SCS 靜電管理方案：使用工業 4.0 解決方案克服電子產業面臨的關鍵挑戰

在節奏快速的電子製造業，即使作業稍微中斷也可能導致嚴重後果。靜電放電 (ESD) 和過度電性應力 (EOS)，是對效率和產品完整性有影響且最難察覺的兩種威脅。SCS 靜電管理方案不僅僅是典型的靜電控制措施，還採用首創的可擴充式工業 4.0 監測解決方案來因應這些挑戰。

ESD 和 EOS 是隱匿的靜電威脅

靜電或靜電電荷 的產生是因為材料內部或材料表面的電荷不平衡。此不平衡起因於摩擦起電；此現象則透過接觸後分離而產生。

靜電放電 (ESD) 是靜電電荷造成的結果，這也是我們在 ESD 控制中會嘗試將靜電電荷消除或將其降至最低的原因。當兩個靜電電荷位準 (電勢) 不同的物品彼此接近時，會快速出現自發性的電荷轉移，此時就會發生靜電放電。這個過程會發熱，如果電壓夠高的話，人體也可感覺得到，但即使電壓低許多，仍會導致電子元件中的電路熔化。在日常生活中，這可能只會是個小麻煩，但在電子製造活動中，這可能會帶來毀滅性後果。靜電放電 (ESD) 可能會破壞或摧毀敏感性元件，進而導致昂貴的維修費用、生產延遲，也會降低產品可靠度。

過度電性應力 (EOS) 是指施加到電路或裝置上的電氣訊號超出正常的工作參數，就會隨時間推疑產生與 ESD 事件類似的損壞。有可能是起因於失去接地連接，或接地上具有高頻雜訊或電磁干擾 (EMI)。

這三種情況都很難控制、消除或發現，因為不但肉眼看不見，其造成的損害也難以察覺。

電子產業面臨的挑戰

元件損壞和品質控制

現代化的電子元件對靜電放電極為敏感。即使是輕微的 ESD 事件，也會導致微晶片或電路板失去作用，甚至引發重大的財務損失。更糟的是，公司可能會受到潛在 ESD 缺陷的衝擊。當 ESD 已對元件造成衰退或破壞，但在測試期間仍可運作，接著交到客戶手中後，元件就故障或發生間歇性故障，這時就會發生上述衝擊。這不僅會導致保固維修成本更高，也會讓客戶倍感挫折，並且嚴重影響公司聲譽。

生產停機

與靜電相關的損壞通常需要進行冗長且艱難的調查，以查出原因並找到解決方式。這會導致生產線在診斷和解決問題期間停止運作，以致於超過生產期限並降低生產力。

法規遵循

若不符合 ANSI/ESD S20.20 等 ESD 標準，可能會錯失與許多客戶或未來潛在客戶的業務往來機會，因為客戶會要求符合最低限度的標準。

自動化生產線的 ESD 控制

在過去，主要的考量是控制工作台的 ESD 和人體放電模式 (HBM) ESD 事件。時至今日，大多數電子製造作業都是由機器完成，而產業也正努力跟進必要措施，以便在製程中保護 ESD 敏感裝置。

最佳解決方案

那麼，面對當今製造業的壓力，最佳的解決方案是什麼？以下列為基礎的系統：

連續偵測

SCS 靜電管理方案 (SMP) 可以合併使用三種不同類型的持續監測器、電離器和 SMP Web 應用程式。在我們深入探討系統的數據採集層面之前，我們應討論 ESD 控制中有關連續偵測的基礎知識。

連續監測器會針對 ESD 控制中不同參數的狀態和功能提供即時回饋：

• 透過腕帶的人體接地
• 工作表面接地
• 人體電壓
• 金屬工具 (例如半導體、磁碟機、平面板等) 和電子設備製造環境的接地和電磁完整性 (EMI)
• 靜電電壓
• ESD 事件
• 電離器平衡和放電時間

與日常使用的腕帶測試相比，工作站連續監測器具有顯著優勢，可以提供更高效率、更可靠的解決方案，以符合 ESD 控制標準 S20.20。這些優點包括：

• 立即偵測腕帶系統的任何故障，確保操作人員立即察覺任何問題
• 持續監測以察覺瞬間故障，例如因為初次撓曲疲乏而在「間歇」階段所發生的故障
• 自動化檢查並記錄結果，就無需手動測試並可降低出錯的風險

此種主動式作法有助於預防 ESD 事件，以免造成敏感元件受損。持續監測可降低 ESD 受損的風險，就無需手動檢查，更可讓操作人員專注在自己的工作，進而提高工作流程的效率和生產力。

在製造的所有階段均給予同等的關注

有效的靜電控制措施會要求對製造流程的每個階段進行監測。SMP 可確保持續檢查所有相關參數，包括與機器、工作台和人員。此方案可在所有階段都保持警覺，以免產品受損並保持完整性。

