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) (NENEN 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
Elastische vloeren voor (Explosie gevaar) weerstand Rg ≤ 108 Ω Rg ≤ 106 Ω bij explosiefgevaarlijke stoffen. Sinds 04.1998 opvolgend van de DIN 51953
NEN-EN 61340
Industriële vloeren voor de elektronica industrie. Weerstand Rg ≤ 109 Ω, (750 MΩ ≤ Rg ≤ 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
User guide - beschermen van elektronische componenten (Handleiding)
NEN-EN 61340-4-1
Elektrische weerstand voor vloeren. 1. Meetmethode voor de 61340-5-1
DIN EN 61340-4-5
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
ESDS:
ESD sensitive devices = komponenten gevoelig voor elektrostatische ontladingen.
Clean room:
Ruimte met een vastgesteld aantal stofdeeltjes, met een maximale grote, per m3.
= ESD beveiligde zonde
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: Rg ≤ 109 Ω = 1000 MΩ
De volgende meetspanni ng moet gebruikt worden: Meetspanning 10 V für R ≤ 1 x 105 W Meetspanning100 V für R ≤ 1 x 1011 W
II. Verklaring NEN-EN 61340-4-5
1.
Meeting van het systeem (Mens-schoen-vloer): 0,750 MΩ ≤ Rg ≤ 35 MΩ
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. 2. 3. 4. 5.
Primer à hechtlaag en verzegelen ondergrond Spachtellaag àegaliseren ondervloer (optie) Kopertape àvoor het afvoeren van spanning naar aarde Geleidende laagà horizontaal transport spanning Gietlaag àvertikaal 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 PolymeermatrixStruktuur 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.
