deckblatt katalog cc 2013 · /1/ international technology roadmap for semiconductors (itrs),...

ESD ControlSystems

ESD ControlSystems

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ServicesDienstleistungen

European ESD competence centre B.E.STATZum Alten Dessauer 13 - D-01723 Kesselsdorf

Germany +49 35204 2039-10 - Fax +49 35204 2039-19

eMail: [email protected] - www.bestat-cc.com

Ausgabe: D01/2013 Foto: Burg Stolpen - Coselturm - Sächsische Schweiz © 2012 B.E.STAT

European ESD competence centre B.E.STATZum Alten Dessauer 13 D-01723 Kesselsdorf GERMANY +49 35204 2039-10 Fax +49 35204 2039-19 eMail: [email protected] web : www.bestat-cc.com Die group© zählt zu den führenden und kompetentesten ESD Firmen nicht nur in Eu-B.E.STATropa sondern weltweit. Seit über 30 Jahren ist Herr Dipl.-Ing. Hartmut Berndt, Geschäftsführer des European ESD competence centre, auf diesem Spezialgebiet „ESD“ tätig und B.E.STATverfügt über weitreichende Erfahrungen als anerkannter Partner der Industrie im In- und Aus-land. Neben Herrn Berndt hat auch die Geschäftsführerin der Elektronik Elektrostatik B.E.STATGmbH, Frau Dipl.-Ing. U. Berndt jahrelange Erfahrungen im Bereich Halbleitertechnologie.

In den vergangen Jahren wurde dies speziell durch die zunehmende Durchführung von Fir-menauditierungen, sowohl in Nordamerika und Asien als auch in den europäischen Staaten, erreicht. Darüber hinaus tragen die Beteiligungen an Symposien mit Fachvorträgen, an Messen sowie an Firmenmeetings in Europa, Nordamerika, Asien und Australien, zur weltweiten Akzep-tanz der Unternehmensgruppe bei.

Die group© bietet ein 5-stufiges Gesamtkonzept „ESD Control System“ an: B.E.STAT

Member of

B.E.STAT

European ESD competence centre

B.E.STATEuropean ESD

competence centre

B.E.STATElektronik

Elektrostatik GmbH

B.E.STATElektronik

Elektrostatik GmbH

B.E.STATEuropean ESD

competence centre

Analyse der Fertigung auf Quellen elektrostatischer Aufladungen und der vorhandenen ESD Ausrüs-tungen Erstellung eines ESD Kontrollprogramms

Trainings des Personals und Ausbildung der ESD Koordinatoren

Einführung des ESD Kontrollprogramms

Herstellung und Lieferung der ESD Kontrollausrüs-tungen Installation der ESD Ausrüstungen

Überprüfung der Wirksamkeit der ESD Ausrüstun-gen Abnahme der installierten oder vorhandenen ESD Ausrüstungen ESD Audits, ESD Zertifikat

Zertifiziert nach DIN ISO 9001-2008

Auf Grund der jahrelangen Erfahrung auf dem Gebiet der ESD, schrieb Herr Dipl.-Ing. Hartmut Berndt das praxisorientierte Handbuch „Elektrostatik – Ursachen, Wirkungen, Schutzmaßnah-men, Messungen, Prüfungen, Normung“. Die 3. Auflage ist 2009 beim VDE-Verlag erschienen. Es ist ein Wegweiser für alle Unternehmen, in denen elektrostatische Aufladungen vermieden werden müssen. Im Oktober 2005 erschien das 2. Buch unter dem Titel „ESD - Schutz – Nor-men, Konzepte und Messtechnik“ beim expert - Verlag, ein Buch für Fach- und Führungskräfte in der Arbeitsvorbereitung, Fertigung und im Qualitätsmanagement, inklusive eines ESD Kon-trollprogramms. Im hauseigenen Schulungszentrum bildet das European competence centre ESD B.E.STATKoordinatoren aus und weiter. Themen wie aktuelle europäische und internationale Normen sowie Messpraktika gehören zum Standard der Schulungsmaßnahmen. Zusätzlich wird ein Lehrgang zum Thema „Grundlagen der Elektronik“ angeboten. Damit wird dem Schulungsteil-nehmer eine umfassende Ausbildung ermöglicht, auch für Quereinsteiger des Fachgebiets.

DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (DIN EN 61340-5-2), JEDEC ANSI/EIA-625B, MIL-STD-1686A bzw. ANSI/ESD-S20.20-2007

Fachliche Kompetenz und Erfahrungen

mehr als 30-jährige fachliche Erfahrung auf dem Spezialgebiet der “Elektronik + Elektro-statik” - Beeinflussung elektronischer Bauelemente und Baugruppen durch elektrostati-sche Beanspruchungen

1981 - 1986 Leitung des Technologischen Zentrums “Elektrostatik” Dresden/Erfurt und von verschiedenen Arbeitsgruppen - seit 1991 Leitung des Fachausschusses 7.3 „ESD“ der Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik (GMM) beim VDE, Experte in nationalen und internationalen Ausschüssen und Normungsgremien (DIN und IEC), seit 2002 Sekretär des TC (Technical committee) 101 „Electrostatics“ beim IEC

VDE-Verlag “Elektrostatik”, September 2009, 3. Auflage (Neuauflage 2014) Expert-Verlag „ESD-Schutz“, Oktober 2009, 2. Auflage (Neuauflage 2014) eine Vielzahl von Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und Büchern zum Thema

“ESD”

Herstellung und Lieferung der ESD Kontrollausrüstungen Herstellung und Lieferung kundenspezifischer Lösungen Entwicklung neuer ESD Materialien und Ausrüstungen Installation der ESD Ausrüstungen

Analyse der Fertigung und Überprüfung der Wirksamkeit der vorhandenen ESD Ausrüstungen Fehleranalyse in ESD Fertigungen, Ermittlung von Quellen elektrostatischer Aufladungen Durchführung von Audits, Erstellung Konformitätsbescheini-gung Qualifizierung von ESD Materialien und Ausrüstungen (Ma-schinen und Anlagen) Durchführung von Personal-Schulungen und Trainings (in-tern und extern) Durchführung von Tagungen und Workshops Organisation des 'International Panel Symposium ESD'

European ESD competence centre Schulungen – Dienstleistungen – Gutachten – Audits

Analysis – Trainings – Qualifications – Audits

European ESD competence centre – Zum Alten Dessauer 13 – D-01723 Kesselsdorf B.E.STAT +49 35204 2039-10 – Fax: +49 35204 2039-19

eMail: [email protected] - web: www.bestat-cc.com

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Inhalt

1. News ESD Normen DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 61340-5-2)

2. Definitionen 3. Aufbau einer EPA (ESD Protected Area)

3.1. ESD Arbeitsplatz 3.2. Transportabler Arbeitsplatz – Serviceausrüstung 3.3. Erdung eines ESD Arbeitsplatzes 3.4. ESD - IT Arbeitsplätze

4. Anforderungen an Verpackungsmaterialien für ESDS ESD Norm DIN EN 61340-5-3

5. Normen und Vorschriften 6. Analysen, Gutachten, Audits und Zertifizierungen

6.1. Analyse der Fertigung auf ihre ESD gerechte Ausrüstung, Erarbeitung eines Konzeptes für eine ESD gerechte Fertigung, Erstellung eines Gutachtens

6.2. Abnahmen - Zertifizierungen - Protokolle 6.3. Auditierung der Fertigung, Arbeitsplätzen, Anlagen und Einrichtungen 6.4. Durchführung von Messungen, Materialprüfungen 6.5. Kalibrierung von Geräten

Beispiele für Messungen und Materialprüfungen Überprüfung und Kalibrierung von Geräten und Messgeräten

7. Schulungsmaterial, Schulungen 7.1. Schulungsmaterial, Videos 7.2. Durchführung von Schulungen und Seminaren

Inhalte: ESD Grundlagen ESD Messungen ESD Normung ESD Koordinator I und II Inhouse – Schulung 5th International Panel Symposium ESD Dresden 2013

8. Entwicklungsprojekte (Veröffentlichungen) 9. Bücher 10. Präsentationen 2013 11. Literatur





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1. News ESD Normen Die deutschen Fassungen der neuen Ausgaben der IEC 61340-5-1 und IEC 61340-5-2 sind seit 2008/2009 verfügbar. Der wesentliche Unterschied zu den vorhergehenden Versionen ist, dass die IEC 61340-5-1 ein komplettes ESD Kontrollprogramm beinhaltet. Sie beschreibt, wie dieses ESD Kontrollprogramm aufgebaut ist, wie es erstellt wird und wie es in einer Fertigung einzuführen ist. Die wesentlichen Bestandteile sind administrative und technische Maßnahmen. Administrative Maßnahmen sind das eigentliche ESD Kontrollprogramm aber auch sehr wichtig das Training der Mitarbeiter. Zu den technischen Anforderungen zählen die Erdungsmaßnahmen, die Personenausrüstungen und die EPA. Hinweise zu Verpackungen und Kennzeichnen werden gegeben. Erklärungen zu den Ausführungen sind in der IEC 61340-5-2 (DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1) enthalten. Die neuen Normen entsprechen der ANSI/ESD S20.20-2007. Damit sind weltweit einheitlichen Richtlinien gültig. Höhepunkt im Jahr 2013 wird wieder die sein, die vom 12.11. bis 15.11.2013 productronica 2013 in München stattfinden wird. Wir präsentieren bereits zum zehnten Mal Neuheiten, und stehen un-seren Kunden und Interessenten für interessante Gespräche zur Verfügung. Eine Tradition werden wir fortsetzen: Herr Berndt wird einen Vortrag zum Thema ESD in einem Productronica Forumhalten. Impressionen von 2011 productronica forum 2013

“Electrostatic Discharge (ESD), Factory Issus, Measurement Methods and Product Quality”

Entwicklung der ESD Empfindlichkeit von elektronischen Bauelementen und Baugruppen in den nächsten Jahren

Es scheint seit einiger Zeit, vielleicht sogar seit mehreren Jahren, der Eindruck zu bestehen, dass ESD keine Probleme mehr hervorruft. Es gibt Lösungen für ESD Ausrüstungen, es gibt ESD Nor-men und Anforderungen an Materialien und Ausrüstungen. Viele meinen, damit sind alle ESD Probleme gelöst. Leider steht die Entwicklung nicht still. Die neuesten Daten der „Technology Roadmap of the Semiconductor Industries“ sprechen von einer Empfindlichkeit der zukünftigen Bauelemente gegenüber ESD von 10 V (elektrostatische Aufladung) oder 10 V/cm (elektrostati-sche Feldstärke). Alle heutigen ESD Materialien und Ausrüstungen müssen „nur“ die Anforderun-





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gen von elektrostatischer Aufladung von 100 V oder einer elektrostatischen Feldstärke von 100 V/cm erfüllen. Betrachten wir die Roadmap, so müssten die Grenzwerte heute bereits bei 50 V oder 50 V/cm liegen.

