淺談家電工廠的防靜電體系搭建范文

本站小編為你精心準備了淺談家電工廠的防靜電體系搭建參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

【摘要】隨著半導體器件或者說靜電敏感器件在家電產品的廣泛應用，產品生產過程中所產生的靜電損傷逐步被關注。實施有效的靜電控制或消除措施可以降低因靜電造成的質量損失。然而，防靜電是一項系統性工程，涉及到生產流程中的靜電數據收集及統計分析、體系策劃、文件、方案、實施、檢測等一系列工作。而每個工廠又會因不同的產品，不用的生產工藝存在較大的差異，可復制性較差，所以防靜電體系的搭建也存在著千差萬別。防靜電體系的搭建最重要的是以實測數據為基礎，根據實際情況設計不同的靜電防護方案。以靜電敏感器件及靜電源的數據采集及分析開始，設定靜電防護的目標及控制方案，到體系文件的搭建，方案的設計及實施這幾個方面闡述了家電工廠防靜電體系的搭建方法。提及的靜電壓平衡、以鋼板作為接地載體的人體接地系統具有一定的創新性。希望可以給讀者在防靜電體系搭建上帶來幫助。

【關鍵詞】防靜電；體系策劃；離子化；接地系統

0引言

隨著家電產品的變頻化、智能化的演進，半導體控制部件日益增多；然而隨著半導體發展，晶元工藝已邁向納米級，隨之而來的是其靜電耐受能力的降低。由靜電導致的半導體失效已成為電控部件失效的主要原因。所以，需要從生產源頭對靜電進行控制，實施有效的靜電控制或消除措施以保證產品的長期可靠性。防靜電體系是一項系統工程，需要在體系策劃、文件、方案、實施、檢測這五個方面進行立體化的搭建，以下將分步對以上五個方面進行闡述。

1體系策劃

1.1防靜電體系

參照標準ESD20.20[1]&IEC61340-5-1[2]為基礎標準。

1.2防靜電目標的確立

根據不同的產品，不同的生產工廠可以制定不同的防靜電目標，簡單有效的控制目標是對HBM、CDM、MM三種放電模式進行靜電壓值的指標量化，前期的靜電控制目標很多只對HBM進行了要求，而忽略了對CDM、MM的靜電值要求，因此就造成了在CDM、MM情況下靜電源對靜電敏感器件的損傷。所以，需要對HBM、CDM、MM三種放電模式進行靜電壓值的目標量化，具體數值可根據工廠的實際情況確定。

1.3防靜電體系的組織架構

防靜電工作是涉及到工廠中每一個部門的系統工作，因此必須作為公司級的項目進行推進及管控，所以在組織架構中通常會以工廠的總經理作為整個項目的牽頭人，各部門的部長或主管作為主要的推進人；然而，防靜電又是一項全員性質的工作，所以每一個直屬部門都應配置一名專職的防靜電管理員進行推進。當然，由于防靜電項目是一個專業化的系統性項目，一般需要有一名靜電方面的專家進行指導。總之，防靜電的組織架構需要自上而下、全員參與以及專業指導。

1.4靜電控制項目的確定

靜電控制項目的確定實際上就是確定哪些部品需要進行保護，哪些部品或因素需要進行控制，也就是靜電敏感器件以及靜電源的控制。靜電敏感器件可以通過部品的規格書對靜電的防護等級進行排查和篩選，確定具體的靜電敏感器件清單，并根據清單中部品在生產流程中的出現位置而確定其保護區域并制定防護措施，也就是EPA區域的劃定及管控。靜電源的控制往往會被忽略，或者說被片面忽略；通常的防靜電體系只對靜電源中的人進行了管控也就是前面講的HBM的管控，而忽略了對元器件放電模式CDM及孤立導體MM這兩種模式的靜電源管控。然而在家電工廠的生產過程中大量的塑料部件成為了CDM模式下的靜電源，而使用的電動工具或其他類別的工具成為了MM模式下的靜電源或者稱之為EOS干擾源。因此，家電工廠的防靜電控制項目就是對靜電敏感器件的保護以及HBM、CDM、MM三種模式下的靜電源控制。

1.5靜電控制區域的劃定

靜電控制區域也就是EPA區域的劃定需要根據靜電敏感器件的生產流向進行確定，根據靜電敏感器件的等級確定其防護措施。通常靜電敏感器件的生產流向一般為：倉庫-來料檢驗-產線-抽檢這幾個過程；當然，這個區域通常還包括靜電敏感器件所通過的物流通道。根據靜電敏感器件的生產流向可確定工廠中的靜電控制區域。區域確定后應對整個區域進行標識標注以明確區域范圍，然后根據區域以及靜電敏感器件的防護等級要求設計控制措施。

