DE3110158A1 - Antistatische unterlage - Google Patents
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Description
DEUTSCHE SEMPERIT GESELLSCHAFT M.B.H.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine antistatische Unterlage insbesondere für der Manipulation mit
elektronischen Bauteilen dienende Arbeitsplätze aus einer Gummilage mit einem spezifischen
Durchgangswiderstand (nach DIN 53^82) von
mindestens 10 SL· cm.
Die Beschädigung von elektronischen Bauteilen durch den Einfluß elektrostatischer Aufladungen stellt
ein mit der Empfindlichkeit dieser Bauteile zunehmendes
Problem dar. Von besonderer Bedeutung ist dabei die hohe Kapazität, die der Mensch
darstellt. Werte bis zu 4.000 pF wurden bereits gemessen, wobei der Durschnittswert bei etwa
200 pF liegt. Durch Reibung an Kleidungsstücken, Fußboden, Sitzfläche und dgl. kommt es zur
elektrostatischen Aufladung des Körpers, die bis zu Spilzenspannungen von 6.000 V gehen kann.
Die Entladung dieser Spannungen über einen elektronischen Bestandteil kann zu dessen Zerstörung
führen, wobei dor Schaden sich nicht
unmittelbar bemerkbar machen muß, sondern in einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensdauer
liegen kann.
Besonders gefährdete elektronische Bauelemente sind beispielsweise sogenannte CMOS Schaltkreise,
weil deren isolierte Steuerelektrode (Gate) eine hohe Impedanz aufweist und kapazitiv das Fließen
des Stromes beeinflußt. Derartige Schaltkreise weisen einen sehr dünnen dielektrischen Film auf,
der zur Aufnahme eines unerwünschten Ladungszustandes
geeignet ist, wobei dann, wenn eine kritische Grenze überschritten wird, ein Durchschlag
durch das Dielektrikum zum Erdpotential erfolgt. Auch viele andere elektronische Bauteile
sind gegenüber antistatischer Aufladung
hochempfindlich.
Um diesem Problem zu begegnen, werden derzeit gleichzeitig drei Maßnahmen angewendet:
1 . werden die Arbeitsräume mit ionisierter Luft versorgt, sodaß dadurch eine Neutralisation
elektrischer Aufladungen erfolgen kann,
2. wird die entsprechende Bedienungsperson über ein leitendes Band über einen Schutzwiderstand
geerdet und schließlich sorgt man
3. dafür, daß alle Arbeiten auf Unterlagen durchgeführt werden, die eine rasche Ableitung
elektrostatischer Aufladung gewährleisten.
Als zusätzlicher Sicherheitsfaktor werden auch
Bodenbelagsmatten verwendet, die eine Erdung jeder Person bewirken sollen, die in die Nähe des
Arbeitsplatzes kommt.
Die bekannten antistatischen Unterlagen weisen einen mehrschichtigen Aufbau auf, wobei die Oberschicht
aus einem masseleitfähigem Kunststoffmaterial
besteht. Darunter befindet sich eine hochleitfähige Zwischenschichte, beispielsweise
in Form eines Netzes aus Kohlenstoffasern. Darunter befinden sich schließlich eine Schaumstoffschicht
für höheren Komfort und eine Unterseite aus rutschfestem Material.
Diese bekannte Unterlage kann zwar den gewünschten Effekt des Ableitens antistatischer Ladungen erreichen,
sie ist durch ihren komplizierten Aufbau jedoch relativ unwirtschaftlich. Darüber hinaus
ist die Temperaturbeständigkeit des in der Oberschicht verwendeten Kunststoffmaterials nicht
ausreichend, um Verletzungen dieser Schichte beispielsweise bei versehentlichem Kontakt mit
einem Lötkolben zu vermeiden. Es besteht dabei sogar die Gefahr, daß bei Durchbrennen der Oberschicht
die hochleitfähige Zwischenschicht freigelegt wird, was nicht nur zu unerwünschten
Kurzschlüssen der manipulierten Teile führen
kann, sondern sogar ein gewisses Gefahrenrisiko darstellt, falls damit blanke Leiterteile in
Berührung kommen.
