ESD S20.20-2014修订关键点解析

ESDA于2014年6月11日发布修订之ANSI/ESD S20.20-2014静电防护管理控制标准,经恒信会员在电子工厂一年多实施经验及与ESDA沟通,由恒信静电中心精心编制本解析文档,旨在供电子行业ESD S20.20标准使用者参考和探讨,解析内容仅代表恒信静电中心之观点,并不保证内容的准确性,其中可能存在理解偏差或错误,对于任何个人或单位因此而引发的损失,将不承担任何责任和任何赔偿。

本解析方法采用与2007版标准内容直接对比分析方法,将与2007版之不同之处提取出来,由恒信会员一起讨论归纳总结,综合会员的理解进行陈述。

本解析仅解析修订变化之处,且排除个别单词修正之变化,针对已理解和掌控2007版标准的ESD从事人员,望从本文中进一步精准掌握2014版标准之要求,同时也希望更多ESD从事人员与我们交流和相互学习,推动国内ESD防护水平的提高和ESD防护措施适宜性。

ESD S20.20-2014较2007修订关键点:

1.0目的-无变化。

2.0范围-”This document applies to activities that … to damage by electrostatic discharges greater than or equal to 100 volts HBM, 200 volts CDM, and 35 volts on isolated conductors. “

适用范围之增加CDM和孤立导体两种模型,恒信静电中心认为此变化主要与ESDA根据电子行业生产发展的研究相适应,人工作业生产转向自动化智能化作业,越来越多的机器和智能机器人替代了人工,CMD和孤立导体(MM的典型代表)对ESDS器件影响越来越大。而在国内电子工厂还存在非常大的差异,大中型工厂紧跟发展人工操作越来越少,至极者零人工作业岗位接触ESDS器件,但仍有些小型电子工厂还是密集性人工作业,由此恒信静电中心认为使用者应该根据工厂现实状况建立不同侧重点的管理来适宜标准之应用,以求达到投入收益比最大化。依据新版标准之要求实施将使ESD防护更强健,更适宜工厂之末来发展。

另增加有关CDM和孤立导体的2个注释帮助使用者理解两个模型的应用。

3.0参考出版物-增加ANSI/ESD S13.1电焊/拆焊手动工具标准。

4.0定义-修订了1处文字表达更准确,需注意ESD ADV1.0更新为2014版。

5.0工作人员安全-增加“The resistance measurements obtained through the use of these test methods shall not be used to determine the relative safety of personnel exposed to high AC or DC voltages. ”进一步明确静电测量与人员安全,国内使用者需特别注意静电防护与人员安全相互关系,特别是有高压交直流之工作岗位。

6.1静电放电控制程序要求-“The lowest level(s) of device ESD sensitivity that can be handled”替代2007版“The most sensitive level of items to be handled”更准确表述敏感等级划分规则,更容易让使用者理解,使用者应该在文件中记录且应随生产及时更新ESDS器件各ESD模型之最低敏感电压作为防护管理基础。标准描述”Activities that handle items that are susceptible to lower withstand voltages may require additional control elements or adjusted limits. Processes designed to handle items that have an ESD sensitivity to lower withstand voltages can still claim compliance to this standard.”即实际最低敏感电压低于标准适用范围之电压时需要额外的控制要素和技术要求限值的调整,而控制要求的增加和限值的调整应针对ESD模型评估定制。

6.2静电放电控制程序经理或协调员-无变化。

6.3修正-将“requirements may be added, modified or deleted.”变更为“requirements may be deleted or modified outside the limits of this standard.”减少了“be added”并且限定只能删除或修改标准的限值,将不允许使用者通过任何理由增加内容和方法。

7.1 静电放电控制方案-增加”产品认可”要求。

7.2 培训方案-修订了1处文字表达更准确。

7.3 产品认可方案-新增章节,实际在2007版标准中就已经隐含此要求,而新版标准单独章节是将隐含要求(2007版标准的注解1)明确建立为具体要求,强化了产品认可过程,确保使用者初始选用的防静电产品就是合格的产品。需要注意的是“For ESD control items that were installed by the Organization before the adoption of this standard, on-going compliance verification records can be used as evidence of product qualification.”即使用本标准之前已使用的防静电产品,符合性验证记录可以作为产品认可的证据,但ESDA要求鞋/地面系统必须进行产品认可过程。

恒信静电中心认为标准所述产品认可方案与产品提供者-供应商关系密切,可结合质量管理体系中的8.4外部供应的产品和服务的控制,对即将选用的防静电产品应识别风险,建立供方评价和选择,应该有具体的方案和形成文件的信息。产品认可项目应包括标准表2和表3中所有选用的产品,即采购则必须认可,按产品认可方案在初始选用产品时应按标准要求测量来评估,产品规范复查、独立实验室评估或内部实验室评估三者之一均可作为评价依据。

需要注意产品认可与符合性验证的区别,产品认可是采购前,产品认可所使用的测试方法为各产品对应测试方法,产品认可之测试方法对测试环境有特别要求。STM 2.1服装,S 4.1工作表面,STM 7.1地面,STM 9.1鞋,STM 9.2脚筋带,STM 11.11包装表面电阻,STM 11.12体积电阻,STM 11.13 两点电阻,STM 11.31屏蔽包装,STM 12.1座椅,STM 97.1鞋/地面电阻,STM 97.2人体行走电压,都有要求在低湿环境(12±3%RH)以及适定湿度环境(23±1/2/3℃)进行测量,且部分产品仍需要中湿环境下进行测量。而符合性验证是在使用后,测试方法依据TR53(注意当前更新为ESD TR53-01-15)综合性技术报告之各产品对应章节,符合性验证根据周期频次在实际工作环境进行测量。

