Elektronikkproduksjon – hvordan takle ESD?

Elektrostatisk utladning er verken et nytt eller ukjent fenomen i elektronikkproduksjon. De fleste fagfolk arbeider allerede i kontrollerte miljøer, kjenner standardene og måler jordforbindelser rutinemessig. Likevel utgjør ESD-relaterte feil en betydelig andel av både interne feil og latente feil. Selv små avvik i det daglige oppsettet kan skape usynlige, men kritiske svekkelser i moderne komponenter.

Denne artikkelen er utarbeidet av Brian Nielsen hos HIN A/S og samler de viktigste tekniske punktene og gir samtidig en oversikt over hvordan man stabiliserer sin ESD-kontroll i praksis – både gjennom prosedyrer, målinger og riktig utstyr.

Hvorfor er ESD fortsatt en reell risiko – også i etablerte produksjonsmiljøer?

ESD er en plutselig utladning mellom to objekter med forskjellig ladning. I praksis er det ofte en operatør, et verktøy eller en overflate som treffer en ubeskyttet pad, et IC-ben eller en lederbane. Mens mennesker først merker utladninger rundt 3 000 volt, kan moderne halvlederteknologi skades av noen få hundre volt.

Det betyr at en utladning kan skje uten lyd, uten gnist og uten at noen legger merke til det – men fortsatt gi:

• Øyeblikkelige feil (catastrophic failures), hvor komponenten blir permanent skadet.
• Latente feil, hvor komponenten bare svekkes, og feilen først oppstår etter uker eller måneder i drift.

Det er nettopp de latente feilene som gjør ESD ekstra kostbart, fordi de ofte ender som RMA-saker, driftsstans hos kunden, tap av omdømme og i verste fall tap av kunder.

Standardene skjerpes – og kundene forventer dokumentasjon

IEC/DS/EN 61340-5-1 beskriver retningslinjer for hvordan et ESD-kontrollert område skal etableres og vedlikeholdes. Det handler ikke bare om personsikring, men om et fullt kontrollert miljø hvor alle overflater, materialer og hjelpemidler fungerer integrert:

• Gulv og inventar skal ha dokumentert avledningsevne
• Arbeidstøy, sko, hæljordere og håndleddsbånd skal sikre trygg håndtering av ESD-følsomme komponenter
• Bordtilbehør, verktøy og emballasje skal forhindre ESD-hendelser
• Ionisering skal nøytralisere ladninger på isolatorer
• Regelmessige tester og logging skal dokumentere kontrollnivået

Mange kunder – spesielt innen medisinsk teknologi, automotive, telekom og aerospace – krever i dag at leverandører kan dokumentere ESD-kontroll som en del av sine auditprogrammer. Manglende dokumentasjon kan alene være nok til å miste ordre.

De skjulte kostnadene uten ESD-kontroll

Bedrifter med stabile ESD-programmer opplever markant lavere kvalitetskostnader. Årsaken er at dårlig ESD-kontroll skaper effekter som sjelden registreres som “ESD-relaterte”, men i stedet framstår som:

• Flere feil i sluttest
• Økt rework
• Ustabile komponenter
• Produktfeil hos kunden som følge av latente ESD-skader
• Supportkostnader og RMA-administrasjon

Den reelle kostnaden for én latent svekket komponent kan være mange ganger større enn verdien av selve komponenten – og i ekstreme tilfeller koste viktige kundeforhold.

Hvordan etablerer man en sterk ESD-kontroll?

Et godt ESD-program består av tre hovedområder: innredningsdesign, personkontroll og prosesskontroll.

1. Innredningsdesign – arbeidsmiljøet må avlede sikkert

Et ESD-sikkert område starter med riktige materialer:

• Gulv (f.eks. STO ESD-gulv) som sikrer optimal avledning
• Arbeidsmatter og bordbelegg (f.eks. fra Desco) som skaper kontrollerte arbeidsområder
• Møbler og bordtilbehør (Treston, DESCO, BSC m.fl.) i antistatiske materialer – og korrekt jording
• Utsuging, lupelamper og PCB-holdere (Weller og Alsident) anbefales i ESD-sikre utførelser

En stor del av ESD-problemer skyldes uensartede materialer eller “små” endringer i innredningen som ikke er testet.

2. Personkontroll – den mest kritiske faktoren

Operatøren er ofte den største kilden til statisk elektrisitet. Derfor er korrekt personbeskyttelse avgjørende:

• ESD-sko eller sandaler (Birkenstock, Sievi)
• Håndleddsbånd og spiralledninger (Desco og BSC)
• Kitler, T-skjorter og jakker med ledende fibre
• Hæljordere for gjester og midlertidig personell

Regelmessig testing via ESD-tester er en del av standarden og sikrer dokumentert kontroll.

3. Prosesskontroll – målinger, ionisering og emballasje

Selv i optimale omgivelser vil det finnes isolatorer som kun kan nøytraliseres med ionisering:

• ION-blåsere som fjerner statiske ladninger fra komponenter, verktøy og plast
• Kapton- og antistatisk tape i stedet for standardtape
• MBB-poser og antistatiske poser (Desco og BSC) for beskyttelse ved lagring og transport
• Jordingsbokser og forbindelsesledninger

Når alle ledd i prosessen fungerer sammen, synker feilraten markant.

ESD-sikring er en investering – ikke en utgift

Et effektivt ESD-oppsett krever investeringer i utstyr, opplæring og løpende målinger. Men sammenlignet med kostnadene ved reklamasjoner, produksjonsstans og tapte kunder, er ESD-sikring en svært lønnsom investering.

Bedrifter med sterk ESD-kontroll opplever:

• Færre interne feil
• Raskere testing og feilsøking
• Styrket kundetillit
• Enklere audits og sertifiseringer
• Lavere total cost of quality

Når kvaliteten er kritisk, må ESD-kontrollen være det samme

Etter hvert som komponenter blir mindre, mer følsomme og dyrere, er tradisjonelle ESD-tiltak ikke lenger tilstrekkelige. Et moderne ESD-program er en strategisk disiplin som påvirker både OEE, kvalitet og konkurransekraft.

Bedrifter som investerer i stabile og dokumenterbare løsninger, får ikke bare færre feil – de får også en mer robust og profesjonell produksjon som kundene stoler på.

Hos HIN jobber man med et bredt utvalg av ESD-sikre produkter fra bl.a. Desco, Treston, Weller, BSC, Artigo, Alsident, UIR og Ideal-Tek – fra gulv, matter og emballasje til klær, verktøy, ionisering og bordutstyr. Dette gjør det mulig å bygge komplette løsninger som matcher både standarder og de faktiske forholdene i produksjonen.

Brian Nielsen hjelper gjerne med rådgivning og sparring rundt optimalisering av ESD-sikringen. Han har lang erfaring med ESD-målinger hos kunder – og nesten alle blir overrasket over nivåene han avdekker.