Es sind auch schon Unterlagen aus antistatischem Gummimaterial bekannt geworden. Diese Unterlagen
besitzen ebenso, wie die oben erwähnte mehrschichtige
Unterlage eine im wesentlichen glatte, gegebenenfalls leicht strukturierte Oberfläche. Im Zuge
der Arbeit auf einer derartigen Unterlage, beispielsweise der Herstellung elektronischer Schaltungen,
verschmutzt diese Unterlage durch Drahtstücke, Lötmaterial und Abfall und behindert dadurch ein
rasches und sauberes Arbeiten.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Schaffung einer antistatischen Unterlage zum Ziel
gesetzt, die vom Standpunkt der elektrischen
Sicherheit IOO^ig befriedigt, ein sicheres Ableiten
elektrischer Ladungen von antistatisch aufgeladenen Körpern bewirkt, die rutschfest
ist und die auch bei längerer Verwendung stets eine saubere Arbeitsfläche darstellt.
Dies wird erfindungsgemäß bei einen antistatischen
Unterlage der eingangs beschriebenen Art dadurch derreicht, daß zumindest ein Teil der Oberseite
der Unterlage eine reliefartige Strukturierung aufweist, wobei die Vertiefungen des
Reliefs mindestens 2 mm tief sind und in Draufsicht zumindest in einer Richtung eine Erstreckung
von mindestens 8 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm aufweisen.
Diese Ausbildung einer antistatischen Unterlage wird der oben dargestellten Aufgabenstellung in
allen Punkten gerecht. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, daß DrahtStückchen und dgl. in
die Vertiefungen fallen und sich auf der eigentl icheri Arbeitsfläche nicht mehr störend bemerkbar machen
können. Es wird durch diese Ausgestaltung der Oberfläche
der antistatischen Unterlage aufgrund der reliefartigen Strukturierung eine gute Kontaktmöglichkeit
zu darauf abgelegten Teilen erreicht. So sind elektronische Bauteile vielfach auch
in leitfähigen Säckchen verpackt, die sich während des Transportes auf die Arbeitsfläche ebenfalls
elektrostatisch aufladen. Es muß dafür Sorge getragen werden, daß diese Aufladung bei der
Ablage der Säckchen auf die Unterlage abgeleitet wird. Dies kann bei einer Unterlage gemäß der
Erfindung besonders rasch geschehen, da der Übergangswiderstand z.B. von der Unterlage zum
Säckchen durch den guten Kontakt mit den Erhebungen zwischen den Vertiefungen gering gehalten werden kann.
Selbstverständlich ist die antistatische Unterlage geerdet, da ansonsten ein Abfließen der Ladungen
nicht erfolgen könnte. Häufig sieht man an der an den Arbeitsplatz angrenzenden Wand oder am Boden
eine Erdungsschiene vor, an die die Unterlagen
am Arbeitsplatz und gegebenenfalls am Boden elektrisch leitend angeschlossen werden. Zur
Sicherstellung, daß die Betriebsperson selbst ebenfalls eine möglichst geringe Aufladung aufweist,
werden leitfähige Handbänder verwendet, die über einen geeigneten Anschluß, beispielsweise
einen Druckknopf oder eine Froschklemme mit der Unterlage, die sich am Arbeitsplatz befindet,
leitend verbunden ist.
Was die Dimension der erfindungsgemäßen Vertiefungen
betrifft, so muß man davon ausgehen, daß die bei der Arbeit als Abfall erzeugten Drahtstückchen
u.dgl. häufig eine Maximallänge von etwa 8 mm und eine Dicke von höchstens 1,5 mm aufweisen, sodaß
sie in jedem Falle in der Vertiefung Platz haben. Die Vertiefungen sollen zumindest über den zur Arbeit
beanspruchten Teil der Oberseite verteilt sein, wobei die Abstände nicht zu groß sein sollen.
