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Die Abkürzung ESD leitet sich aus dem Englischen ab und steht für „electrostatic discharge“- die elektrostatische Entladung. Es handelt sich dabei um Spannungsdurchschläge, die durch hohe Potentialdifferenzen entstehen. Folglich kommt es zu einem kurzen, hohen Stromfluss.
Unerwünscht ist eine solche Entladung bei elektrischen Bauteilen, da diese hierdurch beschädigt werden. Häufig findet die Aufladung von solchen Bauteilen seine Ursache in auftretender Reibungselektrizität. Dabei können viele elektrostatische Entladungen auf Grund ihrer geringen Stärke durch den Menschen gar nicht wahrgenommen werden. Dennoch reichen diese aus, um elektronische Bauelemente zu schädigen. Im schlechtesten Falle sind diese zerstört oder die Lebensdauer der Teile wird erheblich verkürzt.
Sowohl bei der Produktion und Verarbeitung elektrostatisch gefährdeter Bauelemente, als auch beim Transport von diesen, muss daher sichergestellt werden, dass es zu keiner unerwünschten Entladung kommt.
Hierfür wurden spezielle antistatische Verpackungen konzipiert, die genau hiervor schützen. Diese werden aus elektrisch leitfähigen Materialien produziert, um entstehende Ladungen von der Verpackungsoberfläche abzuleiten. Meist handelt es sich dabei um leitfähig ausgerüstete Kunststoffverpackungen. Dabei kann eine Leitfähigkeit von Folien, Füllmaterialien und Schaumstoffen z.B. durch Füllstoffe oder eine Metallbedampfung hergestellt werden.
Die konkreten Bestimmungen über ESD-gerechte Verpackungen finden sich in der DIN EN 61340-5-3. Dabei beinhaltet die Normierung die Eigenschaften und Anforderungen für die Klassifizierung von Verpackungen, die für ESD-empfindliche Bauelemente verwendet werden. Zweck ist es, Aufladungen sowie zu schnelle Entladungen zu vermeiden. Daher unterscheidet man ESD-Verpackungen in „leitfähig“ (C), „ableitend“ (D) und „abschirmend“ (S). Außerdem wird der Schutzfaktor von ESD-Verpackungen in niedrig, mittel und hoch eingestuft.
ESD-Verpackungen der Kategorie C sind leitfähig. Das bedeutet, dass die auftretende Reibungselektrizität vom Packungsinhalt abgeleitet wird.
ESD-Verpackungen der Kategorie D wirken ableitend. Dabei wird die Reibungselektrizität schon von der Oberfläche der Verpackung abgeleitet.
ESD-Verpackungen der Kategorie S haben eine abschirmende Funktion und bieten damit den höchsten Schutz vor elektrostatischen Entladungen. Durch eine spezielle Beschichtung entsteht eine Sperre, die den Stromdurchgang bremst und damit die elektrostatische Entladung stark dämpft. Bei komplett geschlossenen Verpackungen wirken diese wie ein Faradayscher Käfig.
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Im Grunde handelt es sich bei allen elektrischen, elektronischen und optoelektronischen Bauteilen um elektrostatisch empfindliche Bauelemente, die vor elektrostatischer Entladung geschützt werden müssen, um deren Funktionalität dauerhaft gewährleisten zu können und die Ausfallraten zu minimieren. Aber auch elektromechanische Bauelemente sind esd-empfindlich. Trotz der scheinbar kleinen Ladungsmenge treten besonders bei kleinen Bauteilen hohe elektrische Leistungen und hohe Leistungsdichten auf, die die Bauelemente zerstören. Bei Halbleitern kommt es durch Entladungen zu Materialveränderungen und Funktionalitätsstörungen, die Belastbarkeit der Bauelemente wird überschritten – sie „brennen“ durch.
Herkömmliche ESD-Verpackungen aus Kunststoff sind zwar praktikabel, doch schädigen diese die Umwelt und tragen damit nicht zum Naturschutz bei. Eine umweltfreundliche Alternative bieten damit ESD-Verpackungen, die aus recyclingfähigen Materialien, wie Pappe oder Wellpappe hergestellt werden. Auch Kartonagen können durch spezielle Beschichtungen antistatisch wirken und dienen damit ebenso als wirksamer Schutz vor elektrostatischen Entladungen, wie Verpackungen aus Kunststoff. Auch ESD-Kartonagen können auf Grund ihrer Stabilität als Mehrweg-Verpackung zum ESD-Schutz wiederverwendet werden.
