ESD Lösungen für Rechenzentren

ESD

ESD im Rechenzentrum

TYPISCHE ELEKTROSTATISCHE SPANNUNGEN

Viele Ihrer normalen täglichen Tätigkeiten können Spannungen an Ihrem Körper verursachen, die sich möglicherweise für Bauteile schädlich auswirken. Zu diesen Tätigkeiten gehören u.a.:

 

Laufen über einen Teppichboden 1.500 bis 35.000 Volt
Laufen über einen unbehandelten Vinylbodenbelag    250 bis 12.000 Volt
Arbeiten an einem Arbeitstisch   600  bis    6.000 Volt
Arbeitsanleitung in einen Schutzumschlag aus Vinyl stecken   600  bis    7.000 Volt
Aufheben einer gewöhnlichen Plastiktüte von einem Arbeitstisch 1.200 bis 20.000 Volt

 

 

Bei vielen der höherentwickelten Komponenten, wie sie in Server-, Switch- und Storage-Systemen heute zum Einsatz kommen, kann bereits eine Spannung von 10 Volt Schäden verursachen.

 

Es ist wichtig, daß Ihre Mitarbeiter über die relative Anfälligkeit für ESD-Schäden bei Geräten, mit denen Sie arbeiten, informiert sind.

 

Die fortschreitende Entwicklung in der Elektronik tendiert zu immer kleineren Komponenten. Mit der ständig reduzierten Größe dieser Bauteile werden auch die mikroskopisch kleinen Abstände zwischen den Isolatoren und Schaltungen innerhalb der Bauteile immer geringer, was die zunehmende Statikempfindlichkeit dieser Komponenten zur Folge hat. Es ist deshalb klar, daß geeignete Statikschutzmaßnahmen in immer größerem Maß erforderlich werden. Winzige statische Entladungen sind nicht nur schädlich für die Komponenten, sondern es kommt hinzu, daß der effektive Schaden, den sie verursachen, mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar ist.

 

DIE KOSTSPIELIGEN AUSWIRKUNGEN VON ESD

Bei einer statischen Entladung spüren sie ab mindestens 3000 Volt die elektrische Spannung. Dieser „Schlag“, der als elektrostatische Entladung oder ESD bezeichnet wird, ist u.U. auch für die Beschädigung vieler elektronischer Bauteile verantwortlich, die in  Ihrem Betrieb zu vermehrtem Ausschuß führen.

Während statische Entladungen von 3 000 Volt vom Menschen spürbar sind, liegen geringere Spannungen unter der menschlichen Wahrnehmungsschwelle. Leider ist die Beschädigung von Halbleiterelementen durch geringere Spannungen möglich. Viele der in Ihrem Betrieb verwendeten CMOS-Bauteile können durch Ladungen von unter 1000 Volt beschädigt werden.

 

DIE FOLGE  SYSTEMSTÖRUNGEN UND  KOMPLETTE SYSTEMAUSFÄLLE

Eine Störung ergibt sich, wenn eine elektrostatische Entladung einen Stromfluß verursacht hat, der zwar nicht ausreicht, um einen Totalausfall herbeizuführen, doch bei normalem Einsatz Störungen verursacht, was wiederum einen Softwareverlust oder inkorrekte Speicherung von Informationen zur Folge haben kann.

  

DIE GRUNDLAGEN DES STATIKSCHUTZES

Wie kontrolliert man ESD?  Die Grundlagen des Statikschutzes sind wirklich relativ einfach. Ihre Firma stellt vielleicht eine Reihe von Schutzgeräten zur Verfügung, doch dienen diese Produkte in erster Linie drei Funktionen:

1) Erdung

2) Schützen

3) Neutralisieren

 

4) Vorbeugung –              den vierten wichtigen Aspekt stellen Sie dar. Nur Sie gewährleisten das vierte Element der Vorbeugung.

 

Der wichtigste Faktor in jedem Antistatiksystem sind die Personen, die mit den elektronischen Bauteilen in Berührung kommen. Ihr Bewußtsein welche Bedrohung ESD darstellt, sowie ihre Kenntnis und Einhaltung der zum ESD-Schutz erstellten Vorschriften sind wichtiger als alle Antistatikeinrichtungen.