Nach der ESD Norm DIN EN 61340-5-1 Ed. 1 werden neben allen aktiven Bauelementen und Baugruppen mit diesen auch Widerstände, Kondensatoren mit in den Begriff ESDS einbezogen. Neueste Erkenntnisse bestätigen, dass MEMS (micro electro mechanical systems) und NEMS (nano electro mechanical systems) sowie alle Bauelemente mit Mikro- und Nanoübergängen elekt-rostatisch extrem empfindlich sind. Gerade diese Zukunftstechnologien erfordern eine neue Be-trachtungsweise für elektrostatische Auf- und Entladevorgänge und ESD Kontrollmaßnahmen. Die B.E.STAT group ist auf diese Entwicklung in den nächsten Jahren vorbereitet. Zum einen läuft eine Zusammenarbeit mit der HTW in Dresden und zum anderen sind einige Projekte in Arbeit, z. B.:

ESD Arbeitsbekleidung, Handschuhe usw. ESD Fußböden, ESD Versiegelungen und ESD Reinigungsmaterialien ESD Verpackungsmaterialien, Prüfung von ESD Verpackungen ESD Fehlermodelle ESD Anforderungen an Maschinen und Anlagen

Informationen und Hinweise können Sie über unsere email - Adresse bekommen: [email protected] oder [email protected]. Siehe auch Vortrag von Herrn Dipl.-Ing. Hartmut Berndt in Berkeley, Universitiy of California (UC), U.S.A., 2006

Notes: Das elektrostatische Feld wird nicht mehr in 10.000 V/m sondern 1.000 V/m = 10 V/cm angegeben. Literatur: /1/ International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), Factory Integration, Update 2010 /2/ Berndt, H.: Electrostatic discharge (ESD) - the Technology Roadmap of the Semiconductor Industries to 2015 and New Failure Models, UC Berkeley, U.S.A.

2009 2012 2015 2018 2020 2024

Sizes (nm) 50 32 25 18 15 10

Electrostatic charge (nC) 0,25 0,125 0,1

Electrostatic field (V/cm) 50 35 25 18 15 10

Electrostatic field (V/m) 5500 3800 2800 2000 1500 1000

0,1

100

Development of the sensibility of electronic devices against Electrostatic Charge and Field





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Elektrostatische Aufladungen in einer Fertigungslinie eines EMS

Elektrostatische Aufladungen, die einzelne Prozessschritte einer Elektronikfertigung beeinflussen, wurden früher besonders durch Personen hervorgerufen. Personen sind immer noch die größte Quelle für elektrostatische Aufladungen, aber inzwischen können die Personen so ESD gerecht ausgerüstet werden, dass sie nicht oder nur wenig, elektronische Bauelemente und Baugruppen (ESDS) gefährden. Heute spielen vielmehr die Prozesse selbst diese Rolle, zur Erzeugung elekt-rostatische Aufladungen oder vielleicht besser Quellen unterschiedlicher elektrostatischer Potentia-le, die beim Ausgleich zur Zerstörung der ESDS führen.

Viele Prozessschritte wurden noch nicht unter diesem speziellen Gesichtspunkt betrachtet. Der Mensch oder die Person stand früher im Mittelpunkt von ESD. Welche Prozessschritte führen zu besonders hohen elektrostatischen Aufladungen, das sind z. B. das Auftragen von Lotpaste (Be-drucken), Aufkleben von Etiketten, Transport der Leiterplatte selbst zwischen den einzelnen Stati-onen, Bewegen von Leiterplatten, mechanische Bearbeitungsschritte, Aus- und Einpacken von Bauelementen und Baugruppen. Unterschiedliche Potentiale, die zu Schädigung der Bauelemente und Baugruppen führen können, treten z. B. besonders beim Bestücken, Messen und Prüfen, Pro-grammieren von EPROMs und anderen Handlingsoperationen auf.

Auszug aus der Präsentation von Penang, Malaysia 2011 und von der productronica 2011 (Productronica Forum): Electrostatic Discharge (ESD), Factory Issues, Measurement Methods and Product Quality:

B. Measurement results The main focus laid on measurements of electrostatic charges or on voltages on electronic com-ponents or PCBs. Picture 3 shows some measurement results, which were recorded directly in front of a pick-and-place machine. Further measurements were realized behind the soldering print machine, AOI and ICT. All measurements show, that electrostatic charges or electrostatic voltage are mostly above the limit of 100 volts. Fig. 3 Electrostatic voltage of a PCB, in front of a pick-and-place machine (sample)





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The table 1 shows different values of electrostatic charge on the different machine positions. The electrostatic charge was always measured approx. 20 mm above the PCB. Practical measure-ments demonstrate that electrostatic charges are generated while moving PCBs. In particular very high electrostatic charges were measured after the soldering printing process. A serious problem occurs when the charged ESDS go into the pick and place machine. A charge exchange happens inside and causes an electrostatic discharge, which can be very high. A further process step is the ICT. A direct metallic contact happens here and causes a very fast electrostatic discharge, which can damage the ESDS. At the assembly process, the wire bonding is a very critical process step. The PCB is charged high by the previous steps. The wire bonding leads to a direct contact with a „metall wire” and thus to fast discharge processes. Damages on ESDS are most likely.

Finding the sources of charging in a SMT line, further measurements with different materials (reels/blisters) were realized. Such reels/blisters are used to provide ESDS. These measurements were really interesting, because the suppliers of those always define them as ESD conform. Final-ly, the measurement results were far in excess of the allowed ranges. These packaging materials are used for transports outside of an EPA either, thus the measurement of the shielding behavior is necessary as well. A proved measurement arrangement does not exist for such measurements, so further measurements have to be realized.

Table 1: Measurement results in a sample SMT Line, real electrostatic voltage

Process step (samples)

Electrostatic voltage in V

minimum maximum Position of the field sensor Soldering printing -2,2 257,5 Exit AOI -10,5 +8,5 Entry

-1,5 -187,2 Exit -238 +10,5

Pick and Place Ma-chine

-511,51 +65,0 Entry -1,5 +184,5

Pick and Place ma-chine

-14,7 +84,5 Exit -115,2 +43,5

ICT -22,7 +134 +15,8 +130,5 Entry -116,3 +209,7

Assembly process Wire bonding -3,8 +868,0 Entry

+4,0 +511,81 -212,0 +511,01

1 maximum value of the electrostatic field meter + field sensor VII. Conclusion In conclusion, it can be said, that there are many sources for electrostatic charges in a SMT pro-duction line. The different steps lead to high or low electrostatic charge. First measurements were realized to determine the true charge. A great problem is that all machines must be stopped for the measurements. In the future it is very important, that we can measure in a normal machine, while operating. Presently, the only possibility is ionization. The grounding of all parts does not suffice; it is just a basic requirement. The moving parts PCB and ESDS cannot be grounded. Nevertheless, these are the parts, which are electrostatically charged and which cause the damages. Failures of PCB and ESDS lead to a reduction of the PRODUCT QUALITY!





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2. Definitionen

Elektrostatische Entladung (ESD) „Übergang von Ladungen zwischen Körpern mit verschiedenen elektrostatischen Potentialen, ver-ursacht durch direkten Kontakt oder influenziert durch ein elektrostatisches Feld.“1

Bauelement, das gegen elektrostatische Entladungen empfindlich ist (ESDS) „diskretes Bauelement, integrierte Schaltung oder Baugruppe, die durch elektrostatische Felder oder elektrostatische Entladung während routinemäßiger Handhabung, Prüfung und Transport beschädigt werden kann.“1

ESD Schutzzone (EPA) „Bereich, in dem ESDS mit einem akzeptablen Schädigungsrisiko durch elektrostatische Entladun-gen oder Felder gehandhabt werden können.“1 EPA Erdungspunkt (EBP) „festgelegter Punkt, an dem eine EPA Ausrüstung angeschlossen werden kann.“1

EPA Erde „das im Arbeitsbereich eingerichtete einheitliche Potential, das sicherstellt, dass das elektrische Potential der gehandhabten Gegenstände und aller Sachen, mit denen sie in Kontakt kommen könnten, das gleiche ist.“1

EPA Erdungseinrichtung „gemeinsame Einrichtung, an die alle Elemente in der ESD Schutzzone elektrisch leitend ange-schlossen sind.“1

ESDS Spannungsempfindlichkeitsschwelle „die maximale Spannung, bei der die ESDS keinen ESD Schaden erleiden.“1

ESDS Spannungsempfindlichkeitsschwelle einer Baugruppe „das empfindlichste ESDS auf der Baugruppe.“1

Verpackungseigenschaften:

Schirmwirkung gegen elektrostatische Entladung „Sperre oder Einhüllung, die den Stromdurchgang begrenzt und die Energie einer elektro-statischen Entladung derart dämpft, dass die maximale Energie einer Human-Body-Model-Entladung von 1000 V höchstens 50 nJ beträgt.“1

Elektrostatisch Feld abschirmend „Verpackung mit Schirmwirkung gegen elektrostatische Felder ist in der Lage elektrostatische Fel-der abzuschwächen.“2, 3

Elektrostatisch leitfähig „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 102 und < 1 x 105 .“1

Elektrostatisch ableitend „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 105 und < 1 x 1011 .“1 Isolierend „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 1011 .“1 1 DIN EN 61340-5-1 Weitere Erläuterungen finden Sie in der DIN EN 61340-5-2 und den Handbüchern, siehe auch Seite 34.





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3. Aufbau einer EPA (ESD geschützter Bereich) 3.1. ESD Arbeitsplatz Grundregeln für einen ESD Arbeitsplatz und ESD Arbeitsbereich: 1. Alle ESD Ausrüstungen sind mit Potentialausgleich zu verbinden. Wenn ein Schutzleiter vor-

handen ist, dann ist dieser zu verwenden. 2. Die Personen müssen ständig mit Potentialausgleich verbunden sein.

Die Handgelenkbanderdung ist die beste und sicherste Methode Personen mit dem Potential-ausglich zu verbinden. In sitzender Tätigkeit gibt es keine Alternative. Für Steharbeitsplätze ist die Erdung der Person über den vorhandenen ESD Fußboden mög-lich. Eine der folgenden Bedingungen muss für das System Person-Schuhe-Fußboden erfüllt werden:

der Gesamtwiderstand des Systems (von der Person über das Schuhwerk und den Bo-den zur Geräteerde) muss weniger als 3,5 x 107 betragen;

oder

ist der Gesamtwiderstand größer als 3,5 x 107 aber kleiner als 1 x 109 dann muss die maximal erzeugte Körperspannung kleiner 100 V sein.

3. Alle nicht notwendigen Isoliermaterialien, die sich elektrostatisch aufladen, müssen von den

ESD Arbeitsplätzen und aus den ESD Arbeitsbereichen entfernt werden.

Für alle notwendigen Isoliermaterialien gelten zwei Regeln:

das elektrostatische Feld am Ort an dem die ESDS gehandhabt werden 10 000 V/m nicht übersteigt;

wenn das elektrostatische Potential an der Oberfläche des Prozess-relevanten Isolators 2 000 V übersteigt, der Gegenstand mindestens 30 cm vom ESDS entfernt sein muss.