Die Firma Froeb-Verpackungen GmbH legt seit Jahren ihren Schwerpunkt auf die Entwicklung von alternativen Verpackungs- und Aufbewahrungsmitteln aus Papier und Pappe, welche außerdem preislich günstiger hergestellt werden können und noch -neben dem Umweltschutz- weitere Vorteile bieten. Sie sind leichter und teilweise sogar stabiler.
Elektrische, elektronische und optoelektronische Bauteile können verschiedenste Formen besitzen und werden in unterschiedlichsten Ausführungen produziert. Bei Verwendung einer variablen bzw. universellen ESD-Verpackung (bestehend aus einer ableitenden Schutzfolie und Schaumstoffeinsätzen) entfällt das Ordern unterschiedlicher ESD-Verpackungen, wenn es z.B. darum geht, unförmige Leiterplatten schnell, sicher und platzsparend zu verpacken oder einzulagern. Es handelt sich um ein Stecksystem, welches mit Hilfe einer Haltevorrichtung an jede beliebige Leiterplattengröße angepasst werden kann. Somit können mit einer Art Verpackung verschiedenste Bauteile antistatisch und formstabil verpackt werden.
Das Wort Mäander findet seinen begrifflichen Ursprung zunächst als Bezeichnung für den natürlichen Verlauf von Flüssen oder Bächen, die sich in Form von Schleifen bzw. Schlaufen durch flache Gebiete ziehen. Später wurde der Begriff auch auf andere Gebiete ausgeweitet, bei denen sich enge, wiederkehrende Schleifen bzw. Schlaufen finden.
So ist es auch bei der ESD-Mäanderverpackung. Hierbei werden elektrisch ableitende Folien in Schlaufen gelegt und auf einer ESD-Kartonage verklebt. Dadurch bilden sich Zwischenräume, in denen schmale, längliche oder stabförmige Leiterplatten, LED-Leiterplatten oder LED-Bänder sowie andere elektronische Baugruppen schnell und einfach verpackt werden können. Für sehr kleine Bauteile können zusätzlich Gefache in den Verpackungen eingefügt werden, sodass in einem Karton viele elektronische Bauteile Platz finden.
Als umweltfreundliche Alternative zum Folienstecksystem können Mäanderverpackungen auch aus speziell beschichtetem Papier hergestellt werden. Dabei wird das antistatisch wirkende Papier ebenfalls schlaufenförmig auf ESD-Kartonagen geklebt und kann damit als Einlage für ESD-Kartonagen oder ESD-Standardbehälter fungieren. Da es ohne Kunststoff auskommt, kann es problemlos dem Recyclingkreislauf zugeführt werden und ist damit eine nachhaltigere Variante der Mäanderverpackung.
Verpackungen mit Gefachen, welche aus Vollpappe produziert werden, überzeugen in den Bereichen Umweltschutz und Produktionskosten. Sie werden unter Zugabe von Frischfasern aus Recyclingmaterial hergestellt, sind damit umweltfreundlich und schonen Ressourcen. Sie können in den Recyclingkreislauf zu 100% zurückgeführt werden und ein großer Vorteil liegt darin, dass sie im zusammengefalteten Zustand nur wenig Platz in Anspruch nehmen, was sich vor allem bei größeren Abnahmemengen bemerkbar macht. Zudem sind sie im Gegensatz zu Gefachen aus Wellpappe staubärmer und damit für den elektronische Bereich besser geeignet. Sie eignen sich vorzugsweise für kleinere Gefache, da mit zunehmender Größe die Stabilität nachlässt. Für die Herstellung von Vollpappgefachen werden keine Werkzeuge benötigt, sodass auch bei späteren Anpassungen keine zusätzlichen Werkzeugkosten entstehen und die Produktionskosten damit niedrig gehalten werden können. Auch das Rohmaterial ist günstiger als Wellpappe oder Kunststoff.