 

ERDUNG

Erdung ist eine sehr wichtige Maßnahme zur Eliminierung von statischen Ladungen, die an Stromleitern erzeugt werden. Menschen sind Stromleiter und erzeugen erhebliche Mengen statischer Elektrizität, daher muß statische Aufladung an Personen, die mit statikempfindlichen Komponenten oder Baugruppen in Berührung kommen, verhindert werden. Vorbeugung gegen Statik am menschlichen Körper wird am besten erzielt, indem man das Personal mit Personalerdungssystemen erdet. Diese Systeme verbinden den Techniker direkt mit dem Erdpotential und verhindern somit den Aufbau von Statik am Körper.

 

ARTEN VON PERSONALERDUNGSSYSTEMEN

Das in der Industrie am häufigsten verwendete Erdungsgerät ist ein Handgelenkband. Durch das Handgelekband werden statische Ladungen sicher und wirksam von ihrem Körper Abgeleitet.  Das Band muß ordnungsgemäß an der ESD-Erde oder an einem gemeinsamen Erdungspunkt, an einer sachgerecht geerdeten und ESD-sicheren Arbeitsfläche angeschlossen sein. Es wird empfohlen, Handgelenkbänder täglich zu testen um sicherzustellen, daß keine internen Schäden bestehen.

 An bestimmten Arbeitsplätzen wie z. B. in Rechenzentren und Serverräumen sind Handgelenkbänder u.U. nicht geeignet, da sie zu wenig Bewegungsfreiheit bieten. In diesen Fällen können leitfähiges Schuhwerk oder Fersenbänder als gleichwertige Alternativen verwendet werden.

 

Bei Fersenbändern und leitfähigem Schuhwerk ist es sehr wichtig, daß konstanter Kontakt mit einer ordnungsgemäß geerdeten, ableitfähigen oder dissipativen Oberfläche eingehalten wird. Fersenbänder sollten an beiden Füßen getragen werden, damit ständiger Kontakt mit dem geerdeten Boden oder einer geerdeten Bodenmatte gewährleistet ist.

 

Die ordnungsgemäße Funktion von leitfähigem Schuhwerk und Fersenbändern wird beeinträchtigt, falls diese auf isolierenden, unsachgerecht geerdeten oder stark verschmutzten Oberflächen verwendet werden.  Schuhe und Fersenbänder sollten ebenfals täglich getestet werden, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten.

 

ERDUNGSSYSTEME FÜR ARBEITSSTATIONEN

Leitfähige oder dissipative Arbeitsflächen gehören unbedingt zur ESD-sicheren Arbeitsstation, besonders in den Betriebsbereichen, wo Handmontage stattfindet. Wie bei den Handgelenkbändern muß auch die Arbeitsfläche sauber und sachgerecht an einem gemeinsamen Erdungspunkt geerdet sein. Auf diese Weise wird die ordnungsgemäße Dissipation oder Ableitung von statischen Ladungen durch die Arbeitsfläche und somit echter ESD-Schutz gewährleistet.

 

ESD-sichere Arbeitsfiächen werden aus einer Reihe verschiedener Stoffe wie Vinyl, Gummi und Hartlaminaten hergestellt. Leitfähige und dissipative Bodenbeläge werden in Verbindung mit Schuhen oder Fersenbändern verwendet. Auch Bodenbeläge sind in verschiedenen Ausführungen, erhältlich, wobei Vinyl- und Gummimatten sowie Bodenfliesen die gängigsten Arten darstellen. Leitfähige und dissipative Materialien können Statik erzeugen, doch bei ordnungsgemäßer Erdung stellen sie ein wirksames Mittel zur Ableitung von Statik dar.

 

Es ist wichtig, daß Sie sich über die in Ihrem  Rechenzentrum verwendeten Arten von Arbeitsflächen und Bodenbelägen informieren, und die entsprechenden Wartungs- und Arbeitsmaßnahmen für diese Materialien befolgen.

 

SCHÜTZEN UND SICHERER TRANSPORT

Das zweite Grundkonzept des Statikschutzsystems bildet die gesonderte Aufbewahrung von Komponenten und Baugruppen während der Lagerung und beim Transport. Durch Fernhalten der Komponenten oder Baugruppen von statisch aufgeladenen Objekten, Feldern und Isolatoren werden ESD-Schäden bei der Lagerung und beim Transport am wirksamsten vorgebeugt.