1.6其他

體系策劃中還包括文件、方案、實施檢測的部分，由后文詳述。

2防靜電體系文件的建立

防靜電體系文件的組成一般由基準標準、體系文件、關聯文件、內部審核文件，培訓文件，靜電敏感器件清單、靜電源控制清單、過程點檢、入廠檢驗報告、作業指導書、設備儀器的校驗報告組成。

2.1基準標準

基準標準通常會采用ESD20.20[1]和IEC61340-5-1[2]，這兩個標準是被廣泛認可的防靜電體系標準，兩個標準中存在部分差異，在實際的使用中可以根據實際情況進行選擇或優化。

2.2體系文件

體系文件是整個防靜電管理的重要依據和載體，通常包含以下四個文件：（1）《防靜電管理辦法》，作為整個體系的總綱；（2）《EPA區域管理標準》，包含組織架構、EPA區域劃定、管控方法、檢測方法及依據、過程點檢；（3）《防靜電配置使用標準》，包含防靜電設施、設備使用方法及防靜電配置的操作指導書；（4）《防靜電用品的檢驗標準》，包含涉及到工廠使用的防靜電設施、設備、部品的來料檢驗方法。

2.3關聯文件

在體系文件中通常會引用其他企業文件的部分稱之為關聯標準，這部分標準主要涉及到《監視和測量裝置控制程序》、《不合格品控制程序》、《內部審核控制程序》、《人力資源管理程序》等支持文件，由于文件之間的關聯性，在對文件進行變更時應注意文件的同步變更。

2.4內部審核文件

防靜電體系運營需要建立其對應的內部審核機制，內審文件可以參照質量體系的內審文件體系建立，但需要注意的是防靜電體系中包含大量的實際測量和點檢的部分，應按此建立詳細的審核清單。

2.5培訓文件

防靜電體系是一個全員參與的項目，不是公司中某個部門或某個人的項目，所以需要針對不同的層級建立不同的培訓計劃，所培訓的內容及周期也存在差異。培訓計劃應體現在體系文件中的《防靜電管理辦法》中，但相應的教材及考試試題應獨立設置。

2.6其他

靜電敏感器件清單、靜電源控制清單、過程點檢、入廠檢驗報告、作業指導書、設備儀器的校驗報告應體現在防靜電的體系文件中，由于以上文件可能會根據生產過程的差異造成頻繁的變更，所以可以作為體系文件的關聯文件進行獨立管理。

3靜電防護方案

靜電防護首先要明確保護什么和控制什么，換言之，需要保護的是靜電敏感器件；而需要控制的是靜電源，也就是前文所述的HBM、CDM、MM。靜電的損害是由于靜電形成了釋放通路，形成了靜電釋放電流而對靜電敏感器件所造成的靜電傷害；往往還有另一種靜電釋放或者說靜電壓的平衡會被忽略，通常處于絕緣狀態的部品組裝會使具有不同靜電壓的部品組裝到一起，組裝到一起而具備不同靜電壓值的部品會平衡部品之間的靜電壓差，而形成靜電平衡電流，這個平衡電流有可能會比靜電對地釋放更加嚴重，所以靜電的防護實際上是靜電釋放或靜電平衡的控制。靜電壓的控制基點選擇為零電位。EPA區域中的靜電管控措施通常包含以下幾個方面：（1）屏蔽防護；（2）濕度控制；（3）接地系統；（4）離子化系統。但需要注意的是以上的四種方法是建立在靜電敏感器件以及靜電源的排查與控制上的，切不可忽略其中對靜電源的管控。

3.1屏蔽防護

屏蔽防護多數應用在靜電敏感器件的包裝上，在家電產品使用的部品中部分半導體使用了這種防護措施。在產品成產流程中也存在其他的屏蔽防護形式，例如：防靜電工作服的使用，防靜電工作服具有的導電線實際上也是一種屏蔽的手段，可以有效將防靜電工作服內部的衣物摩擦所產生的靜電有效釋放和屏蔽；再如：線體上使用的靜電源工具可以使用鋁箔紙進行包裹，同樣也是一種屏蔽方式。

