作者： Olivia Berwick

在快節(jié)奏的電子制造領域，即使是微小的干擾也可能導致重大失敗。靜電放電 (ESD) 和電氣過應力 (EOS) 是對效率和產(chǎn)品完整性最隱蔽的威脅之一。[SCS]的靜電管理計劃遠優(yōu)于典型的靜電控制措施，并通過可擴展的工業(yè) 4.0 監(jiān)控解決方案來應對這些挑戰(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。當處于不同靜電電荷水平（電位）的兩個物體相互接近時發(fā)生靜電放電，即自發(fā)性快速電荷轉移。這種現(xiàn)象會產(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小問題，但在電子產(chǎn)品制造過程中，則會帶來毀滅性后果。靜電放電 (ESD) 會損壞或損毀敏感元件，導致昂貴的維修費用、生產(chǎn)延誤和降低產(chǎn)品可靠性。

電氣過應力 (EOS) 是指施加在電路或設備上的電信號超出正常工作參數(shù)，且隨著時間的推移，會造成類似于靜電放電事件的損壞。之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可能是因為接地連接消失，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)，因為這三種現(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，也會導致微芯片或電路板故障，進而造成重大經(jīng)濟損失。更糟糕的是，公司可能會受到潛在 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產(chǎn)生故障或間歇性故障。故此，就會出現(xiàn)上述各種糟糕的情況。這不僅會增加保修成本，還會導致客戶失望，嚴重影響公司聲譽。

停產(chǎn)

通常，調查與靜電相關的損壞原因并找到相應的解決方案，既耗時又費力。在診斷和解決問題的過程中，可能會導致生產(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 標準可能會造成業(yè)務損失，因為您的許多客戶或未來的潛在客戶都要求至少符合該標準。

控制自動化生產(chǎn)線上的 ESD

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

最佳解決方案

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

連續(xù)檢測

SCS 靜電管理計劃 (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)絡應用。在深入了解系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集側之前，我們應該先討論一下靜電放電控制中連續(xù)檢測的基礎。

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
• 半導體、電腦硬盤、平板電腦和電子設備制造環(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 控制標準。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
• 自動檢查和記錄結果，無需人工測試，從而降低出錯風險

這種積極主動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 損壞風險，無需進行手動檢查，使操作員能夠專注于自己的任務，因此可提高工作流程效率和生產(chǎn)率。

在制造的各個階段給予同等關注

有效的靜電控制需要對制造過程的每個階段進行監(jiān)控。SMP 可確保持續(xù)地檢查所有相關參數(shù)，包括機器、工作臺和人員。在該計劃中，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

對于管理多項職責的 ESD 協(xié)調員而言，SMP 提供了用戶友好型工具，可簡化任務并提高 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 事件風險。

積極主動的方法

SMP 強調積極主動的靜電管理方法。這種方法利用實時數(shù)據(jù)和分析，能提前消除靜電問題，避免造成損害。這種從被動滅火到主動管理的轉變可提高產(chǎn)量，增強產(chǎn)品可靠性，并帶來可衡量的投資回報。

遠程監(jiān)控

向遠程工作的轉變增加了靜電管理的復雜性，但 SMP 通過先進的連接和遠程管理功能解決了這一問題。通過使用網(wǎng)絡界面的本地托管軟件，工程師和技術人員可以隨時隨地監(jiān)控靜電水平和控制設備，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 靜電管理計劃 (SMP) 采用最先進的工業(yè) 4.0 技術和物聯(lián)網(wǎng)設備來持續(xù)監(jiān)控 ESD 控制參數(shù)。這個先進的系統(tǒng)收集實時數(shù)據(jù)，以確定發(fā)展趨勢和潛在問題，從而采取積極措施，以減少損壞和運行中斷的風險。

SMP 先進的分析技術可立即檢測到 ESD 事件和可能的元器件故障，從而迅速解決問題。該系統(tǒng)可提供即時警報和發(fā)送電子郵件通知，以確保及時響應和運行連續(xù)性。SMP 采用 API 結構，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，又消除了復雜性。

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

SMP 包括哪些內容？

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

[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)域內加工工具的八個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發(fā)出警報
• 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)內的工作臺、手動工具和其他電子設備將無法通電。

圖 3：SMP WS Aware 監(jiān)測儀。（圖片來源：SCS）

[Ion Pro? 臺式離子發(fā)生器]

• 首款采用了獲得專利的 Ion Gauge? 技術并由靜電管理計劃 (SMP) 監(jiān)控其平衡和放電時間的離子發(fā)生器。
• 利用離子收集板對平衡和放電時間進行采樣，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，則會發(fā)出警報。

圖 4：SMP Ion Pro 臺式電離器。（圖片來源：SCS）

診斷套件

SMP 診斷套件提供了一種驗證 ESD 過程的便攜方法。利用附帶的軟件，您可從連接網(wǎng)絡的任何 PC 來遠程監(jiān)控結果。Pelican 箱采用定制襯墊和拉鏈隔層，可將系統(tǒng)重新包裝并移動至下一個需要關注的 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 診斷套件搬運至需要關注 ESD 的區(qū)域。（圖片來源：SCS）

結束語

在電子行業(yè)，精度和可靠性至關重要，SCS 靜電管理計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)新技術和適應遠程工作環(huán)境，該計劃提高了產(chǎn)品安全、效率和質量，最終守護公司的底線。

對于電子產(chǎn)品制造商來說，他們希望在一個動態(tài)的數(shù)字化環(huán)境中保障其運營并確保最高質量標準，SCS 靜電管理計劃是面向無靜電未來的重要投資。

審核編輯 黃宇