Wenn das gemessene elektrostatische Feld oder die Oberflächenspannung die genannten Grenzwerte übersteigt, muss Ionisation oder andere Ladungsreduzierende Techniken verwen-det werden.

4. Der Zugang zur EPA muss auf Personal begrenzt werden, das eine entsprechende ESD Schu-

lung absolviert hat. Ungeschulte Einzelpersonen müssen von geschultem Personal begleitet werden, während sie in der EPA sind.

Anmerkung: Auszüge aus der DIN EN 61340-5-1 Ed. 1 (Juli 2008).





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Minimalausrüstung

Bestandteile:

ableitfähige Tisch- oder Arbeitsplatzauflage Handgelenkarmband, Spiralkabel Erdanschlusspunkt für Handgelenkarmband Erdanschlusspunkt für Tischmatte und Handgelenkerdung Abgrenzung und Kennzeichnung

Optimale Ausrüstung

Bestandteile:

ableitfähiger Arbeitstisch Handgelenkarmband, Spiralkabel Erdanschlusspunkt für Handgelenkarmband ableitfähige Arbeitsbekleidung ableitfähiger Fußboden Erdanschlusspunkt für gesamten Arbeitsplatz leitfähige Lager- und Transporteinrichtungen Kontrolleinrichtung für Handgelenkband und Schuhwerk Abgrenzung und Kennzeichnung

Die optimale Ausstattung kann zu einem ESD Arbeitsbereich (EPA - ESD Protected Area) zu-sammengestellt werden. Zwischen den einzelnen Arbeitsplätzen darf kein unterschiedliches Poten-tial auftreten, d. h. alle Arbeitsplätze müssen am gleichen Potentialausgleich (Erdanschlusspunkt) angeschlossen werden. Der Potentialausgleich wird zum Abschluss mit dem Schutzleiter verbun-den.

Optimal ausgestatteter Arbeitsplatz/Arbeitsbereich (nach DIN EN 61340-5-1(2001))

1 ableitfähige Räder 2 ableitfähige Oberfläche 3 Handgelenkbandtester 4 Schuhwerktester 5 Schuhwerktester-Fußplatte 6 Spiralkabel und HGB 7 Erdungskabel 8 Erdung/Potentialausgleich 9 Erdungskontaktpunkt (EBP) 10 Erdungspunkt für Transportwagen 11 Schuherdungsstreifen oder ESD - Schuhwerk 12 Ionisator 13 ESD Arbeitsoberfläche 14 ESD Stuhl mit ableitfähigen Gleitern oder Rollen 15 ableitfähiger Fußboden 16 ESD Bekleidung 17 Regal mit ESD Ablageflächen 18 ESD Lagerbehälter 19 EPA-Kennzeichnung 20 Maschinen und Anlagen





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3.2. Transportabler Arbeitsplatz - Serviceausrüstung Bestandteile:

ableitfähige Arbeitsplatzunterlage Handgelenkarmband, Spiralkabel Erdanschlusspunkt Verbindungskabel

Beim Service gibt es immer wieder Schwachpunkte für den ESD Schutz der elektronischen Bau-elemente und Baugruppen, aus diesem Grund muss folgende Vorschrift unbedingt beachtet wer-den: 1. Aufbau des ESD Arbeitsplatzes

Auslegen der ableitfähigen Arbeitsplatzunterlage Herstellung der Verbindung Arbeitsplatzunterlage - Potentialausgleich Anlegen des Handgelenkarmbandes und Anschluss des Spiralkabels

2. Ausbau der defekten Leiterplatte/Baugruppe Beispiel1 für einen transportablen ESD Arbeitsplatz

Herstellen des ESD Arbeitsplatzes:

Auslegen der ESD Arbeitsplatzauflage Herstellen der Verbindung Auflage - Er-

dungspunkt Anlegen des Handgelenkbandes Herstellen der Verbindung Handgelenkband -

Gehäuse Entnahme der defekten oder zu prüfenden

Baugruppe und Ablage auf der ESD Arbeits-platzauflage

Spezielle Handlungen an einem nichtstationären Arbeitsplatz

Anlegen des Handgelenkbandes und Herstel-lung der Verbindung mit dem Spiralkabel zur Ausrüstung

Entnahme der defekten Baugruppe (ESDS) Verpacken in eine ESD (abschirmende) Verpa-

ckung Transport zum ESD Arbeitsplatz Anlegen des Handgelenkbandes und Herstel-

lung der Verbindung mit ESD -Arbeitsplatz Reparatur der Baugruppe (ESDS)





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3.3. Erdung eines ESD Arbeitsplatzes

Vorschlag für die Erdungsanschlüsse an einem ESD Arbeitsplatz Anmerkung: ESD Ausrüstungen finden Sie im Lieferprogramm 2013 der Elektronik Elektrostatik GmbH B.E.STAT

Variante 1 Anschluss des Handgelenkbandes über einen Erdungsbaustein, der an der Vorderseite mon-tiert wurde.

Variante 2 Handgelenkband wird an die Tischmatte ange-schlossen und die Tischmatte wird über einen Erdungsbaustein direkt mit Potentialausgleich/ Schutzkontaktanschluss verbunden.





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Beispiel für einen optimalen ESD Arbeitsplatz

3.4. ESD - IT Arbeitsplätze

Durch den Einsatz hoch integrierter Schaltkreise und Speichermedien mit hohen Speicherdichten werden die Personal Computer immer empfindlicher gegenüber ihrer Umgebung. Eine Einfluss-größe ist dabei die Entladung statischer Elektrizität. Je nach Umgebungsbedingungen können sich Personen auf Spannungen bis zu 35000 V aufladen. Bereits Entladungen von weniger als 2000 V können Fehlfunktionen hervorrufen. Beim Laufen über einen synthetischen Teppich kann sich eine Person bis auf eine elektrostatische Spannung von 5000 V aufladen. Eine Person spürt eine elektrostatische Entladung aber erst ab etwa 3000 V.

Werden diese Ladungsansammlungen statischer Elektrizität schlagartig entladen, führen sie ein-mal zu einer Schreck- oder Schockreaktion der Person. Andererseits können sie zum Fehlverhal-ten des Computers führen, bekannt sind u. a. fehlerhaftes Dateneinlesen, Löschen von Pro-grammteilen. Das elektrostatisch ableitfähige PC-Set gleicht problemlos elektrostatische Potentialunterschiede, die zwischen Personen oder Gegenständen vorhanden sein können, über einen Erdungsbaustein mit integrierten Schutzwiderständen von je 1 M über den Masse- oder Erdanschlusspunkt aus.

Optimale Ausrüstung eines PC-Arbeitsplatzes

ableitfähige Arbeitsplatzauflage - PC muss auf dieser Auflage stehen Verbindungskabel Arbeitsplatzauflage - Erdanschlusspunkt Erdungsbaustein zur Herstellung des Potentialausgleiches

sinnvolle Ergänzungen

ableitfähige Auflage für die Tastatur Verbindungskabel Tastaturauflage - Erdanschlusspunkt ableitfähige Bodenmatte ableitfähiger Stuhl

Handgelenkarmband und Spiralkabel (für besonders „gefährdete“ Personen)





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4. Anforderungen an Verpackungsmaterialien für ESDS

Die Art und die Ausführung der Verpackung unterscheiden sich nach dem Einsatzort. Werden ESDS ausschließlich in einer EPA transportiert, dann muss die Verpackung wenigstens nicht elekt-rostatisch aufladbar sein, also elektrostatisch dissipative (ableitfähig). Damit wird durch die Verpackung keine elektrostatische Aufladung, die die ESDS schädigen kann, erzeugt. Werden ESDS von einer EPA in eine andere EPA über einen nicht ESD gerechten Bereich transportiert oder werden ESDS versendet, dann muss die Verpackung mindestens elektrostatisch abschir-mend sein. Nur elektrostatisch abschirmende Verpackung gewährleistet einen umfassenden Schutz der ESDS außerhalb einer EPA. Entsprechend der DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 sowie DIN EN 61340-5-3 gelten folgende Anforderungen für die Verwendung der Verpackungsmaterialien: Tabelle 10.3 Verpackungscharakteristik Elemente, wel-che zu verpa-cken sind

Innerhalb einer EPA Außerhalb einer EPA Direkt anliegend umhüllend Direkt anliegend Umhüllend

ESDS Elektrostatisch leitfähig oder elektrostatisch ableitfähig1

Elektrostatisch leitfähig oder elektrostatisch ableitfähig

Wie für innerhalb einer EPA2 und elektrostatisch abschirmend

Elektrostatisch abschirmend

Note 1 Für batteriebetriebene ESDS dürfen nur elektrostatisch ableitfähige Materialien benutzt werden. Der Gebrauch von elektrostatisch leitfähigem Material entlädt möglicherweise Batterien. Note 2 Außerhalb einer EPA müssen beide Anforderungen erfüllt werden: elektrostatisch ableitfähig oder elektrostatisch leitfähig und elektrostatisch abschirmend. Die elektrischen Eigenschaften sind in folgender Tabelle festgelegt: Tabelle 10.4 Eigenschaften von Verpackungsmaterialien

Technische An-forderungen

ESD Eigenschaft Prüfverfahren

(siehe NOTE 2)

Geforderter Grenzwert

Verpackung Elektrostatisch ableitfähig IEC 61340-2-3 1x105 ≤ Rs < 1x1011

(siehe Note 1)

Elektrostatisch leitfähig IEC 61340-2-3 1x102≤ Rs< 1x105

Elektrostatisch abschirmend (Beutel)

IEC 61340-4-8

(ANSI/ESD STM 11.31)

< 50 nJ

Note 1: Auf die Norm DIN EN 61340-2-3 ist Bezug zu nehmen, und das Messverfahren für den Oberflächenwiderstand ist anzuwenden. Note 2: Für die Produktqualifikation von Verpackungsmaterialien muss die Umgehungsbedingung für die Messung bei 12% relative Feuchte und 230 C liegen. Note 3: „Low charging“ Material ist nicht mehr definiert und nicht mehr erlaubt. Note 4: Die ESD Schutzverpackung und die Kennzeichnung müssen in Übereinstimmung mit den Kundenverträgen, Einkaufsbestellungen, Zeichnungen oder anderen Dokumentationen erfolgen. Wenn in diesen Dokumenten keine Defini-tionen erfolgt sind, dann muss die Firma die Anforderungen für die ESD Verpackungen in dem ESD Kontrollprogramm-plan festlegen. Wenn notwendig, muss die Verpackung für alle Materialbewegungen und Transporte innerhalb einer EPA, zwischen EPA’s, zwischen Arbeitsstätten, zu Serviceaktivitäten außerhalb der Firma und zum Kunden definiert werden.