Da statisch aufgeladene Isolatoren durch Erdung nicht entladen werden, müssen empfindliche Komponenten und Baugruppen davon abgesondert werden. Diesen Schutz erzielt man am besten, indem man Kunststoffe und andere Arten von Nichtleitern (wie z. B. Kaffeebecher, Kunststoffbehälter und alle isolierte Werkzeuge ) im Arbeitsbereich, Transportbereich und Lager eliminiert oder nicht gestattet. ESD-Schutz läßt sich durch Zutrittsbeschränkungen für ganze Arbeitsbereiche und –stationen realisieren. Diese Art von Beschränkung ist deutlich sichtbar, da in den meisten sicheren Arbeitsbereichen die Personen durch entsprechende Schilder aufmerksam gemacht werden.

 

Achten Sie auf die Symbole und Schilder, die allgemein zum Hinweis auf gefährdete Bereiche verwendet werden.

 

Eine andere Art der Isolierung macht sich die Tatsache zunutze, daß statische Ladungen Behälter aus leitfähigem Material oder mit einer leitfähigen Beschichtung nicht durchdringen können. Diesen Effekt bezeichnet man als Faradayschen Käfig. Achten Sie darauf, daß alle Behälter, die zur Lagerung und zum Transport von Komponenten oder bestückten Leiterplatten verwendet werden, die Eigenschaften eines Faradayschen Käfigs besitzen, damit ein Schutz gegen potentielle Statikschäden gewährleistet ist.

 

FARADAYSCHE KÄFIGE

Die gängigsten Arten Faradayscher Käfige, die im ESD-Bereich verwendet werden, sind metallisierte Schutzbeutel, leitfähige Beutel und leitfähige Container mit Deckel.

 

Es muß darauf hingewiesen werden, daß diese Faradayschen Käfige außen statisch aufgeladen sein können. Also ist eine Ableitung dieser statischen Ladungen vor dem Öffnen erforderlich. Aus diesem Grund müssen die Schutzbehälter unbedingt an einer ESD sicheren Arbeitsstation von ordnungsgemäß geerdetem Personal geöffnet werden.

 

NEUTRALISIERUNG

Zu einem Statikschutzprogramm gehört auch die Neutralisierung, da die Dissipation statischer Ladungen von Isolatoren wie synthetischer Kleidung oder Kunststoffen durch Erdung und Isolierung nicht möglich ist. Die Neutralisierung bzw. Ableitung statischer Ladungen von Isolatoren erfolgt auf natürliche Weise durch einen Vorgang, der als lonisation bezeichnet wird. Ionen sind einfach stets in der Luft vorhandene aufgeladene Teilchen. Dabei kann es sich um Atome, Moleküle oder Molekülgruppen wie Wassertropfen handeln. Ionen werden durch natürliche Energie wie Sonnenlicht, Blitzschlag, offene Flammen und Strahlung erzeugt. Ionen, die sich in der Nähe eines aufgeladenen Isolators befinden, werden von diesem angezogen, solange sie gegensätzlich geladen sind. Aus diesem Grund fällt ein Ballon, der gegen ein Kleidungsstück gerieben und mit der daraus entstandenen Statik an eine Wand „geklebt“ wurde, nach einer Weile zu Boden. Nach ca. einem Tag werden die in der Luft befindlichen natürlichen Ionen von dem Ballon angezogen und neutralisieren schließlich die statische Ladung.

 

Mit einem lonisator können Milliarden von Ionen künstlich erzeugt werden. Durch Hochspannung oder Strahlung produziert der lonisator eine ausgewogene Mischung von Milliarden positiv und negativ aufgeladener Ionen, und ein eingebauter Ventilator sorgt dafür, daß die Ionen dem zu neutralisierenden Objekt oder Bereich zugeführt werden. Mit Hilfe der lonisation ist es möglich, Statik an einem Isolator in Sekundenschnelle zu neutralisieren und somit das Schadensrisiko zu verringern.

 

Neutralisierung durch lonisation darf nicht als Ersatz für Erdung oder Isolierung betrachtet werden. Statik kann durch lonisation in den meisten Fällen nicht schnell genug neutralisiert werden, um Schaden an in der Nähe befindlichen Geräten zu verhindern. Die lonisation verringert nur die Wahrscheinlichkeit bzw. das Risiko einer elektrostatischen Entladung. 

