Um eine Beschädigung von elektronischen Bauteilen wegen elektrostatischer Entladungen zu verhindern, müssen die – etwa bei der Fertigung – eingesetzten Materialien durch regelmässige ESD-Messungen auf ihren ESD-Schutz hin überprüft werden.
Auch ESD-Materialien nutzen sich mit der Zeit ab und altern, wodurch sie ihren ESD-Schutz im schlimmsten Fall verlieren. Von daher hat sich als ESD-Messintervall für sämtliche Kontrollelemente eine jährlich stattfindende ESD-Messung durchgesetzt, durch die überprüft wird, ob der erforderliche ESD-Schutz der jeweiligen Materialien noch gegeben ist.
Da auch Entladungen und Ausgleichsströme, die durch den Menschen nicht wahrnehmbar sind, elektronische Bauteile beschädigen können, ist es notwendig, bei den ESD-Messungen ESD-Messgeräte zu verwenden. Denn eine Halbleiter-Baugruppe kann schon durch eine elektrostatische Entladung von 30 Volt zerstört werden, bei empfindlichen Bauteilen wie Mikrochips genügen bereits 5 Volt. Der Mensch hingegen spürt eine Entladung erst ab 3000 Volt. Hören kann man Entladungen ab 5000 Volt und ein Entladungs-Funken oder Entladungs-Blitz ist ab 10000 Volt sichtbar.
Die Höhe der Voltzahl, die bei einer elektrostatischen Entladung gegeben ist, hängt sowohl von der Tätigkeit als auch von der Luftfeuchtigkeit ab, wie sich eindrücklich aus der folgenden Tabelle ergibt:
| Art der Tätigkeit | Luftfeuchtigkeit 10 % | Luftfeuchtigkeit über 60 % |
| Am Arbeitsplatz bewegen | 6000 Volt | 100 Volt |
| Verpacken von Papier in Kunststoffhülle | 7000 Volt | 600 Volt |
| Gehen über Kunststoffboden | 12000 Volt | 250 Volt |
| Entfernen von Luftpolsterfolie von Leiterbahnen | 26000 Volt | 1000 Volt |
| Gehen über Teppichboden | 35000 Volt | 1500 Volt |
Die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Spannungen hängt vom jeweiligen Bauteil ab. Bei Halbleitern gibt es etwa verschiedene Typen, die jeweils andere ESD-Empfindlichkeiten aufweisen, wie sich aus der folgenden Tabelle ergibt:
| Halbleitertyp | ESD-Empfindlichkeit |
| CMOS | 250 – 2000 Volt |
| EPROM | 100 – 500 Volt |
| Film-Widerstand | 300 – 3000 Volt |
| Junction-Fet | 140 – 1600 Volt |
| MOSFET | 100 – 200 Volt |
| Operationsverstärker (bipolar) | 190 – 2500 Volt |
| Operationsverstärker (Fet) | 150 – 500 Volt |
| Schottky-Dioden | 300 – 2500 Volt |
| Schottky-TTL | 300 – 2500 Volt |
| Thyristor | 680 – 2500 Volt |
| Transistor, bipolar | 380 – 7000 Volt |
| V-MOS | 30 – 1800 Volt |
Die Materialien, die beim ESD-Schutz zum Einsatz kommen, werden nach ihrer Leitfähigkeit unterschieden. Bei den sogenannten leitfähigen Materialien mit einem Oberflächenwiderstand zwischen 102 Ω und 105 Ω fliesst die Ladung schnell ab, wobei es bei Materialien mit einem niedrigeren Widerstand als 104 Ω zu einer harten Entladung kommen kann. Bei sogenannten ableitfähigen Materialien mit einem Oberflächenwiderstand zwischen 105 Ω und 1011 Ω werden die Ladungen über einen längeren Zeitraum abgeleitet. Sogenannte isolierende Materialien hingegen leiten vorhandene Ladungen nicht ab. Diese Materialien sind elektrostatisch aufladbar. In der folgenden Darstellung findet sich eine Übersicht über die verschiedenen Materialien je nach Oberflächenwiderstand:
| Oberflächenwiderstand | 102 Ω / 103 Ω / 104 Ω | 105 Ω / 106 Ω / 107 Ω / 108 Ω / 109 Ω / 1010 Ω / 1011 Ω | 1012 Ω / 1013 Ω |
| Materialientyp | leitfähige (konduktive) Materialien | ableitfähige (dissipative) Materialien | isolierende Materialien |
Es gibt unterschiedliche Messmethoden, um zu prüfen, welchen ESD-Schutz ein Material aufweist.
Die Messung des Oberflächenwiderstandes erfolgt entweder über die sogenannte Punkt-zu-Punkt-Messung oder mit einer einzelnen Elektrode, wobei die Ergebnisse je nach gewählter Messmethode theoretisch stark voneinander abweichen müssten.
Bei der Messung des Punkt-zu-Punkt-Widerstandes wird der Widerstand zwischen zwei Punkten auf einer Oberfläche gemessen, und zwar durch die Verwendung eines Megaohmmeters und zweier Elektroden.
Die Messung des Oberflächenwiderstandes mit nur einer Elektrode erfolgt entweder mit Hilfe einer Rundelektrode, die zwei Parallelanschlüsse aufweist, oder mit Hilfe einer konzentrischen Ringelektrode.
Den Durchgangswiderstand misst man, indem man eine Elektrode auf der einen Seite des zu untersuchenden Materials anbringt und die andere Elektrode auf der anderen Seite.
Bei der Messung des Ableitwiderstandes misst man den Widerstand zwischen einer Elektrode auf einer Oberfläche und einem Schutzleiter.
Auch bei Personen kann der Ableitwiderstand gemessen werden, wobei die Messung über die Kombination Person-Schuhe-Boden durchgeführt wird.
Für ESD-Messungen gibt es spezielle ESD-Messgeräte, mit denen in der Regel der Ableitwiderstand und der Oberflächenwiderstand gemessen wird. Neben dem Widerstand muss an ESD-Arbeitsplätzen aber auch gemessen werden, ob ein elektrostatisches Feld vorliegt. Dabei kommen Elektrofeldmeter beziehungsweise sogenannte Charge Plates zum Einsatz.
Und falls ein ESD-Fussboden existiert, muss die Spannung gemessen werden, die beim Darüberlaufen entsteht, und zwar durch den sogenannten Walking Test (Begehtest), wofür es ein spezielles Messsystem gibt.
Auch im Onlineshop von abovo kann man ESD-Messgeräte kaufen, etwa die folgenden:
Wenn Sie weitere Informationen zur ESD-Messung oder zu ESD-Messgeräten erhalten möchten, können Ihnen unsere Experten von abovo weiterhelfen. Gerne kommen wir auch bei unseren Kunden vorbei, um die ESD-Messungen durchzuführen und / oder unsere ESD-Messgeräte vorzustellen.
Rufen Sie uns einfach an oder schreiben Sie uns eine E-Mail mit Ihrem Anliegen:
