SCS 靜電管理計(jì)劃：用工業(yè) 4.0 解決方案克服電子行業(yè)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)

作者： Olivia Berwick

在快節(jié)奏的電子制造領(lǐng)域，即使是微小的干擾也可能導(dǎo)致重大失敗。靜電放電 (ESD) 和電氣過應(yīng)力 (EOS) 是對效率和產(chǎn)品完整性最隱蔽的威脅之一。[SCS]的靜電管理計(jì)劃遠(yuǎn)優(yōu)于典型的靜電控制措施，并通過可擴(kuò)展的工業(yè) 4.0 監(jiān)控解決方案來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

靜電，ESD 和 EOS 的隱藏威脅

靜電或靜電荷 是由于材料內(nèi)部或表面的電荷失衡而產(chǎn)生的。靜電或靜電荷是由摩擦荷電引起的；是一種通過接觸和分離產(chǎn)生的現(xiàn)象。

靜電放電 (ESD) 源于靜電荷，因此在 ESD 控制方面，我們要努力消除或盡量減少靜電荷。當(dāng)處于不同靜電電荷水平（電位）的兩個(gè)物體相互接近時(shí)發(fā)生靜電放電，即自發(fā)性快速電荷轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生熱量，如果電壓足夠高，人們就能感覺到，但如果電壓極低，就會(huì)使電子元器件中的電路熔化。在日常生活中，靜電放電可能只是一個(gè)小問題，但在電子產(chǎn)品制造過程中，則會(huì)帶來毀滅性后果。靜電放電 (ESD) 會(huì)損壞或損毀敏感元件，導(dǎo)致昂貴的維修費(fèi)用、生產(chǎn)延誤和降低產(chǎn)品可靠性。

電氣過應(yīng)力 (EOS) 是指施加在電路或設(shè)備上的電信號(hào)超出正常工作參數(shù)，且隨著時(shí)間的推移，會(huì)造成類似于靜電放電事件的損壞。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可能是因?yàn)榻拥剡B接消失，或者接地上存在高頻噪聲或電磁干擾 (EMI)。

這三種情況都很難被控制、消除或發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@三種現(xiàn)象及造成的損壞均無法直觀地看到。

電子行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

元器件損壞和質(zhì)量控制

現(xiàn)代電子元器件對靜電放電異常敏感。即使是輕微 ESD 事件，也會(huì)導(dǎo)致微芯片或電路板故障，進(jìn)而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。更糟糕的是，公司可能會(huì)受到潛在 ESD 缺陷的影響。雖然元器件因 ESD 事件出現(xiàn)一定削弱或受損，仍能在測試中保持功能正常，但在交付給客戶后就會(huì)產(chǎn)生故障或間歇性故障。故此，就會(huì)出現(xiàn)上述各種糟糕的情況。這不僅會(huì)增加保修成本，還會(huì)導(dǎo)致客戶失望，嚴(yán)重影響公司聲譽(yù)。

停產(chǎn)

通常，調(diào)查與靜電相關(guān)的損壞原因并找到相應(yīng)的解決方案，既耗時(shí)又費(fèi)力。在診斷和解決問題的過程中，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線停工，以致不能滿足最后期限要求并降低生產(chǎn)效率。

合規(guī)性

不符合 ANSI/ESD S20.20 等 ESD 標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)造成業(yè)務(wù)損失，因?yàn)槟脑S多客戶或未來的潛在客戶都要求至少符合該標(biāo)準(zhǔn)。

控制自動(dòng)化生產(chǎn)線上的 ESD

一直以來，控制工作臺(tái)上的 ESD 和人體模型 (HBM) ESD 事件是主要關(guān)注點(diǎn)。迄今為止，大多數(shù)電子制造都是通過機(jī)器完成的，因此業(yè)界在不斷努力，找到在制造過程中保護(hù) ESD 敏感設(shè)備所需的各種措施。

最佳解決方案

那么，什么才是應(yīng)對當(dāng)今制造環(huán)境壓力的最佳解決方案呢？基于以下各點(diǎn)的系統(tǒng)：

連續(xù)檢測

SCS 靜電管理計(jì)劃 (SMP) 可組合使用三種不同類型的連續(xù)監(jiān)測儀、電離器和 SMP 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在深入了解系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集側(cè)之前，我們應(yīng)該先討論一下靜電放電控制中連續(xù)檢測的基礎(chǔ)。