Ein nicht unwesentlicher Sicherheitsvorteil der erfindungsgemäßen
antistatischen Unterlage aus Gummi ist dadurch bewirkt, daß sie im Gegensatz zu den bekannten
Kunststoffunterlagen auch hervorragend brandgeschützt
ausrüstbar ist. Durch Zusatz geeigneter Brandschxjtzmittel zu Gummi und Wahl geeigneter
Gummirezepturen kann das Brandrisiko weitgehend minimiert werden. Die Brandgefahr als Folge einer
fahrlässigen Hantierung des Lötkolbens kann somit
ausgeschaltet werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung der antistatischen Unterlage, insbesondere dann, wenn bevorzugt
längliche Abfallteile zu erwarten sind, liegt dann vor, wenn das Relief durch Rippen und Rillen
gebildet ist. Die länglichen Abfallteile können dann besonders gut in den Rillen Platz finden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Relief durch Noppen, Stege od.dgl. gebildet,
In diesem Fall liegt gleichsam ein Netzwerk von Vertiefungen, bzw. Tälern vor, das durch allseitig
begrenzte Erhebungen gebildet wird. Bei dieser Ausbildung ist eine relativ günstige
Manipulationsfähigkeit besonders dann gegeben, wenn die anfallenden Abfallteile und somit die
Breite der Vertiefungen zwischen den Noppen nicht zu groß, beispielsweise nur etwa 2 bis
3 mm betragen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Relief durch allseitig begrenzte, z.B.
wannenanrtige Ausnehmungen gebildet ist. Diese Ausgestaltung ist besonders zweckmäßig,- wenn
relativ viel Abfallmaterial anfällt, weil dann ohne Behinderung bei der Arbeit bzw. ohne allzu
häufiges Säubern des Arbeitsplatzes ein sauberes Arbeiten möglich ist.
Aus ästhetischen Gründen, aber auch um eine bevorzugte Lage der Abfallteilchen in den Vertiefungen
vermeiden zu können, können die Ausnehmungen im Relief, im Grundriß gesehen, ein
Symmetrxezentrum aufweisen.
Eine diesebezüglich zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Vertiefungen
im Grundriß gesehen edm, vorzugsweise dreiseitiges Gleichdickprofil aufweisen. Gleichdickprofile
sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre durch den Mittelpunkt führenden Sehnen, ebenso
wie bei Kreisen die Durchmesser, alle gleich lang sind,
sind. Es spielt somit im Fall eines Gleichdicksquerschnittes keine Rolle, in welcher Richtung
die DrahtStückchen bzw. Abfallteile herunterfallen,
Sie gelangen in jedem Fall in richtiger Orientierung in die Vertiefung. Eine weitere
Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die
Ausnehmungen im Grundriß gesehen, parallelogrammartig ausgebildet sind. Die Lange Achse des
Parallelogramms kann dabei etwa parallel zur Arbeitsplatzkante, die der Betriebsperson zugekehrt
ist, orientiert werden, sodaß im Regelfall die Drahtstückchen bzw. Abfallteile in diese
Richtung der Vertiefungen fallen. Von der Betriebsperson weg sind die Parallelogramme mit
ihren kürzeren Achsen angeordnet, wodurch gleichsam eine kompaktere Oberfläche in dieser Richtung
ausgebildet ist.
Zweckmäßigerweise kann die Tiefe der Vertiefungen nächstens 5 nun, vorzugsweise 3 bis h mm betragen.
Diese Tiefe der Vertiefungen stellt sicher, daß die Abfall-DrahtStückchen in den Vertiefungen
zu liegen kommen, wobei auch eine geneigte Lage dieser Drahtstückchen noch kein Herausragen aus
den Vertiefungen und damit in den Arbeitsbereich bewirkt. Zweckmäßig ist bei dieser Dimensionierung
der Vertiefungen auch, daß die Vertiefungen während der Arbeit zur Fixierung mancher Bauteile verwendet
werden können, vodurch ein versehentliches Wegwischen durch Handbewegungen der Betriebsperson
wirksam verhindert ist.
Um zu vermeiden, daß die erwähnten Drahtstückchen auf den Stegen zwischen den Vertiefungen liegen
bleiben, ist es vorteilhaft, wenn die Stegbreite des Materials zwischen den Vertiefungen 1 bis 5 mm
beträgt. Durch die durchschnittliche Länge dieser Drahtstückchen kommt es dann in der Regel zu einem
Kippen dieser Drahtstückchen in die Vertiefungen, sodaß der gewünschte Effekt des Freihaltens der
eigentlichen Arbeitsfläche von Verunreinigungen
erreicht werden kann.