Neben Vollpappe kommt auch Wellpappe bei der Herstellung von ESD-Verpackungen zum Einsatz. Auch diese werden unter Zugabe von Frischfasern aus Recyclingmaterial hergestellt und sind damit ebenfalls umweltfreundlich und ressourcenschonend. Sie können zu 100% wiederverwertet werden. Wellpappe eignet sich auch für den Einsatz von größeren Verpackungen gut, da es im Gegensatz zu Vollpappe stabiler ist. Ein Nachteil liegt allerdings darin, dass Wellpappe zu einer größeren Staubbelastung führt. Auch Wellpappgefache können ohne Werkzeuge gefertigt werden. Allerdings kann die Produktivität bei größeren Abnahmemengen unter Nutzung eines Stanzwerkzeugs gesteigert werden.
Die Vorzüge einer ESD-Verpackung aus Kunststoff liegen eindeutig in den Bereichen Stabilität und Witterungsbeständigkeit. Auch große Verpackungen können ohne Beeinträchtigung der Stabilität produziert werden. Durch die Witterungsbeständigkeit können die Verpackungen auch problemlos mehrfach verwendet werden und können unter dem Aspekt der Wiederverwendbarkeit sogar als ressourcenschonend bezeichnet werden. Im Gegensatz zu Pappe stauben ESD-Verpackungen aus Kunststoff nicht und sind damit für den elektronischen Bereich sehr gut geeignet. Allerdings ist das Ausgangsmaterial teurer als Voll- oder Wellpappe und die Produktivität beim Stanzen geringer, sodass in der Regel immer ein Werkzeug für die Herstellung benötigt wird. ESD-Verpackungen aus Kunststoff sind nur schwer recyclebar und damit auch wenig umweltfreundlich.
Kunststoffgefache, welche aus Vollmaterial hergestellt werden, kommen ebenso in der Elektroindustrie zum Einsatz. Antistatische Vollkunststoffgefache eignen sich besonders für das Verpacken, Lagern und sichere Versenden von elektronischen Bauteilen, wie Leiterplatten, LED`S, etc. Durch ihre Staubfreiheit und Witterungsbeständigkeit können sie auch im Reinraum verwendet werden. Die Gefache aus Vollkunststoff lassen sich gut wiederverwenden und können bei häufiger Verwendung Ressourcen schonen und damit einen Beitrag zum Umweltschutz leisten, da sie sich ansonsten nur schwer recyceln lassen. Das Ausgangsmaterial ist teurer als Pappe und für die Produktion wird ebenfalls ein Werkzeug benötigt.
Bei ESD-Packpapier handelt es sich um ein speziell beschichtetes Papier, welches hierdurch antistatische Eigenschaften erwirbt. Dadurch kann es in der elektrischen und elektronischen Industrie als universelles Verpackungsmaterial eingesetzt werden, denn es schützt die empfindlichen Bauteile sicher vor elektrostatischen Entladungen. Das Packpapier kann als Zwischenlage in ESD-Kartonagen und Standard-Transportbehältern dienen, als Unterlage in der Lagerlogistik, als Stopf- und Knüllpapier in ESD-Kartonagen oder direkt als umweltfreundliches Packmittel für elektrische Komponenten genutzt werden.
Um elektrische und elektronische Komponenten und Baugruppen zusätzlich vor physischen Einflüssen, wie Stoß und Erschütterung zu schützen, kann ein antistatisches Polsterpapier verwendet werden. Durch die besondere Prägung des Papiers besitzt dieses eine wesentlich höhere Polsterwirkung, als herkömmliches Packpapier. Damit verringert sich auch der Materialverbrauch des Packpapiers wesentli. Es kann als umweltfreundliche Alternative für ESD-Tüten und Luftpolsterfolie dienen. Packmittel aus Papier werden als ökologisch vorteilhaft eingestuft und erfüllen damit die Vorgaben des Verpackungsgesetzes.
Seit 1912 entwickelt und produziert Froeb-Verpackungen GmbH Verpackungen für die Lagerung und den Versand von Produkten. Dabei liegt der Schwerpunkt der Arbeit darin, umweltfreundliche Alternativen zu herkömmlichen Verpackungs- und Aufbewahrungsmitteln zu finden. Altpapier spielt daher eine wesentliche Rolle bei der Herstellung von Standardkartonagen, aber auch bei der Produktion individueller Produktverpackungen.