使用簡便的工具

對於負責管理多項職責的 ESD 協調員來說，SMP 提供使用簡便的工具，可簡化工作並有助於高效管理 ESD 協定。使用簡便性可增進效率，並確保靜電控制措施持續發揮，進而降低 ESD 事件的風險。

主動式作法

SMP 的重點在於對靜電管理採取主動式作法。會利用即時的資料和分析，在靜電問題造成破壞前就先加以因應。從反應型的救急方式轉變到主動式管理，不僅提高良率、增強產品可靠度，還提供可以衡量的投資報酬率。

遠端監測

遠端工作的趨勢讓靜電管理的複雜性提高，但 SMP 能透過進階的連線和遠端管理功能克服這個問題。本地託管的軟體可利用 Web 介面，讓工程師和技術人員從任何地點監測靜電位準並控制設備，無論身在何處，都可確保有效實施靜電控制措施。

智慧監測與分析

SCS 靜電管理方案 (SMP) 利用尖端的工業 4.0 技術和支援 IoT 的裝置，持續監測 ESD 控制參數。這個先進系統會收集即時資料，以判別當前趨勢和潛在問題，以利主動式措施降低受損和營運中斷的風險。

SMP 的精密分析功能可以立即偵測 ESD 事件和潛在的元件故障，有助於迅速解決問題。系統也可即時提供警報和電子郵件通知，確保及時回應並繼續運作。SMP 採用 API 結構，能與既有的製造系統密切整合，不僅能發揮最佳化工作流程效率，且沒有相關複雜作業。

SMP 能有效管理 ESD、EMI 和 EOS 風險，能讓製造商獲得競爭優勢。即時的資料擷取和分析能力，不僅可增進產品品質，更有助於提高客戶滿意度，甚至有節省成本的潛力。

SMP 包含什麼？

SMP 可以是全套產品，也可以靈活配合您的需求，因為其由單獨裝置所組成，可用來監測不同的參數。個別裝置總覽：

EM Aware 監測器

• 偵測並測量靜電放電 (ESD) 事件、靜電電壓和電離參數
• 這是完善的診斷工具，可識別有問題的環境，並鑑定工具 (如 SMT 生產線和手動焊接用的工具)，以處理 ESD 敏感裝置

圖 1：SMP EM Aware 監測器。(圖片來源： SCS)

接地主監測器

• 在工作區域，對製程工具的八個金屬接地連接，監測從「路徑到接地」的阻抗和電磁完整性 (EMI)。有鑑於其可監測的接地連接數，這種監測器是 SMT 線路接地的理想選擇。

圖 2：SMP 接地主監測器。(圖片來源：SCS)

WS Aware 監測器

• 針對操作人員、導電或耗散型工作表面及金屬工具的「路徑到接地」完整性進行持續監測。
• 選配的 Big Brother 遠端終端機，能讓監測器在操作人員接近靜電敏感元件，但未正確插入腕帶時發出警報
• 本產品可搭配 SCS 電源繼電器使用，在操作人員未正確接地前，不會允許工作區的工作台、手工具及其他電子裝置通電

圖 3：SMP WS Aware 監測器。(圖片來源：SCS)

Ion Pro™ 桌上型電離器

• 這是首款採用 Ion Gauge™ 專利技術的電離器，且其電荷平衡和放電時間會由靜電管理方案 (SMP) 進行監測。
• 會利用離子收集板對電荷平衡和放電時間進行取樣，藉此達到最佳的中和效率。中和效率不佳而需要進行維護時會發出警報

圖 4：SMP Ion Pro 桌上型電離器。(圖片來源：SCS)

診斷套件

SMP 診斷套件提供可攜式的 ESD 過程驗證方案。隨附的軟體可讓您透過網路上的任何 PC，從遠端監測結果。Pelican 外殼具備客製化嵌件和拉鏈式隔間，以便系統重新封裝，並移到下一個關注的 ESD 區域。每個外殼具有三個套件，各有不同的監測器配置：

• SMP 診斷套件
• ESD 事件診斷套件
• 工作站診斷套件

圖 5：Pelican 外殼可用來存放 SMP 診斷套件，並將其攜帶至下一個關注的 ESD 區域。(圖片來源：SCS)

結論

電子產業對精度和可靠度的要求極高，SCS 靜電管理方案所提供的必要解決方案，可因應靜電帶來的挑戰。此方案可整合工業 4.0 的創新，並配合遠端工作環境進行調整，因此能增進產品安全性、效率和品質，最終保障公司的利潤。

若電子製造商想要在動態、數位驅動的環境中保障其運作，並確保最高的品質標準，SCS 靜電管理方案是打造未來無靜電環境的關鍵投資。