国家标准计划《静电控制参数实时监控系统通用规范》由 339-1(工业和信息化部(电子))归口 ,主管部门为工业和信息化部(电子)。
主要起草单位 中国电子技术标准化研究院 、深圳长城开发科技股份有限公司 、上海友夷环境控制设备科技有限公司 、上海安平静电科技有限公司等 。
| 17 计量学和测量、物理现象 |
| 17.220 电学、磁学、电和磁的测量 |
| 17.220.20 电和磁量值的测量 |
静电放电ESD(Electrostatic Discharge),指两个具有不同静电电位的物体间电荷快速转移的过程。
ESD从上世纪70年代中后期开始,就是电子产品品质的头号杀手。
近年的数据统计显示:EOS(电过载,Electrical Over Stress)和ESD是IC类器件产品失效的最主要原因,占比达58%。
每年全球电子行业因ESD/EOS造成的损失达到100亿美元,我国长三角每年因ESD/EOS造成的损失也有10亿人民币。
良好的ESD控制可以减少电子产品ESD不良品的数量,提升制程合格率。
在自动化、智能化飞速发展的今天,为实现电子产品的高速化、微型化和高功能集成化,不得不牺牲电子器件对于静电的耐受程度即静电敏感度(ESD Sensitivity,缩写为ESDS)。
美国ESD 行业协会在2016年发布的ESD技术路线图中预测:到2020年,电子器件强制要求达到的人体模式(Human Body Model, 缩写为HBM)和充电器件模式(Charged Device Model, 缩写为CDM)ESDS 将分别由现在的1000V 和 250V 裁剪至 500V 和125V。
这意味着,在现今的电子产品制程中,随着器件越来越敏感、CDM发生的几率越来越高,同时ESD事件本身的瞬时性和偶然性,ANSI / ESD S20.20 和 IEC-61340-5-1在未来甚至于当下都不足以完全消除制程中ESD风险,额外的防护手段有必要加入到控制体系中,以提升现阶段制程的ESD安全因素。
对关键制程ESD控制参数的实时监控(以下简称实时监控),可以说是电子产品生产企业现阶段制程ESD控制最有效和最可行的升级举措。
传统的制程ESD控制体系关注于控制范围的完整性、流程的自洽性,可以从计划-执行-检查-改善 (PDCA)全过程进行管控,且涉及到人、机、料、法、环各个方面。
从系统性的角度上,传统ESD控制体系能保证1%水平SD失效率。
然后对于更高品质的挑战,则不可避免的要对应ESD事件的瞬时性和偶然性。
传统制程ESD控制体系中靠人工定期对关键控制参数的检测,其检测周期无法与ESD事件的ns级瞬间性进行匹配,同时在检测时对于人员的依赖很大,执行是否到位和结果的准确性往往很难把控,这给将ESD失效率从1%量级往更高0.1%量级降低造成了很大障碍。
实时监控方式在对关键控制参数的检测中完全去除了对人员的依赖性、减少了过程中出现的错误产生机会、提高检测准确度,同时也在检测周期上有向ESD事件瞬间性上无限靠近的可能,在对制程0.1%量级的失效率管控是能提供很好的保障。
除了在硬性的ESD失效率上的不断提升要求外,电子生产厂家都希望能在出现ESD品质事故时能查明原因,明晰责任。
传统的制程ESD控制体系,在事后追朔方面存在不足,绝大部分的监控数据或者仅存在 Pass / Fail 的纸档记录,或者纸档的具体模拟值只有受控数据,从不记录失效数据,这导致这些记录仅仅只能作为“记录”,而没有实际分析价值。
实时监控方式所带的数据库能按照需求进行所有监控数据的有效存储,且方便导出进行分析,从而让使用者能真正意义上使用数据来做一些现场追朔。
除此之外,有效的数据分析还能提供更多的现场管理途径和手段,并提升整个组织对ESD控制要求的执行力。
而从实施角度,近年来市面上已陆续出现了类似的产品,以国内产品居多,且价格适中,电子产品生产企业可以通过购买后,将其硬件安装在生产现场,与被监控的对象进行有效连接后即可实现实时监控。
总体上来说,实施难度并不大。
在大环境的积极影响下,近几年,市场上的静电实时检测及监控系统正处于一个快速(井喷式)发展阶段,各类型产品层出不穷,产品种类日渐丰富。
该类系统一般对于电子产品制程中的ESD基本控制参数进行实时监控,配以即时报警和数据库以及后期的报表等功能,能解决传统ESD控制体系的缺憾。
实时监控增加采样频率,较传统的定期人工监控可以更即时地发现控制的隐患;自动获取数据,可消除人工测试和数据记录过程中带来的不可避免的错误;数据库的自动生成,可为后期大数据作为输入,与国家2025或是智能制造接轨。
在以智能制造和大数据为特点的工业4.0蓬勃发展的今天,以智能化代替人工是必然的趋势,静电实时检测及监控系统的市场必然会不断壮大。
在新兴事物快速壮大的阶段,如没有客观统一的要求做约束,很容易产生如下问题: 1、各商家在研发、制造产品时,按照各自的理解来定义产品,使用非标准的测试方法来验证性能,使得市面上的产品无法在统一的标准下进行比较,这其中不排除会有不良商家以低价低质量扰乱市场; 2、而对于用户,在选择购买产品时,也没有一个客观的标准来评估备选产品,甚至在购买后由于供需双方的标准不统一造成纠纷。
本标准规定了静电控制参数实时监控系统的术语、要求以及检测方法等。 本标准适用于所有具有静电控制参数实时检测、监控以及数据收集等功能的平台或系统,是相关产品研制、设计、生产、验收和检验的主要技术依据,也是制定静电控制参数实时检测及监控产品标准和其他技术文件应遵循的原则和基础。