7.4符合性验证方案-修订了3处文字表达更准确。

8.0静电放电控制程序技术要求-修订了1处文字表达更准确。

8.1接地/等电位接地系统-“any other conductors that come into contact with ESDS items”限定其他导体为接触ESDS器件的导体,放宽了其他导体之管控要求,但需要使用者识别判断采取对应管控措施。

8.2人员接地-原注释项服装接地方式与站立操作段落结合到一起,表2的注解2在新标准的表3中描述。

需要特别注意的是鞋/地面系统,2007版标准分为两种情况,而2014版标准统一为一个要求,但在注解6提出新的限值概念。“6.The required limit of < 1.0 x 109 ohm is the “maximum” allowed value. The user should document the resistance values that were measured for product qualification for the footwear and the floor to comply with the < 100 volts body voltage generation and use these resistances for compliance verification.”解读为鞋和地面的符合性验证要求限值小于1.0乘10的9次方欧姆是标准允许最大值,使用者按实际测量做出的限值无论如何不能超过此值。而实际上使用者应记录产品认可测量人体综合峰值电压小于100伏时的电阻值(对应本标准适用范围定义HBM 100V之情形,若使用者ESDS器件敏感电压低于HBM 100V,此电压要求应按范围章节所述调整,手腕带系统作为HBM控制措施应同步调整),并使用这些电阻值作为符合性验证的要求限值。具体操作为根据STM 97.1/97.2测量鞋/地面的系统电阻和行走电压,判断电阻值和电压值符合产品认可要求限值时同时取得单独的鞋和单独的地面的阻值,可多次测量取值,最终结合鞋的测量仪器(综合测试仪)制定不大于人体行走电压不大于100伏时取得的电阻值做为符合性验证的要求限值。

8.3静电放电保护区-“The EPA shall have clearly identified boundaries.”对EPA的识别从警告标识变为边界标识,EPA区域划分将更明确,不存在不能清晰识别区域,特别是EPA与UPA有交叉或接壤的情况下更有利于管理工作,恒信静电中心建议使用者必须采用封闭的边界标识,任何可能进入EPA之入口均有可识别之界线,且界线不应有”T”字形存在,若有方向指示应保证其指示正确。

另修订了5处文字表达更准确。

8.3.1绝缘体-不必要绝缘体”be removed from the workstation or any operation where unprotected ESDS items are handled.”修订为“be removed from the EPA.”经恒信会员与ESDA沟通,此管控要求较2007标准更明确,这里识别必要或不必要的绝缘体仍然是指生产过程材料,任何非生产过程材料都应该识别为非必要的绝缘体从EPA移走,恒信静电中心认为从工厂管理角度出发,任何与生产无关者,无论是人员还是绝缘体、导体、工具、设备、物料等都应从EPA移走来减少静电源。

对于生产过程必要的绝缘体,新增了1项管控距离和静电场限制,125V/inch-62.5px,管控方式与2000V/inch-30cm一样。

另修订了4处文字表达更准确。

8.3.2孤立导体-新增章节,虽然标准中只做出了技术要求和测量仪器要求,但从机器模型的控制措施可以看出,在采购或使用导体物品之初应识别判定是否为孤立导体,同时注意其会不会与静电敏感件接触,不接触者不必受此条款限制,只有会接触静电敏感件的孤立导体则应该使用标准要求的静电压计测量导体和静电敏感件两个电压,确保之间电势差小于35V。恒信静电中心认为对应措施主要是接地措施将其变为非孤立导体和离子化设备中和静电使其两者电势差小于35V(表3中对电离器的残留电压从50V降为35V)。

表3-增加了人员手腕带接地连接件(非监测)即使用腕带接地插座,如果使用腕带接地监测报警器的仍按”Continuous Monitors”管控,而手腕带线的产品认可的寿命测试要求取消。增加了手持电焊/拆焊工具的产品项目,注意产品认可测试电压电阻电流而在符合性验证是只需要测试电阻,且电阻值要求的差异是因为使用后会有氧化和带焊接材料导致阻值增大。经恒信会员与ESDA沟通,移动设备之符合性验证应为“ESD TR53 Mobile Equipment Section”,现发行之2014版标准此处有误。使用者需注意注解中9和10对工作表面定义且对特殊情况下限值的差异化要求。

8.4包装-修订文字表达更准确表述标准原意而减少使用者误解,特别是使用者结合标准前言部分基本原理C论述对包装不做要求,同时特别注释使用者将包装材料放在操作台上作为工作表面(以及在周转移动设备上操作应按工作表面要求),应该将其作为工作表面接地,测量限值要求也应同工作表面。

8.5标记-无变化。需注意此要求仍然作为使用者考虑条款(非必要要求)。

此外,新版标准准前言部分明确了孤立导体模型与MM的关系, 孤立导体模型比MM模型的更典型。在静电放电发生情况例举增加了带电ESDS device 被接地或接触其他不同电势导体。描述电子元器件特性删除了MM。进一步言明ESD S20.20标准与ISO 9001标准的关系,推荐ESD认证与质量管理体系认证相辅相成,获得ESD认证应该通过协会认可的认证机构。附录A中3原手持工具加到表3后,替代为输送系统,通常作为工作表面管控。附录B中各静电放电模型描述有较多变化,特别是MM需要注意,以及表4中测试标准的变更对供应商产品的敏感性测试有影响。增加了Annex D,删除了Table 5。

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