ESD管理体系作用及其重要性

日期:2013-03-12 09:18

 

    ESD管理体系作用及其重要,建立一个成功的ESD管理体系是减少敏感器件ESD损伤的关键

静电放电(Electrostatic discharge  ESD)会对微电子器件以及包含这些器件的电子产品的制造过程和工作运行造成严重的损伤。电子器件的微小化、操作系统的高速度以及工厂自动化技术的使用使得ESD控制体系成为ESD敏感器件质量控制和可靠性保障的重要因素。

     一个成功的ESD体系的建立、实施及管理必须全方位系统性考虑问题,它包括从产品设计到产品被客户接受的整个过程。而且体系必须进行很好地管理,并使之融入到制造过程的每一个环节,以求最终的成功。事实上,一个管理很好的体系比单靠硬件投入要有效得多。本文所说的12项关键性因素构成了成功的ESD管理的基础。

其中前四项因素说明了良好的组织和授权对于体系建立和实施的初期阶段以及长时间运行和改善阶段的重要性。这些因素包括:文件化的执行计划,管理授权,稳定的项目负责人(process owner),以及积极的领导团队。

接下来的五项因素阐述了项目负责人的基础工具:务实原则,培训体系,审核体系,检测实验室,以及有效的外部沟通。而最后的三个因素:系统计划,人性化解决问题以及持续改进——则是帮助体系有效运行的重要管理原则。

      ESD项目负责人必须了解12项关键性因素,并懂得其的意思所在。一旦遇到包含敏感器件的产品及生产线时,这些因素应得到遵循和实践。遵循这些因素能够产生成本效益和持续性成功的效果。

   本文是12个关键性因素的基本介绍,我们在这里强调它们,是希望它们可以像座右铭一样被牢牢记住。虽然在本文某些因素只是简单地介绍,但它们每一项都是非常重要的。对它们全面核详细的讨论,可参考《ESD体系管理》一书。

因素一:有效的实施计划

     ESD体系的成功依赖它的执行情况,缺少有效的实施计划,即使是最完美的体系也会失败,因此,建立一个有效的实施计划是非常重要的。而且,计划必须形成文字,并且努力为计划的建立创造一个良好的环境:如成立一个能够自我指导的团队;在项目的一开始能够透彻地理解所有概念。要保证在实施计划时掌握了所有12个因素的内涵。计划的细节应当并形成文字性的实施方案。同时,在计划中应当明确职责、期限和进度。

    做完计划后将计划的实施和检查分解成为一系列的小项目。此外,计划要有整个工作的时间表,要保证将供应商、分销商、分包商和初始设备制造商(original equipment manufacturers)在建立体系时列入计划中。因为它们是整个体系的延伸,必须遵照体系实行。实际上,在选择这些合作伙伴时,他们的ESD程序和包装材料要首先经过验证。

计划还要考虑其他11项因素。按照本文所示,与ESD管理团队成员进行沟通,并且对生产车间进行调查,计划的具体细节应当列入相应的类别,如管理委员会、测试室、采购、自动化设备等。负责人对每一条细则都应该注明,该项目的每个任务由谁来担当以及什么时候来完成。

    通过这种方式来组织实施项目,负责人的眼界会变得更宽,避免因为个人的倾向被细节问题所纠缠。进而,优先级别可以设置得更有效,任务可以分配给适当的人员,时间可以根据员工在计划中的进度来把握。

因素二:管理授权

   ESD控制贯穿于整个公司及其供应商和分包商,因此,寻求所有层面的管理支持,特别是高层管理的支持是非常重要的。它可以建立一种协作机制,使得计划具体实施变得快速而高效。否则,体系的实施道路会有不可逾越的障碍,并且可能导致最终的失败。

因此,必须首先积极寻求管理的授权,然后通过周期性地验证,看体系是否能够长期成功运行。大型工厂的组织机构,各种职能和层次的管理人员可能会多达200300人,而小厂可能只有23个管理人员。无论怎样,被授权管理员工、解决ESD问题的各层管理人员是  一个成功ESD体系的重要组成部分。没有明晰和有力的委员会和高层管理的参与,问题就不能得到长期有效地解决。只要高层管理对体系有信心,即使先前持抵制态度的少数中层和低层的管理人员也会转向支持体系。

