電 話：+86-755-83867315| 潔凈室的ESD問題（3） |
華諾豐源 劉斌
隱性靜電
這些看不見的電荷有一定的能量。隱性電荷很難用靜電場測量儀測量出來，它容易在中間帶有導電層結(jié)構(gòu)的包裝材料中產(chǎn)生，電荷在絕緣層表面富集，但電壓并不表現(xiàn)出來。當導體表面接觸到絕緣體表面時，由接觸感應帶電（CCI）產(chǎn)生的靜電可能高達數(shù)千伏，并可能導致ESD損壞。
在機器手取放晶片時，用靜電場強儀測量鄰近的聚酯玻璃窗口的靜電場，距離1英寸的場強高達147,000V。
通過聚酯玻璃的晶片都會帶電。但當窗口使用半透明的膠片時，晶片上靜電吸引的微粒數(shù)量最少。
這種測量方法不能用于測量點狀的靜電源，該情況可以使用一種由計算機控制的非接觸式測量儀器來測量場強（圖8）。
非接觸式的電場測試探頭和儀表可以用于帶電的硬盤、晶片、吸塑盤和其他物體的靜電場測量。圖9是粉紅色抗靜電膠片感光層帶電的實際測量結(jié)果。
法拉第筒測量：ESDA ADV 11.2——1995
另外一個測量剩余電荷的方法是使用法拉第筒，該方法的測量精度超過1nC/Pf（100V）。這個精確度在半導體行業(yè)測量高分子材料足夠了。
盤盒即便是在接地的情況下仍然可能帶電，圖10中的盤盒帶電后在離子靜電消除器處理后放入法拉第筒中測量的實例。在這個實例中，盤盒充帶1000V靜電，然后放入法拉第筒后接地，測量結(jié)果表明，該盤盒靜電的泄放能力為<1nC/Pf。
靜電衰減
這測量是測量一個帶電體靜電衰減到原有電壓的10%時的速度。Fed 測量標準101C，4046.1號特別闡述了從+/-5000V衰減到+/-500V靜電衰減時間小于2秒鐘的測量方法。近來又列入從+/-1000V衰減到+/-100V的測量。這個測量可以表示出材料通過接地泄放靜電的能力。但是當物體的形狀復雜時測量比較困難，如纏繞的防靜電泡棉、真空吸塑和少數(shù)尺寸太大不能放入測量儀器的物品。
盡管，在靜電環(huán)境控制時關(guān)聯(lián)性目標的測量非常有效，按照美國軍標263A手冊30.5部分附件H，這個測量不能適用于所有的靜電現(xiàn)象。Fed 101C標準中的4046.1對此作了修正，使用了大探測板，可以應用硬盤驅(qū)動和半導體行業(yè)（參見圖11）。
圖12是潔凈室測量手套的照片，1000V/100V靜電衰減時間小于2.0S表明合格。在硬盤驅(qū)動行業(yè)，可能建立的標準要求會更高：1000V/3V靜電衰減時間小于2.0S。
ANSI/ESD STM2.1-1997 防靜電工衣
按照ANSI/ ESD STM2.1-1997標準 “靜電敏感器件保護——工衣”的要求，人體穿著不會富集靜電的工衣是非常重要的。以下我們將闡述，按照ANSI/ESD STM11.11-2001標準，預先經(jīng)過73°F +/-5° ，12% RH +/-3% RH預處理48—72小時，測量表面電阻的服裝材料的特征。
點對點電阻
ANSI/ESD STM 2.1-1997標準中使用兩個凈重5磅電極測量布片之間的電阻和袖對袖的電阻，根據(jù)ESD STM2.1特別制作的夾子可以用于測量兩個袖口之間的電阻，理想的電阻是1.0 x 106~1.0 x 109 Ω。上述的測量須在絕緣板上進行。
另一種非標準的，但在工業(yè)實際中應用的檢測方法已經(jīng)為一些機構(gòu)所推行。這個方法就是，將一個非接觸式靜電電壓表測量探頭放進衣服內(nèi)，用一個帶電體靠近已經(jīng)接地的工衣。衣服內(nèi)的靜電極小，或者沒有穿透的靜電場。用一個能夠產(chǎn)生幾千伏的靜電槍在工衣外對靜電電壓表直接放電，在+5,355 V和 -7,185V時測量電壓。工衣的測量電壓為+15 V和-40 V。
離子化的測量ANSI/ESD STM3.1 -2000
