ESD-Kontrollprogramm-Plan

ESD-Kontrollprogramm-Plan

​ESD-Kontrollprogramm-Plan

​Seit fast zwanzig Jahren ​führe ich im Bereich ESD-Schutz Beratungen, Audits, Assessments und Mitarbeiterausbildung und andere Dienstleistungen durch. Auch im ESD-Schutz ist diese Zeit nicht spurlos vorbei gegangen. Über technische Innovationen seitens ESD-Schutz-Produkte ​gibt es aus meiner Sicht nicht viel zu berichten. Die Physik der Elektrostatik lässt sich nicht überlisten.

Veränderungen und Weiterentwicklungen gab es vor allem im Bereich Normen und Richtlinien bzw. den administrativen Anforderungen im ESD-Schutz. Die neusten Anpassungen in der IEC 61340-5-1:2016 habe ich bereits in einem früheren Beitrag erläutert. Hier geht es darum, ​die Notwendigkeit aufzuzeigen, einen funktionierenden ESD-Kontrollprogramm-Plan aufzubauen und zu betreiben.

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​​Funktionierender ESD-Schutz?

​Fallbeispiele, ​wie es nicht ​sein ​sollte!

Wie bereits erwähnt, ist in technischer Hinsicht noch fast alles beim Alten. Die Organisationen, welche mit ESD-sensiblen Produkten arbeiten, haben in den meisten Fällen eine ESD-Schutz-Zone (EPA) eingerichtet und die elektronischen Komponenten und Baugruppen werden in ESD-Schutz-Verpackungen gelagert und transportiert. Die Mitarbeiter sind über Handgelenkbänder und Spiralkabel geerdet oder mit ESD-Schuhen ausgerüstet. ​Es gibt nur selten, dass ein Unternehmen eine ESD-Schutz-Zone von Grund auf aufbauen muss. Häufig besteht meine Arbeit darin, festzustellen, ob die ESD-Schutz-Systeme auch wirklich zusammenpassen, weil dies vorher noch nie überprüft wurde. Hier nur zwei Beispiele aus meiner jahrelangen Arbeit im Bereich ESD-Schutz. Es gäbe noch viel mehr Beispiele - leider.

Anlässlich eines Audits in einer Elektronik-Fertigung haben wir die vorhandenen ESD-Schutz-Einrichtung beurteilt. Die Mitarbeiter waren ausgerüstet mit Handgelenkbänder, Spiralkabel, ESD-Schuhen und ESD-Bekleidung. Alle Arbeitsflächen waren ableitfähig und Transportmittel ESD-tauglich. Auch ableitfähige Bodensysteme waren installiert. Die Mitarbeitenden prüften Ihre Ausrüstung wöchentlich. Eine regelmässige Verifikation der Einrichtung hat aber nicht stattgefunden.

Messungen in Stichproben haben dann die Fehler aufgedeckt. Als Beispiel hier die Probleme im Bereich Personenerdung:

  • Die Handgelenkbanderdung wurden an Erdanschlussboxen, welche unter den Tischplatten montiert wurden, angeschlossen, um bei sitzender Tätigkeit die Personenerdung zu gewährleisten. Nur leider war keine einzige dieser Boxen an Erdung angeschlossen und das System somit nutzlos und Personen können sich aufladen.
  • Bei gehenden und stehenden Tätigkeiten wurden die Mitarbeitenden vermeintlich über das System "Person/Schuhe/Boden" geerdet. Die Schuhe wurden durch die Mitarbeitenden wöchentlich geprüft. Auch die Ableitfähigkeit des Bodens wurde regelmässig getestet. Beide Systeme lagen weit unterhalb der geforderten Werte. Messungen des kompletten Systems (Person/Schuhe/Boden) haben aber ergeben, dass ein Widerstand von weit über 1 GΩ und Aufladungen beim Gehen (Walking Test) von 500 - 800 V entstanden sind.

​Ein zweites Beispiel ​ist mir vor Jahren im Verkauf von ESD-Schutz-Verpackungen passiert. So habe ich eine Offerte für schwarze Behälter verloren, weil wir einen zu hohen Preis angeboten hatten. Der Kunde hat die Behälter zum halben Preis beschafft. Diese massive Preisdifferenz hat mich dann stutzig gemacht. Da ich bei dem Kunden auch sporadisch Beratungen durchführte, habe ich mir erlaubt, bei einem nächsten Besuch ein einfaches Prüfgerät mitzunehmen und die neu beschafften Behälter auf deren ESD-Eigenschaften zu prüfen. Es hat sich herausgestellt, dass die Preisdifferenz vor allem einen technischen Hintergrund hatte: die günstig beschafften Behälter waren nur schwarz und hatten keinerlei ESD-Eigenschaften! Die Behälter liessen sich auf einige tausend Volt aufladen. Das Risiko von Influenzaufladungen und dadurch CDM-Entladungen (Charge Device Model) war immens. Nur leider hat das beim Kunden keiner festgestellt, da dies nicht geprüft wurde bei der Beschaffung. Wir hatten schwarze leitfähige  Behälter offeriert, welche logischerweise teurer waren.

