INHOUD 1. Inleiding 1. Het fenomeen van elektrostatisch oplading en ontlading 2. Schades door ongecontroleerde ontladingen 3. Waar kunnen ESD-vloeren worden gebruikt 2. ESD normen 1. Begrippen 2. Normeringen 3. Meetapparatuur conform norm 3. Overzicht ESD vloeren 4. Oude conventionele ESD vloeren 1. Systeemopbouw 5. Nieuwe generatie ESD vloeren
I. Het fenomeen van elektrostatisch oplading en ontlading 1. Elektronen Statische elektriciteit ontstaat door een triboelektrische oplading 2. Veroorzaakt door scheiding en wrijving van twee materialen 3. Elektronen kunnen vrij tussen de materialen vliegen 4. Bij scheiding vliegen elektronen terug naar het oorspronkelijk materiaal. Hierbij worden ze sterk gehinderd door de verschillende geleidbaarheid van de materialen. 5. Door de onbalans in elektronen ontstaat er een elektrostatisch veld. 6. Deze fase is onstabiel en word d.m.v. een ontlading weer vereffend.
I. Elektrostatische opbouw door wrijvingselektriciteit (Tribolectric) Hoe ontstaat elektrostatische spanningopbouw?
I. Elektrostatische oplading Spanningopbouw Luchtvochtigheid 10-20% Luchtvochtigheid 65-90% Lopen over tapijt 35'000 Volt 1'500 Volt Lopen over linoleum 12'000 Volt 250 Volt Werken aan werkbank 6'000 Volt 100 Volt Papier in dokumnettas 7'000 Volt 600 Volt Plastic zak 20'000 Volt 1'200 Volt Kunststof stoel 18'000 Volt 1'500 Volt Bron US D.O.D. (Dept. of Defense) Handbuch 263.1980 Tabellen II und III
I. Schaden ontstaan door ongecontroleerde ontladingen Voor de mens is een voltage van 3000 V. voelbaar. Ontladingen van mens naar printplaat kunnen schades veroorzaken.. Spanningen vanaf 100V kunnen ongemerkt elektronische componeneten beschadigen. Hoge financiële kosten ontstaan uitval, uitwisselakties. Printplaat 5.000 maal vergroot
I. Inzet bereik ESD-vloeren EPA (ESD-Schutzbereiche): Beschermen van elektrostatisch gevoelige ontladingen (ESDS) (NEN- EN 61340) Cleanroom: Voorkomen van stofdeeltjes door eletrostatische spanning (NEN-EN 61340) Explosiegevaar: Voorkomen van vonkontladingen (NEN-EN 1081)
II. ESD-NORMEN voor vloeren NEN-EN 1081 NEN-EN 61340 Elastische vloeren voor (Explosie gevaar) weerstand R g 10 8 Ω R g 10 6 Ω bij explosiefgevaarlijke stoffen. Sinds 04.1998 opvolgend van de DIN 51953 Industriële vloeren voor de elektronica industrie. Weerstand R g 10 9 Ω, (750 MΩ R g 35 MΩ bij primair aarde van personen. Sinds 08.2001 opvolger van de NEN100 015 ESD STM 97.1-1999 Norm voor het meten van de weerstand van het systeem (mens-schoen-vloer, Walking Test ) Amerikanse norm gelijk aan de NEN-EN 61340-4-5
II. ESD-Normen conform NEN-EN 61340 NEN-EN 61340-5-1 General requirments beschermen van elektronische componenten NEN-EN 61340-5-2 NEN-EN 61340-4-1 DIN EN 61340-4-5 User guide - beschermen van elektronische componenten (Handleiding) Elektrische weerstand voor vloeren. 1. Meetmethode voor de 61340-5-1 Systemcheck Mens-systeem-vloeren 2. Meetmethode voor de 61340-5-1
II. Begrippen volgens NEN-EN 61340-5-1 ESD: electrostatic discharge = elektrostatische ontlading EPA: ESD protected area = ESD beveiligde zonde ESDS: Clean room: ESD sensitive devices = komponenten gevoelig voor elektrostatische ontladingen. Ruimte met een vastgesteld aantal stofdeeltjes, met een maximale grote, per m 3.