因為極性關(guān)系，一個靜電帶電體靠近離子化設(shè)備時，要么會被吸引，要么會被離子中和。當離子與表面的電荷結(jié)合時即會發(fā)生中和。在實際應用中，將靜電降低到幾百伏足以消除對塵埃的吸附。然而，對于磁頭來講，幾伏的電荷就可以導致嚴重的損傷后果。一種新型的離子化設(shè)備問世，它可以實時監(jiān)控離子的產(chǎn)生，確保中和電壓不超過+/-1.0V，極大降低了磁頭遭受損傷的風險。如果離子化設(shè)備離子失去平衡，它將會讓物體直接帶電，或通過感應讓其帶電。
由空氣中的粒子導致的ESA會讓粒子因為相反電荷的吸引污染表面。這在醫(yī)藥、硬盤驅(qū)動、光感、光纖通訊和國防工業(yè)中都是不能接受的。
在電子行業(yè)最初采取在工作區(qū)使用導靜電材料或靜電耗散材料接地，同時結(jié)合使用ANSI/ESD S541-2003標準中規(guī)定的包裝來達到ANSI/ESD S20.20-1999標準中的靜電防護要求的目的。
而在潔凈室，層流空氣會產(chǎn)生靜電場。設(shè)備中的接觸分離的動作會讓靜電敏感組件，在放到導電的工作表面時，產(chǎn)生火花放電或其他形式的放電，從而受損。高級別靜電防護區(qū)和離子化相結(jié)合使用在ISO 2 – 4 級的潔凈室中廣泛應用。相反，在ISO 5 – 8級潔凈室工作站中，使用離子化是為了降低絕緣體上的靜電。在評估離子化設(shè)備的測量靜電衰減和平衡度方面，ANSI/ESD STM3.1-2000標準是很好的一個工具。
將一個6” x 6” 大小，帶20pF電量的平板放到按照九個劃分好的位置固定的離子化設(shè)備的下面，測量其平衡電壓和靜電衰減時間。在圖13中，帶有反饋裝置的離子化設(shè)備的平衡電壓在+/-1.0 V以下。其他的離子化控制系統(tǒng)監(jiān)測其離子平衡電壓，靜電衰減時間，濕度和粒子數(shù)量。
簡而言之，控制靜電場和靜電現(xiàn)象是非常困難的任務，然而，運用ESD測試方法，掌握ESD材料特征，可以通過產(chǎn)品和材料品質(zhì)限制，促使ESD/ESA防護計劃的改善，同時確保其變?yōu)槌Ｒ?guī)的外部審核和內(nèi)審的內(nèi)容。高分子聚合物是一種靜電生成物，運用最新的ESD包裝和材料方面的文件——ANSI/ESD S541-2003，首先要注意的是不僅減少ESA，而且在ISO 1-8級潔凈室中控制ESD。
其中一個必要的環(huán)節(jié)是，對供應商所標明的ESD依據(jù)和產(chǎn)品凈化指標進行檢測，通過詳細的正規(guī)檢驗部門的檢驗報告或第三方的驗證讓產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。在實際生產(chǎn)當中有許多這方面的實例：ESD產(chǎn)品和凈化產(chǎn)品因為在購買時沒有正規(guī)的質(zhì)量和潔凈室適用范圍的技術(shù)報告，在被發(fā)現(xiàn)不符合要求時，而不得不停用或被取代。
參考文獻
1 The U.S. General Services Administration (GSA) released a , “Airborne Particulate Cleanliness Classes in cleanrooms and Clean Zones,” on November 29, 2001.
2. Bob Vermillion, CPP is a Certified ESD & Product Safety Engineer.
3. Carl Resurreccion, is a Contamination/ ESD Cont
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