ESD: Hvor skal sikkerhedsmodstanden sidde?

24. april 2019
ESD: Hvor skal sikkerhedsmodstanden sidde?
Af Claus Hillker, ESD-Specialist, Zenitech.
Bragt i Aktuel Elektronik, april 2019

ESD: Hvor skal sikkerhedsmodstanden sidde?
Hvor tyk skal jordledningen være?
Hvor mange volt genererer man når man rejser sig fra en stol?


Når jeg underviser rundt omkring på danske virksomheder – enten som et reelt ESD-kursus, eller i forbindelse med en mere løs snak tekniker-til tekniker, så er ovenstående spørgsmål nogle af de tilbagevendende emner.  De korte svar er: ”Den er kun krævet ved håndledsbåndet”, ”Tyk nok til at kunne holde” og ”Mange, hvis der ikke er styr på tingene!”  De fleste har nok allerede nu gennemskuet at de korte svar sjældent gør det alene, da det oftest er komplekse problematikker der ligger bag spørgsmålene, og der også rent forståelsesmæssigt er en lang række fælder, som mange desværre er hoppet i med samlede ben.

Den ting jeg oftest må forklare, er sikkerhedsmodstanden.  Man skal ikke have rørt ret meget ved ESD-sikring før man er klar over at der sniger sig 1MΩ modstande ind over alt. Nogle giver umiddelbart mening, andre er uden særlig værdi, men sidder der blot fordi ”det plejer man vist at gøre”.

Den obligatoriske modstand – Personsikkerhed.
Når man vil følge standarden for ESD-sikring, DS/EN 61340-5-1, er der reelt kun et sted at 1MΩ-modstanden er fuldstændig obligatorisk – det er i ledningen til et håndledsbånd, og her handler det endda slet ikke om håndteringen af ESD, men er ren og skær personsikkerhed. Det er ikke sjovt at komme til at berøre spændingsførende dele ved et uheld, og samtidig have ’nul ohm’ til jord om håndleddet. Kravet om denne modstand stammer oprindeligt fra el-lovgivningen – og er fuldstændig i tråd med at personsikkerhed til enhver tid har højere prioritet end ESD-sikring.

Bordmåtter
Tag en almindelig ESD-måtte til et arbejdsbord. Den består af to lag ’gummi’ der er valset sammen.  Det nederste ledende lag, forbundet til jord, med eller uden 1MΩ modstand i serie, udgør et plan med lav indre modstand og stor kapacitet til omgivelserne pga. udbredelsen – altså en kondensator, der kan modtage en stor mængde energi, hurtigt.  

Det øverste lag, det vi skal arbejde direkte ovenpå, er lavet af et andet materiale. Det har relativt stor modstand, så modstanden fra et punkt på overfladen til laget nedenunder er i megaohm-størrelsen. Når f.eks. en komponent eller et printkort lægges på bordet vil en eventuel forskel i spændingspotentiale blive udlignet gennem en eller flere parallelle megaohm-forbindelser fra overfladen og til det ledende lag nedenunder. Vores strømimpuls er altså blevet reduceret betragteligt. Reduktionen skyldes ikke modstanden placeret i jordledningen til bordmåtten, men en materialeegenskab ved det øverste lag af måtten.  

Har man nu et måleinstrument eller andet lysnettilsluttet udstyr der står på måtten, og sender en lækstrøm ned gennem overfladen er det en anden sag – og her får en evt. modstand i serie med jordledningen pludselig stor betydning. Vi har uforvarende skabt en spændingsdeler – og resultatet er typisk 30-50V AC på undersiden af måtten – vores jordplan – og dermed en lignende spænding jævnt fordelt på oversiden af måtten.  Naturligvis skal man bare lige have en korrekt jordforbindelse på instrumentet – eller måske fjerne modstanden i jordledningen – men det er jo som altid først logisk når man har gennemskuet problematikken og fundet fejlen.

