Ionisierung und Oberflächenreinigung
Ionisierung von Oberflächen
In vielen Fällen der Bearbeitung von Oberflächen – vor allem an Handarbeitsplätzen in der Elektroindustrie oder Kunststoffverarbeitung – entstehen elektrostatische Ladungen.
Diese können Stäube binden oder teils verheerende Auswirkungen auf elektronische Bauteile bzw. komplette Baugruppen haben.
Ein Lösungsansatz ist die Ionisierung der zu bearbeitenden Oberflächen. Sie werden durch die Zufuhr eines gleichmäßigen Stromes an negativen und positiven Ionen entladen.
In Kombination mit einer Absaugvorrichtung werden die Ionen sowie Emissionen und entstehendes Ozon wirksam entfernt und gefiltert.
JUMBO Elephant zur Ionisierung und Oberflächenreinigung
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Wirkungsweise der Ionisierung zum ESD-Schutz
Elektrostatische Auf- und Entladung – ein bekanntes und unterschätztes Problem
Typische Ursachen elektrostatischer Ladung bei Bearbeitungsprozessen:
Abziehen von Etiketten vom Trägermaterial
Abrollen von Klebebändern
Mischen von Klebern
Dispensen von Klebern aus Kartuschen
Abblasen von Baugruppen mit Druckluft
Reibungen auf der Baugruppe
Reibung verschiedener Materialien aufeinander (auch beim Umfüllen von Schüttgütern und Flüssigkeiten)
Schneiden oder Zerspanen von Nichtleitern
Aufladungen durch Einwirkung von intensiven Gleichspannungsfelder auf isolierte Leiter
In der Elektronikfertigung können statische Entladungen oder Ausgleichsströme unbemerkt Bauteile und Komponenten beschädigen oder gar zerstören − bereits bei Aufladungen von ca. 100 V. Besonders empfindliche Bauteile können auch durch hohe Feldstärken oder Feldstärkeänderungen bei Entladung statischer Elektrizität in ihren Funktionalitäten beeinflusst und damit zum Teil unbrauchbar werden.
Statische Ladung zieht aber ebenso Partikel (z.B. Staub) an. Dies kann – etwa bei Lackieranlagen – erwünscht sein, um die Farbpartikel an die zu lackierenden Teile zu binden, ist aber bei den meisten Anwendungen von erheblichem Nachteil.
Wird nun zum Beispiel eine elektrostatisch aufgeladene elektronische Baugruppe mit einem Erdungsleiter in Verbindung gebracht, so erfolgt eine harte elektrostatische Entladung (engl. electrostatic discharge, kurz ESD). Dies ist ein durch große Potenzialdifferenz (Spannung) entstehender Funke oder Durchschlag, der an einem elektrischen Gerät einen kurzen, hohen elektrischen Strom- und Energieimpuls bewirkt.
Dieser Energieimpuls kann unter ungünstigen Umständen im Gerät elektrische Komponenten schädigen. Eine andere unerwünschte Folge kann die unkontrollierte Entzündung von brennbarem Gas sein.
Um diese harten Entladungen zu unterbinden, werden bei den Standard-ESD-Arbeitsplätzen hochohmige Materialien zum Ableiten von Ladungen verwendet. Auf diese Weise soll gewährleistet werden, dass die vorhandene Ladung „sanft“ abgeführt wird. Aber dennoch fließt ein elektrischer Strom, der hochempfindliche Bauteile gefährden kann. Insbesondere bei integrierten Schaltkreisen (IC)auf Halbleiterbasis ist ESD eine der häufigsten Ausfallursachen. Besonders empfindlich sind Schaltungen aus der Hochfrequenztechnik, Diodenlaser (GaAs-Halbleiter) sowie Feldeffekttransistoren und Leuchtdioden, die oft nur Sperrspannungen von 5 bis 30 V vertragen.
Nicht nur äußere Entladungen, sondern auch durch die Handhabung und Bearbeitung entstehende elektrische Felder können negativen Einfluss auf Bauteile haben, wenn die Spannungsfestigkeit hochohmiger Anschlüsse im Eingangsbereich überschritten wird. Es kommt durch innere Spannungsüberschläge oder Spannungsdurchschläge zu Zerstörungen oder einer Vorschädigung, was zum sofortigen oder späteren Ausfall führt.
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