ESD standard IEC (DIN EN) 61340-5-1

Protection of electronic components against electrostatic phenomena

What does the ESD standard cover?

Public standards such as IEC (DIN EN) 61340-5-1 define requirements, limit values and test methods for ESD protection.

They form the basis for ESD control programmes and the establishment of ESD protection zones (EPA).

ESD protection in accordance with standards is a technical standard and is a prerequisite in the quality assurance of electronic products.

Different countries – different names, but the same rules!

ESD standard IEC (DIN EN) 6340-5-1 with subgroups Electrostatic discharge – Part 5-1:
Protection of electronic components against electrostatic phenomena – general requirements.

Regional application: Worldwide, especially in Europe, Asia and the Middle East.

ANSI/ESD S20.20 with subgroups
ESD Association Standard for the Development of an Electrostatic Discharge Control Programme. Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment (Excluding Electrically Initiated Explosive Devices).

Regional application: Worldwide, primarily in North America.

The physical considerations of these two sets of regulations are the same and the limit values have been harmonised with IEC 61340-5-1:2016.

Overview of important ESD standards with subgroups

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DIN EN 61340-5-1

Elektrostatik – Teil 5-1: Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene – allgemeine Anforderungen.

DIN EN 61340-5-2

Elektrostatik – Teil 5-2: Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene – Benutzerhandbuch.

DIN EN 61340-5-3

Elektrostatik – Teil 5-3: Schutz von elektronischen Bauelementen gegen elektrostatische Phänomene – Eigenschaften und Anforderungen für die Klassifizierung von Verpackungen, welche für Bauelemente verwendet werden, die gegen elektrostatische Entladungen empfindlich sind.

DIN IEC/TR 61340-5-5

Elektrostatik - Teil 5-5: Verpackungssysteme in der Elektronikfertigung

DIN EN 61340-4-1

Elektrostatik - Teil 4-1: Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen (elektrischer Widerstand von Bodenbelägen und verlegten Fußboden).

DIN EN 61340-4-2

Elektrostatik - Teil 4-2: Standardprüfverfahren für spezielle Anwendungen – Verfahren zur Bestimmung der elektrostatischen Eigenschaften von Textilien.

DIN EN 61340-4-3

Elektrostatik – Teil 4-3: Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen (Schuhwerk).

DIN EN 61340-4-4

Elektrostatik – Teil 4-4: Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen – Einordnung flexibler Schuttgutbehälter in elektrostatischer Hinsicht.

DIN EN 61340-4-5

Elektrostatik – Teil 4-5: Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen (Verfahren zur Charakterisierung der elektrostatischen Schutzwirkung von Schuhwerk und Boden in Kombination mit einer Person).

DIN EN 61340-4-6

Elektrostatik – Teil 4-6: Standardprüfverfahren für spezielle Anwendungen – HGB.

DIN EN 61340-4-7

Elektrostatik – Teil 4-7: Standardprüfverfahren für spezielle Anwendungen – Ionisation.

DIN EN 61340-4-8

Elektrostatik – Teil 4-8: Standardprüfverfahren für spezielle Anwendungen – Schirmwirkungen gegen elektrostatische Entladung – Beutel.

DIN EN 61340-4-9

Elektrostatik – Teil 4-9: Standardprüfverfahren für spezielle Anwendungen – Bekleidung.

DIN EN 61340-2-1

Elektrostatik – Teil 2-1: Messverfahren, Fähigkeit von Materialien und Erzeugnissen, elektrostatische Ladungen abzuleiten.

DIN EN 61340-2-3

Elektrostatik – Teil 2-3: Prüfverfahren zur Bestimmung des Widerstandes und des spezifischen Widerstandes von festen, planen Werkstoffen, die zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung verwendet werden.

DIN EN 61340-3-1

Elektrostatik – Teil 3-1: Verfahren zur Simulation elektrostatischer Effekte – Prüfpulsformen der elektrostatischen Entladung für das Human Body Model (HBM).

DIN EN 61340-3-2

Elektrostatik – Teil 3-2: Verfahren zur Simulation elektrostatischer Effekte. Prüfpulsformen der elektrostatischen Entladung für das Maschine Model (MM).

ANSI/ESD S20.20 mit Untergruppen

ESD Association Standard for the Development of an Electrostatic Discharge Control Program. Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment (Excluding Electrically Initiated Exposive Devices).

ESD-Lexikon: ESD-Wissen von A - Z

A - Ableitwiderstand

Der Ableitwiderstand ist der elektrische Widerstand, über den elektrostatische Ladungen kontrolliert abgeleitet werden, z. B. von einer Person oder einem Objekt zur Erde.

