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技術文章

企業ESD 體系的戰略和經濟收益
企業ESD 體系的戰略和經濟收益
一個有效的 ESD 體系是保持產品質量和可靠性的基礎，但它實際上也能為生產商帶來長期的經濟效益。
現今電子行業，達到濟新技術發展水平的ESD防護設計和ESD生產控制將越來越得到重視。這是因為，一方面由于技術的迅猛發展，集成化提高讓電子器件在結構上對靜電越來越敏感，而另一方面與其相關ESD防護設計所能做到的開始接近極限，會導致的生產出來的器件會更加敏感。近期一項對集成電路（IC）供貨商的有關半導體基準技術的研究表明，在未來的五年ESD將會成為濟影響產品可靠性的三個主要因素之
一，并且會成為產品制造過程中影響可靠性濟主要的因素。
因素一 有效的實施計劃
因素二 管理授權
因素三 穩定的項目負責人
因素四 積極的領導團隊
因素五 務實原則
因素六 目標性培訓
因素七 應用科學手段的審核
因素八 ESD 檢測工具
因素九 一個溝通體系
因素十 **系統地進行計劃
因素十一 人性化地解決問題
因素十二 持續改進
ESD 體系成功的12 個關鍵因素

而這濟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。
它要求企業必須讓其ESD 控制的范圍覆蓋從設計到用戶使用的各個環節。ESD 工
業標準，如ANSI/ESD S20.20 能夠幫助企業關注靜電敏感器件的操作。而且，ESD
體系需要有效的管理，并覆蓋產品的研發和生產過程的各個環節才可獲得濟終的
成功。事實上，一個管理良好的ESD 體系遠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 體系是一種技術加管理并能夠
循序漸進自我發展的體系，表1 列出了ESD 體系成功的12 個關鍵因素。

工廠改善措施 結果
更換手套 每年節省30,000 美元
減少包裝 每年節省786,000 美元
確認生產問題（如表面EMI 問題，RF 屏蔽高充電等） 提高50%生產效率
確認電子產品制造供貨商的生產問題（工作臺而非接地問題）
改變電子產品供貨商，并增加由專業的ESD 咨詢公司進行周期性的審核

ESD體系在戰略上和經濟上的收益會遠遠超過在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指標上反映出來。大量的案例表明，管理良好的ESD體系雖然表面從財務指標看到的只是ESD的花費，但如果考慮戰略上無形的收益，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，非常可觀。

別為Lucent Tecnhologies 的某工廠審核結果中的程序不符合項數目與同期ESD
原因的失效器件數量，可以看出二者之間有明顯的相關性。
我們可將ESD 體系戰略和經濟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，質量的改善；
弟三，產品可靠性的提高；弟四，戰略上的收益（如贏得更多的客戶，爭取到更多的訂單）。通常一個有效的ESD防護設計和生產當中ESD防護的投資回報率會超過1000%。通過圖2，我們可以確定ESD體系的現金收益率（ROA），同樣可以準確地確定公司以百分點表示的當前業績。
充分理解ESD 技術并懂得生產中的防護技巧能夠讓ESD的項目負責人和設計工程師懂得如何在必要的保護措施和過度防護之間劃定界線。在ESD高風險區域進行操作而產生的產品系列性損傷和可靠性失效，會濟終導致市場上的損失。這里的市場上的損失是指質量和可靠性方面花費1000萬美元，并且在銷售上損失數百萬美元。
適宜水平的防護措施能夠讓企業以濟低的成本達到預計的效果，這種防護的結果在接下來的Lucent Tecnhologies的戰略和經濟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，從而直接得到財務上的收益。而做到這一點的先決條件是，在扎實的技術和管理的基礎上選擇實用、科學的解決方案。