    一旦管理授权建立起来,就应当通过标语等形式对所有员工宣布公司ESD防护计划和解决问题的方法。而且让这种推广方式应通过管理手段每年都进行。一件能够说明管理授权的重要事项是实施培训、采购、审核等项目的预算,而且该预算必须包含对项目负责人提供长期的财务支持。

因素三:稳定的项目负责人

    成功的ESD体系需要稳定,这其中包括一个稳定的高素质、专业化的领导团队。早期,设立专职ESD人员的方式受到批评,之后,人们也认为ESD兼职在小公司足矣,然而,在规模较大的公司,ESD兼职方式不可能让ESD的工作得到有效完成。技术研究、设备购买选型、准备程序手册和操作指引、建立培训体系以及让关键性因素得到实现,都需要专职来做。

   体系实施中的困难,往往因为很少人懂ESD技术,不了解ESD带来的风险而被忽视。ESD负责人必须充当所有ESD工程问题的顾问,同时又要统筹考虑计划。运作一个有效的ESD管理体系实施需要ESD负责人至少两年的全身心的努力才能获得财务的收益。

因素四:积极的领导团队

    一个积极的ESD团队可以将所有的努力集中起来,并可更高效率地解决问题。管理团队是一个关键性的因素,因为一个专职的项目负责人不可能独自实施和推动系统的进展,况且体系的工作有很多,涉及的问题又是多方面的。

    一个可以共享信息并从专家和管理层获得帮助的工作团队对于项目负责人来说是一个无价的资源,这样的团队是沟通得一个重要部分,并且让职责得到合理的分配。

因素五:务实原则

    ESD控制要求必须落实并制订正式的文件,因为这两点是整个计划的基础。所有的活动、程序以及支持文件都是以这两项要求为前提的。

    理所当然,注意培训需求和形成易于理解的文件对于务实原则来说也是重要的两个方面。正确地执行程序要求依赖于对要求的充分理解,因此完全将其文件化是根本。此外,体系的要求必须务实才能强制执行。

编写手册可以使要求形成文字,它可以在所有员工的培训和技术普及当中发挥作用。手册中所反映出的信息应该是ESD体系可以理解的陈述。培训以此为基础,同时编制审核表保证它得到贯彻,员工的工作就能够依此进行。

    虽然,ESD的要求涉及面广,要求全面,但它们必须务实才容易遵循;要求必须变成符合实际的文字人们才可以不出错;程序必须清楚地说明,并优先考虑人性化因素(见因素十一),它才可以得到贯彻。

编写的支持性的操作指引会在过程检查、审核和工厂维护等活动中使用。这些文件同样要易于理解和务实。

因素六:目标性培训

    显而易见,成功的ESD中,培训也是关键性因素之一,是所有阶段首要考虑的问题。培训体系要建立在可以度量目标的基础之上,而目标的度量又来自于审核体系。ESD项目负责人应明确和决定培训的具体需求。审核的结果可以清楚地表明:什么时候需要培训、谁需要培训、培训什么内容以及培训是否成功。

因素七:应用科学手段的审核

    审核是一个健康体系背后不可或缺的力量,是成功体系稳定运行的关键。它促使体系按照要求运行。一个强有力的委员会也往往通过它建立体系的持续改善机制。以下列出的四个审核技巧能够让ESD项目负责人科学、节约地管理体系:

I.          ESD系统审核

II.       内部审核

III.     统计程序

IV.     员工的自检

    将审核报告公布能够促使各部门的经理和工程师改善本部门的工作。它为项目负责人高效地管理和维护体系提供了必要的工具。它们能够明确问题,又能随后解决问题。

挑选审核员和过程检查员很关键:他们必须能够承受受到关注的压力;他们必须在最初的检查当中发现和报告所有的不符合项。审核的目标是为管理层提供有用的信息以及时采取纠正措施,从而保护敏感器件不受ESD损伤。