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Verpackungseigenschaften:

Schirmwirkung gegen elektrostatische Entladung „Sperre oder Einhüllung, die den Stromdurchgang begrenzt und die Energie einer elektro-statischen Entladung derart dämpft, dass die maximale Energie einer Human-Body-Model-Entladung von 1000 V höchstens 50 nJ beträgt.“1

Elektrostatisch Feld abschirmend „Verpackung mit Schirmwirkung gegen elektrostatische Felder ist in der Lage elektrostatische Fel-der abzuschwächen.“2, 3

Elektrostatisch leitfähig „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 102 und < 1 x 105 .“1

Elektrostatisch ableitend „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 105 und < 1 x 1011 .“1 Widerstand von Materialien für die Abschirmung von elektrischen Feldern Innerhalb der leitfähigen Materialklassifikation, müssen Materialien für die elektrische Feldab-schirmung eine homogene Schicht mit einem Oberflächenwiderstand von < 1 x 103 oder einen Volumenwiderstand < 1 x 103 aufweisen.

Andere Methoden definieren möglicherweise ebenso die Klassifikation von elektrischer Feldab-schirmung. 2, 4

Isolierend „Verpackung mit einem Oberflächenwiderstand 1 x 1011 .“1 1 DIN EN 61340-5-1 Weitere Erläuterungen finden Sie in der DIN EN 61340-5-2 und den Handbüchern. 2 DIN EN 61340-5-3 3 Klassifizierte Materialien mit Schirmwirkung gegen Felder können Stromfluss durch ihr Volumen zulassen. 4 Diese Widerstandswerte gelten nicht notwendigerweise für RFI/EMI/EMP Abschirmung Messmethoden: optional





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5. Normen und Vorschriften (Stand 31.12.2012)

DIN EN 61340-5-1 Elektrostatik – Teil 5-1: Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene – Allgemeine Anforderungen, Juli 2008

DIN EN 61340-5-1 Elektrostatik – Teil 5-2: Schutz von elektronischen Bauelementen gegen Beiblatt 1 elektrostatische Phänomene – Benutzerhandbuch, September 2009 IEC 61340-5-1 International Standard, Electrostatics - Protection of electronic devices from electrostatic phenomena - General Requirements, 2007-08 IEC 61340-5-2 Technical Report, Electrostatics - Protection of electronic devices from electrostatic phenomena - User guide, 2007-08 IEC 61340-5-3 Electrostatics - Part 5-3: Protection of electronic devices from electrostatic

phenomena - Properties and requirements classifications for packaging in-tended for electrostatic discharge sensitive devices, 2010-03

ANSI/ESD S20.20 ESD association standard for the Development of an Electrostatic Dis-charge Control Program for Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment, 2007

DIN EN 61340-4-1 Elektrostatik – Teil 4-1: Festgelegte Untersuchungsverfahren für spezielle Anwendungen – Elektrostatischer Widerstand von Bodenbelägen und von verlegten Fußböden, September 2004

IEC 61340-4-1 Electrostatics – Part 4-1: Standard test methods for specific applications – Electrical resistance of floor coverings and installed floors, Second edition 2003-12

ANSI/ESD-S7.1-2005 ESD association standard for protection of Electrostatic Discharge Suscep-tible Items - Resistive Characterization of Materials - Floor Materials

DIN EN 61340-4-5 Elektrostatik – Teil 4-5: Standard – Prüfverfahren für spezielle Anwendun-gen – Verfahren zur Charakterisierung der elektrostatischen Schutzwirkung von Schuhwerk und Boden in Kombination mit einer Person, März 2005

IEC 61340-4-5 Electrostatics - Part 4-5: Standard test methods for specific applications – Section 5: Methods for characterising the electrostatic protection of foot-wear and flooring in combination, First edition 2004-07

IEC 61340-4-6 Electrostatics - Part 4-6: Standard test methods for specific applications – Wrist straps, Edition 1.0, 2010-01

IEC 61340-4-7 Electrostatics - Part 4-7: Standard test methods for specific applications – Ionization, Edition 1.0, 2010-01

IEC 61340-4-8 Electrostatics - Part 4-8: Standard test methods for specific applications – Discharge shielding – Bags, Edition 1.0, 2010-01

IEC 61340-4-9 Electrostatics - Part 4-9: Standard test methods for specific applications – Garments, Edition 1.0, 2010-01

IEC 61340-4-10 Electrostatics - Part 4-10: Test method for the protection of electrostatic discharge susceptible Items – Two point resistance measurement

ESD STM97.1-2006 ESD Association standard test method for the Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items – Floors Materials and Footwear – Resistance Measurement in Combination with a Person

ESD STM97.2-2006 ESD Association standard test method for the Protection of Electrostatic Discharge Susceptible Items – Floors Materials and Footwear – Voltage Measurement in Combination with a Person





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DIN EN 1081 Elastische Bodenbeläge, Bestimmung des elektrischen Widerstandes, April 1998

DIN VDE 0100-610 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 6-61: Prüfungen – Erstprü-fungen, April 2004

Bezugsquellen für Normen und Standards: VDE – Verlag GmbH www.vde-verlag.de Beuth – Verlag GmbH Berlin www.beuth.de ESD Assoziation www.esda.org





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6. Analysen, Gutachten, Audits 6.1. Analyse der Fertigung auf Ihre ESD gerechte Ausrüstung, Erarbeitung eines

Konzepts für eine ESD gerechte Fertigung, Erstellung eines Gutachtens Inhalt: Begehung der Fertigung, Analyse der vorhandenen ESD Ausrüstungen, Überprü-

fung der Wirksamkeit der vorhandenen ESD Ausrüstungen, Erarbeitung eines Konzepts für eine optimale ESD gerechte Fertigung, Erstellung eines ESD Kon-trollprogramms; Erarbeitung eines Gutachtens bzw. ESD Zertifikat/Konformitäts-bescheinigung

Umfang: nach Vereinbarung

Art.-Nr.: 9040.000 Die Basis für die ESD Audits und ESD Analysen bilden neben den deutschen Normen DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-2 auch die amerikanischen Normen und Vorschriften JEDEC ANSI/EIA-625B (2012) und MIL-STD-1686A sowie ANSI/ESD-S20.20-2007 und weitere interna-tionale Normen und Vorschriften.

Zusätzlich: Erarbeitung von Arbeitsanweisungen, ESD Kontrollprogrammen Erstellung von Überprüfungsplänen, Auditplänen Auditanweisungen Messvorschriften

6.2. Abnahmen / Protokolle Durchführung von Messungen nach Punkt 1 und Erstellung von Abnahmeprotokollen

Art.-Nr.: 9060.000

6.3. Auditierung der Fertigung, Arbeitsplätzen, Anlagen und Einrichtungen nach DIN EN 61340-5-1 + 5-2 und den amerikanischen Normen JEDEC ANSI/EIA-625B (2012) sowie ANSI/ESD-S20.20-2007, Erstellung eines Prüfgutachtens

Neben den eigentlichen ESD Arbeitsplätzen und Bereichen besteht die Möglichkeit Einzelsyste-me, Anlagen und Einrichtungen, z. B. Fertigungsstationen, Montagearbeitsplätze nach den ESD Anforderungen zu überprüfen. Dazu gehören Abnahmen von Maschinen und Anlagen nach DIN EN 61340-5-1 und 5-2 sowie ANSI/ESD SP10.1-2007.

Art.-Nr.: 9080.000 Maschinen 9080.001 Regale, Wagen 9080.002 Einzel Arbeitsplatzsysteme Anmerkung: Es genügt nicht eine Maschine oder Anlage gut zu erden. Das Problem sind die zu bearbei-

tenden Bauelemente und Baugruppen. Diese müssen vor elektrostatischen Entladungen ge-schützt werden. Leiterplatten (PCB) und elektronische Bauelemente laden sich selbst elektro-statisch auf. Diese können nicht durch sehr gut leitfähige Materialien entladen werden.

Weitere Anlagen und Einrichtungen auf Anfrage.





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6.4. Durchführung von Messungen, Materialprüfungen Inhalt:

a) Messung des Ableitwiderstandes, Oberflächenwiderstandes nach DIN EN 61340-4-1 Ed. 2, DIN EN 61340-5-1 + 5-2, DIN EN 61340-2-3, DIN EN 1081, DIN IEC 60093, u.a. gültigen nati-onalen und internationalen Normen und Vorschriften, z.B. den amerikanischen JEDEC, ANSI/EIA und EOS/ESD bzw. ANSI Standards

b) Messung der elektrostatischen Feldstärke, suche nach lokalen elektrostatischen Feldern in Elektronikfertigungen und anderen Fertigungen, in denen elektrostatische Entladungen zu Schäden und Produktionsausfällen führen können

c) Messung der Ableit- und Entladezeit, des Abschirmverhaltens Art.-Nr.: 9050.000 Prüfung von z. B.:

Stoffen und Bekleidungen, Handschuhen und Fingerlingen Fußbodenmaterialien, Beläge und Beschichtungen, Kleber, Reinigungsmittel, Versiegelungen

Verpackungsmaterialien, Beutel, Behälter, Verpackungssysteme

6.5. Kalibrierung von Geräten 1. Kalibrierung von Personal Test Stationen, Handgelenkband Testern usw. Art.-Nr.: 9801.001 Personal Test Station, Personal Tester, Schuhwerk Test Station 9801.004 Handgelenkband Test Station, Handgelenkbandtester 2. Kalibrierung von Widerstandsmessgeräten Art.-Nr.: 9801.002 Ableit- und Oberflächenwiderstandstestgerät 9801.006 Widerstandsmessgeräte 3. Kalibrierung von Feldstärkemessgeräten Art.-Nr.: 9802.001 Feldstärkemessgeräte, allgemein 9802.002 PVS 775, 776 9802.003 PFK 100, 101 4. Abgleich und Kalibrierung von Ionisationsgeräten Art.-Nr.: 9803.001 Arbeitsplatzionisatoren 9803.002 Overhead Ionisatoren 9803.003 Ionisationspistole, Nozzle

Weitere Geräte auf Anfrage.





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Beispiele für Messungen und Materialprüfungen Bekleidung

Die ESD Materialien für Bekleidungen und Endprodukte werden nach den gültigen Normen und Vorschriften, z. B. DIN EN 61340-5-1, DIN EN 1149-1 und ANSI/ESD STM2.1-2006 geprüft. Messung des Oberflächenwiderstandes von ESD Bekleidung nach DIN EN 61340-5-1, DIN EN 61340-4-9

Messung von ESD Bekleidung nach ANSI/ESD STM2.1-2006, DIN EN 61340-4-9 Messung von ESD Bekleidung nach DIN EN 1149-1 Neben den Widerstandsmessungen sind auch mik-roskopische Untersuchungen des Materials mög-lich.





