Wie entstehen eigentlich elektrostatische Ladungen?

Elektrostatische Ladungen begegnen uns täglich, doch oft unbemerkt. Der kleine „Schlag“ an der Autotür, knisternde Kleidung beim Ausziehen eines Pullovers oder aufgeladene Haare nach dem Absetzen einer Mütze sind klassische Beispiele aus dem Alltag. Was für Menschen meist harmlos erscheint, kann in der Elektronikfertigung jedoch schwerwiegende Folgen haben. Bereits kleinste elektrostatische Entladungen (ESD – Electrostatic Discharge) können empfindliche elektronische Bauteile dauerhaft beschädigen.

Mit zunehmender Miniaturisierung moderner Elektronik und immer empfindlicheren Halbleiterstrukturen gewinnt das Thema ESD-Schutz deshalb branchenübergreifend enorm an Bedeutung.

Was ist eine elektrostatische Ladung?

Unter einer elektrostatischen Aufladung versteht man ruhende elektrische Ladungen, die durch Kontakt und anschließende Trennung von Materialien entstehen.

Genau dieser Vorgang findet in nahezu jedem Arbeitsumfeld statt:

• beim Gehen über Bodenbeläge
• durch Reibung von Kleidung
• beim Verpacken und Transportieren
• beim Kontakt verschiedener Materialien
• an Maschinen, Förderanlagen oder Werkzeugen

Besonders kritisch wird dies überall dort, wo mit elektronischen Baugruppen oder ESD-empfindlichen Bauteilen (ESDS) gearbeitet wird.

Wie entstehen elektrostatische Ladungen?

Damit sich ein Material elektrostatisch aufladen kann, müssen Ladungen getrennt werden. Dies geschieht durch Kontakt und anschließende Trennung zweier Materialien.

Beim Kontakt zweier unterschiedlicher Materialien können Elektronen von einem Material zum anderen übergehen. Entscheidend dafür sind unter anderem:

• Materialeigenschaften
• Elektronenaustrittsarbeit
• Oberflächenbeschaffenheit
• Luftfeuchtigkeit
• Trennungsgeschwindigkeit

Dadurch lädt sich ein Material positiv und das andere negativ auf. Es entsteht eine Potenzialdifferenz, also elektrische Spannung.

Warum werden elektrostatische Ladungen gefährlich?

Ob eine Ladung bestehen bleibt oder direkt wieder abgeführt wird, hängt maßgeblich von der Leitfähigkeit der beteiligten Materialien ab. Leitfähige Materialien können Ladungen schnell ableiten, isolierende Materialien hingegen speichern diese über längere Zeit.

Menschen spüren elektrostatische Entladungen aber oft erst ab mehreren tausend Volt. Moderne Halbleiterbauteile können jedoch bereits durch Spannungen von wenigen hundert Volt oder sogar deutlich darunter beschädigt werden.

Warum moderne Elektronik immer empfindlicher wird

Die Entwicklung moderner Elektronik bringt immer kleinere und leistungsfähigere Bauteile hervor. Dadurch steigt die Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen enorm.

Mit unseren praxisorientierten ESD-Schulungen und Fachseminaren vermitteln wir fundiertes Fachwissen rund um das Thema ESD. Von den Grundlagen, bis zur praktische Messungen und Prüfverfahren.

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