企業(yè)ESD 體系的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)收益
一個(gè)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(shí)際上也能為生產(chǎn)商帶來(lái)長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)今電子行業(yè)，達(dá)到技術(shù)發(fā)展水平的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)和ESD生產(chǎn)控制將越來(lái)越得到重視。這是因?yàn)?，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(duì)靜電越來(lái)越敏感，而另一方面與其相關(guān)ESD防護(hù)設(shè)計(jì)所能做到的開(kāi)始接近極限，會(huì)導(dǎo)致的生產(chǎn)出來(lái)的器件會(huì)更加敏感。近期一項(xiàng)對(duì)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(lái)的五年ESD將會(huì)成為zui影響產(chǎn)品可靠性的三個(gè)主要因素之
一，并且會(huì)成為產(chǎn)品制造過(guò)程中影響可靠性zui主要的因素。
因素一 有效的實(shí)施計(jì)劃
因素二 管理*
因素三 穩(wěn)定的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人
因素四 積極的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)
因素五 務(wù)實(shí)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(cè)工具
因素九 一個(gè)溝通體系
因素十 全面系統(tǒng)地進(jìn)行計(jì)劃
因素十一 人性化地解決問(wèn)題
因素十二 持續(xù)改進(jìn)
ESD 體系成功的12 個(gè)關(guān)鍵因素
而這zui重要的就是建立和實(shí)施一套有效的ESD 體系來(lái)消除這一趨勢(shì)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(jì)到用戶使用的各個(gè)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(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)才可獲得zui終的
成功。事實(shí)上，一個(gè)管理良好的ESD 體系遠(yuǎn)比一個(gè)只停留在物品采購(gòu)上花費(fèi)的
ESD 體系要有效的多。這里所說(shuō)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(gè)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(wèn)題（如表面EMI 問(wèn)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(wèn)題（工作臺(tái)而非接地問(wèn)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(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)在ESD上的花費(fèi)，然而如何去衡量這種收益對(duì)許多公司并不容易，因?yàn)楹茈y直接在財(cái)務(wù)指標(biāo)上反映出來(lái)。大量的案例表明，管理良好的ESD體系雖然表面從財(cái)務(wù)指標(biāo)看到的只是ESD的花費(fèi)，但如果考慮戰(zhàn)略上無(wú)形的收益，ESD體系的價(jià)值就不可*，對(duì)于一個(gè)大型的公司的工廠來(lái)說(shuō)這個(gè)綜合性的收益可能是每年1 億到5億美元，非?？捎^。
別為L(zhǎng)ucent Tecnhologies 的某工廠審核結(jié)果中的程序不符合項(xiàng)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：
*，實(shí)施時(shí)避免盲目投入造成的損失；
第二，質(zhì)量的改善；
第三，產(chǎn)品可靠性的提高；第四，戰(zhàn)略上的收益（如贏得更多的客戶，爭(zhēng)取到更多的訂單）。通常一個(gè)有效的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)當(dāng)中ESD防護(hù)的率會(huì)超過(guò)1000%。通過(guò)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(diǎn)表示的當(dāng)前業(yè)績(jī)。
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(xiàng)目負(fù)責(zé)人和設(shè)計(jì)工程師懂得如何在必要的保護(hù)措施和過(guò)度防護(hù)之間劃定界線。在ESD高風(fēng)險(xiǎn)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(huì)zui終導(dǎo)致市場(chǎng)上的損失。這里的市場(chǎng)上的損失是指質(zhì)量和可靠性方面花費(fèi)1000萬(wàn)美元，并且在銷售上損失數(shù)百萬(wàn)美元。
適宜水平的防護(hù)措施能夠讓企業(yè)以zui低的成本達(dá)到預(yù)計(jì)的效果，這種防護(hù)的結(jié)果在接下來(lái)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(fèi)體系實(shí)施時(shí)，如果費(fèi)用得到控制，就能避免不必要的費(fèi)用，從而直接得到財(cái)務(wù)上的收益。而做到這一點(diǎn)的先決條件是，在扎實(shí)的技術(shù)和管理的基礎(chǔ)上選擇實(shí)用、科學(xué)的解決方案。
例如，審核對(duì)于一個(gè)有效的體系是至關(guān)重要的活動(dòng)，但它可能是比較昂貴的，然而，使用基礎(chǔ)采樣法對(duì)一個(gè)8000人的工廠進(jìn)行審核可能一個(gè)人就夠了，既節(jié)省了人力的節(jié)省，又減少了ESD損失，*，而且對(duì)ESD程序的符合性實(shí)施有巨大的幫助。使用得當(dāng)?shù)脑?，審核還可以對(duì)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zui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(shí)施投入的一個(gè)重要因素，例如，在Lucent公司原計(jì)劃使用磚鋪設(shè)的近100萬(wàn)平方英尺靜電導(dǎo)電地板，后來(lái)經(jīng)過(guò)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(wàn)美元。另一個(gè)例子，某公司使用暫時(shí)性防靜電環(huán)氧樹(shù)脂地板，當(dāng)時(shí)相比*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(wàn)平方英尺價(jià)值近100 萬(wàn)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(lái)的不便。而本身，像這種針對(duì)某一個(gè)ESD 問(wèn)題會(huì)有很多的解決方案，而不通
的解決方案會(huì)有不同的成本投入。不少公司在研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)當(dāng)中表明，很多時(shí)
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zui