Er ist entscheidend, um ESD-Schäden an empfindlichen elektronischen Bauteilen zu vermeiden.

C - CDM (Charged Device Model)

Entladung eines durch Influenz aufgeladenen Bauteils. Das CDM ist in der Norm ANSI /ESD STM 5.3 detailliert beschrieben.

C - Conductive (leitfähig)

Elektrostatisch leitfähig = R < 10KΩ

D - Dissipative (ableitfähig)

Elektrostatisch ableitend = R ≥ 10 KΩ < 100GΩ

E - EGB

Elektrostatisch gefährdetes Bauteil.

E - EBP

Earth Bonding Point ist der gekennzeichnete Anschluss für alle ESD Erdungsmaßnahmen; darf nicht als Schutzleiter verwendet werden.

E - EPA

Die Electrostatic Protected Area ist ein mit ESD-Schutzmaßnahmen ausgestatteter Bereich, in dem ESDS ohne elektrostatisches Schädigungsrisiko hergestellt, bearbeitet, verpackt, transportiert oder gelagert werden können.

E - ESD

Electrostatic Discharge, ist die elektrostatische Entladung als Potenzialausgleich zwischen aufgeladenen Körpern durch direkten Kontakt oder Überschlag.

E - ESD-Modelle

Mit idealisierten Modellvorstellungen wird versucht, reale ESD-Entladungen nachzubilden und Testmethoden zur Ermittlung der Bausteinempfindlichkeit zu definieren.

Die bedeutendsten Modelle sind HBM, CDM und MM.

HBM (Human Body Model)
Entladung eines aufgeladenen Menschen auf ein Bauteil. Das HBM ist in der Norm DIN EN 61340-3-1 /ESD STM 5.1 detailliert beschrieben
MM (Machine Model)
Entladung eines aufgeladenen, isolierten Leiters auf ein Bauteil. Das MM ist in der Norm DIN EN 61340-3-2 /ESD STM 5.2 detailliert beschrieben.
CDM (Charged Device Model)
Entladung eines durch Influenz aufgeladenen Bauteils. Das CDM ist in der Norm ANSI /ESD STM 5.3 detailliert beschrieben.

E - ESDS

(Electrostatic Discharge Sensitive Device)
Bezeichnung für Bauteile oder Baugruppen, die durch elektrostatische Entladungen bei Handhabung, Bearbeitung oder Transport beschädigt werden können.

E- Elektrostatische Aufladung

Elektrostatische Aufladung entsteht durch Reibung oder Trennung von Materialien, man spricht auch von „Triboelektrizität“. Die Stärke und Polarität der Aufladung hängt im Wesentlichen von den Materialien und der umgebenden Luftfeuchte ab.

H - HBM (Human Body Model)

Entladung eines aufgeladenen Menschen auf ein Bauteil. Das HM ist in der Norm DIN EN 61340-3-1 /ESD STM 5.1 detailliert beschrieben.

I - Ionisation

Durch den Korona-Effekt unter Hochspannung erzeugte positive und negative Ionen neutralisieren elektrostatische Ladungen. Einsatz: hauptsächlich zur Entladung von Nichtleitern.

I - Isolator

Materialien sind isolierend, wenn der Oberflächenwiderstand größer als 10¹¹ Ohm ist.

M - MM (Machine Model)

Entladung eines aufgeladenen, isolierten Leiters auf ein Bauteil. Das MM ist in der Norm DIN EN 61340-3-2 /ESD STM 5.2 detailliert beschrieben.

W - Widerstandsmessung

Messverfahren zur Widerstandsmessung (ESD):

Materialprüfung:

Oberflächenwiderstand (Rs)
Widerstand der Materialoberfläche
Widerstand von Punkt zu Punkt (Rp-p)
Widerstand von Punkt zu Punkt auf der Oberfläche des Materials
Volumenwiderstand (Rv)
Widerstand durch das zu messende Material

Prüfung der Funktion:

Ableitwiderstand (Rg)
Widerstand von Punkt zur Systemerde „Ground“

Z - Zonenkonzept

Das Zonenkonzept beschreibt die Einteilung von Arbeitsbereichen in sogenannte ESD-Schutzzonen (EPA – Electrostatic Protected Area). Innerhalb dieser Zonen gelten spezielle Maßnahmen, um elektrostatische Entladungen zu vermeiden und empfindliche Bauteile zu schützen.