מזה כשני עשורים קיימת הסכמה רבתי כי אחת מאבני היסוד בבקרת איכות הייצור של רכיבים ומכלולים אלקטרוניים הינה התוכנית לבקרת מפגעי חשמל סטטי (ESD (Electro Static Discharge) Control program), להלן- תוכנית לבקרת ESD. היקף התוכנית לבקרתESD נקבע על ידי רגישות הרכיבים ועל פי הוראות הטיפול בהם. כיום רבים הרכיבים היוצאים לשוק לאחר שנבדקו וקיבלו ציון ESDS (Electrostatic Discharge Susceptibility), אולם מגוון אתרי ואפשרויות הייצור אינם מאפשרים סטנדרטיזציה של ציון זה.

הסיבה העיקרית לפיתוח תוכנית בקרת ESD הינה רצון החברות לחסוך בכסף.

הגברת היקף הייצור והקטנת היקף הפסילות עשויות להפיק "החזר על השקעה" (ROI) עד 1000% לשנה2. הסיבה השנייה לפיתוח תוכנית בקרת ESD היא הדרישות הנובעות מיישום נהלי בקרת איכות כגון נהלי ISO ודרישה ליישום של נהלי ESD מצד לקוחות החברה.
ללא קשר לסיבה, אין כמעט עוררין על העובדה כי פיתוח ויישום תוכנית ESD מוליכה באופן ישיר לתוצאות כלכליות מיטביות. מאז 2002, משה גרופר מתמחה בכל הקשור לבקרת מפגעי חשמל סטטי בתעשיית האלקטרוניקה בפרט ובתעשייה בכלל. הפעילות כוללת יעוץ לארגונים בהצטיידות הרלוונטית, ביצוע הדרכות והכשרות לקבוצות ויחידים, עזרה בבניית תוכנית בקרת ESD ארגונית, עריכת סקרי ESD (Audits), ביצוע מדידות חשמליות ובדיקות תקינות לציוד ותשתיות המיועדים לבקרת חשמל סטטי, איתור ומניעת מפגעים אפשריים ופתרון בעיות איכות ביצור הנובעות מהצטברות ופריקה בלתי מבוקרת של מטענים אלקטרוסטטיים.

הפחתת עלויות באמצעות תוכנית בקרת ESD לבקרת מפגעי חשמל סטטי
תנאי מוקדם להפחתת פסילות מוצרים על רקע ESD הינו קיום מודעות ארגונית ואישית לנזקי ESD ויישום בלתי מתפשר של תוכנית בקרת ESD. מפגעי ESD פוגעים באמינות המוצר באופן ברור וחמור יותר ככל שמופע הפגיעה מרוחק יותר משלב הייצור. תקלות המתרחשות אצל המשתמש הסופי או לאחר שהמוצר עבר תהליך של בדיקות סופיות ("Walking Wounded"), פוגעות ביצרן או במשווק באופן יקר ומורכב ביותר, בייחוד בגלל הצורך בבדיקות כוללות לדגם, בטיפול במוצר עצמו בשטח, בהחזרה לאתר הייצור, בפיצוי הלקוח, בהקצאת משאבים חלופיים ובפגיעה במוניטין המוצר. תוכנית בקרת ESD יעילה תשפר את התפוקה, תגביר את אמינות המוצר, תתרום לשביעות הרצון מהמוצר ומהיצרן, וכתוצאה מכך תשפיע לטובה על הגדלת ההכנסות.

סיווג ESDS – רגישות לפריקה בלתי מבוקרת של מטען אלקטרוסטטי
בבואנו לפתח וליישם תוכנית בקרת ESD, חשוב ביותר לדעת מהי רגישות הרכיבים האלקטרוניים המיועדים להגנה. סיווג יסודי של רכיבים אלו חייב לכלול הפעלת פרוטוקול בדיקה בהתאם להליכי הבדיקה הבין-לאומיים (HBM, MM, CDM), כך שרגישותם לפריקה אלקטרוסטטית תיקבע בהתאם למיקום בתהליך הייצור6. היכרות עם רמת רגישות הרכיב והמעגל האלקטרוני ל-ESD תביא לפיתוח תוכנית בקרת ESD היעילה והחסכונית ביותר. במידה ולא קיים מידע על רמת רגישות הרכיב, יש לתכנן וליישם תוכנית בקרת ESD באופן מלא ודקדקני בהתאם להמלצות התקנים הבין-לאומיים.

הגדרת הנזק וכמותו
נזקים כלכליים כתוצאה מנזק המיוחס ל-ESD מתבטאים באחת או יותר מן התופעות הבאות: אובדן זמן, אובדן קשר, אובדן מידע, "מכת חשמל" עד לגרימת כאב לעובדים, הפרעה למערכות ממוחשבות עד כדי " Re-Boot", נזק לציוד וכשל בחומרה. על מנת לברר ולהגדיר מהו גובה ההחזר על ההשקעה בתוכנית בקרת ESD, יש לאסוף מידע על עלויות החזרות, תיקון ופסילה של ציוד לפני ואחרי יישום התוכנית. טרי אומאלי, לשעבר מנהל איכות ואחראי ESD בחברת AT&T, אסף מידע כזה לפני ואחרי יישום תוכנית לבקרת ESD, בשני אתרי ייצור שונים. המידע שנאסף מראה בבירור חיסכון בהיקף של כ-50% בעלויות ההחזרות והתיקון, בשני האתרים שנסקרו2. מחקר אחר שנערך בחברת Lucent Technologies העלה כי גובה ההחזר על השקעה (ROI) האופייני לתוכנית בקרת ESD הוא 1000%. אמנם מחד התוכנית צריכה להיבנות כך שתמזער באופן יעיל את ההוצאות על יישומה, אולם מאידך אסור לשכוח כי פגיעה באמינות המוצר ובמוניטין החברה עשויים לעלות לחברה בהפסד של עשרה מליון דולר ואף יותר.

