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ESD静电放电控制体系
Electro Static Discharge Control System


ESD控制体系的来源
  20世纪后,随着工业技术的发展,静电放电在许多高速发展的工业部门都造成了人们难以预料的各种障碍和事故。 第一个阿波罗载人宇宙飞船也是由于静电放电导致火灾、爆炸而使三名宇航员丧生。在石油、化工、粉体和炸药的生产、加工过程中,因为静电放电而引发的恶性事故也时有发生。随着微电子技术的迅猛发展,电路中的绝缘层越来越薄,其互边导线的宽度与间距也越来越小,此类器件的抗过电压能力大幅下降。在电子产品的生产和运输、储存等过程中产生的静电电压远大于其可承受静电电压,造成微电子器件击穿或者软击穿,使产品直接损坏或遭到隐性损伤。因此静电防护已经受到世界各国的高度重视,相关的静电防护标准也越来越多,要求越来越严。
  ESD是代表英文Electro Static Discharge 即“静电放电”的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热(火花)效应(如静电引起的着火与爆炸)及和电磁效应(如电磁干扰)等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,对静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。
ESD控制体系是企业在其现有的质量管理体系基础上,依据权威国际标准(如IEC61340-5-1标准、ANSI/ESDS20.20标准)针对制造、加工、装配、安装、包装、贴牌、服务、测试、检查、运输或其他处置ESD敏感电子元件和设备的活动,设计、建立、实施和保持的一个文件化的控制体系,其最主要目的就是防止静电敏感元件(ESDS)和设备的ESD损伤。

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主要的ESD控制体系标准
1)IEC 61340标准:IEC61340是由IEC(国际电工委员会)发布的一个国际化标准体系,包含5个大类的具体标准,其中用作认证要求的是IEC61340-5-1《电子器件的静电防护—基本要求》,该标准是基于ISO9000或TL9000,TS16949等质量管理体系基础上对静电放电防护控制体系的特定要求。对组织建立ESD控制体系的管理要求和技术要求做了明确规定,涵盖了策划ESD控制体系的总要求、建立ESD控制体系的三大管理计划要求、实施ESD控制体系的具体技术要求(如对接地系统的、个人接地的、静电防护区EPA、包装、标识的限值规定和技术要求)。该标准在设计时考虑了适用对象的实际情况差异性,去掉细节性的具体做法和要求,允许组织根据自身情况采取合适有效的控制措施,更强调最终的效果,因此让标准更具有生命力。同时,该标准与美国静电放电协会(ESDA)发布的ANSI/ESDS20.20标准协调一致,更加适应ESD标准国际统一化的必然性市场需求。
  2)ANSI/ESD S20.20标准:是美国的国家标准,由美国静电放电协会(ESDA)发布,该标准与IEC61340-5-1标准内容格式协调一致,详细内容可见下表。该标准也是ESDA发布的一系列用于静电放电检测、认证的标准体系中的一个,目前具有较高的认可度。

条款

ANSI/ESD S20.20

条款

IEC 61340-5-1

题名

建立一个静电放电控制方案——电气和电子零件、装置和设备(不包括电动引爆装置)的保护

题名

静电学5-1部分: 电子器件的静电防护基本要求

序言

ESD控制基本原则:1、环境中所有导体电气联结;2、环境中必须绝缘体要评估风险;3EPA外处置要保护包装。用于表征电子元器件三模型(HBMMMCDM),二者相同。

简介

基本ESD控制规则:1、环境中所有导体接至已知的地或等效地来实现等电位;2、环境中的必须绝缘体要对其进行风险评估;3、一旦离开EPA需要ESD保护包装。

1.0

目的

 

2.0

范围

1

范围

3.0

参考出版物

2

引用标准

4.0

定义

3

术语和定义

5.0

工作人员安全

4

人身安全

6.0

静电放电控制方案

5

ESD控制项目5.1总要求

6.1

静电放电控制方案要求

5.1.1

ESD控制项目要求

6.2

静电放电控制方案经理或协调员

5.1.2

ESD协调者

6.3

修正

5.1.3

删减

7.0

静电放电控制方案管理要求

5.2

ESD控制项目管理要求

7.1

静电放电控制方案计划

5.2.1

ESD控制项目计划

7.2

培训计划

5.2.2

培训计划

7.3

验证检验计划

5.2.3

符合性验证计划

8.0

静电放电控制方案技术要求

5.3

ESD控制项目计划技术要求

8.1

接地/等电位联结系统

5.3.1

接地/等电位联结系统

8.2

人员接地

5.3.2

个人接地

8.3

静电放电保护区

5.3.3

ESD保护区(EPA

8.4

包装

5.3.4

包装

8.5

标识

5.3.5

标识


ESD20.20标准与IEC61340-5-1标准对照表

ESD标准的特点
1、 基本框架已经得到普遍的认可,体系更加规范
    新标准确定了ESD体系至少要包含的培训计划、符合性验证计划、接地/等电位连接系统、人体接地系统、EPA的要求、包装和标识等七个部分,并形成正式的文件,强调体系应当与企业现行的质量管理体系相兼容,保持目标一致。整个体系的实施应体现PDCA循环。
2、 更加强调管理机制和持续的改进,管理上和技术上不僵化
    ESD工作最重要的是让ESD的技术要求在必要的环节和场所得到全面贯彻和落实,而这依赖于企业的管理工作,新标准对于ESD工作当中的管理予以了更多的关注和要求。管理性的要求主要体现在组织职责、控制计划(文件体系)、培训和符合验证(审核)等方面,其目的是在提高全员ESD防护意识的基础上,帮助企业建立一套能够自我发展,持续改进的机制。新标准对于这些工作在计划、实施、文件和记录方面有了明确的要求。
3、 技术原理确定,技术手段灵活
  不同于过去的标准,新标准的技术性要具有一定的灵活性,这体现在两个方面:第一在技术要求上,除基本的框架外,具体技术选择根据实际情况来选择确定。如在接地方面,可选择保护地(protective earth)、功能地(functional ground)和单纯的等电位连接(equipotential bonding);第二在技术实施上,只有指标的要求,实施的方法不做限定。这让企业在实施当中可以根据自己的情况选择适合的手段,更具有可操作性。
4、测试方法得到了明确,量化指标便于认证
    相比过去的标准,新标准的技术指标和技术指标的测试方法更加明确。对于重要的防护措施增加了技术要求,如腕带系统,对腕带增加了内外侧阻值的阻值要求。测试的方法则通过辅助的引用标准来定义。
5、检测方法更加严谨
    新标准通过产品的技术指标要求(product qualification)和使符合性验证的技术指标要求(compliance verification)两个环节来保证ESD防护措施满足技术要求。系统性技术指标要求,相比过去的标准,更加严谨。在测试方法上,验证性的检测强调防护用品系统性的指标的测量,让检测的更能够反映实际情况。

ESD控制体系的收益
- 以系统方法对防静电进行管理;
- 减少静电损伤不良,提高产品品质及合格率;
- 减少与各客户间分歧及客户投诉;
- 减少/避免不同客户的重复认可并节省费用;
- 增强客户的信任和满意度。
ESD控制体系的适用范围
- 静电防护要求极高的企业,如生产晶片、磁头的生产商;
- 知名跨国公司的下属企业,如IBM、Motorola, Intel ;
- 承接OEM、ODM的企业 。

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