連續(xù)監(jiān)測儀可立即反饋用于 ESD 控制的不同參數(shù)的狀態(tài)和功能：

• 通過腕帶檢測人體接地情況
• 工作面接地
• 人體電壓
• 半導(dǎo)體、電腦硬盤、平板電腦和電子設(shè)備制造環(huán)境等金屬工具的接地和電磁完整性 (EMI)
• 靜電電壓
• ESD 事件
• 電離器的平衡和放電時(shí)間

與日常腕帶測試相比，工作站連續(xù)監(jiān)測儀的優(yōu)勢顯著，可提供更高效、更可靠的解決方案，以滿足 S20.20 ESD 控制標(biāo)準(zhǔn)。這些優(yōu)勢包括：

• 立即檢測任何腕帶系統(tǒng)故障，以確保操作人員能即可意識(shí)到問題
• 持續(xù)監(jiān)測，捕捉瞬間故障，例如由于初期撓性疲勞而在“間歇”階段發(fā)生的故障
• 自動(dòng)檢查和記錄結(jié)果，無需人工測試，從而降低出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)

這種積極主動(dòng)的方法有助于提前防范，阻止靜電放電事件損壞敏感元器件。持續(xù)監(jiān)控可降低 ESD 損壞風(fēng)險(xiǎn)，無需進(jìn)行手動(dòng)檢查，使操作員能夠?qū)Ｗ⒂谧约旱娜蝿?wù)，因此可提高工作流程效率和生產(chǎn)率。

在制造的各個(gè)階段給予同等關(guān)注

有效的靜電控制需要對制造過程的每個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控。SMP 可確保持續(xù)地檢查所有相關(guān)參數(shù)，包括機(jī)器、工作臺(tái)和人員。在該計(jì)劃中，對所有階段都保持警惕，因此可防止損壞并保持產(chǎn)品的完整性。

用戶友好型工具

對于管理多項(xiàng)職責(zé)的 ESD 協(xié)調(diào)員而言，SMP 提供了用戶友好型工具，可簡化任務(wù)并提高 ESD 協(xié)議管理的效率。這種易用性可提高效率，確保靜電控制措施使用的一致性，從而降低 ESD 事件風(fēng)險(xiǎn)。

積極主動(dòng)的方法

SMP 強(qiáng)調(diào)積極主動(dòng)的靜電管理方法。這種方法利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和分析，能提前消除靜電問題，避免造成損害。這種從被動(dòng)滅火到主動(dòng)管理的轉(zhuǎn)變可提高產(chǎn)量，增強(qiáng)產(chǎn)品可靠性，并帶來可衡量的投資回報(bào)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控

向遠(yuǎn)程工作的轉(zhuǎn)變增加了靜電管理的復(fù)雜性，但 SMP 通過先進(jìn)的連接和遠(yuǎn)程管理功能解決了這一問題。通過使用網(wǎng)絡(luò)界面的本地托管軟件，工程師和技術(shù)人員可以隨時(shí)隨地監(jiān)控靜電水平和控制設(shè)備，確保無論身處何地，都能采取有效的靜電控制措施。

智能監(jiān)控和分析

SCS 靜電管理計(jì)劃 (SMP) 采用最先進(jìn)的工業(yè) 4.0 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來持續(xù)監(jiān)控 ESD 控制參數(shù)。這個(gè)先進(jìn)的系統(tǒng)收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以確定發(fā)展趨勢和潛在問題，從而采取積極措施，以減少損壞和運(yùn)行中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

SMP 先進(jìn)的分析技術(shù)可立即檢測到 ESD 事件和可能的元器件故障，從而迅速解決問題。該系統(tǒng)可提供即時(shí)警報(bào)和發(fā)送電子郵件通知，以確保及時(shí)響應(yīng)和運(yùn)行連續(xù)性。SMP 采用 API 結(jié)構(gòu)，可與現(xiàn)有的制造系統(tǒng)無縫集成，既優(yōu)化了工作流程的效率，又消除了復(fù)雜性。