3.2濕度控制

濕度控制可以有效的降低靜電壓值，但需要在密閉的空間內實施。濕度控制應配備加濕器和抽濕機，在不影響其他產品生產工序的情況下55%-70%的濕度為最優。

3.3接地系統

接地系統在整個控制體系中較為復雜：其中包含了人體接地、設備接地、工具、工裝接地四個方面。在闡述以上四個接地方式前，應對電源地、設備地、防靜電地進行等電位的設置，而接地主線及接地體的設置應符合相關國家標準要求。人體接地可使用腕帶、防靜電鞋、腳跟帶的方式，部分防靜電工作服可以通過導電線與接地系統連接。腕帶的使用因配備接地報警器以確保接地的可靠性；防靜電鞋或腳跟帶應配套防靜電地板或防靜電地墊使用，但是防靜電地板造價相對較高，而防靜電地墊的使用壽命較短且一致性不好，所以可以使用不銹鋼鋼板作為有效的接地載體，其優點在于一致性好、維護簡單且不易損壞。但使用不銹鋼鋼板作為接地載其接地電阻接近于零，所以務必保證在人體到鋼板件使用帶有1兆歐以上組織的防靜電鞋或腳跟帶，以減緩靜電的釋放速度并保證人體接地安全。設備接地主要是對于生產線體以及測試設備進行有效接地，其相對規范本文就不再贅述。工具、工裝的接地是容易被忽略的地方，例如使用的交流電動螺刀如果不進行接地，其漏電壓可以高達70伏。所以使用的電動工具必須進行接地并需要進行日常點檢。工裝車或者存放靜電敏感器件的容器在運輸過程中可以形成2千伏以上的靜電電壓，可以將其視為MM孤立導體放電模式，其有效的控制方法就是使用靜電釋放材料并進行有效接地，這里還需注意的是工裝車接地必須是實時的，也就是說工裝車在運動的過程中需要實時釋放由運動造成的靜電，由于工裝車運動的不確定性所產生的靜電壓值也是在不停變化的，如果不能有效的進行實時釋放，靜電壓值將不斷的發生變化而形成電流，就有可能對靜電敏感器件造成傷害。

3.4離子化系統

離子化體統的優勢在于較大體積靜電源的靜電壓消除，離子風可以覆蓋的地方可以有效降低靜電源電壓值，對于一些無法使用屏蔽、濕度控制、接地的工位非常適用。推薦在整個EPA區域內進行必要的離子化布局，尤其是靜電源部件在上線前的離子化以及生產過程中的離子化，原因在于靜電源部件在裝配后會有一個靜電平衡的過程，降低部品間靜電壓差可有效降低靜電釋放的能量，其次在整個生產過程中產品是在運動的，這勢必會不斷產生靜電，而這部分靜電又會不斷的釋放或平衡。所以有效全面的離子化可以全面的消除生產過程中的靜電傷害。離子化設備同樣需要日常的點檢及維護，確保其消散能力及偏執電壓的處于正常范圍，如果以上兩個關鍵參數超標，離子化設備就變成了一個靜電源。

4防靜電體系的實施

文章本節以上的部分介紹了防靜電體系的構建、文件的構成以及防靜電方案的策劃，整個防靜電體系的設計已具備雛形，方案的實施需根據工廠的實際情況有計劃有進度的實施，本文對此不再贅述。

5檢測

檢測應分為事前、事中、事后三個階段進行：事前應使用靜電壓測試工具對整個生產過程的靜電源電壓進行測試分析；事中應在整個生產過程中對使用的接地、離子化、濕度、屏蔽進行過程監控確保其有效；事后應對靜電控制點所出現的差異進行校準或改善。檢測通常會用到相應的測試設備，在防靜電的體系中必要的測試設備有以下幾項：手持式靜電壓測試儀、CPM、絕緣電阻測試儀、萬用表、人體接地綜合測試儀，如果有條件的話換可以配置無線靜電場測試儀和干燥箱。所使用的測試設備應具備校準報告，以確保測試數據的準確。

6結論

文章對家電工廠的防靜電體系搭建從體系策劃、文件、方案、實施、檢測五個方面進行了闡述，其中的原則應建立在安全第一的前提下，這也是新版ESD20.20的要求。另外文章對靜電源的控制進行了著重關注，提及了除靜電釋放外靜電壓平衡所形成的ESD傷害；接地系統中的等電位以及不銹鋼鋼板作為接地載體也是一項創新。總之，防靜電體系是一項立體工程，涉及到整個人機料法環過程，隨著防靜電水平的不斷提升，靜電數據的收集分析、實時監控也將逐步納入到靜電防護體系中；不斷提升的防靜電需求也將不斷促進防靜電體系的升級。

作者：邢樂 單位：海信（山東）空調有限公司