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Beispiele für Messungen und Materialprüfungen Fußbodenmaterialien Fußböden werden normalerweise immer vor Ort nach dem Verlegen gemessen. Es gibt aber An-forderungen, wo beispielsweise die Bodenmaterialien oder Reinigungsmaterialien für Fußböden geprüft werden müssen. Dann sind Laboruntersuchungen nach verschiedenen Normen möglich, sowohl bei Normalklima als auch unter definierten klimatischen Bedingungen. Auswahl aus den gültigen Normen: DIN EN 61340-5-1, DIN EN 61340-4-1 Ed. 2, DIN EN 61340-4-5, DIN EN 1081, ANSI/ESD S7.1 Beispiel für die Überprüfung von Laminaten, Mes-sung des Oberflächenwiderstandes Messung des Durchgangswiderstandes von Fußbo-denproben; Tischbelägen Fußbodenmaterialien können auch mikroskopisch untersucht werden. Beispiel für den Querschnitt eines ESD Bodens





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Beispiele für Messungen und Materialprüfungen Verpackungsmaterialien Verpackungsmaterialien können sowohl durch Widerstandsmessungen als auch Entladezeit oder Ableitzeitmessungen qualifiziert werden. Dazu kommen verschiedene Elektroden und Elektro-denanordnungen zum Einsatz.

Messung des Oberflächenwiderstandes von ESD Behäl-tern

Überprüfung von Trays, Blistern usw. mit neuen Mikro-proben, spezielle Oberflächenwiderstandsmessung mit einer Mikro Ringprobe oder Mikro Zweipunktprobe (IEC 61340-4-10). Der Oberflächenwiderstand von Verpackungsmaterialien liegt oft oberhalb von 1 109 . Dann sind zusätzliche Messungen der Entladezeit notwendig. Das Bild zeigt eine einfache Messanordnung für die Ermittlung der Ent-ladezeit (Charge Decay Time).





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Für die normgerechte Messung des Abschirmverhaltens ist eine sehr aufwendige Messanordnung notwendig. Der Messaufbau mit einem Feldstärkemessgerät PFM-711A, einem Charge-Plate-Aufsatz CPM 720 und einem Char-ger ist eine einfache Variante für die Überprüfung der Abschirmfunktion der Beutel. Überprüfung und Kalibrierung von Geräten und Messgeräten Ionisatoren Die folgenden Bilder zeigen Beispiele für die Kalibrierung von Ionisatoren, das erste Bild zeigt die Anordnung für Arbeitsplatzionisatoren, das zweite für so genannte Noz-zles. Die Überprüfung erfolgt nach den Vorschriften: DIN EN 61340-5-1, DIN EN 61340-4-7, ANSI/ESD STM3.1-2006, ESD SP3.3.-2006.





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7. Schulungsmaterial, Schulungen

7.1. Schulungsmaterial, Videos Umfangreiches fachliches Material für die Durchführung der regelmäßigen Schulungen nach DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2). Schulungsunterlagen für die Personalschulung nach DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2) (inkl. Dokumentation und Präsentation auf CD/DVD) Art.-Nr.: 9010.001 Schulungsunterlagen / Seminarunterlagen (ESD Grundlagen, ESD Messungen, ESD Normung, ESD Koordinator I + II) Art.-Nr.: 9010.002 Videos / DVD in Vorbereitung

7.2. Durchführung von Schulungen und Seminaren

ESD Einführung ESD Grundlagen, ESD Messungen ESD Normung Aus- und Weiterbildung für ESD Koordinatoren I + II

Zusatzangebot

Einführung in die Elektronik, Grundbegriffe, Herstellung – Elektronische Bauelemente, Schal-tungstechnik

die aktuellen Termine entnehmen Sie bitte dem Veranstaltungsplan

Art.-Nr.: 9020.000

Durchführung von firmeninternen Schulungen nach DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2) (Inhalt und Umfang nach Vereinbarung)

Art.-Nr.: 9030.000

Alle Schulungen und Schulungsunterlagen auch auf Englisch!





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Seminarinhalte:

ESD GRUNDLAGEN Teil 1 ELEKTROSTATIK – Grundlagen Entstehung elektrostatischer Ladungen

klassische Elektrostatik Entstehungsmechanismen:

Triboelektrizität (Reibung) und Influenz (Elektrische Felder)

Vorgänge bei der Auf- und Entladung von Personen Einfluss der Umgebungsbedingungen (Luftfeuchtigkeit und Temperatur)

Teil 2 Definitionen (ESD Vokabular)

Teil 3 Wirkungen elektrostatischer Ladungen Allgemeine Entladungsmodelle

HBM Human Body Model (DIN EN 61340-3-1) MM Machine Model (DIN EN 61340-3-2) CDM Charge Device Model FIM Field Induced Model

Allgemeine Fehlermechanismen bei elektronischen Bauelementen (Beispiele)

Thermischer Durchbruch Dielektrischer Durchbruch Aufschmelzen der Metallisierung

Teil 4 Spannungs- und Energieempfindliche Bauelemente und Baugruppen - Konzepte

Wirkungen von elektrostatischen Entladungen auf MOS- und bipolare Bauelemente Mehrfache ESD - Fehler - Überlagerung von Fehlern Latente Fehler und Degradation

ESD On-Chip Schutz, DIN EN 61340-3-1 und 3-2 sowie CDM und FIM

Bauelemente, Baugruppen (PCB) und Geräte Vergleich Systemlevel ESD/EMI - Bausteinebene ESD Fehlermodelle und Mechanismen

Teil 5 Vergleich der Entladungsmodelle

HBM Human Body Model (DIN EN 61340-3-1) MM Machine Model (DIN EN 61340-3-2) CDM Charged Device Model (Standard Entwurf) FIM Field Induced Model (kein Standardentwurf vorhanden)

Weitere Fehlermodelle:

HMM Human Metal Model CBM Charged Board Model FICBM Field Induced Charged Board Model

Teil 6 Berechnungen elektrostatischer Größen (Einführung)





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Teil 7 Schutzmaßnahmen, allgemeine Anforderungen

Integrierte Schutzschaltungen Technologische Schutzmaßnahmen Organisatorische Schutzmaßnahmen

Gestaltung von ESD Arbeitsplätzen, ESD Bereichen Verhalten der Arbeitskräfte in ESD Bereichen ESD Kontrollprogrammplan

ESD MESSUNGEN Teil 1 Mess- und Prüfverfahren Messung elektrostatischer Parameter (allgemein):

elektrostatische Ladung elektrische Feldstärke, elektrostatische Felder Oberflächen- und Ableitwiderstände, Erdableitwiderstand Volumen- und Durchgangswiderstände Messbedingungen, Einfluss der Elektroden, Elektrodenanordnungen Beurteilung der Messergebnisse und Erfahrungen bei der Messung elektrostatischer Kenngrößen

Teil 2 Normgerechte Mess- und Prüfverfahren

Messung elektrostatischer Parameter nach den gültigen Normen und Richtlinien

Widerstandsmessungen: Oberflächen- und Ableitwiderstände, Erdableitwiderstand Verschiedene Elektroden, Erfahrungen Ladungsmessung, Feldstärkemessungen Erfahrungen bei der Messung elektrostatischer Kenngrößen

Erstellung der Mess- und Überprüfungspläne für ESD Audits und regelmäßige Überprüfungen Erarbeitung der Messverfahren für das ESD Kontrollprogramm

Teil 3 Praktische Messungen, Vorführungen

Elektrostatische Aufladungen an Isoliermaterialien, ESD Materialien (Verpackungsmaterialien), Ent-ladeverhalten/Ableitzeit von Materialien

Messung von Materialien für Arbeitsplatzoberflächen, Fußböden, Bekleidung, Schuhe usw. Überprüfung von ESD Arbeitsplätzen, ESD Fußböden, ESD Wagen, ESD Stühlen usw. Durchführung des Begehtests (Walking Test) Erstellung des Messprotokolls Bewertung der Messergebnisse, Betrachtungen bei Messfehlern





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ESD NORMUNG Teil 1 Stand und Tendenzen bei der ESD Normung

DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2) Überblick Übergang von der DIN EN 100015 (1993) bis zur DIN EN 61340-5-1 Ed. 1 (07/2008) amerikanische Normen und Standards: ANSI/ESD S20.20-2007, JEDEC ANSI/EIA-625B und ESD

Handbuch (EOS/ESD ADV 2.0) Teil 2 Gültige ESD Normen

Übersicht über alle gültigen und notwendigen ESD Normen Einblick in die Entstehung einer internationalen ESD Norm Vergleich IEC Normen und amerikanische Normen, Anwendungsfälle/Einsatznotwendigkeit der ent-

sprechenden ESD Normen Zusammenhang ESD Normen – ISO Normen

Teil 3 DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2) Überblick

Anwendungsbereich Grundbegriffe, Definitionen (siehe ESD Grundlagen) ESD Kontrollmaßnahmen

EPA + ESD geschützter Arbeitsbereich

ESD Kontrollmaßnahmen Bestandteile einer ESD Schutzzone (EPA), Anforderungen an die einzelnen Ausrüstungen Arbeiten im Feld, Servicearbeitsplätze Allgemeine Anforderungen an Transport- und Verpackungsmittel Schulungen Qualitätsverantwortung des Managements, der einzelnen Mitarbeiter, des ESD Koordinators regelmäßige Überprüfungen, Kontrollen, Audit’s (eine Übersicht) Kennzeichnung von ESDS und ESD Schutzzonen (EPA’s)





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ESD KOORDINATOR I

Teil 1 Einführung ESD Basics für den ESD Programm Manager (ESD Koordinator/ESD Beauftragter)

Lernziel: Ausgehend von den Seminaren ESD Grundlagen, ESD Messungen sowie ESD Normung erfolgt die Aus- und Weiterbildung von ESD Koordinatoren/ESD Beauftragten/ESD Programm Manager. Das ESD Seminar wird ständig aktualisiert, so dass die Teilnehmer immer auf dem aktuellsten Stand sind. Voraussetzung für die Seminare ESD Koordinator 1 und 2 sind die oben genannten Seminare. (Eine Wie-derholung des Inhalts während dieser Seminare erfolgt nicht.)

Teil 2 ESD Standards - Basics für die EPA

Lernziel: Es wird eine Übersicht über die gültigen Standards gegeben, welche Standards sind für welche Bereiche anzuwenden. Weiterhin wird auf zukünftige Standards und Standardentwicklungen hingewiesen.

Teil 3 Aufbau eines ESD gerechten Arbeitsplatzes und Bereiches (EPA) ESD Kontrollprogramm (ECP) Entwicklung, Einführung und Beurteilung

Lernziel: Anhand der aktuellen Normen werden die einzelnen Ausrüstungen und deren Anforderungen vorgestellt und diskutiert. Die technischen Anforderungen an verschiedene Materialien werden erklärt. Aufbauend auf den Anforderungen und aus der Analyse der Fertigung (vgl. 5 Stufen für die Einführung eines „ESD Control Pro-gramms“) wird ein ESD Programm erarbeitet. Die einzelnen Stufen bzw. Anforderungen werden unter den speziellen Gegebenheiten diskutiert.

Teil 4 Verhalten der Arbeitskräfte, Handhabungsrichtlinien, firmeninterne Schulungen

Lernziel: Das größte Problem sind die Personen selbst, die sich immer und überall elektrostatisch aufladen. Mit den zur Verfügung stehenden Möglichkeiten, können Personen so ausgerüstet werden, dass sie sich wenig elektrostatisch aufladen. Entsprechende Handhabungsrichtlinien werden diskutiert. Der Inhalt einer firmenin-ternen Schulung wird erarbeitet.