通過有效管理 ESD、EMI 和 EOS 風(fēng)險(xiǎn)，SMP 能讓制造商能夠獲得競爭優(yōu)勢。其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)捕獲和分析能力不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能提高客戶滿意度并節(jié)省潛在成本。

SMP 包括哪些內(nèi)容？

由于 SMP 由監(jiān)控不同參數(shù)的單設(shè)備組成，因此它既包羅萬象，又靈活多變。不同設(shè)備概覽：

[EM Aware 監(jiān)測儀]

• 檢測和測量靜電放電 (ESD) 事件、靜電電壓和電離參數(shù)
• 這是一種全面的診斷工具，可識(shí)別有問題的環(huán)境，并鑒定各種工具，如 SMT 生產(chǎn)線和手工焊接中的工具，以處理對 ESD 敏感的設(shè)備。

圖 1：SMP EM Aware 監(jiān)測儀。（圖片來源：SCS）

[主接地監(jiān)測儀]

• 監(jiān)控工作區(qū)域內(nèi)加工工具的八個(gè)金屬接地連接的路徑接地阻抗和電磁完整性 (EMI)。由于可監(jiān)測的接地連接數(shù)量，因此是 SMT 線路接地的理想選擇。

圖 2：SMP 主接地監(jiān)測儀。（圖片來源：SCS）

[WS Aware 監(jiān)測儀]

• 持續(xù)監(jiān)控操作人員、導(dǎo)電或耗散工作表面和金屬工具的路徑接地的完整性
• 選配型 Big Brother 遠(yuǎn)程終端允許監(jiān)測儀在操作人員接近靜電敏性感元器件但未正確插入腕帶時(shí)發(fā)出警報(bào)
• 它可與 [SCS 功率繼電器] 配合使用，在操作人員未正確接地的情況下，工作區(qū)內(nèi)的工作臺(tái)、手動(dòng)工具和其他電子設(shè)備將無法通電。

圖 3：SMP WS Aware 監(jiān)測儀。（圖片來源：SCS）

[Ion Pro? 臺(tái)式離子發(fā)生器]

• 首款采用了獲得專利的 Ion Gauge? 技術(shù)并由靜電管理計(jì)劃 (SMP) 監(jiān)控其平衡和放電時(shí)間的離子發(fā)生器。
• 利用離子收集板對平衡和放電時(shí)間進(jìn)行采樣，從而獲得最佳中和效率。如果離子發(fā)生器因中和效率低而需要維護(hù)，則會(huì)發(fā)出警報(bào)。

圖 4：SMP Ion Pro 臺(tái)式電離器。（圖片來源：SCS）

診斷套件

SMP 診斷套件提供了一種驗(yàn)證 ESD 過程的便攜方法。利用附帶的軟件，您可從連接網(wǎng)絡(luò)的任何 PC 來遠(yuǎn)程監(jiān)控結(jié)果。Pelican 箱采用定制襯墊和拉鏈隔層，可將系統(tǒng)重新包裝并移動(dòng)至下一個(gè)需要關(guān)注的 ESD 區(qū)域。有三種套件，且每種套件都有不同的監(jiān)測儀配置：

• [SMP 診斷套件]
• [ESD 事件診斷套件]
• [工作站診斷套件]

圖 5：Pelican 箱用于存放或者將 SMP 診斷套件搬運(yùn)至需要關(guān)注 ESD 的區(qū)域。（圖片來源：SCS）

結(jié)束語

在電子行業(yè)，精度和可靠性至關(guān)重要，SCS 靜電管理計(jì)劃針對靜電造成的挑戰(zhàn)提供了一種重要的解決方案。通過整合工業(yè) 4.0 創(chuàng)新技術(shù)和適應(yīng)遠(yuǎn)程工作環(huán)境，該計(jì)劃提高了產(chǎn)品安全、效率和質(zhì)量，最終守護(hù)公司的底線。

對于電子產(chǎn)品制造商來說，他們希望在一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)字化環(huán)境中保障其運(yùn)營并確保最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，SCS 靜電管理計(jì)劃是面向無靜電未來的重要投資。

審核編輯 黃宇