在验证各部门是否符合ESD控制程序规定要求中,取样技巧、审核以及过程检查是极具价值的工具。这些程序必须写入手册和操作指引以便员工经过培训后照章执行。用于体系检查统计的基本单元是程序的不符合项。

对于一次审核来说,要将程序转变为问题,并将其编制为检查表来使用。除检查表之外,审核体系还包括一个审核检查小组、一个操作指引、一个便携的测试箱以及用于编制文件和处理数据的软件。收集的数据印制成趋势图或Pareto分析表等形式。项目负责人用这些图表表明趋势,指定和明确问题所在,并且将进程报告管理层,此外,审核报告也是极具价值的培训教材。审核体系的直接作用是持续改善。

因素八:ESD检测工具

     足够的检测能力是ESD项目负责人至关重要的工具。这些检测能力能够让项目负责人通过电气测量,科学地评估体系各方面问题及其运行的效果。例如,检测是审核、设备和敏感元器件采购检验、定义技术要求及程序、控制产品的来料检查、生产问题解决,培训示例、器件及系统失效性分析、产品或系统出货前检验等活动过程中的一个有机部分。

    虽然某些检测可能会非常复杂,但本文所推荐的许多检测是基础性的。这与体系务实的哲学思想是一致的。例如,通过检测ESD控制设施,审核检测过程中的标准化目标就可以达到。实际上,这个体系一旦建立,制造过程检验员所做所有前周期性检测,通过一种手腕带检测仪就能完成。这一观念可以显著降低体系维护成本,促进执行,让测试变得容易,并可简化培训。

   配备什么样的检测设施,取决于公司的预算、工厂的大小和检测的目标。各种测试设备和三种类别的检测设施应当予以建立,并能使用。这些设备和设施包括一个可以装入工具箱的现场审核工具包、一个包括一个便携式检测车在内的检测室,以及一个失效模型分析(FMA)实验室。

因素九:一个沟通体系

    成功的ESD控制体系中,有效沟通是一个极为重要的要素,也是最具挑战性的因素之一。项目负责人往往在低估困难和失败后方才认识到建立沟通体系的重要性。

    必须在项目开始时就建立一个健康的沟通体系,而且在所有阶段,它都应得到积极的管理。误解会对体系造成影响,举例来说,一次,一名质量审核员问,为什么在九个月当中会三次改变某项确定的要求。而事实是,该项要求三年前就发布了,而且从未变过,只是该审核员自己误以为它在变而已。

因素十:全面系统地进行计划

    ESD控制体系中不同的要素构成了一个全面的系统,它最终决定整个体系的成功。认识到每个要素都是整个有机体的一个部分,而不是只见树木不见森林非常重要。改变体系中的任何部分都会波及到其他要素。同样,体系也要通过改变来达到预期的效果。因此,全面系统进行计划就成为体系的另一侧面,项目负责人应当时时懂得,并在管理当中应用。

    首先,在因改变现状而导致的波及问题出现之前,项目负责人应当在计划中考虑这一点,并对整体的效果有一个预计。这种预计可以减少混乱,也可以防止在解决问题时出现新的问题。

例如,一个公司要将三种不同尺寸的手腕带换成一种可调节大小的手腕带,考虑因此所带来的相关问题就有很多:

·                                  要对所有员工进行新手腕带怎样调节的培训吗?

·                                  公司的手册当中有关手腕带的培训是否必须重新写?

·                                  因此会不会影响检查员的操作指引和检查清单?

·                                   将这一个改变与各方进行沟通的最佳途径是什么?

·                                  替换后,旧手腕带的检测方法是能否适用于新手腕带?

·                                  必须寻找和购买新的测试仪器吗?

·                                  如果新的测试方法被许可,已经写好的文件必须怎样改写?

·                                  这种可调节手腕带是否真的适合每个人?

·                                  员工会觉得手腕带安全舒适吗?

·                                  应当为手腕过大或过小的人员准备备用手腕带吗?

·                                  不用改变与公司长期合作的供应商能否购买到这种新手腕带?

