und qualifiziert werden.

5. Verifizierung
Jedes System kann nur dann wirksam sein, wenn seine Effizienz ständig überprüft wird. Ein fester Bestandteil eines jeden EKP muss deshalb die Nachprüfung der Umsetzung aller ESD-Schutzmaßnahmen sein. Diese erfolgt einerseits durch die Sichtkontrolle eines erfahrenen Mitarbeiters oder eines Experten. Andererseits müssen aber auch elektrische Messungen faktische und nachprüfbare Ergebnisse liefern.
Diese Aufzeichnung müssen ausgewertet und mit den Zielwerten verglichen werden. Auf diese Weise zeigt sich, inwieweit der Plan erfüllt wurde und wo noch Potenzial für weitere Verbesserungen ist. Die Verifizierung bildet deshalb immer nur den vorläufigen Abschluss des EKP. Tatsächlich handelt es sich um einen dynamischen Prozess, der regelmäßig wiederholt werden sollte, um Schwächen im System aufzudecken, die zum Beispiel durch kleinste Veränderungen auftreten können.

ESD-Schutz sichert Qualität, Erfolg und Arbeitsplätze

Wie bereits angedeutet, ist die Motivation aller beteiligten Mitarbeiter, einen umfassenden und lückenlosen ESD-Schutz umzusetzen, ein wesentlicher Faktor bei der Erreichung dieses Ziels. Dafür ist es wichtig, die direkten Auswirkungen dieser Maßnahmen zu erfassen und zu kommunizieren. Aus den Kennzahlen für die Qualität der Produkte und die Zufriedenheit der Kunden lässt sich ein unmittelbarer wirtschaftlicher Nutzen für das Unternehmen ableiten. Dieser wiederum ist nicht nur für das Unternehmen wichtig, sondern auch für seine Mitarbeiter, weil deren Arbeitsplätze dadurch gesichert werden.

Text: Jörg Thürmer, Volker Neumann


Unser Experte: Dipl.-Ing. Jörg Thürmer ist Spezialist im Bereich ESD-Schutz und Inhaber der Firma EPA Design & Control. Unter dem Motto „Konzepte gegen Elektrostatik“ bietet das Unternehmen zahlreiche Dienstleistungen zum ESD-Schutz an, darunter auch die Entwicklung eines maßgeschneiderten EKP. EPA Design & Control bietet darüber hinaus zahlreiche Seminare und Workshops an, in denen Mitarbeiter aller Ebenen zum ESD-Schutz ausgebildet und für das Thema sensibilisiert werden.


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