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技術(shù)文章

企業(yè)ESD 體系的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)收益
企業(yè)ESD 體系的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)收益
一個有效的 ESD 體系是保持產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的基礎(chǔ)，但它實際上也能為生產(chǎn)商帶來長期的經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)今電子行業(yè)，達(dá)到濟(jì)新技術(shù)發(fā)展水平的ESD防護(hù)設(shè)計和ESD生產(chǎn)控制將越來越得到重視。這是因為，一方面由于技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成化提高讓電子器件在結(jié)構(gòu)上對靜電越來越敏感，而另一方面與其相關(guān)ESD防護(hù)設(shè)計所能做到的開始接近極限，會導(dǎo)致的生產(chǎn)出來的器件會更加敏感。近期一項對集成電路（IC）供貨商的有關(guān)半導(dǎo)體基準(zhǔn)技術(shù)的研究表明，在未來的五年ESD將會成為濟(jì)影響產(chǎn)品可靠性的三個主要因素之
一，并且會成為產(chǎn)品制造過程中影響可靠性濟(jì)主要的因素。
因素一 有效的實施計劃
因素二 管理授權(quán)
因素三 穩(wěn)定的項目負(fù)責(zé)人
因素四 積極的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊
因素五 務(wù)實原則
因素六 目標(biāo)性培訓(xùn)
因素七 應(yīng)用科學(xué)手段的審核
因素八 ESD 檢測工具
因素九 一個溝通體系
因素十 **系統(tǒng)地進(jìn)行計劃
因素十一 人性化地解決問題
因素十二 持續(xù)改進(jìn)
ESD 體系成功的12 個關(guān)鍵因素

而這濟(jì)重要的就是建立和實施一套有效的ESD 體系來消除這一趨勢的影響。
它要求企業(yè)必須讓其ESD 控制的范圍覆蓋從設(shè)計到用戶使用的各個環(huán)節(jié)。ESD 工
業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如ANSI/ESD S20.20 能夠幫助企業(yè)關(guān)注靜電敏感器件的操作。而且，ESD
體系需要有效的管理，并覆蓋產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)才可獲得濟(jì)終的
成功。事實上，一個管理良好的ESD 體系遠(yuǎn)比一個只停留在物品采購上花費的
ESD 體系要有效的多。這里所說的管理良好的ESD 體系是一種技術(shù)加管理并能夠
循序漸進(jìn)自我發(fā)展的體系，表1 列出了ESD 體系成功的12 個關(guān)鍵因素。

工廠改善措施 結(jié)果
更換手套 每年節(jié)省30,000 美元
減少包裝 每年節(jié)省786,000 美元
確認(rèn)生產(chǎn)問題（如表面EMI 問題，RF 屏蔽高充電等） 提高50%生產(chǎn)效率
確認(rèn)電子產(chǎn)品制造供貨商的生產(chǎn)問題（工作臺而非接地問題）
改變電子產(chǎn)品供貨商，并增加由專業(yè)的ESD 咨詢公司進(jìn)行周期性的審核

ESD體系在戰(zhàn)略上和經(jīng)濟(jì)上的收益會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在ESD上的花費，然而如何去衡量這種收益對許多公司并不容易，因為很難直接在財務(wù)指標(biāo)上反映出來。大量的案例表明，管理良好的ESD體系雖然表面從財務(wù)指標(biāo)看到的只是ESD的花費，但如果考慮戰(zhàn)略上無形的收益，ESD體系的價值就不可限量，對于一個大型的公司的工廠來說這個綜合性的收益可能是每年1 億到5億美元，非?？捎^。

別為Lucent Tecnhologies 的某工廠審核結(jié)果中的程序不符合項數(shù)目與同期ESD
原因的失效器件數(shù)量，可以看出二者之間有明顯的相關(guān)性。
我們可將ESD 體系戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)上的收益歸納為四種：
弟一，實施時避免盲目投入造成的損失；
弟二，質(zhì)量的改善；
弟三，產(chǎn)品可靠性的提高；弟四，戰(zhàn)略上的收益（如贏得更多的客戶，爭取到更多的訂單）。通常一個有效的ESD防護(hù)設(shè)計和生產(chǎn)當(dāng)中ESD防護(hù)的投資回報率會超過1000%。通過圖2，我們可以確定ESD體系的現(xiàn)金收益率（ROA），同樣可以準(zhǔn)確地確定公司以百分點表示的當(dāng)前業(yè)績。
充分理解ESD 技術(shù)并懂得生產(chǎn)中的防護(hù)技巧能夠讓ESD的項目負(fù)責(zé)人和設(shè)計工程師懂得如何在必要的保護(hù)措施和過度防護(hù)之間劃定界線。在ESD高風(fēng)險區(qū)域進(jìn)行操作而產(chǎn)生的產(chǎn)品系列性損傷和可靠性失效，會濟(jì)終導(dǎo)致市場上的損失。這里的市場上的損失是指質(zhì)量和可靠性方面花費1000萬美元，并且在銷售上損失數(shù)百萬美元。
適宜水平的防護(hù)措施能夠讓企業(yè)以濟(jì)低的成本達(dá)到預(yù)計的效果，這種防護(hù)的結(jié)果在接下來的Lucent Tecnhologies的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)收益分析中可以看到。避免不必要的花費體系實施時，如果費用得到控制，就能避免不必要的費用，從而直接得到財務(wù)上的收益。而做到這一點的先決條件是，在扎實的技術(shù)和管理的基礎(chǔ)上選擇實用、科學(xué)的解決方案。


