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科学实施静电防护标准流程探析

发布日期:2017/4/10  文章发布:博瑞思

摘 要


  21世纪的第一个20年即将结束,中国电子制造业在这二十年中得到迅猛发展,产业结构不断调整,“中国制造”已开始向“中国智造”迈进,静电防护工程作为电子制造行业中的重要组成,其地位显得愈发重要,为了使中国电子制造企业在静电防护领域与世界同步,我们亟需一套完整的静电防护标准,并能使之快速实施、系统化运转的标准流程和方法论。本文通过多年对电子制造企业的静电防护标准推行的咨询辅导经验,试图为静电防护标准在企业中的成功推行,提供一套标准的流程和有益的参考。
关键词:
  电子制造|静电防护工程|标准流程实施|ANSI/ESD S20.20
  The Study on the Method for Implementing the ESD Protection Project 
Abstract:
  In twenty-first Century the first 20 years is coming to an end, Chinese electronics manufacturing industry has been the rapid development in the past twenty years, the adjustment of industrial structure, "made in china" has begun to "created in China" and to "intelligent manufacturing in China", electrostatic protection engineering as an important component of electronic manufacturing industry, its position is more important, in order to make China electronic the manufacturing enterprises in the field of electrostatic protection with the world, we need a complete set of electrostatic protection standards, standard procedures and methods and can make rapid implementation and systematic operation theory. Based on years of experience in the implementation of ESD protection standards for electronic manufacturing enterprises, this paper attempts to provide a set of standard procedures and useful reference for the successful implementation of ESD protection standards in enterprises.
Keywords:
  Electronic manufacture, Electrostatic protection engineering, Implementation of standard process, ANSI/ESD S20.20
1.电子工业静电防护的意义
  静电防护本质上是为了防止静电造成的危害,随着电子技术的迅猛发展,微电子原件的集成度已经达到纳米级别,,一个极端微弱的静电压都可能击穿元器件,造成短路或断路,器件也会因此而失效或报废。静电放电的电磁脉冲也可能引起逻辑电路的异常翻转、数据错误和丢失。由此,在电子工业中进行静电防护,对减少静电事故,提高成品率,具有重要的现实意义。
2.静电防护标准及认证
  静电防护标准也称ESD(electrostatic discharge)标准,早期源于各国军标和企业标准,后为电子行业各标准组织所关注,并逐步形成标准。进入21世纪后,ESD体系及ESD 控制方法标准及认证工作逐步推广,当前国际上已形成以ANSI/ESD S20.20、IEC 61340-5-1、JESD 625-B 为代表的三大主流ESD 体系标准,三者均对ESD工业实践作出了管理和技术的基本要求,一方面强调企业ESD防控体系应与质量管理体系兼容,建立企业自我发展、持续改进的机制;另一方面体系的技术要求更加灵活,可以针对实际情况确定相应的技术指标,并对重要措施增加了技术要求。综合ESD体系标准,可以参考如下图所示体系标准拓扑关系:
3.静电防护标准实施流程
  通过对大量国内电子制造企业的了解,我们注意到,大部分企业对ESD防护均有着较强的意识,这种意识一方面来源于其客户的要求,另一方面来源于产品在生产制程中的实际需求,都认可其生产现场必须采取适当的静电防护措施,才能有效确保零部件避免静电风险。
  但是无论出于何种原因,相当一部分电子制造企业普遍缺乏一套系统的贯彻ESD防护标准的方法和实施流程,这也直接导致企业在获得ESD认证的过程中疑虑重重,从而在对静电防护(管理)体系建设需要的硬件和软件投入产生种种误区。最终不能在成本和效益之间找到平衡点。
  针对目前的现状,我们建议按照如下流程推动静电防护标准在企业中的贯彻并取得认证:                                    
3.1确立ESD防护目标
  企业在本单位所确定的静电防护和产品质量方针或客户要求的指导下,制订静电防护目标。目标应具体、可量化、可实现、可考核。例如通过全面的ESD防护水平的评估,不断改善和提升,企业获得ESD S20.20认证;EPA中配置的静电检测器材要求强制性100%实行校准,具体落实到相关计量管理人员。
3.2静电的测量与评估
3.2.1 ESD防护识别
  ESD 防护识别是完成ESD评估的重要前提,在开展评估之前,首先要对最敏感的器件进行识别,最好是获得敏感器件的耐压值,从而确定最终的静电防护级别,然后可能造成ESD损坏的环节、过程进行系统的识别,尽可能不要有任何遗漏,静电的损坏永远倾向于防护环节中最薄弱的部分。敏感器件的防护级别,可由工程部门和研发设计部门共同完成,而针对客户的ESD 防护需求变化,相关的识别流程如下:
3.2.2静电防护能力评估
  ESD静电防护能力,是有效评估企业目前静电防护水平的重要指标,企业可根据图一中标准的相关要求,建立一个符合ESD标准的内部检查表(checklist)对生产现场与ESD相关的要素进行全面的检查,并发现ESD防护过程中存在的漏洞。检查的要素包括以下十项:
  1. 工厂设施   
  2. 工具和设备
  3. ESD工作台和控制区域 
  4. 人员
  5. 包装   
  6. 收货和检查
  7. 采购   
  8. 出货
  9. 培训
  10.其他
  同时,ESD管理组织成员根据ESD防护要求编写ESD控制文件,评估控制程序文件与现场ESD防护水平之间的差距。确认文件是否需要根据企业需要进行适应性修改。
  静电防护能力评估可选择第三方专业机构完成。
3.2.3静电防护全员培训
  ESD S20.20中针对静电防护实际上是对有可能接触敏感器件的员工有具体的培训要求。对那些从事处理或接触静电放电敏感物件的工作人员提供初级和周期性的,有关静电放电提示和预防的培训。初次培训应该人员操作ESD敏感器件之前进行,培训计划应为工作人员定下静电放电培训类型和频率。培训计划要包括维护和保存人员培训记录的文件化的要求。培训的方法和具体技巧,由各单位选择。培训计划还应包括一个客观评价技术,以保证受训人员理解并得到充分训练。
  意识培训需要在员工入职的时候进行,认证培训需要在员工正式操作ESDS之前完成;接受相应培训的对象需要规定,如所有可能进入ESD区域的员工都要接受ESD意识培训;所有可能接触ESDS的员工都要接受ESD的认证培训;所有从事ESD管理工作的员工都要接受ESD管理的培训,ESD培训需要定期开展,建议的周期不超过24个月;当验证时发现某一要素的失效超过一定的比例时,需要重新针对该要素进行培训
  静电防护培训可选择第三方专业机构完成,或接受过第三方专业机构培训的企业专业人员完成。
3.3静电防护的改善和运行维护
  在企业内部完成静电防护的评估并找到差距之后,就可以着手对整体静电防护措施进行有针对性的改造了。改造的依据可以根据第三方评估机构提供的企业ESD防护水平的调查报告,也可依据ESD S20.20的最新版本的要求和在企业内部形成的静电控制计划。
  在运行维护方面则要求在企业内部建立完整的符合性验证周期表,确保ESD防护要素始终有效。在ESD管理组织中确立对测量结果负责的专职负责人,并定期提供ESD防护评估报告。在整个系统有效运行三个月以上(收集三个月以上系统运行数据),可以提交ESD S20.20认证申请。

参考文献
[1]ESDA.ESD S20.20-2014.JULY2014.
[2]袁亚飞.电子工业静电防护技术与管理.中国宇航出版社2013
作者简介:
商繁——博瑞思讲师,从事静电防护培训、体系辅导及咨询
联系电话:0755-86182990  邮箱:shangfan@horb.com.cn
彭金云——博瑞思运营经理,从事静电防护项目的管理、运营、过程的技术支持及协助
联系电话:0755-86182077  邮箱:pengjinyun@esd-resource.com