STATIKSICHERER ARBEITSPLATZ

Ein statiksicherer Arbeitsplatz ist ein Bereich, der für einen wirksamen Statikschutz ausgestatet wird. Zu diesem Arbeitsplatz gehören Geräte, mit welchen die drei wichtigsten Funktionen erzielt werden: Erdung, Abschirmung und Neutralisierung

 

ZUSÄTZLICHE ANTISTATIK-PRODUKTE

Neben leitfähigen und dissipativen Arbeitsflächen, Personalerdungssystemen und lonisatoren Stellen wir verschiedene, andere Antistatik-Artikel zur Verfügung, die bei korrekter Verwendung zu einem verbesserten Statikschutzprogramm in Ihrem RZ-Betrieb beitragen. Zu diesen Produkten gehören leitfähige oder dissipative Bodenbeläge, dissipativer Bodenschutz, leitfähiger Schaumstoff, dissipative Ringmappen und Dokumentschutzhüllen, Kleidung und eine Vielzahl anderer Artikel. 

 

VORBEUGUNG

Bei der Vorbeugung können Sie persönlich den größten Beitrag leisten. Sachgerechte Verwendung und lmplementierung der Statikschutzprodukte sind nicht die einzigen Waffen, die Ihnen im Kampf gegen Statik zur Verfügung stehen. Es gibt außerdem eine ganze Reihe von logischen Regeln, die Sie in jedem Fall beachten sollten. Diese einfachen Regeln, die keine zusätzlichen Gerätschaften erfordern und dennoch sehr wirksam zur Verhinderung von Statikschäden beitragen, lauten wie folgt:

 

1)  Halten Sie Ihren Arbeitsplatz stets sauber, und räumen Sie unnötige Gegenstände, insbesondere Artikel aus gewöhnlichem Kunststoffen, aus dem Weg.

 

2)  Beim Weiterreichen aufgeladener Platinen oder Komponenten von einem  Mitarbeiter zum anderen müssen beide Personen am gleichen Erdungs- oder  Spannungspunkt geerdet sein.

 

3)  Testen Sie Ihre Erdungsgeräte täglich, um sicherzustellen, daß sie nicht locker sitzen oder aussetzen.

 

4)  Vermeiden Sie es, Bauteile mit Ihrer Kleidung, ihrem Haar oder anderen Isolatoren in Berührung zu bringen.

 

5)  Betreten Sie niemals einen statik empfindlichen Bereich, ohne die entsprechenden       Sicherheitsmaßnahmen zu treffen.

 

6)  Wann immer Sie mit möglicherweise statikempfindiichen Geräten arbeiten, sollten Sie sich dieser Tatsache bewußt sein.

 

7)  Beachten Sie folgende Grundregeln bei der Arbeit mit statikempfindlichen  Geräten: ERDEN

ABSCHIRMEN

NEUTRALISIEREN

 

ZUSAMMENFASSUNG

Fassen wir noch einmal die Grundlagen eines guten Statikschutzsystems und der wirksamen Implementierung dieses Systems zusammen. Zuerst ist ein Dreistufenprogramm einzuführen: 

  • Sorgen Sie beim Umgang mit empfindlichen Komponenten oder Baugruppen stets dafür,daß Sie geerdet sind.
  • Verwenden Sie zur Lagerung oder zum Transport immer einen leitfähigen Behälter.Diese Produkte bilden einen Faradayschen Käfig, der den Inhalt vor Statik schützt.
  • Öffnen Sie statiksichere Container immer nur an einer statiksicheren Arbeitsstation.

Vor dem Arbeitsbeginn am statiksicheren Arbeitsplatz sind folgende Maßnahmen zu treffen:

  1. Legen Sie Ihre Handgelenkband oder Ihre Fersenbänder an.
  2. Testen Sie Ihre Erdungsgeräte, um eine ordnungsgemäße Funktion  sicherzustellen. 
  3. Überprüfen Sie alle Erdungskabel, um sicherzustellen, daß sie ordnungsgemäß an der Erde angeschlossen sind und somit für wirksame Ableitung statischer Ladungen sorgen.
  4. Falls Ihnen ein lonisator zur Verfügung steht, schalten Sie diesen ein. Der lonisator trägt dazu bei, Statik von nichtleitenden Stoffen zu entfernen.

 

Vergewissern Sie sich, daß Ihre Arbeitsfläche sauber ist und keine unnötigen                 Gegenstände, insbesondere aus gewöhnlichen Kunststoffen, herumliegen.Nun sind Sie ordnungsgemäß geerdet und können mit Ihrer Arbeit beginnen. Die Befolgung dieser einfachen Regeln und etwas gesunder Menschenverstand stellen ein bedeutendes Hilfsmittel für Sie und Ihr Unternehmen im Kampf gegen die Gefahren statischer Elektrizität dar.