例如，審核對于一個有效的體系是至關(guān)重要的活動，但它可能是比較昂貴的，然而，使用基礎(chǔ)采樣法對一個8000人的工廠進(jìn)行審核可能一個人就夠了，既節(jié)省了人力的節(jié)省，又減少了ESD損失，效果顯著，而且對ESD程序的符合性實施有巨大的幫助。使用得當(dāng)?shù)脑?，審核還可以對有限的資源配置起到關(guān)鍵性作用。例如，審核數(shù)據(jù)可以顯示出哪些員工濟(jì)需要額外的培訓(xùn)，這樣可以避免。選擇ESD控制材料是影響實施投入的一個重要因素，例如，在Lucent公司原計劃使用磚鋪設(shè)的近100萬平方英尺靜電導(dǎo)電地板，后來經(jīng)過仔細(xì)研究后，決定使用地板靜電導(dǎo)電表面處理，每平方英尺可節(jié)省5美元，這樣一下節(jié)省投入500萬美元。另一個例子，某公司使用暫時性防靜電環(huán)氧樹脂地板，當(dāng)時相比長久性防靜電地板材料每平方英尺節(jié)省2美元，但是地板1年后失效，結(jié)果導(dǎo)致近30 萬平方英尺價值近100 萬美元的地面工程需要重新返工，而且至少要耽誤15天的生產(chǎn)。
目前，ESD 地墊經(jīng)常被用于替代地板的防靜電表面處理，以免除后者保養(yǎng)所
帶來的不便。而本身，像這種針對某一個ESD 問題會有很多的解決方案，而不通
的解決方案會有不同的成本投入。不少公司在研究和實踐經(jīng)驗當(dāng)中表明，很多時
候耗散型的材料一樣可以提供足夠保護(hù)，而不必要使用昂貴的屏蔽材料。使用濟(jì)
有價值的產(chǎn)品而非功能濟(jì)強(qiáng)的產(chǎn)品也同樣能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省成
本。
此外，通過減少或限制使用不必要的防靜電服、離子化設(shè)備、實時監(jiān)測儀、導(dǎo)電椅子以及長久性防靜電地板也可以大量地節(jié)省投入。例如，某個客戶的生產(chǎn)工廠去除使用防靜電手套，每年可節(jié)省30萬美元，而另外，包裝的成本也每年降低了78.6 萬美元。質(zhì)量改善在進(jìn)行ESD 控制之前，Lucent Tecnhologies的工廠每年因ESD造成的損失超過3.25 億美元。這個數(shù)字是從各工廠引入控制程序前后經(jīng)驗數(shù)據(jù)的對比估算而來的。