​Kompletter ESD-Schutz

Ein ESD-Schutz-System komplett aufbauen und betreiben

Wie die Beispiele ​zeigen, reicht es nicht aus, ein Handgelenkband und eine Tischmatte zu beschaffen und gut ist. Es gilt einige andere Punkte für einen optimalen ESD-Schutz auch zu beachten. Dies bedeutet nicht, dass ein Handgelenkband und eine Tischmatte nicht ausreichend ​sind. Als Minimalschutz kann dies je nach Prozess die Lösung sein. ESD-Schutz muss nicht bedeuten, dass eine ​immense Infrastruktur aufgebaut wird. Aber es muss richtig gemacht werden, um die ESD-sensiblen elektronischen Komponenten und Baugruppen vor elektrostatischen Entladungen zu schützen.

Ich empfehle, die Norm IEC 61340-5-1:2016 als Leitfaden für die Einrichtung eines ESD-geschützen Bereichs für die Elektronik-Fertigung anzuwenden. Bei Audits nehme ich diese Norm immer als Grundlage. Meine erste Frage beruht auf der Grundsatz-Forderung der Norm: Wurde in der Organisation ein ESD-Kontrollprogramm-Plan gemäss Norm IEC 61340-5-1:2016 aufgebaut? Ohne diesen ESD-Kontrollprogramm-Plan, welcher für jede Organisation individuell aufgebaut werden sollte, kann man die Norm nicht erfüllen. Weitere Fragen beziehen sich anschliessend auf den Betrieb des ESD-Schutz-Systems.

Eine Organisation hat folgende Punkte zu regeln, um einen normgerechten ESD-Kontrollprogramm-Plan zu haben.

  • Verantwortlichkeiten
  • Schulung / Training
  • Verifikation der Einhaltung
  • Qualifikation der ESD-Produkte

und auch technische Massnahmen müssen definiert werden:

  • ESD-Personenerdungs-Systeme (PE)
  • ESD-Arbeitsplatz-Einrichtungen (AP)
  • Verpackung und Logistik (V/L)
ESD-Kontrollprogramm-Plan

Komponenten eines ESD-Kontrollprogramm-Plans

​Da die technischen Einrichtungen in den meisten mir bekannten Fällen vorhanden sind, beschränke ich mich in diesem Beitrag, die administrativen Anforderungen zu erläutern.

Wie gut sind Sie schon ESD-geschützt?

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Verantwortlichkeiten im Bereich ESD-Schutz

Wie bei anderen Prozessen und Aufgaben in einer Unternehmung sind die Verantwortlichkeiten im Bereich ESD-Schutz zu regeln. Es gilt einen ESD-Koordinator zu bestimmen, welcher unter anderem folgende Aufgaben innehat:

  • Erstellen eines ESD-Schutz-Konzeptes (ESD-Kontrollprogramm-Plan)
  • technische und administrative Umsetzung des Plans
  • Überwachung der Einhaltung (Verifikation / Audits)
  • Qualifizierung von ESD-Schutz-Produkten
  • Organisation der Schulungen / Trainings

Um diese Aufgaben zu erfüllen und in allen Bereichen / Prozessen der Unternehmung Einfluss nehmen zu können, empfiehlt es sich, einen Mitarbeitenden in einer zentralen Funktion, wie zum Beispiel dem Qualitäts-Management zu benennen.

Die anfallenden Arbeiten können je nach Firmengrösse auch auf mehrere Personen verteilt werden. So wird häufig die Verifikation, also die Messungen der Einrichtungen, durch eine andere Person durchgeführt als z.B. die Schulungen. Grundsätzlich ist aber jeder einzelne Mitarbeitender verantwortlich für die Einhaltung der geforderten Massnahmen.

Schulung / Training

Die Sensibilisierung der Mitarbeitenden ist ein zentraler Punkt, um den ESD-Schutz gewährleisten zu können. Wissen die Mitarbeitenden warum ESD-Schutz wichtig ist? Ist jedem Mitarbeitenden bekannt, wie und wo er seine persönliche Ausrüstung verifizieren kann?

Jeder neue Mitarbeitender hat grundsätzlich eine Einführungsschulung zu durchlaufen. Bevor mit ESD-sensiblen Produkten gearbeitet wird, sollte eine einfache Unterweisung stattgefunden haben.

