SCS静電気管理プログラム：インダストリ4.0ソリューションでエレクトロニクス業界の重要課題を解決

目まぐるしく変化するエレクトロニクス製造の世界では、ちょっとした混乱でも大きな後退につながりかねません。効率と製品の完全性に対する最も油断のならない脅威のひとつが、静電気放電（ESD）と電気的過負荷（EOS）です。SCSの静電気管理プログラムは、一般的な静電制御対策にとどまらず、スケーラブルな業界初のインダストリ4.0監視ソリューションでこれらの課題に対応します。

静電気、ESD、EOSの隠れた脅威

静電気または帯電 は、物質の内部または表面上の電荷の不均衡から生じます。この現象は、接触と分離によって起こる摩擦帯電によって引き起こされます。

静電気放電（ESD）は静電気の結果として発生するため、ESD制御では静電気の除去または最小化を図ります。静電荷レベル（電位）が異なる2つのアイテムが互いに接近し、急速で自然な電荷移動が起こるときに発生します。これは熱を発生させ、十分に高い電圧であれば感じることができますが、はるかに低い電圧では電子部品内の回路を溶かす可能性があります。日常生活では些細な迷惑かもしれませんが、電子機器製造では壊滅的な結果をもたらす可能性があります。静電気放電（ESD）は、繊細な部品を損傷または破壊する可能性があり、高額な修理費用や生産遅延、製品の信頼性低下につながります。

電気的過負荷（EOS）とは、回路やデバイスに印加される電気信号が通常の動作パラメータを超え、時間の経過とともにESDイベントと同様の損傷を引き起こすことです。グランド接続の損失や、グランド上の高周波ノイズや電磁妨害（EMI）の存在によって引き起こされる可能性があります。

この3つはいずれも、肉眼で見ることができないため、コントロールすることも、排除することも、見つけることも困難です。

エレクトロニクス産業が直面する課題

部品の損傷と品質管理

現代の電子部品は、静電気放電に対して驚くほど敏感です。軽微なESDであっても、マイクロチップや回路基板を使用不能にし、多大な経済的損失をもたらす可能性があります。さらに悪いことに、企業は潜在的なESDによる不具合に見舞われる可能性があります。これらは、ESDによって部品が弱くなったり傷ついたりしたために、試験中ではまだ機能しながらも、顧客に引き渡された途端に部品が故障したり、断続的な不具合が発生したりする場合に起こります。保証修理の費用がかさむだけでなく、顧客の不満を招き、会社の評判にも大きな影響を与えます。

生産停止時間

静電気に関連した損傷は、その原因や対策方法について長く困難な調査につながることが多くなります。このため、問題を診断し解決する間、生産ラインが停止し、納期の遅れや生産性の低下につながる可能性があります。

規制遵守

ANSI/ESD S20.20のようなESD規格に準拠していない場合、多くの顧客や将来の潜在顧客が最低限の規格への準拠を要求するため、ビジネスの損失につながる可能性があります。

自動化ラインのESD制御

これまでは、作業台でのESDや人体モデル（HBM）のESDイベントを制御することが主な関心事でした。ほとんどの電子機器製造が機械で行われるようになった今日、業界はこれらの工程でESDに敏感なデバイスを保護するために必要な対策に追いつくのに苦労しています。

ベストソリューション

では、今日の製造現場のプレッシャーに対応するためのベストなソリューションは何でしょうか。それは、以下をベースにしたシステムです。

常時検出

SCS静電気管理プログラム（SMP）は、3種類の定期監視、イオナイザ、SMPウェブアプリケーションを組み合わせて使用することができます。システムのデータ収集面を掘り下げる前に、ESD制御における常時検出の基本について説明しておきましょう。

常時モニタは、ESD制御で使用される以下のようなさまざまなパラメータの状態や機能を即座にフィードバックします。

• リストストラップによる人の接地
• 作業面の接地
• 人体の電圧
• 半導体、ディスクドライブ、フラットパネル、電子機器製造環境などの金属製工具の接地および電磁完全性（EMI）
• 静電気電圧
• ESDイベント
• イオナイザのバランスおよび放電時間

ワークステーション常時モニタは、毎日のリストストラップテストと比較して大きな利点があり、ESD管理規格S20.20を満たすための、より効率的で信頼性の高いソリューションを提供します。これらの利点には以下が含まれます。

• リストストラップシステムの故障の即座な検知、およびオペレータによる問題発生の即座な認識
• 初期の屈曲疲労による「断続的な」段階で発生するような、一瞬の故障をキャッチするための常時監視
• 自動チェックと結果の記録により、手動テストの必要性をなくし、エラーのリスクを低減

この積極的なアプローチにより、繊細な部品にダメージを与える前にESDの発生を防ぐことができます。常時監視することで、ESD損傷のリスクを低減し、手作業によるチェックの必要性をなくし、オペレータは作業に集中できるため、ワークフローの効率と生産性が向上します。

製造の全段階における均等な配慮

効果的な静電気制御には、製造工程のあらゆる段階を監視する必要があります。SMPは、機械、ベンチ、人員を含め、すべての関連パラメータが一貫してチェックされることを保証します。すべての段階で警戒を怠らないことで、このプログラムは損傷を防ぎ、製品の完全性を維持します。