Teil 5 ESD Kontrollprogramm Plan (ECPP), Überprüfung, Auditierung, Zertifizierung

Teil 6 Verpackungen, Anforderungen und Prinzipien für den ESD Koordinator/ESD Beauf- tragter, Mess- und Überprüfungsmethoden

Lernziel: Nachdem die Fertigung, der Wareneingang, das Lager usw. elektrostatisch korrekt ausgerüstet wurden, müssen diese überprüft werden. Die Überprüfung muss in regelmäßigen Abständen normalerweise einmal im Jahr wiederholt werden. Die Aufgaben des ESD Koordinators werden vorgestellt und diskutiert.

Teil 7 Messungen in der Fabrik: Ermittlung, Beurteilung und Auswertung der Messungen

Lernziel: Die zum Teil 3 notwendigen Mess- und Prüfmethoden werden vorgestellt, eventuelle Verbesserungen, die sich aus neuen Normen und Vorschriften ergeben, werden diskutiert. Es besteht die Möglichkeit, die Mess-verfahren praktisch zu testen.





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Inhalt: Messung elektrostatischer Parameter

elektrostatische Ladung, elektrische Feldstärke Oberflächen- und Ableitwiderstände Probleme bei der Messung elektrostatischer Kenngrößen

Weiterhin werden aktuelle Messverfahren diskutiert (z. B. Walking Test/Body Voltage, Systemwiderstand, Abschirmverhalten und Überprüfung von Verpackungsmaterialien)

ESD KOORDINATOR II Teil 8 Luft Ionisation Grundlagen, Methoden und Überprüfung von Ionisations - Geräten

Lernziel: Der grundsätzliche Aufbau der verschiedenen Ionisationsprinzipien wird vorgestellt und verglichen. Die ver-schiedenen Methoden und deren Anwendungen werden erläutert und an speziellen Einsatzbeispielen er-klärt. Ein weiterer Abschnitt beschreibt die Überprüfungsmethoden mit einem Charge Plate Monitor o.ä. Ge-räten.

Teil 9 Geräte Technologien und Fehleranalyse - Übersicht

Lernziel: Erste Erkenntnisse für Gerätekonstruktionen, die einen besseren ESD Schutz gewährleisten sollen, werden diskutiert. Lösungsvarianten bzw. Vorschläge werden erarbeitet. Ein Vergleich zwischen ESD Anforderun-gen für ESDS und Geräte wird diskutiert. Fehlermodelle für ESDS und Geräte (EMC) werden diskutiert.

Teil 10 Elektrostatik Berechnungen für den ESD Koordinator/ESD Beauftragter

Lernziel: Der ESD Koordinator bzw. ESD Programm Manager wird befähigt, grundlegende Berechnungen selbst aus-zuführen. Die Berechnungen von Ladung, Kapazität, Feldstärke, Potential, Spannung (Aufladung) und der verschiedenen Widerstände (z. B. Widerstand - spezifischer Widerstand) werden erklärt. An Beispielen wer-den praktische Berechnungen durchgeführt.

Teil 11 Cleanroom (Reinraum) Anforderungen für den ESD Koordinator/ESD Beauftragter

Lernziel: Teil 1 beschäftigt sich mit den grundsätzlichen ESD Anforderungen in Cleanroom Bereichen. Teil 2 wird die in Zukunft notwendigen Cleanroom ähnlichen Anforderungen für immer mehr SMD Fertigun-gen unter ESD Anforderungen betrachten. Teil 12 Prüfung/Lernzielkontrolle

Nach Abschluss bzw. Besuch aller Seminare (ESD Grundlagen, ESD Messungen, ESD Normung sowie ESD Koordinator 1 und 2) kann eine Prüfung durchgeführt werden. Grundsätzlich müssen 90 % der Fragen richtig beantwortet werden. Alternativ können die Inhalte der Seminare um die amerikanischen Normen JEDEC ANSI/EIA-625B, MIL-STD-1686A, ANSI/ESD-S20.20-2007 ergänzt werden.





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IN-HOUSE – SCHULUNG

ESD Grundlagen

Elektrostatik - Grundlagen

klassische Elektrostatik Triboelektrizität und Influenz Entstehungsmechanismen Vorgänge bei der Auf- und Entladung von Personen Definitionen und Begriffe

Wirkungen elektrostatischer Ladungen

Entladungsmodelle - HBM - HMM - CDM - MM – FIM, sowie CBM und FICBM Fehlermechanismen bei elektronischen Bauelementen Mehrfache ESD Fehler - Überlagerung von Fehlern - Degradation Unterschiede bei der Wirkung auf MOS- und bipolare Bauelemente

ESD Kontrollmaßnahmen

Integrierte Schutzschaltungen Technologische Schutzmaßnahmen Organisatorische Schutzmaßnahmen Gestaltung der Arbeitsplätze

Verhalten des Personals - ESD Kontrollplan ESD Normung

1. Stand und Tendenzen bei der ESD Normung - DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2)

2. Normgerechte Arbeitsplatzgestaltung 3. spezielle Anforderungen: - ESD im Reinraum - ESD Kontrollmaßnahmen bei niedriger Luftfeuchtigkeit - ESD Kontrollmaßnahmen an Prüfarbeitsplätzen

Qualitätsverantwortung Auditierung und Prüfverfahren Messverfahren Kontrolle des Oberflächen- und Ableitwiderstandes, u.a.: DIN EN 61340-2-3, DIN EN 61340-2-1 DIN EN 61340-4-1 + Anlagen, DIN EN 61340-4-5 DIN EN 1081 Messung der Personenaufladung und der Ableitzeit ESD Koordinator

Basis für dieses Seminar bildet die neue Norm DIN EN 61340-5-1 + DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (Teil 5-2) (IEC 61340-5-1 und IEC 61340-5-2)

Aufgaben des ESD Beauftragten/ESD Koordinators/ESD Programm Managers ESD gerechte Arbeitsplatzgestaltung und ESD gerechte Arbeitsbereiche Qualitätsverantwortung - Schulung - Auditierung und Prüfverfahren Normgerechte Messverfahren nach den neuen Normen

Alternativ können die Inhalte der Seminare um die amerikanischen Normen JEDEC ANSI/EIA-625B, MIL-STD-1686A, ANSI/ESD-S20.20-2007 ergänzt werden.





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4. ESD Fachsymposium Dresden 2010 9. ESD Workshop

Das 4. ESD Fachsymposium fand am 06. und 07. September 2010 und bestand aus zwei thematischen ESD Workshops:

Anforderungen an ESD Materialien, Messmethoden Anforderungen an ESD Ausrüstungen und Maschinen nach den neuen

gültigen Normen DIN EN 61340-5-1 und 5-2 und deren Umsetzung

Die immer weiter fortschreitende Verkleinerung der elektronischen Bauelemente führt zum Anstieg der Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Auf- und Entladevorgängen. Es ist nicht mehr möglich zu unterscheiden, welche Bauelemente-Technologien - MOS - CMOS - BIPOLAR - emp-findlicher sind. Grundsätzlich sind alle aktiven elektronischen Bauelemente und Baugruppen mit diesen Bauelementen empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen. Zukünftig werden SMD - Widerstände und Kondensatoren in diese Gruppe eingegliedert. Auch die neuen Technolo-gien für MEMS und NEMS sind extrem elektrostatisch empfindlich. Das eine Schwerpunktthema beschäftigt sich mit den neuen und höheren Anforderungen an die ESD Materialien, das zweite Thema mit den Anforderungen an Maschinen. Der Mensch nach wie vor ist die größte Quelle für elektrostatische Aufladungen. In Maschinen spielt der Mensch eine „untergeordnete“ Rolle, nur bei der Entwicklung und Herstellung. Aus ESD Sicht können ESDS aber gerade hier durch sehr schnelle Vorgänge geschädigt werden, ohne dass der Mensch direkt beteiligt ist. Elektronische Bauelemente laden sich elektrostatisch auf, z. B. während des Transpor-tes und entladen sich dann schlagartig. Aber auch die Leiterplatte (PCB) spielt eine erhebliche Rolle in diesem Prozess. Bei der Fertigung elektronischer Baugruppen sind ESD Kontrollmaßnahmen unbedingt anzuwen-den, damit Fehler durch elektrostatische Ladungen vermieden werden. Im Rahmen der einzufüh-renden Qualitätsmanagementsysteme werden ESD Kontrollmaßnahmen gefordert und bewertet. Basis für die ESD Kontrollmaßnahmen sind die Standards DIN EN 61340-5-1 und 5-2. Für die Op-timierung der ESD Kontrollmaßnahmen ist eine Analyse der vorhandenen ESD Maßnahmen un-bedingt notwendig. In den Normen und Vorschriften wird der Einsatz eines ESD Koordinators bzw. ESD Beauftragten gefordert. Teilnehmer:

Mitarbeiter der Bereiche, die mit elektrostatisch empfindlichen Bauelementen und Baugrup-pen umgehen, speziell aus dem Management und leitende Mitarbeiter, Fertigungsleiter, Ar-beitsvorbereitung, -planung

ESD Koordinatoren und ESD Beauftragte Mitarbeiter des Qualitätsmanagement, Qualitätssicherung Mitarbeiter des Einkaufs für ESD Materialien und Ausrüstungen





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Programm des 4. Internationalen ESD Fachsymposiums 2010 in Dres-den/Kesselsdorf

