作者： Olivia Berwick

在快節奏的電子制造領域，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) 是對效率和產品完整性最隱蔽的威脅之一。[SCS]的靜電管理計劃遠優于典型的靜電控制措施，并通過可擴展的工業 4.0 監控解決方案來應對這些挑戰。

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生的現象。

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生靜電放電，即自發性快速電荷轉移。這種現象會產生熱量，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、生產延誤和降低產品可靠性。

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，且隨著時間的推移，會造成類似于靜電放電事件的損壞。之所以會出現這種現象，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、消除或發現，因為這三種現象及造成的損壞均無法直觀地看到。

電子行業面臨的挑戰

元器件損壞和質量控制

現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生故障或間歇性故障。故此，就會出現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

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，可能會導致生產線停工，以致不能滿足最后期限要求并降低生產效率。

合規性

不符合 ANSI/ESD S20.20 等 ESD 標準可能會造成業務損失，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，大多數電子制造都是通過機器完成的，因此業界在不斷努力，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境壓力的最佳解決方案呢？基于以下各點的系統：

連續檢測

SCS 靜電管理計劃 (SMP) 可組合使用三種不同類型的連續監測儀、電離器和 SMP 網絡應用。在深入了解系統的數據采集側之前，我們應該先討論一下靜電放電控制中連續檢測的基礎。

連續監測儀可立即反饋用于 ESD 控制的不同參數的狀態和功能：

• 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，工作站連續監測儀的優勢顯著，可提供更高效、更可靠的解決方案，以滿足 S20.20 ESD 控制標準。這些優勢包括：

• 立即檢測任何腕帶系統故障，以確保操作人員能即可意識到問題
• 持續監測，捕捉瞬間故障，例如由于初期撓性疲勞而在“間歇”階段發生的故障
• 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。持續監控可降低 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控。SMP 可確保持續地檢查所有相關參數，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品的完整性。

用戶友好型工具

對于管理多項職責的 ESD 協調員而言，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據和分析，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量，增強產品可靠性，并帶來可衡量的投資回報。

遠程監控

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。

智能監控和分析

SCS 靜電管理計劃 (SMP) 采用最先進的工業 4.0 技術和物聯網設備來持續監控 ESD 控制參數。這個先進的系統收集實時數據，以確定發展趨勢和潛在問題，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。該系統可提供即時警報和發送電子郵件通知，以確保及時響應和運行連續性。SMP 采用 API 結構，可與現有的制造系統無縫集成，既優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勢。其實時數據捕獲和分析能力不僅能提高產品質量，還能提高客戶滿意度并節省潛在成本。

SMP 包括哪些內容？

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

[EM Aware 監測儀]

• 檢測和測量靜電放電 (ESD) 事件、靜電電壓和電離參數
• 這是一種全面的診斷工具，可識別有問題的環境，并鑒定各種工具，如 SMT 生產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 監測儀。（圖片來源：SCS）

[主接地監測儀]

• 監控工作區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)。由于可監測的接地連接數量，因此是 SMT 線路接地的理想選擇。

圖 2：SMP 主接地監測儀。（圖片來源：SCS）

[WS Aware 監測儀]

• 持續監控操作人員、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 監測儀。（圖片來源：SCS）

[Ion Pro? 臺式離子發生器]

• 首款采用了獲得專利的 Ion Gauge? 技術并由靜電管理計劃 (SMP) 監控其平衡和放電時間的離子發生器。
• 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。如果離子發生器因中和效率低而需要維護，則會發出警報。

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，您可從連接網絡的任何 PC 來遠程監控結果。Pelican 箱采用定制襯墊和拉鏈隔層，可將系統重新包裝并移動至下一個需要關注的 ESD 區域。有三種套件，且每種套件都有不同的監測儀配置：

• [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 的區域。（圖片來源：SCS）

結束語

在電子行業，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提供了一種重要的解決方案。通過整合工業 4.0 創新技術和適應遠程工作環境，該計劃提高了產品安全、效率和質量，最終守護公司的底線。

對于電子產品制造商來說，他們希望在一個動態的數字化環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