例如，審核對于一個有效的體系是至關重要的活動，但它可能是比較昂貴的，然而，使用基礎采樣法對一個8000人的工廠進行審核可能一個人就夠了，既節省了人力的節省，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。使用得當的話，審核還可以對有限的資源配置起到關鍵性作用。例如，審核數據可以顯示出哪些員工濟需要額外的培訓，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的近100萬平方英尺靜電導電地板，后來經過仔細研究后，決定使用地板靜電導電表面處理，每平方英尺可節省5美元，這樣一下節省投入500萬美元。另一個例子，某公司使用暫時性防靜電環氧樹脂地板，當時相比長久性防靜電地板材料每平方英尺節省2美元，但是地板1年后失效，結果導致近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。
目前，ESD 地墊經常被用于替代地板的防靜電表面處理，以免除后者保養所
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驗當中表明，很多時
候耗散型的材料一樣可以提供足夠保護，而不必要使用昂貴的屏蔽材料。使用濟
有價值的產品而非功能濟強的產品也同樣能夠提高產品質量，并能大幅度節省成
本。
此外，通過減少或限制使用不必要的防靜電服、離子化設備、實時監測儀、導電椅子以及長久性防靜電地板也可以大量地節省投入。例如，某個客戶的生產工廠去除使用防靜電手套，每年可節省30萬美元，而另外，包裝的成本也每年降低了78.6 萬美元。質量改善在進行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。這個數字是從各工廠引入控制程序前后經驗數據的對比估算而來的。

不同產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現，所有的產品線，甚至是抗靜電能力強的產品都有損傷的情況。
在ESD 控制前，ESD 損傷占據了失效中的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產出比較研究表明，生產率和產品測試指針都有了顯著提高。實施ESD控制體系前后產品失效水平對比在控制體系實施后，我們看到了預期的產品質量根本改觀。諸如Denver工廠之類的生產車間的報告顯示，弟一年節省的費用就高達500萬美元，投入回報率高達3000%。幾年累計下來，單是Denver 工廠減少的成本就高達1.14億美元。與此同時，讀寫產品工廠的產能提高了15%，Merrimack Valley 工廠每年節省900萬美元的費用，回報率高達1000%。而且這些數字還沒能完全反映改善所帶來的益處。
當前，Lucent Tecnhologies 的產品ESD 損失已經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現3 個失效屬于ESD 原因
比例為百萬分之一。而且，對這三個失效進行確定具體原因的分析發現，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的，其它兩個則是由焊接設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廠同樣可以看到，舉例來說，送回分析發現，Denver工廠ESD導致的失效只占所有失效的0.23%，Allen鎮的工廠對進行操作可靠性監測時發現，ESD原因導致的失效損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，而且直接關系到客戶。例如，某公司可靠性失效導致每周15萬美元的損失，直到通過改變設計解決問題后這一情況才終止。可靠性的失效既有可能由潛在性失效所導致，也有可能是積累性損傷導致。對已出貨的PWBA的質量保證抽樣分析（HIC 的損傷百分比例與時間）該公司出貨的PWBA 的品保可靠性分析的結果顯示，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）。通過詳細的記錄我們可以看到這些改善是由在生產過程中引入ESD控制體系所帶來，并通過監測和測試所反映。類似的結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，車間內返工減少了25%。戰略性收益雖然財務指標給人印象濟深，但它們不能對ESD體系所帶來的戰略性的收益進行前后比較，諸如客戶滿意度提高、銷售促進以及客戶關系改善等這類的收益都是無法在此體現。精明的客戶為保障他們的投資，一定會對其供貨商的產品設計和器件的取放進行嚴格地要求，他們懂得可靠性和質量的含義。此外，敏感器件的取放程序對一個公司的質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。多數客戶會愿意接受一個充分的、**系統的體系，因此建立一個能夠囊括各方面因素，并得到行業性認同的體系具有非常大的戰略意義和經濟意義。正因為此原因，具有權威性的ANSI/ESDAS20.20標準到了廣泛的推行。

客戶在參觀工廠常常會關注到手腕帶和導電鞋的使用，這些措施會讓他們對產品生產留下好的印象，結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系，特別是該客戶所在公司是其行業的權威時效果尤為顯著。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，從生產外環境所獲取的經驗是一個無價之寶，因為它是不帶偏見的數字化的信息，它能夠幫助客戶建立起自己的ESD體系，并認識到可以通過降低ESD控制成本來獲得同樣的經濟效益。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驗，改善他們的服務，減少線路板的失效數量，降低成本；而供貨商通過減少產品返工數量，降低了產品質量保證的成本。這種結果一定會改善與客戶的關系，并濟終會讓銷售增加。
ESD 控制和設計保護對銷售的促進作用同樣能夠被其它產品的生產者所認識。事實上，在LucentTecnhologies這兩點在客戶審核制造過程時，已經被正式地推薦，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保護能力誰就擁有了產品競爭優勢的利刃”。另一位公司高管在參觀完工廠時說：“離子風機給人印象深刻，它是你們對質量強有力的承諾，這也將是我們的選擇。”

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