06.09.2010 ESD Workshop Teil I – Anforderungen an ESD Materialien und Messmethoden 1. Neue ESD Materialien:

Transparent leitfähige Verglasung aus Polycarbonat Elke Nelles-Schelm; Evonik Degussa GmbH 2. ESD Ausrüstungen – Anforderungen – Arbeitsplätze ESD Arbeitsplätze nach den Normen DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-2 Hartmut Berndt; B.E.STAT European ESD competence centre 3. ESD Ausrüstungen – Anforderungen – Fußboden ESD Bodenbeschichtungen aus Flüssigkunststoffen, Erfahrungen und Messungen Ulrich Lange; MC Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Auswertung und Beurteilung der Messergebnisse von Fußbodenmessungen „Podiumsdiskussion“ 4. ESD Ausrüstungen – Anforderungen – Bekleidung ESD Anforderungen und Messungen nach dem neuen ESD Normenentwurf DIN EN 61340-4-2 und IEC 61340-4-9 Hartmut Berndt (Project Leader bei TC 101); B.E.STAT European ESD competence centre 5. ESD Ausrüstungen – Anforderungen – Verpackungsmaterialien Anforderungen, Messverfahren für Verpackungsmaterialien, die in einer EPA bzw. zum Transport von ESDS außerhalb einer EPA eingesetzt werden (IEC 61340-5-3) Hartmut Berndt; B.E.STAT European ESD competence centre 6. ESD Ausrüstungen – Anforderungen – Messmethoden Praktische Vorführungen und Diskussionen 07.09.2010 ESD Workshop Teil II – Anforderungen an ESD Ausrüstungen nach den neuen gültigen Normen DIN EN 61340-5-1 (2008) und 5-2 (2009) und deren Umsetzung 1. Electrostatic Discharge (ESD) and the Technology Roadmap to 2020 and Packaging Performance for Today and the Future (Vortrag gehalten auf der SMTA International 2008, Orlando, Florida) Hartmut Berndt; B.E.STAT European ESD competence centre 2. ESD Anforderungen an ESD Ausrüstungen – ESD Kontrollprogramm und ESD Kontroll programm Plan Verbindung zu anderen Normen und Normenentwürfen Normen – Inhalt – Erarbeitung – Bewertung Hartmut Berndt (Sekretär TC 101 Electrostatics); B.E.STAT European ESD competence centre 3. Erfahrungen bei der Umsetzung der Normen in der Praxis und Einführung eines ESD Kon- trollprogramm Planes 4. Electrostatic Discharge (ESD) and the Requirements for Personnel and Machines (Vortrag gehalten auf der PanPacific Microelectronic Conference 2009, Big Island, Hawaii und ESA Symposium 2010, Charlotte, NC) Hartmut Berndt; B.E.STAT European ESD competence centre 6. Podiumsdiskussion zur Einführung der neuen Normen DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-2, des ESD Kontrollprogramm Planes und Anforderungen an Maschinen und Ausrüstungen (AHE)





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4. Internationales Fachsymposium ESD 2010 Rückblick

Das nunmehr 4. ESD Fachsymposium fand im Septem-ber 2010 in Kesselsdorf statt. Das ESD Fachsymposium bestand aus zwei Work-shops, die sich mit speziellen Themen gefassten. Dabei kam es auf eine gute Verbindung von Praxis und Theo-rie an. Neben der Vorstellung neuer Produkte wurden aktuelle Themen für die Gestaltung der ESD Bereiche diskutiert. Wie immer gehören praktische Vorführungen zu den Aktivitäten während des zweitägigen Fachsym-posiums. Nach der längeren Pause waren zahlreiche ESD Fachleute angereist. Nach der Begrüßung der Teilnehmer durch Dipl.-Ing. H. Berndt (Präsident der B.E.STAT group© und Geschäftsführer der B.E.STAT Elektronik Elektrostatik GmbH, Sekretär des internationalen Normungsausschusses TC 101) berichtete Frau Elke Nelles-Schelm, Evonik Degussa GmbH über eine neue Transparent leitfähige Verglasung aus Polycarbonat: Die ableitfähige Oberfläche der Po-

lycarbonatplatten entsteht durch Beschichtung

Leitfähige Polymere, Nanopartikel oder Nanotubes werden in einem nasschemischen Prozess oder im Plasmaverfahren beidseitig auf die Kunststoffoberfläche aufgebracht.

Die „Dicke“ der ableitfähigen Schicht variiert zwischen wenigen Nanometern und fünf Mikrometern.

Ableitfähige Polycarbonatplatten werden in der Elektronik- und Halbleiterfertigung sowie in explo-sionsgefährdeten Produktionsbereichen als Sicht- und Kontrollfenster in Maschinen und Anlagen eingesetzt. Mit einem Oberflächenwiderstand von 106 bis 108 leiten die geerdeten Polycarbonat-scheiben elektrostatische Ladungen kontrolliert ab und verhindern so statische Aufladungen.

Ein weiterer Schwerpunkt des ersten Tages waren die ESD Fußböden. Herr Ulrich Lange; MC Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, stellte ESD Bodenbeschich-tungen aus Flüssigkunststoffen vor. Herr Lange stellte zwei Systeme vor eine „Heavy Duty“ Variante und eine „Economy“ Variante. Beide Systeme erfüllen 100 % die Anforderungen der ESD Normen für Elektronikberei-che, auch nach einer längeren Benutzung. Gleichzeitig beschrieb Herr Lange einfache Varianten für die Her-stellung der Leitgrundierung und der Erdungsan-schlüsse.





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An die jeweiligen Vorträge schlossen sich interessante Diskussionsrunden an. Die Zuhörer waren sehr interessiert an den Ergebnissen sowie an der praktischen Umsetzung der vorgestellten ESD Ausrüstungen.

Weitere Vorträge, gehalten von Herrn Hartmut Berndt beschäftigten sich mit aktuellen Themen, wie die ESD Bekleidung oder ESD Verpackungsmaterial. Zu beiden ESD Ausrüstungen sind neue ESD Normen in Vorbe-reitung. Bei ESD Bekleidung wird unterschieden zwi-schen ESD Bekleidung für die Elektronikindustrie (DIN EN 61340-4-9) und für alle anderen Anwendungen (DIN EN 61340-4-2).

Auszug aus der DIN EN 61340-5-1 Beiblatt 1 (61340-5-2): „4.7.7.1 Einleitende Bemerkungen: In vielen Fällen hat die Wahl, wann ESD Kleidung verwendet wird, kein klares Ergebnis und hängt stark von der Urteilsfähigkeit des ESD Koordinators ab. Eini-ge Faktoren, die in Betracht gezogen werden können:

Die ESD-Empfindlichkeit der zu handhabenden ESDS (speziell mit geringer CDM-Festigkeit),

Die Kosten und Konsequenzen eines ESD-Fehlers, Die vom Produkt und seinem Markt geforderte Zuverlässigkeit, Reinraumanforderungen, Das Klima und die Umgebungsbedingungen der Niederlassung, Der Kulturkreis der Niederlassung.“

„Das durch die Alltagskleidung entstehende Risiko kann leicht abgeschätzt werden. Die derzeitige generelle Sichtweise der Experten ist, dass die Hauptquelle für ein ESD Risiko dann auftreten kann, wenn auf ESDS durch externe Felder ausgehend von der Kleidung hohe Spannungen influenziert werden und anschließend eine durch ein Feld induzierte CDM-artige Entladung stattfindet. So kann ESD Kontrollkleidung von speziellem Nutzen sein, wo größere ESDS mit einer kleinen CDM Spannungsfestigkeit gehandhabt werden und die Mitarbeiter ge-wöhnlich die Alltagskleidung tragen, die hohe elektrostatische Felder erzeugen könnte.“ Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt ist die regelmäßige Überprüfung der ESD Bekleidung, die Norm (Absatz 4.7.7.3) macht dazu folgende Angaben: „Ein Verfahren, das verwendet werden kann, um den elektrischen Widerstand von Kleidung zu testen, kann in ANSI/ESD STM 2.1 (= DIN EN 61340-4-9) gefunden werden. Für Kleidermateria-lien, die einen eingebetteten Faden verwenden, kann es nötig sein, einen Ladungsabbautest durchzuführen. Allgemeine Testmethoden zur Durchführung von Ladungsabbautests können in IEC 61340-2-1 gefunden werden.“

Ein anderes Thema wurde ebenfalls ausführlich behan-delt und diskutiert: ESD Verpackungsmaterialien. Die vor-liegende DIN EN 61340-5-3 wurde diskutiert. Die Anforde-rungen an die Verpackungsmaterialien sind in der neuen DIN EN 61340-5-3 enthalten. Leider fehlen geeignete Prüf- und Messmethoden, die auch einen geringen Auf-wand erfordern, besonders wenn es um Entladeverhalten oder Abschirmwirkung geht. Von Herrn Berndt wurden einfache Testmethoden zur Bestimmung der Entladezeit und der Abschirmwirkung praktisch vorgestellt.





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Eine andere Frage ist, wie messe ich den Widerstand von Trays oder Blistergurten. Dazu wurde die neue Zweipunkt Mikroelektrode vorgestellt und die Messung mit der dieser Elektrode demons-triert.

Am zweiten Tag des Fachsymposiums lagen die Schwerpunkte einmal auf die Entwicklung der ESD Empfindlichkeit in den nächsten Jahren und zum anderen auf einen sehr wichtigen Punkt: ESD Gefährdung in Maschinen und Anlagen. Die Roadmaps der verschiedenen Industriebereiche wurden mehrfahc diskutiert. Hier wurden die Roadmap der ITRS (International Technology Roadmap Semiconductor Industry) und der ESDA verglichen. Die Roadmap der ITRS geht heute bis 2024, die der ESDA nur bis 2015. Was die ITRS kritisch sieht, wird in der ESDA Roadmap noch nicht so kritisch eingestuft. Neben der Herabstu-fung der unteren Empfindlichkeitsgrenzwerte von 100 V auf 10 V im Jahr 2024, sieht die ESDA hier erst einmal die Änderung der Grenze nach HBM von 2000 V auf 1000 V. Die ESDA Roadmap unterscheidet zukünftig zwischen verschiedenen ESD Bereichen, z. B. Wareneingang oder SMD Fertigung. Das führt zu einer weiteren „Aufweichung“ der ESD Anforderungen aus den aktuellen ESD Standards. Für viele Anwender wird es außerdem unübersichtlich, wo sind genau die Gren-zen für die einzelnen Bereiche. Oft sind alle Bereiche in einem größeren Fertigungsbereich enthal-ten. Die ITRS Roadmap unterscheidet nicht zwischen den empfindlichen und weniger empfindli-chen Bauelementen (ESDS). Es gibt nur eine ESD Empfindlichkeit und die wird in den nächsten Jahren auf 10 V (elektrostatische Aufladung) oder 10 V/cm (elektrostatisches Feld) sinken. Ein größeres Problem ist sicher auch die Bereitstellung geeigneter ESD Ausrüstungen. Die derzeit vorhandenen ESD Materialien werden wohl nicht alle mehr den Anforderungen gerecht werden.

Ein anderer Schwerpunkt war die Gefährdung elektronischer Bauelemente in Maschinen und An-lagen. In Zukunft werden die ESDS immer mehr in Maschinen beim automatischen Handling ge-fährdet. Die elektrostatischen Aufladungen liegen typischerweise oberhalb von 200 V. Zwei Prob-leme gibt es hier, einmal das Bauelement selbst kann sich elektrostatisch aufladen, zum anderen die Leiterplatte. Sie besteht immer aus einem Isoliermaterial, genauso wie das Gehäuse der ESDS. Damit ist eine Aufladung unumgänglich. Messungen in einzelnen Prozessschritten (Lotpas-tendruck, AOI, Bestückautomaten, ICT, Drahtbonder usw.)haben gezeigt, dass die elektrostati-schen Aufladungen zwischen haben 200 V und 800 V liegen können. Im Moment gibt es nur eine Lösung: Ionisation. Diese muss aber so angewandt werden, dass die elektrostatischen Ladungen genau dann nicht vorhanden sind, wenn z. B. des Bauelement auf der Leiterplatte abgesetzt wird. Zu diesem Komplex gibt es noch keine einheitlichen Richtlinien oder Vorschriften. Den Abschluss der Präsentationen bildeten natürlich praktische Vorführungen. Dabei wurden

unterschiedliche Messmethoden, Elektro-den, Messdurchführungen usw. vorgestellt. Schwerpunkte waren Widerstandsmessungen und Messung der Personenaufladung. So konnten sich die Teilnehmer anhand der Vor-führungen selbst ein Bild von Messergebnis-sen machen. Neben den Präsentationen wurden Produkte der Firmen MC Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, Evonik Degussa GmbH und B.E.STAT Elektronik Elektrostatik GmbH aus- gestellt.