不同產(chǎn)品線的失效水平差異很大，有時每種器件失效每年造成的損失可能會有1000 萬美元，但只有2%的失效被記錄下來。如果使用ESD控制的測量手段就會發(fā)現(xiàn)，所有的產(chǎn)品線，甚至是抗靜電能力強(qiáng)的產(chǎn)品都有損傷的情況。
在ESD 控制前，ESD 損傷占據(jù)了失效中的50%，失效分析證明ESD 是這些失效的根本原因。實施ESD 控制后，Lucent產(chǎn)出比較研究表明，生產(chǎn)率和產(chǎn)品測試指針都有了顯著提高。實施ESD控制體系前后產(chǎn)品失效水平對比在控制體系實施后，我們看到了預(yù)期的產(chǎn)品質(zhì)量根本改觀。諸如Denver工廠之類的生產(chǎn)車間的報告顯示，弟一年節(jié)省的費用就高達(dá)500萬美元，投入回報率高達(dá)3000%。幾年累計下來，單是Denver 工廠減少的成本就高達(dá)1.14億美元。與此同時，讀寫產(chǎn)品工廠的產(chǎn)能提高了15%，Merrimack Valley 工廠每年節(jié)省900萬美元的費用，回報率高達(dá)1000%。而且這些數(shù)字還沒能完全反映改善所帶來的益處。
當(dāng)前，Lucent Tecnhologies 的產(chǎn)品ESD 損失已經(jīng)降低到非常小的比例，品
保的失效分析顯示，300 萬個器件測試失效的僅發(fā)現(xiàn)3 個失效屬于ESD 原因
比例為百萬分之一。而且，對這三個失效進(jìn)行確定具體原因的分析發(fā)現(xiàn)，三個失效的有一個共同特點，就是沒有一個失效是人為原因造成的。其中一個是在QA測試過程中由于電纜帶靜電引發(fā)的，其它兩個則是由焊接設(shè)備的尼龍刷清潔焊接后的線路板
（PWB）所造成的。類似的成功在其它的生產(chǎn)廠同樣可以看到，舉例來說，送回分析發(fā)現(xiàn)，Denver工廠ESD導(dǎo)致的失效只占所有失效的0.23%，Allen鎮(zhèn)的工廠對進(jìn)行操作可靠性監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)，ESD原因?qū)е碌氖p傷只占到了所有損傷的1%。可靠性改善ESD控制帶來的可靠性收益非常重要，而且直接關(guān)系到客戶。例如，某公司可靠性失效導(dǎo)致每周15萬美元的損失，直到通過改變設(shè)計解決問題后這一情況才終止?？煽啃缘氖Ъ扔锌赡苡蓾撛谛允鶎?dǎo)致，也有可能是積累性損傷導(dǎo)致。對已出貨的PWBA的質(zhì)量保證抽樣分析（HIC 的損傷百分比例與時間）該公司出貨的PWBA 的品?？煽啃苑治龅慕Y(jié)果顯示，ESD 體系運行2年多的時間里讓該公司出貨的PWBA的可靠性失效率由3%降到了1%。（見圖5）。通過詳細(xì)的記錄我們可以看到這些改善是由在生產(chǎn)過程中引入ESD控制體系所帶來，并通過監(jiān)測和測試所反映。類似的結(jié)果可以在控制性實驗中看到，失效率由5 降到1的改善，與此同時，車間內(nèi)返工減少了25%。戰(zhàn)略性收益雖然財務(wù)指標(biāo)給人印象濟(jì)深，但它們不能對ESD體系所帶來的戰(zhàn)略性的收益進(jìn)行前后比較，諸如客戶滿意度提高、銷售促進(jìn)以及客戶關(guān)系改善等這類的收益都是無法在此體現(xiàn)。精明的客戶為保障他們的投資，一定會對其供貨商的產(chǎn)品設(shè)計和器件的取放進(jìn)行嚴(yán)格地要求，他們懂得可靠性和質(zhì)量的含義。此外，敏感器件的取放程序?qū)σ粋€公司的質(zhì)量控制來說是顯而易見的東西，因此，要使客戶滿意并改善質(zhì)量，須加倍地重視ESD要求。然而，各客戶的ESD體系的要求不盡相同，我們不可能以昂貴的代價去建立多重ESD體系滿足這些不同要求。多數(shù)客戶會愿意接受一個充分的、**系統(tǒng)的體系，因此建立一個能夠囊括各方面因素，并得到行業(yè)性認(rèn)同的體系具有非常大的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)意義。正因為此原因，具有權(quán)威性的ANSI/ESDAS20.20標(biāo)準(zhǔn)到了廣泛的推行。

客戶在參觀工廠常常會關(guān)注到手腕帶和導(dǎo)電鞋的使用，這些措施會讓他們對產(chǎn)品生產(chǎn)留下好的印象，結(jié)果這會鼓勵他們在參觀工廠時盡力尋找未正確佩戴手腕帶的員工，當(dāng)然這也會讓他們對自己的ESD控制體系提出疑問，并建立明確的控制體系。這種交流能夠改善與客戶的關(guān)系，特別是該客戶所在公司是其行業(yè)的權(quán)威時效果尤為顯著。就ESD控制而言，你與客戶的終端用戶是一致的，從這一點上來說，從生產(chǎn)外環(huán)境所獲取的經(jīng)驗是一個無價之寶，因為它是不帶偏見的數(shù)字化的信息，它能夠幫助客戶建立起自己的ESD體系，并認(rèn)識到可以通過降低ESD控制成本來獲得同樣的經(jīng)濟(jì)效益。這些交流和溝通對客戶和供貨商彼此都有利：客戶可以獲得ESD控制效率方面的寶貴經(jīng)驗，改善他們的服務(wù)，減少線路板的失效數(shù)量，降低成本；而供貨商通過減少產(chǎn)品返工數(shù)量，降低了產(chǎn)品質(zhì)量保證的成本。這種結(jié)果一定會改善與客戶的關(guān)系，并濟(jì)終會讓銷售增加。
ESD 控制和設(shè)計保護(hù)對銷售的促進(jìn)作用同樣能夠被其它產(chǎn)品的生產(chǎn)者所認(rèn)識。事實上，在LucentTecnhologies這兩點在客戶審核制造過程時，已經(jīng)被正式地推薦，而且成為供貨商評價的基本項目。在這方面正面的例子是增進(jìn)了合作，鞏固了合同，而反面的例子是丟掉了訂單。一位公司高管對他的一個重要客戶說的：“誰擁有充分ESD保護(hù)能力誰就擁有了產(chǎn)品競爭優(yōu)勢的利刃”。另一位公司高管在參觀完工廠時說：“離子風(fēng)機(jī)給人印象深刻，它是你們對質(zhì)量強(qiáng)有力的承諾，這也將是我們的選擇?！?/span>

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