ESD Verpackungen zur Vermeidung von Spannungsschäden

ESD steht für ElectroStatic Discharge, also elektrostatische Entladungen. Diese elektrostatischen Entladungen entstehen zwischen zwei Gegenständen, die unterschiedliche Spannungen aufweisen. Die Spannung des Gegenstandes mit dem höheren elektrischen Potenzial geht dabei schlagartig auf den Gegenstand mit dem geringeren Potenzial über. Diese schlagartige Entladung wirkt wie ein „Blitzschlag“ und kann ein elektronisches Bauteil massiv beschädigen oder gar unbrauchbar machen. 

Grundsätzlich sind alle elektronischen Bauteile anfällig für ESD-Schäden.  Zu diesen gehören beispielsweise Leiterplatten, Elektroden, Chips, Messgeräte, Speichermedien.

ESDS= Electrostatic Sensitive Device: Ein Bauteil, das von ESD gefährdet ist, beispielsweise Leiterplatten, Elektroden, Chips, Messgeräte, Speichermedien
EPA = Electrostatic Protected Area: ESD-Schutzbereich, in dem alle Materialien, Menschen, Arbeitsplätze und Maschinen leitfähig ausgerüstet und geerdet sind, so dass keine Aufladungen entstehen können. Innerhalb der EPA sind nur ESD-konforme Produkte erlaubt
UPA = Unprotected Area: Alle Bereiche außerhalb der ESD-Schutzzone
 

ESD Schäden kann man nicht sehen. Sie können ein elektronisches Bauteil jedoch so stark beschädigen, dass Fehlfunktionen entstehen oder es – sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt – den Dienst vollständig versagt. Gerade letzterer Fall kann schwerwiegende Folgen haben. Dazu gehören nicht nur Kundenreklamationen sondern auch ganze Maschinenausfälle und im schlimmsten Fall Produktionsstillstände. Daher ist es immens wichtig, elektronische Bauteile in der gesamten Prozesskettewirksam vor Spannungsschäden zu schützen. Bei Lagerung und Transport wird daher eine adäquate ESD-Verpackung benötigt. 

• Leitfähige Verpackungen (auch konduktive Verpackungen): Weisen einen Oberflächenwiderstand von < 10⁴ Ohm auf. Der geringe Oberflächenwiderstand sorgt dafür, dass Ladungen schnell abfließen können, so dass es nicht zu plötzlichen Entladungen kommen kann. Die Folien enthalten oft Graphit und sind i.d.R. schwarz. 
• Ableitfähige Verpackungen (auch dissipative Verpackungen): Weisen einen Oberflächenwiderstand zwischen 10⁴ und 10¹¹ Ohm auf. Auch sie sorgen dafür, dass Spannungen abließen können, weisen jedoch einen etwas höheren Oberflächenwiderstand auf, so dass der Spannungsausgleich etwas langsamer stattfindet als bei leitfähigen Verpackungen. Im Gegensatz zu leitfähigen Verpackungen ist die dissipative Wirkung nicht immer permanent, sondern lässt nach einer gewissen Zeit nach.
• Abschirmende Verpackungen (auch Shielding Verpackungen): Abschirmende Verpackungen schirmen den Verpackungsinhalt gegen elektrostatische  Entladungen ab. Zusätzlich werden Spannungen an der Oberfläche zuverlässig abgeleitet. Sie verfügen über einen Oberflächenwiderstand von 10¹⁰ - 10¹¹ Ohm. Die elektrostatische Energie, die in die geschlossene Verpackung eindringen kann ist < 50 nJ. Der Wirkmechanismus einer Shielding Verpackung beruht auf den Faraday’schen Prinzip. Hierzu werden mehrlagige Folien verwendet, die über eine Metallbeschichtung verfügen. 
   

Innerhalb der EPA: 
In der EPA sind alle Gegenstände (ab-)leitfähig und geerdet. Dadurch werden Auf- und Entladungen zuverlässig verhindert bzw. abgeleitet. Innerhalb der EPA sind daher ableitfähige oder leitfähige ESD-Verpackungen ausreichend.

Außerhalb der EPA:
Außerhalb der EPA benötigen Bauteile, die sensibel für elektrostatische Entladungen sind, zusätzlichen Schutz. Hier sind abschirmende Verpackungen nötig. Dies können spezielle abschirmende Verpackungen wie Shielding Beutel sein. Diese haben den Vorteil, dass die abschirmende Wirkung genormt ist. Die Abschirmwirkung kann aber auch anders hergestellt werden, z.B. durch einen (ab-)leitfähigen ESD-Beutel und eine umhüllende Verpackung (z.B. Wellpappkarton oder dissipative Hohlkammerstegplatten), die durch die eingeschlossene Luft eine Barriere bildet. Solche Lösungen sind jedoch nicht genormt und müssen vom Anwender selbst qualifiziert werden.