Begünstigt wird das oben diskutierte Verhalten des Hineinfallens von Drahtstückchen bzw. Abfallteilchen
auch dann, wenn die Vertiefungen sich nach außen wannenartig verbreitern. Dadurch sind
die Wände der Vertiefungen etwas abgeschrägt und ermöglichen ein Abrollen und Abrutschen. Zweckmäßig
ist diese Ausbildung auch für die Reinigung der Unterlage, da dadurch keine Ecken und Winkel
gebildet sind, aus denen Verunreinigungen schwer entfernbar wären.
Wie bereits oben diskutiert, wird die antistatische
Unterlage gegebenenfalls über Froschklemmen mit
einer Erdungsschiene verbunden. Eine zweckmäßige Anbringung der Froschklemme ist dann möglich,
wenn die Unterlage an zumindest einer Seite entlang des Randes eine Verdickung aufweist. Über
diese Verdickung kann dann die Froschklemme geklemmt werden. Die Verdickung wirkt aber auch
als Barriere gegen das Herabfallen von Teilen von der Unterlage, was ebenfalls einen gewünschten
>■
NACH«' -Γ|"·ΗΤ
Effekt darstellt. Ein analoger Effekt ist auch dann erzielbar, wenn die Unterlage an zumindest
einer Seite entlang des Randes eine Rille aufweist. Die Rille dient ebenfalls zum Fangen von Teilen,
die sonst von der Unterlage gestreift werden könnten.
In vielen Fällen wird es 'zweckmäßig sein, wenn die Unterlage nur auf ihrer Oberseite Vertiefungen
besitzt, während die Unterseite im wesentlichen glatt
ist und besterifeil 1 s e.ino Deseinierunf, aufweist,
dir· ihre Kutschf e.sti gke i t verbessert. Trn Falle
einer derart i gen Ausbildung einer Unterlage, kann
sie bei Manipulationen, wo dies allenfalls
wünschenswert erscheint, umgedreht werden, sodaß ihre? im wesentlichen glatte Unterseite zur Oberseite
wird .
Um eine beidseitige Verwendung der Unterlage im Sinne der vorliegenden Erfindung zu erzielen ist
es jedoch vorteilhaft, wenn die Ober- und Unterseite der Unterlage Vertiefungen aufweist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung einer antistatischen
Unterlage gemäß der vorliegenden Erfindung weist diese einen Oberflächenwiderstand,
gemessen nach DlN 53396, von höchstens 10 -TL auf.
Durch diese Vidt-rs t.nndsc:harak t«ri s tik ist sichergestellt,
daß auf der gesamten Oberfläche der
Unterlage stf'ts im wcsi-ritliclien gleiches Potential
herrscht, was auch für die an verschiedenen Stellen der antistatischen Unterlage abgelegten elektronischen
Bauteile zutrifft.
/3
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen die Fig. 1 und U eine Aufsicht auf eine
Unterlage, die Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Aufsicht, die Fig, 3 und 5 Querschnitte durch
Teilbereiche.
In Fig. 1 ist eint» Unterlage 1 dargestellt, die
im Grundriß im wesentlichen quadratische Vertiefungen
2 aufweist. Entlang des Randes besitzt die Unterlage 1 eine Verdickung 5, über die an
geeigneter Stelle eine Froschklemme gesteckt
werden kann (nicht dargestellt), die die leitende
Verbindung zu einer Erdleitung bewirkt.
Die Vertiefungen der Unterlage 1 können im Grundriß
jede gewünschte geometrische Form besitzen. In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einer Unterlage
dargestellt, wobei die Vertiefungen 3 im Grundriß
die Form ei nc» ρ dreiseitigen Gleichdicks aufweisen.
Wie oben erwähnt, ist durch diese Ausbildung erreicht, daß es keine Holle spielt in
welcher Richtung herabia 1lende Drahtstückchen in die
Vertiefung fallen, da diese· in jeder Richtung
gleichen Durchmesser aufweisen.
Fig. 3 zeigt einen Teilbereich einer Unterlage im Querschnitt. Man erkennt, daß die Vertiefungen *
durch Stege 6 getrennt sind. Die Wände der Stege fallen"zum Boden der Vertiefung k konkav gekrümmt
ab, wodurch ein Hineinrutschen von Drahtstückchen begünstigt wird. Die Abschrägung der Wände des
Steges 6 kann auch flacher sein und richtet sich nach den speziellen Erfordernissen des jeweiligen
Arbeitsplatzes.