הגדרת האזורים המסוכנים באתר הייצור
מעבר הרכיבים באזור שאינו EPA מגביר פי כמה את הסכנה לפגיעה. ממצאי בדיקות ESD8 שנעשו עוד בסוף שנות ה-90 העלו כי בבחינת הפעילות האופיינית לאזור ייצור, ביחס לרמת הלחות היחסית וגובה המטען האלקטרוסטטי הנוצר (בוולטים) על גבי עובדים וחפצים, ניתן לזהות עלייה עד פי 5 ברמת ייצור המטען האלקטרוסטטי כשהלחות היחסית יורדת ל- 10%. יש להקפיד ולמפות את האזורים בהם מטופלים רכיבים רגישים ולמגן אותם בהתאם לכללי התוכנית לבקרת ESD.

מחויבות כל הגורמים ליישום יעיל
הגנה על רכיב רגיש לחשמל סטטי (ESD Sensitive Device) בכל תחנות קו הייצור, למעט אחת, אינו קביל. יעילותה של תוכנית לבקרת ESD מושתת על שני עקרונות פעולה חיוניים: יסודיות בתכנון ודקדקנות ביישום. נזקי ESD אינם פשוטים לזיהוי או לתיקון, ולכן הנהלת החברה, המנהל המתכנן והעובד המיישם חייבים כולם בהקפדה על משמעת ESD בכל מרחב ה-EPA (Electro Static Protected Area), החל ממחסן קליטת חומרי הגלם, דרך השינוע, הייצור, אחסנת התוצרת הגמורה וכלה בניפוק ללקוח. מעל 21% מבדיקות הכשל בתעשיית האלקטרוניקה מראות6 שמעל 30% מכלל כשלי הרכיבים האלקטרוניים ניתנים לייחוס לפריקה בלתי מבוקרת של חשמל סטטי. כבר בשלהי המאה הקודמת, חברות מצליחות כגון AT&T, Motorola, Nokia HP, ו-IBM הצליחו לאתר את נקודת כשל ה-ESD, להעריך את עלות הנזק ולשקלל את גובה ההחזר על ההשקעה בתוכנית בקרת ESD שלהן. חברות אלו החליטו כי ההחזר על השקעותיהן בתוכנית לבקרת מפגעי חשמל סטטי הינו חלק בלתי נפרד מרווחיהן וממקור הצלחתן. אולם, אפילו לאחר יישום מוצלח של תוכנית בקרת ESD עדיין עשויות יצרניות אלקטרוניקה לאבד כ- 5% מתוצרתן עקב פסילות מוצרים. מניעת בזבוז והשקעת-יתר בתוכנית לבקרת ESD חשובים ביותר להצלחת התוכנית. מקור בתעשיית האלקטרוניקה6 מצהיר כי החזר אופייני להשקעה בתוכנית בקרת ESD עומד על 1:95, קרי החזר של 95$ במניעת נזקי ESD על כל 1$ המושקע בתוכנית6.

נושאים נוספים – הטמעה, הכשרה, הצטיידות ופיקוח
קיימים עוד מספר נושאים חשובים בהם צריכה לגעת תוכנית יעילה של בקרת ESD באזור הייצור, כגון: הדרכת עובדים בנושא ESD, מינוי אחראי ESD, פיקוח על קיום נהלי ה- ESD, ביצוע סיקור ESD, הצטיידות בציוד אנטיסטטי וחומרים לבקרת ESD, שימוש בחומרי ניקוי אנטיסטטיים, מערכות יוניזציה ועוד.

סיכום
תוכנית בקרת ESD מקיפה ומיושמת כהלכה הינה אמצעי מוכח לחיסכון כספי ניכר, העשוי להביא להחזר על ההשקעה עד ל- 1000% בשנה, או 95$ החזר בחיסכון על כל 1$ דולר המושקע בתוכנית. מתי חיבקת את אחראי ה-ESD שלך לאחרונה?

מקורות
המאמר תורגם ונערך ע"י משה גרופר, מאי 2008.

1. 1) ROI (Return on Investment) in ESD Control, or ESD Control & (Huge) Cost Savings, Ryne C. Allen, Desco Industries Inc. (DII), Employee Owned, November 1999, Reproduced with Permission, EE-Evaluation Engineering, November 1999.2) "How to Set UP and ESD Control Program", Ryne C. Allen, EE, February 19993) ESD Program Management, 2nd Edition, Dangelmayer, G. Theodore, Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, 19994) Electrostatic Discharge Control, McAteer, Owen J., McGraw Hill Publishing, New York, 19905) http://www.netlabs.net/, Chase, Gene, Gene Chase's Shocking Home Page, 6/996) ESD Association, NE Chapter General Meeting, Speaker: Terry Welsher, Bell Labs, Lucent Technologies, 12/2/97
2. 7) The ESD Association, 7900 Turin Road, Bldg. 3, Suite 2, Rome, NY 13440-2069, http://esda.org.
3. 8) AT&T ESD Control Handbook, 1989.

10) משה גרופר מוסמך בישראל לביצוע מדידות וסיקורים של חומרים אנטיסטטיים ואזורים מוגנים בפני פריקה אנטיסטטית, חבר באיגוד ESDA ארה"ב, חבר (על פי זימון) בועדות תקינה רלוונטית של מכון התקנים.