有價(jià)值的產(chǎn)品而非功能zui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(guò)減少或限制使用不必要的防靜電服、離子化設(shè)備、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀、導(dǎo)電椅子以及*性防靜電地板也可以大量地節(jié)省投入。例如，某個(gè)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(wàn)美元，而另外，包裝的成本也每年降低了78.6 萬(wàn)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(guò)3.25 億美元。這個(gè)數(shù)字是從各工廠引入控制程序前后經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比估算而來(lái)的。
不同產(chǎn)品線的失效水平差異很大，有時(shí)每種器件失效每年造成的損失可能會(huì)有1000 萬(wàn)美元，但只有2%的失效被記錄下來(lái)。如果使用ESD控制的測(cè)量手段就會(huì)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(shí)施ESD 控制后，Lucent產(chǎn)出比較研究表明，生產(chǎn)率和產(chǎn)品測(cè)試指針都有了顯著提高。實(shí)施ESD控制體系前后產(chǎn)品失效水平對(duì)比在控制體系實(shí)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(chē)間的報(bào)告顯示，*年節(jié)省的費(fèi)用就高達(dá)500萬(wàn)美元，投入回報(bào)率高達(dá)3000%。幾年累計(jì)下來(lái)，單是Denver 工廠減少的成本就高達(dá)1.14億美元。與此同時(shí)，讀寫(xiě)產(chǎn)品工廠的產(chǎn)能提高了15%，Merrimack Valley 工廠每年節(jié)省900萬(wàn)美元的費(fèi)用，回報(bào)率高達(dá)1000%。而且這些數(shù)字還沒(méi)能*反映改善所帶來(lái)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(wàn)個(gè)器件測(cè)試失效的僅發(fā)現(xiàn)3 個(gè)失效屬于ESD 原因
比例為百萬(wàn)分之一。而且，對(duì)這三個(gè)失效進(jìn)行確定具體原因的分析發(fā)現(xiàn)，三個(gè)失效的有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是沒(méi)有一個(gè)失效是人為原因造成的。其中一個(gè)是在QA測(cè)試過(guò)程中由于電纜帶靜電引發(fā)的，其它兩個(gè)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(lái)說(shuō)，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(duì)進(jìn)行操作可靠性監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，ESD原因?qū)е碌氖p傷只占到了所有損傷的1%?？煽啃愿纳艵SD控制帶來(lái)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(wàn)美元的損失，直到通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)解決問(wèn)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(duì)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(shí)間）該公司出貨的PWBA 的品保可靠性分析的結(jié)果顯示，ESD 體系運(yùn)行2年多的時(shí)間里讓該公司出貨的PWBA的可靠性失效率由3%降到了1%。（見(jiàn)圖5）。通過(guò)詳細(xì)的記錄我們可以看到這些改善是由在生產(chǎn)過(guò)程中引入ESD控制體系所帶來(lái)，并通過(guò)監(jiān)測(cè)和測(cè)試所反映。類似的結(jié)果可以在控制性實(shí)驗(yàn)中看到，失效率由5 降到1的改善，與此同時(shí)，車(chē)間內(nèi)返工減少了25%。戰(zhàn)略性收益雖然財(cái)務(wù)指標(biāo)給人印象zui深，但它們不能對(duì)ESD體系所帶來(lái)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(wú)法在此體現(xiàn)。精明的客戶為保障他們的投資，一定會(huì)對(duì)其供貨商的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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€(gè)公司的質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)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(jià)去建立多重ESD體系滿足這些不同要求。多數(shù)客戶會(huì)愿意接受一個(gè)充分的、全面系統(tǒng)的體系，因此建立一個(gè)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?yàn)榇嗽颍哂行缘腁NSI/ESDAS20.20標(biāo)準(zhǔn)到了廣泛的推行。
客戶在參觀工廠常常會(huì)關(guān)注到手腕帶和導(dǎo)電鞋的使用，這些措施會(huì)讓他們對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)留下好的印象，結(jié)果這會(huì)鼓勵(lì)他們?cè)趨⒂^工廠時(shí)盡力尋找未正確佩戴手腕帶的員工，當(dāng)然這也會(huì)讓他們對(duì)自己的ESD控制體系提出疑問(wèn)，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)的時(shí)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(diǎn)上來(lái)說(shuō)，從生產(chǎn)外環(huán)境所獲取的經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)*，因?yàn)樗遣粠?jiàn)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(shí)到可以通過(guò)降低ESD控制成本來(lái)獲得同樣的經(jīng)濟(jì)效益。這些交流和溝通對(duì)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(yàn)，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(guò)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(huì)改善與客戶的關(guān)系，并zui終會(huì)讓銷售增加。
ESD 控制和設(shè)計(jì)保護(hù)對(duì)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(shí)。事實(shí)上，在LucentTecnhologies這兩點(diǎn)在客戶審核制造過(guò)程時(shí)，已經(jīng)被正式地推薦，而且成為供貨商評(píng)價(jià)的基本項(xiàng)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(duì)他的一個(gè)重要客戶說(shuō)的：“誰(shuí)擁有充分ESD保護(hù)能力誰(shuí)就擁有了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的利刃”。另一位公司高管在參觀完工廠時(shí)說(shuō)：“離子風(fēng)機(jī)給人印象深刻，它是你們對(duì)質(zhì)量強(qiáng)有力的承諾，這也將是我們的選擇。”
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