   其次,在一个综合性体系中,波及问题往往会掩盖问题的根源所在。不能明确问题的根源所在,同样的问题会一遍遍重复出现。

   例如,某公司在审核时发现防静电脚跟带有问题,经过深入研究发现,许多员工穿戴脚跟带的方法是错误的。最直接的解决方法是增加员工使用脚跟带方法的培训,但实际上,如果不是因为脚跟带使用方法复杂,就不会出现这种问题,反复培训也就不必要了。这个问题的根源在于脚跟带的设计,而不是公司的培训方法。将脚跟带更换成简单使用的款式,就不可能有人员出错,问题也就得到了根本的解决。

因素十一:人性化地解决问题

   员工执行ESD控制程序的能力是解决ESD问题的重要部分。体系中每一个影响员工规定都必须考虑到员工所有合理要求和利益,也应想到人员出错是难免的。例如,某个设施让人不舒服,也不容易使用,员工就不会愿意执行。事实上,如果员工的要求没有考虑到,可能会导致整个体系的崩溃。用人性化的方式处理问题,考虑员工要求,是ESD体系中的一个关键因素,也是考验体系各个方面的因素。

因素十二:持续改进

   以上十一个因素的持续改进是一个健康的ESD体系的基础。有效地贯彻这些因素,可以创造出一个低投入高产出的体系,而这些因素的持续改进可以让这种效果保持下去。不少公司忽视了这一点的重要性,控制体系的运行仅仅停留在热情上,最终导致体系走入一个荒废、完全失效的境地。随之而来的是,所有的投入也随之浪费,没有任何质量改进被认可。因为没有任何审核体系能够发现,通常这种缺陷不易被察觉。

   相反,ESD控制体系的最终目标是,通过产品、服务的改善以及成本的降低让客户满意。不像赢得比赛一样有固定的目标,持续的改进是一个目标接一个目标的,没有终点的过程。

在向持续改进迈进的过程中,确定可以达到的固定目标是重要的。在开始的五年,首期目标是达到ESD控制程序的零偏离。这个可以度量的目标允许设立优先权,让项目负责人首先对最严重的问题负责,对次要问题而不直接承担,如此类推。这也直接提供了一个评估和汇报结果的方法。

    但是,在体系中确定零损伤并不意味着项目是成功的,或者已经完结,相反零偏差的报告只是项目的成功的一个里程碑。项目总有可以改进的空间,忽视持续改进,项目就会满足现状并走向退步。

    总有更好和更经济的技术和新的ESD控制产品需要评估,有新的解决方案需要考虑,有更好的培训技巧需要推行,而与此同时,ESD损伤的敏感器件也在不断地增加,保持技术同步的发展是至关重要的。

 

参考文献:

1. An ESD Management Focus, (Rome, NY: EOS/ESD Association, 1989).

2. WJ Kirk, “Uniform ESD Protection in a Large Multi-Departmental Assembly Plant,” in Proceedings of the EOS/ESD Symposium, (Orlando,

FL: EOS/ESD Association, 1982).

3. DE Frank, “The Perfect 10—Can You Really Have One?” in Proceedings of the EOS/ESD Symposium, (Las Vegas: EOS/ESD Association, 1981).

4. T Dangelmayer, ESD Program Management, 2nd ed., (Boston: Kluwer Academic Publishers, 2001).

5. R Gagne, Essentials of Learning for Instruction, (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1988).

   Ted Dangelmayer 在ESD业界是著名的专家,享有极高的声望,他曾经担任朗讯全球ESD实验室的主席,国际ESD联合会主席,美国静电放电协会(ESDA)标准委员会主席、ESD/EOS学会主席。他所领导的Lucent Technologies North Andover, MA,是全球第一个拿到ESD S20.20认证的公司。他所著的《ESD体系管理》在业界曾引起了强烈的反响,也广泛为欧美各国电子企业的ESD体系建立所遵循。本文是该书的浓缩,也是作者大量实践经验的一个总结。文章没有精彩的语句,但不乏精彩的思想。今天借助《电子制程方案》将这篇文章介绍给国内的ESD工作者,是希望它能够为国内电子企业的ESD体系建设指明方向,也希望它能为ESD实践工作提供理论上的依据和支持,更希望它能够推动国内ESD技术的普及和发展。

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