"Steter Tropfen höhlt den Stein" - dieses Sprichwort gilt auch im ESD-Schutz. Eine regelmässige Schulung führt dank Verständnis zu besserer Einhaltung der Massnahmen durch die Mitarbeitenden.

Verifikation der Einhaltung

Wie das erste Beispiel aus der Industrie zeigt, ist dieser Punkt einer der wichtigsten, welchen es einzuhalten gilt. Eine gute Prüfplanung ist die Grundlage für die Prozesssicherheit im Bereich ESD-Schutz. Wären die Erdanschlusspunkte für die Handgelenkbänder regelmässig geprüft worden, wäre festgestellt worden, dass sie nicht funktionieren. Ihren Wagen werden Sie wahrscheinlich auch regelmässig in die Werkstatt bringen, um anlässlich eines Service z.B. prüfen zu lassen, ob die Bremsen noch richtig funktionieren oder genügend Oel vorhanden ist. Wieso also werden häufig die ESD-Schutz-Einrichtungen nicht auf deren sachgemässe Funktion überprüft? 

Es gilt zu definieren, was in technischer Hinsicht als ESD-Schutz-Massnahme eingeführt wird und dazu eine Prüfplanung zu erstellen. Als Beispiel sei hier die Personenerdung erwähnt. Die Unternehmung entscheidet bei sitzender Tätigkeit die Person mit einem Handgelenkband und Spiralkabel zu erden. Folgende regelmässigen Prüfungen müssen folglich durchgeführt werden:

  • Test der Handgelenkbänder / Spiralkabel, persönlich durch die Mitarbeitenden
  • Messung aller möglichen Anschlusspunkte (z.B. Erdanschlussboxen, Druckknopf auf Tischmatte)

Wird die Personenerdung bei stehenden/gehenden Tätigkeiten über das System "Person/Schuhe/Boden" gewährleistet, sind andere regelmässige Messungen durchzuführen:

  • Test des Systems Person/Schuhe, persönlich durch die Mitarbeitenden
  • Messung des Ableitwiderstandes des Bodens
  • Messung des Ableitwiderstandes des Systems "Person/Schuhe/Boden"
  • Messung der Körperspannung beim Gehen (empfohlen)

Jedes ESD-Schutz-Element, welches Eingeführt wird, ist in dieser Prüfplanung aufzunehmen.

Qualifizierung von ESD-Schutz-Produkten

​Das zweite oben genannte Beispiel zeigt deutlich, dass es richtig war, die Produkt-Qualifizierung in der Norm zu verankern. Wird die Produkt-Qualifizierung korrekt durchgeführt, kann es nicht vorkommen, dass Behälter beschafft werden, welche nur schwarz, aber nicht leitfähig sind. 

Der ESD-Koordinator ist verantwortlich dafür, dass nur ESD-Schutz-Produkte eingesetzt werden, welche auch wirklich funktionieren. Dies hat Einfluss auf die Beschaffung von ESD-Schutz-Elementen. Nicht nur der Preis ist ausschlaggebend, sondern die ESD-Schutz-Funktion. 

Fast noch wichtiger ist es zu qualifizieren, ob die einzelnen Einrichtungen, wie z.B. die Transportwagen oder Stühle auch mit dem ESD-Boden kontakt machen, um die Anforderungen gemäss Normen zu erfüllen.

​Detailliertere Informationen über die Einführung der Qualifizierung für ESD-Schutz-Produkte sind im Beitrag "Neue Norm IEC 61340-5-1:2016" nachzulesen.

​Als Experten in der ESD-Branche ​bieten wir ​Hilfestellung beim Aufbau eines ESD-Kontrollprogramm-Plans und der Umsetzung dessen. So bieten wir zum Beispiel an, die ​Verifikation der Einrichtung regelmässig für Ihre Organisation durchzuführen. Wir organisieren regelmässig Workshops für ESD-Koordinatoren oder ESD-Techniker, an welchen die in IEC/TR 61340-5-4:2019 beschriebenen ​Anforderungen erläutert werden. Auf unserer Website finden Sie mehr Informationen ​zu unseren umfangreichen Dienstleistungen.

Online-Videoberatung

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About the Author Alain Kessler

Inhaber und Berater / Über 25 Jahre Erfahrung im Bereich ESD-Schutz / Vorsitzender im technischen Komitee TK 101, Elektrostatik / Mitglied der ESDA (ESD Association in USA) / Grundausbildung im elektrotechnischen Bereich / Ingenieur FH in Betrieb und Produktion / Quality System Manager / Master of Advanced Studies (MAS) Quality Leadership / ESDA Certified Professional Program Manager

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