II. Voorbeeld van een EPA conform NEN-EN 61340-5-1 Inrichting van een EPA Bron DIN EN 61340-5-1:2001; pagina 29 1 Geleidende wielen 2 Geleidende matten, blad 3 Polsband tester 4 Schoentester 5 Elektrode schoentester 6 Polsband 7 EPA aardingskabel 8 EPA aarde 9 Aardingskast(EBP) 10 Aardpunt trolley 11 ESD-schoenen 12 Ionisator 13 ESD werkblad 14 ESD stoel 15 ESD vloer 16 ESD jas 17 ESD veilige stelling 18 ESD bakjes 19 EPA-waarschuwingsbord 20 Machine
II. Verklaring NEN-EN 61340-4-1 Elektrische weerstand van vloermatten en vloeren Alleen de weerstand naar aarde wordt gemeten (Rg) Eis: R g 10 9 Ω = 1000 MΩ De volgende meetspanni ng moet gebruikt worden: Meetspanning 10 V für R 1 x 10 5 Ω Meetspanning100 V für R 1 x 10 11 Ω
II. Verklaring NEN-EN 61340-4-5 1. Meeting van het systeem (Mens-schoen-vloer): 0,750 M R g 35 M 2. Ontladingstijd van1000 V naar 50 V: <0,3 sek. 3. Oplading persoon (Walking Test): < 100 V
II. Meetapparatuur conform ESD Norm Meetapparatuur conform NEN-EN 61340-4-1 Elektrode: - Cylindrische elektrode - Cirkelvormig oppervlak = 65 mm ± 5 mm - Gewicht elektrode: 2,5 kg ± 0,25 kg voor meetingen van harde vloeren
III. Overzicht ESD vloeren ESD vloeren: Van PVC of synthetisch rubber Polyurethaan Gietvloer of rolcoating ROMEX leveringsprogramma: - ROMPOX 1102 EA gietvloer - ROMPOX 1107 ESD gietvloer - ROMPOX 1020 EA-noppen verzegeling - ROMPOX 1021 - ESD-noppen verzegeling
IV. Conventionele ESD-vloeren Het probleem: Een constante geleidbaarheid kan niet gerealiseerd worden Opbouw conventionele ESD-vloeren 1. Primer hechtlaag en verzegelen ondergrond 2. Spachtellaag egaliseren ondervloer (optie) 3. Kopertape voor het afvoeren van spanning naar aarde 4. Geleidende laag horizontaal transport spanning 5. Gietlaag vertikaal transport spanning
IV. Conventionele ESD-vloeren Een egaliserende laag is benodigd om overal dezelfde dikte gietvloer te realiseren.
IV. Conventionele ESD-vloeren Hoe wordt epoxyhars geleidend De geleiding wordt geregeld door het toevoegen van koolstofhoudende additieven in de gietlaag (toplaag)
IV. Conventionele ESD-vloeren De oorzaak: Elektrolyse in een kopersulfaat oplossing Om te testen hoeveel koolstof deeltjes zich in de toplaag bevinden. 48 uur word de plaat onder een spanniing gezet van 500V Hierdoor wordt een stroomloop gecreërd waardoor het koper zich afzet op de gietlaag.
IV. Conventionele ESD-vloeren De verzekering: Resultaat elektrolyse Er zijn te weinig kontaktpunten tussen de gietvloer en de esd-schoenen, om een lading conform de norm af te laten vloeien naar aarde.
IV. Conventionele ESD-vloeren Oplossing: aanbrengen van ESD-rolcoating Hierdoor verbinden we de eilanden via de rolcoating met elkaar, en ontstaat er een horizontale geleiding.
V. ESD-gietvloeren van de nieuwe generatie De beste oplossing: ESD-gietvloeren van de nieuwe generatie Volumegeleiding: ddoor het toevoegen van geleidende polymeer-additieven ontstaat een geleiding volledig verdeeld in de toplaag met een gelijke weerstand. Absolute homogene geleiding door de vulstof in de zogehete Polymeermatrix- Struktuur Hierdoor is een vertikale transport van spanning gegarandeerd. Geen afhankelijkheid van de laagdikte benodigd. Van 1,5mm tot 30cm
V. ESD-gietvloeren van de nieuwe generatie Resultaat elektrolyse In vergelijk met een conventionele gietvloer Op de gehele oppervlak heeft zich een koperlaag afgezet. De stroom loopt over het gehele oppervlak.