Fig. η zeigt eine weitere Ausbildung einer Unterlage
1 in Draufsicht. Man erkennt, daß die Vertiefungen durch Rillen 8 gebildet sind, die
über die ganze Breite des Belages reichen und die durch Rippen 7 getrennt sind. Ebenso ist
es auch möglich, daß Rillen/Rippen - Muster etwa schachbrettartig auszubilden, wobei die Rippen
und Rillen in aneinandergrenzenden Bezirken unterschiedliche Winkellagen aufweisen.
In Fig. 5 ist ein Ausschnitt eines Randbereichquerschnittes
einer Unterlage 1 dargestellt. Man erkennt die Randverdickung 5» die im Querschnitt
etwa elliptisch ist. An der Unterseite der Unterlage 1 befindet sich neben der Verdickung 5 eine
umlaufende Rille 9» der dann erhöhte Bedeutung zukommt, wenn die Unterlage 1 umgekehrt verwendet
wird. Die Verdickung 5 dient unter j anderem zum Anschluß einer Froschklemme für
den PJrdungslei ter und für das leitfähige
ι
Armband.
Die antistatische Unterlage gemäß der vorliegenden
Erfindung ist wohl insbesondere für Elektronikarbeitsplätze,
inklusive Reparatur- und Serviceplfitze geeignet, kann jedoch zweckmäßigerweise
überall dort verwendet werden, wo eine griffige, antistatische Unterlage notwendig ist. Dies
trifft beispielsweise auch auf Arbeitsplätze
bei EDV-Anlagen, Textverarbeitungsmaschinen, aber auch überaLl dort, wo empfindliche Elektuonikbauteile
an Geräten, Vorrichtungen und Maschinen von statischen Entladungen geschützt werden müssen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet betrifft auch explosions-Kescliützte
Arbei tsplä tze .
Claims (13)
1.J Antistatische Unterlage insbesondere für der Manipulation
mit elektronischen Bauteilen dienende Arbeitsplätze aus einer Gummilage mit einem spezifischen
Durchgangswiderstand (nach DIN 53^82) von
mindestens 10 SL cm, dadurch gekennzeichnet, daß aumindest ein Teil der Oberseite der
Unterlage eine reliefartige Strukturierung
aufweist, wobei die Vertiefungen (2, 3, 8) des Reliefs mindestens 2 mm tief sind und in
Draufsicht zumindest in einer Richtung eine Erstreckung von mindestens 8 mm, vorzugsweise
mindestens 10 mm aufweisen.
2. Antistatische Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relief durch Rippen (7)
und Rillen (8) gebildet ist.
3· Antistatische Unterlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relief durch Noppen,
Stege od.dgl. gebildet ist.
h. Antistatische Unterlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Relief durch allseitig begrenzte, z.B. wannenartige Ausnehmungen (2, 3)
gebildet ist.
5. Antistatische Unterlage nach Anspruch "4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3)» im
Grundriß gesehen, ein Symmetriezentrum aufweisen.
6. Antistatische Unterlage nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichEEt, daß die
Ausnehmungen (3)1 im Grundriß gesehen, ein vorzugsweise dreiseitiges Gleichdickprofil
aufwei sen.
7. Antistatische Unterlage nach Anspruch h, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen, im Grundriß gesehen, parallelogrammartig ausgebildet
sind.
8. Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tiefe der Vertiefungen (2, 3, 8) höchstens 5 mm, vorzugsweise 3 bis k mm
beträgt.
9· Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stegbreite des Materials zwischen den Vertiefungen (2, 3, 8) 1 bis 5 mm beträgt.
10. Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefungen (2, 3, 8) sich nach außen wannenartig verbreitern.
11. Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie an zumindest einer Seite entlang des Randes eine Verdickung (5) aufweist.
12. Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß sie an zumindest einer Seite entlang des Randes eine Rille (9) aufweist.
13. Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterseite der Unterlage Vertiefungen
(2, 3» 8) aufweisen.
Antistatische Unterlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Oberflächenwiderstand, gemessen
nach DIN 53596, von höchstens 1ΟΛbesitzt.
Deutsche Semperit Gesellschaft m.b.H.
7 σ
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SEMPERIT GUMMIWERK DEGGENDORF GMBH, 8360 DEGGENDOR |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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