使いやすいツール

複数の責務を管理するESDコーディネータのために、SMPは作業を効率化し、効果的なESDプロトコル管理を可能にする使いやすいツールを提供します。この使いやすさは作業効率を高め、静電制御対策の一貫した適用を保証し、ESDの発生リスクを低減します。

積極的なアプローチ

SMPは、静電気管理への積極的なアプローチを重視しています。リアルタイムのデータと分析を活用し、静的な問題が損害を引き起こす前に対処します。ファイヤーファイティングを事後的なものから積極的な管理へとシフトすることで、歩留まりを向上させ、製品の信頼性を高め、測定可能な投資収益率を実現します。

リモート監視

リモートワークへのシフトにより、静的管理は複雑さを増していますが、SMPは高度なコネクティビティとリモート管理機能でこれに対処しています。ウェブインターフェースを利用したローカルホストソフトウェアにより、エンジニアや技術者はどこからでも静電気レベルの監視や機器の制御が可能となり、場所を問わず効果的な静電気対策を行うことができます。

スマート監視および分析

SCS静電気管理プログラム（SMP）は、最先端のインダストリ4.0技術とIoT対応デバイスを活用し、ESD制御パラメータを常時監視します。この高度なシステムは、リアルタイムでデータを収集し、傾向や潜在的な問題を特定することで、損害や操業中断のリスクを軽減する事前対策を可能にします。

SMPの洗練された分析機能により、ESDイベントや潜在的な部品故障を即座に検出し、迅速な解決を促します。このシステムは、即時アラートと電子メール通知を配信する機能を備えており、適切な対応と業務の継続性を保証します。APIとして作成されたSMPは、既存の製造システムとシームレスに統合し、容易にワークフローの効率を最適化します。

SMPは、ESD、EMI、EOSのリスクを効果的に管理することで、メーカーの競争力を高めます。リアルタイムのデータ取得と分析機能は、製品の品質を高めるだけでなく、顧客満足度の向上とコスト削減の可能性にも貢献します。

SMPの内容について

SMPは、さまざまなパラメータを監視する個々の装置で構成されているため、包括的なものから柔軟なものまで、必要なものを必要なだけ選ぶことができます。各デバイスの概要は、以下の通りです。

EM Awareモニタ

• 静電気放電（ESD）イベント、静電気電圧、イオン化パラメータの検出と測定
• これは、問題のある環境を特定し、SMTラインや手作業でのはんだ付けなど、ESDに敏感なデバイスを扱うためのツールを認定する包括的な診断ツールです。

図1：SMP EM Awareモニタ（画像提供：SCS）

グランドマスターモニタ

• 作業エリアにあるプロセスツールの8つの金属接地接続の経路対接地インピーダンスと電磁完全性（EMI）を監視します。監視できる接地接続の数を考えると、SMTライン接地に理想的です。

図2：SMPグランドマスターモニタ（画像提供：SCS）

WS Awareモニタ

• オペレータ、導電性または散逸性のある作業面、金属製工具の経路から接地までの完全性を常時監視します。
• オプションのBig Brotherリモート端子を使用すると、オペレータが静電気に敏感な部品に近づいたにもかかわらず、リストストラップを適切に接続しなかった場合に、モニタがアラームを発することができます。
• SCSパワーリレーと組み合わせることで、作業台、ハンドツール、作業エリア内のその他の電子機器に、オペレータが適切にアースされていない状態で電源を入れることを防ぎます。

図3：SMP WS Awareモニタ（画像提供：SCS）

Ion Pro™ 卓上型イオナイザ

• 特許取得のIon Gauge™テクノロジーを採用し、静電気管理プログラム（SMP）によりバランスと放電時間を監視する初のイオナイザです。
• イオン捕集プレートを利用し、サンプルバランスと放電時間を最適化することで、最適な中和効率を実現します。中和効率が悪く、イオナイザのメンテナンスが必要な場合にアラームで知らせします。

図4：SMP Ion Pro卓上型イオナイザ。（画像提供：SCS）

診断キット

SMP診断キットは、ESDプロセスを検証するためのポータブルな方法を提供します。付属のソフトウェアを使えば、ネットワーク上のどのPCからでも遠隔で結果を監視できます。カスタムインサートとジッパー付きコンパートメントを備えたペリカンケースは、システムを再収納し、次のESDが懸念される場所に移動することができます。それぞれ3つのキットがあり、モニタの構成が以下のように異なります。

• SMP診断キット
• ESDイベント診断キット
• ワークステーション診断キット

図 5：ペリカンケースは、SMP診断キットを保管し、ESDが懸念される場所まで持ち運ぶために使用できます。（画像提供：SCS）

まとめ

精度と信頼性が最重要視されるエレクトロニクス業界において、SCS静電気管理プログラムは、静電気がもたらす課題に対する不可欠なソリューションを提供します。インダストリ4.0のイノベーションを統合し、リモートワークの状況に適応することで、このプログラムは製品の安全性、効率性、品質を向上させ、最終的に企業の収益を保護します。

SCS静電気管理プログラムは、デジタル化されたダイナミックな環境において業務を保護し、最高水準の品質を確保したいと考えている電子機器メーカーにとって、静電気のない未来への重要な投資です。