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8. Entwicklungsprojekte (Veröffentlichungen) Projekt 1 Fußbodenmaterialien und Reinigungsmaterialien Berndt, H. A study of the Variables of Electrodes Use in Measurement of Table and Floor Materials and How They Affect the Test Results

23. EOS/ESD Symposium 2001, Portland, USA

Berndt, H. Studies on ESD flooring material, especially the comparison of the measurement methods – walking test and system test with normal resistance methods, microscopically explorations

ESA Annual Meeting 2004, Rochester, NY, USA Electrostatics 2005, Helsinki, Finnland

Projekt 2 Bekleidung Keine Veröffentlichungen Projekt 3 Beeinflussung von ESDS in Maschinen und Systemen Berndt, H. ESD steps against electrostatic discharge - prevention of electronic devices and assemblies

APEX 2003, Los Angeles, CA, USA

Berndt, H. ESD and ESD control – steps against electrostatic discharge - prevention of electronic de vices and assemblies

HKPCA-IPC 2003, Guangzhou, China

Berndt, H. Five steps for an ESD control system - ESD control and machines, measurement methods APEX 2005, Los Angeles, CA, USA

Berndt, H. Electrostatic Discharge (ESD) - Sources of electrostatic charge in a production line (SMT) PanPacific Microelectronic Symposium, Big Island, Hawaii, 2011 Electronic Environment 2011, Stockholm, Schweden SMTA South East, Penang, Malaysia 2011

Projekt 4 Verpackungsmaterialien und Systeme Berndt, H. Experience at the measurements of packaging material for electronic devices according to the standard IEC 61340-5-1 , part 1

ESA Annual Meeting 2004, Rochester, NY; USA Electrostatics 2005, Helsinki, Finland

Berndt, H. Experience at the measurements of packaging material for electronic devices according to the standard IEC 61340-5-1, part 2

ESA Annual Meeting 2007, Purdue University, West Lafayette, IN, USA Projekt 5 ESD Roadmap Berndt, H. Electrostatic discharge (ESD) - the Technology Roadmap of the Semiconductor Industries to 2015 and New Failure Models

ESA Conference, University Berkeley, CA, U.S.A., 2006 and 2. Nordic ESD Conference, Karlskoga, Sweden, 2006

Berndt, H, Electrostatic Discharge (ESD), the Technology Roadmap of Semiconductor Industries to 2020 and the development of PCBs

PanPacific Microelectronic Symposium, Kauai, Hawaii, 2010





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9. Bücher

Elektrostatik Ursachen, Wirkungen, Schutzmaßnahmen, Messungen, Prüfungen, Normung Dipl.-Ing. Hartmut Berndt

Elektrostatische Ladungen entstehen überall im täglichen Leben. Die Per-sonen verspüren elektrostatische Entladungen, z.B. als kurzen Schmerz. Elektronische Bauelemente können durch elektrostatische Entladungsvor-gänge geschädigt werden. Die elektrostatischen Entladungen, die ESDS schädigen, liegen heutzutage bei Spannungen unter 100 V. Der Mensch selbst kann Entladungen aber erst oberhalb von 3000 V spüren. Alle aktiven Bauelemente und Baugruppen werden durch elektrostatische Entladungen beeinflusst. Dieses Buch gibt einen Überblick zu den möglichen Quellen elektrostati-scher Aufladungen und deren Wirkungen auf elektronische Bauelemente. Der Hauptteil beschäftigt sich mit den Schutzmaßnahmen gegen elektrosta-tische Auf- und Entladungsvorgänge. In einem weiteren Abschnitt werden Messverfahren zur Auswahl von Materialien, die in ESD Bereichen verwen-det werden dürfen, mit dem Hinweis auf die derzeit gültigen Normen be-schrieben. Der vorletzte Teil des Buches beschäftigt sich mit den gültigen Normen DIN EN 61340-5-1 (VDE0300-5-1) und DIN EN 61340-5-2 (VDE 0300-5-2) und deren Anwendung, z. B. die Erstellung eines ESD Kontroll-programms und ESD Kontrollprogrammplanes.

Ein weiterer Abschnitt beschreibt Erfahrungen aus den täglichen Messaufgaben der Praxis. Beschrieben werden u.a. die folgenden Normen und die daraus resultierenden Mess- und Prüfverfahren: DIN EN 61340-4-1 (VDE 0300-4-1), DIN EN 61340-4-5 (VDE 0300-4-5), DIN IEC 60093 und DIN EN 1081. Ergänzend wer-den zum Vergleich weitere nationale und internationale Normen (z.B. Assoziation Standards) herangezogen.

3. Auflage erschienen Juni 2009 (auch als e-book erhältlich)

ESD – Schutz Normen, Konzepte und Messtechnik in der Praxis Dipl.-Ing. Hartmut Berndt

Das Buch behandelt die Anforderungen an ein „ESD Control System“ zum Schutz elektronischer Bauelemente und Baugruppen vor den Schäden durch elektrostatische Entladungen und Felder. Ausgehend von den Ge-fährdungsmodellen werden Lösungsvarianten beschrieben. Der Leser wird dazu befähigt, die Einrichtung von „ESD Bereichen“ vorzubereiten, zu ver-wirklichen und zu überwachen. Schwerpunkt ist dabei die praktische Um-setzbarkeit des „ESD Control Systems“. Ein Muster für einen ESD Kontroll-programmplan wird beschrieben. Auch die Anforderungen aus den gültigen Normen DIN EN 61340-5-1 und DIN EN 61340-5-2 sowie ANSI/ESD S20.20-2007 werden behandelt. Ver-gleiche beider Normenwerke dienen der praktischen Anwendung in einem ESD Bereich. Normgerechte Messverfahren, ihre praktische Umsetzung und die Erfahrungen, die sich daraus ergeben, kommen ebenfalls zur Spra-che.

2. Auflage erschienen Juli 2009 (auch als e-book erhältlich)





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10. Präsentationen und Vorträge 2013

Event Ort Präsentation

SMTA 2013

Maui, Hawaii, USA

Jan 22 - 24, 2013

Requirements on a Class „0“ EPA – Ba-sics, Standards, ESD Equipment’s and Measurements

APEX 2013 San Diego, CA, USA

Feb 18 - Feb 20, 2013

Sources in a produc-tion line (SMT) and Solutions against ESD (Electrostatic Dis-charge) - Requirments today and in the future

SMT Hybrid Packaging SMT Hybrid

Packaging 2013 Nürnberg, Germany

April 2013

Electrostatic Discharge (ESD) Fehlermecha-nismen in einer SMT Linie – ein ESD Kon-trollprogramm für Ma-schinen

EE Electronic

Environment

Stockholm, Sweden

April 19 - 20, 2013

Sources in a produc-tion line (SMT) and Solutions against ESD (Electrostatic Dis-charge) - Require-ments today and in the future

Nepcon EMT

Shanghai Shanghai, China

April 23 – 25, 2013

SMTA South East SMTA Malaysia,

Penang April 17 - 19, 2013

Electrostatics 2013

Cocoa Beach, FL, USA

June 11 - 13, 2012

ESD requirements on the packaging of elec-tronic components out-side of an EPA - measurements

5th International Panel Symposi-um ESD 2013

Dresden, Germany

2013

Nepcon EMT

Shenzhen Shenzhen, China

August 27 – 29, 2013

ESD Symposium and Exhibitions

Las Vegas, NV, USA

Sept. 10 - 13, 2013

SMTA

International

Fort Worth, TX, USA

Oct 13 – 17, 2013

ESD Concept-Person, Workplace, Machin-ery, Transportation





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11. Literatur

Berndt, H. VDE-Schriftenreihe 71 "Elektrostatik", VDE-Verlag 1998, 2005, 2009

Berndt, H. ESD – Schutz, expert – verlag, 2005, 2009

Berndt, H. A study of the Variables of Electrodes Use in the Measurement of Table and Floor Materials and How They Affect the Test Results 23. EOS/ESD-Symposium 2001, Portland

Berndt, H. Studies on ESD – flooring material, especially the comparison of the measure-ment methods – walking test and system test with normal resistance methods, microscopically explorations ESA Annual Meeting 2004, Rochester, NY, U.S.A.

Berndt, H.

Studies on ESD – flooring material, especially the comparison of the measure-ment methods – walking test and system test with normal resistance methods, microscopically explorations, Electrostatics 2005, Helsinki, Finland

Berndt, H.

ESD and ESD control – Steps against electrostatic discharge – prevention of electronic devices and assemblies, Proceedings APEX 2004, Anaheim, USA

Berndt, H. Experience at the measurements of packaging material for electronic devices according to the standard IEC 61340-5-1 – part 1 ESA Annual Meeting 2004, Rochester, NY, U.S.A.

Berndt, H. Experiences at the measurements of packaging material for electronic devices according to the standard IEC 61340-5-1 Electrostatics 2005, Helsinki, Finland

Berndt, H. ESD – steps against electrostatic discharge – prevention of electronic devices and assemblies Proceedings APEX 2003, Los Angeles, CA, U.S.A.

Berndt, H. Five Steps for an ESD control system – ESD control and machines, measure-ment methods Proceedings APEX 2005, Los Angeles, CA, U.S.A.

Berndt, H. Electrostatic discharge (ESD) and the Technology Roadmap of the Semiconduc-tor Industries to 2015 and new failure models ESA Conference, University Berkeley, CA, U.S.A., 2006 and 2. Nordic ESD Conference, Karlskoga, Sweden, 2006

Berndt, H.

ESD and ESD control – Steps against electrostatic discharge – prevention of electronic devices and assemblies Proceedings HKPCA-IPC 2003, Guangzhou, China

Berndt, H. Electrostatic discharge (ESD) - the Technology Roadmap of the Semiconductor Industries to 2015 and New Failure Models

Electrostatics 2006, University of California, Berkeley, CA, USA

Berndt, H. Experiences at the measurements of packaging material for electronic devices according to the standard IEC 61340-5-1 – part 2 ESA Annual Meeting 2007, Purdue University, West Lafayette, IN, USA

Berndt, H.

Untersuchungsbericht zu Reinigungsmitteln und Floor Finish Produkten, 2003 (intern, unveröffentlicht)

© group©, Version 2013/1 B.E.STAT Kontakt:

European ESD competence centre B.E.STATZum Alten Dessauer 13 D-01723 Kesselsdorf Deutschland eMail: [email protected] web: www.bestat-cc.com

Electronics Electrostatics International B.E.STAT eMail: [email protected] web: www.bestat-group.com

deckblatt katalog cc 2013 · /1/ international technology roadmap for semiconductors (itrs),...

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