ESD Kursus, auditering eller hjælp til en konkret problematik?
Langt hen ad vejen er det mange af de samme elementer der er i spil. Det handler i bund og grund om at få dannet et overblik og overdraget noget relevant viden. Derfor er der ikke noget standard ESD kursus fra min hånd, og det kommer der formodentlig aldrig.  Det giver langt mere mening at tage udgangspunkt i kundens / brugerens hverdag, og tilrettelægge indholdet så vi naturligvis kommer rundt om de ting vi skal, både i teori og praksis, men gør det så det er i direkte relation, til de processer og ESD-problematikker der konkret er i spil.

Standarden DS/EN 61340-5-1 stiller klare krav om at alt personale der skal håndtere ESD-følsomme komponenter skal modtage træning heri inden arbejdet påbegyndes. Der stilles ligeledes krav om gentagelse af træningen med passende frekvens, så man til enhver tid er sikker på at personalet er opmærksomme på ESD-problematikker, og kan agere korrekt i forhold til ESD beskyttelse.

Såvel den indledende træning og den efterfølgende repetition og opdatering må jo siges at være ganske fornuftig – men hvordan gør man?  Hvad skal planen indeholde, og hvor tit?

Igen er det individuelt hvad der er behov for i den enkelte virksomhed, og det kan være noget af en opgave at fastlægge et passende niveau.  Nogle af de tanker man kan gøre sig, er bl.a. om mængden af udskiftning i personalegruppen, brugen af vikarer i spidsbelastningsperioder, og hvordan man sikrer sig et forløb hvor træning sker før arbejdets påbegyndelse.

Er sidemandsoplæring nok? – Ja, nogle steder kan det måske være det, især hvis der er fuldstændig fastlagte, og sikre, procedurer for arbejdets udførelse. Det er desværre sjældent set.

Er det nødvendigt med et ESD kursus til enhver ny medarbejder? I princippet ja, for det er jo det standarden foreskriver.  Den foreskriver dog ikke hvad kurset skal indeholde, men det skal være nok til at sikre overholdelse af standarden.

Uanset hvor mange penge der ofres i udstyr og produktionsindretning, har det kun ganske ringe værdi hvis ikke det bliver brugt korrekt. Her er medarbejdernes viden og forståelse yderst vigtigt.

Hvad er så fordelen ved et ZENITECH ESD-kursus?
Jeg vil naturligvis sige der er mange – og for blot at nævne nogle få:

Langt de fleste kurser indledes med en gennemgang af de faciliteter virksomheden har, i tæt samarbejde med ESD-koordinatoren. På den måde sikres at de ting der kan være tvivl om bliver behandlet på kurset, og evt. uhensigtsmæssigheder i processer og arbejdsgange bliver rettet op.

Der en stor mængde erfaring at formidle af, hvilket sikrer et højt fagligt udbytte for de medarbejdere der efterfølgende skal være klædt på til at håndtere de situationer og spørgsmål der naturligt opstår i dagligdagen.

Kurserne er tilpasset de enkelte behov og personalegrupper.  Det sker jævnligt at jeg afholder flere forskellige kurser / sessions i den samme virksomhed, tilpasset forskellige personalegrupper – PTA og udviklingsafdelingerne skal ofte vide lidt mere end produktionen.

Selve kurserne er en konstant vekslen mellem teori-powerpoints, dialog om konkrete hverdagssituationer og hands-on forløb hvor det bliver helt konkret hvad der sker i forskellige ESD-relaterede situationer.  Mange er i tidens løb blevet overrasket over hvor mange kV ladning der genereres i helt almindelige arbejdssituationer, hvis ikke ESD-sikringen er i orden – og det er hver gang en øjenåbner, selv for dem der måske er lidt skeptiske i forhold til at ESD-sikring overhovedet er værd at bruge ressourcer på.

ESD kurser afholdes on-site i hele Danmark. Prisen varierer alt efter lokation og ønsket omfang, men starter fra omkring kr. 8000.-