潔凈室與靜電分析-潔凈室工程 
一、潔凈室與靜電分析-潔凈室工程-潔凈室與靜電
1、潔凈室
      半導(dǎo)體、平面液晶顯示器、光電子和生物醫(yī)藥都需要潔凈的生產(chǎn)車間，通常潔凈室是指空間空氣懸浮粒子濃渡被控制在規(guī)定界限內(nèi)的房間或限定空間，這塵埃粒子的粒徑越小和被限定的粒數(shù)越小，潔凈度便越高。
2、潔凈室的靜電
      由于潔凈室的潔凈度要求，室內(nèi)使用
      ①大量的高絕緣介質(zhì)裝飾材料、地面、墻、門、頂棚、隔斷、工作臺(tái)、椅子等等，這些材料摩擦容易起電帶電，不易泄漏釋放。
      光刻間塑料地面500V~1000V，擴(kuò)散間塑料地面500V~1500V，瓷磚地面也有500V~1500V，塑料墻紙700V，塑料頂棚OV~1000V，金屬活動(dòng)皮芏椅面500V~3000V。
      ②人穿潔凈工作服、鞋、步行或工作時(shí)，與不同物質(zhì)設(shè)備器材摩擦要產(chǎn)生靜電，人、衣服、鞋都會(huì)帶電。
      人穿尼龍衣、塑料膠底鞋緩慢地在清潔的地板上走動(dòng)，人身上帶7000V~8000V靜電壓。在乙烯基地板上行走可帶1200V（10%~20%RH）、250V（65%~90%RH）靜電壓，在地毯上行走可帶35000V（10%~20%RH）、1500V（65%~90%RH），晶片裝配線工人穿的工作服可達(dá)10KV。
      ③空調(diào)氣流經(jīng)過初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器，凈化出口氣流是帶靜電的。鋁板送風(fēng)口、回風(fēng)口約為500~1000V。
      ④大量的絕緣器材、裝備和工具，也是重要的靜電電荷源。晶片裝配生產(chǎn)線：晶片裝料盒35KV，有機(jī)玻璃蓋8KV，石英制品1.5KV，晶片托盤6KV，丙烯酸脂蓋20KV，臺(tái)桌面10KV，塑料存貯柜30KV，玻璃纖維晶體載料盒滑過聚丙烯桌面帶10KV。
      總之：潔凈室的潔凈度要求越高，靜電帶電便越嚴(yán)重。
 
二、潔凈室與靜電分析-潔凈室工程-潔凈室靜電的危害
1、靜電庫侖力
      在靜電庫侖力的作用下，吸附的粉塵、污物造成元器件增大泄漏或形成短路，使性能受損，成品率和可靠性大大下降。如粉塵粒徑>100μm，鋁線寬度約100μm，氧化膜厚度在50μm時(shí)，zui易使產(chǎn)品報(bào)廢。現(xiàn)在線徑更細(xì)，氧化膜很薄，粒徑很小的塵粒子就會(huì)損害元器件，這種情形多發(fā)生在腐蝕清洗、光刻、點(diǎn)焊和封裝等工藝過程中。
2、靜電放電ESD
      （1）元器件的絕緣氧化膜被擊穿，引線被燒斷或線間熔斷。若人體帶上10KV（100PF）的靜電荷，觸摸器件腳時(shí)發(fā)生ESD，其向大地瞬間形成脈沖放電電流峰值可達(dá)20A（10~100s），不要說高密度，細(xì)線徑，薄SiO2膜的Lsi、Vlsi，就是一般IC、MOS都會(huì)遭受損壞。
      一般說器件絕緣柵SiO2薄膜的耐壓場強(qiáng)是E=（5-10）×106V/cm，如果器件SiO2膜厚度取1000，其器件輸入腳施加50V-100V以上的靜電壓就將會(huì)被擊穿，而人體帶靜電超過50V、100V是極平常的。
      （2）造成噪聲、發(fā)射電磁波干擾
      ESD引起EMI其電磁波的前后峰較尖，信號(hào)強(qiáng)，相當(dāng)于電路中幾伏的能量，頻率跨越幾MH2甚幾百M(fèi)H2的強(qiáng)大噪聲，可能引起元器件損壞，設(shè)備和傳感器不正常工作，甚至引起設(shè)備死機(jī)。
      ESD引起的EMI還會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤信號(hào)的輸入，或發(fā)生鎖存現(xiàn)象。如無塵室中，將晶圓片的EMIF箱放在鋼的手推車上，晶圓片的ESD會(huì)通過電感傳給手推車，車輪是絕緣的，則EMI的擴(kuò)散會(huì)引起晶圓片處理機(jī)死機(jī)。
      （3）電擊人體
      人體的ESD或?qū)θ梭w的ESD當(dāng)超過人體電擊極限電流5mA以上時(shí)，人都會(huì)有各種傷害感覺，造成工作人員的情緒不安，操作錯(cuò)誤。
      半導(dǎo)體，平面顯示器，光電子等潔凈室，盡管做了很多工作，但潔凈室的靜電問題仍然影響著生產(chǎn)安全和產(chǎn)品產(chǎn)量，影響著制造成本和效益，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。據(jù)國外工業(yè)專家估計(jì)，美國每年由于靜電造成產(chǎn)品的損失平均在8-33%，還有人估計(jì)美國每年靜電對(duì)電子工業(yè)毀損價(jià)值達(dá)100億美元；日本80年代曾對(duì)報(bào)廢的電子產(chǎn)品進(jìn)行分析，由ESD引起的損失占1/3。我國半導(dǎo)體、平面液晶顯示、光電子等都起步較晚，但靜電危害也時(shí)有發(fā)生，成品率較低。而銀行、證券公司、機(jī)要數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控中心，電力調(diào)度室等等，若出現(xiàn)ESD就很容易引起干擾，數(shù)據(jù)遺失，情形就更嚴(yán)重了。
 
三、潔凈室與靜電分析-潔凈室工程-潔凈室靜電控制
1、靜電控制的基本原則
      （1） 確定靜電控制級(jí)別
      （2）盡量減少靜電荷的產(chǎn)生
      （3） 泄放和中和的辦法加速靜電荷消散，防止靜電積累
      （4）保護(hù)產(chǎn)品不受ESD的損壞
2、確定靜電控制的級(jí)別
      （1）元器件、組件和設(shè)備靜電敏感度分級(jí)
      1級(jí)：易遭受0-1999V靜電電壓損壞的
      2級(jí)：易遭受2000-3999V靜電電壓損壞的
      3級(jí)：易遭受4000-5999V靜電電壓損壞的
      而敏感靜電壓大于16000V的，便不必采取防靜電措施。
      （2）靜電防護(hù)工作區(qū)的分級(jí)
      *：允許對(duì)地靜電電位不超過±100V
      B級(jí)：允許對(duì)地靜電電位不超過±1000V
      實(shí)際工程中是分靜電電位不超過100V、500V、1000V等對(duì)應(yīng)元器件、組件和設(shè)備靜電敏感電壓的3級(jí)。
3、盡量減小靜電荷的產(chǎn)生
      這是控制靜電三步曲的*步，在這凈化工作環(huán)境中，的措施：
      （1）盡量采用性質(zhì)相似器材，減少在接觸摩擦分離過程中產(chǎn)生靜電電荷；
      （2）盡量采用導(dǎo)靜電型或靜電耗散型材料的器材，減少接觸摩擦分離過程產(chǎn)生積累靜電荷；
      （3）盡量采用減少接觸摩擦分離而產(chǎn)生靜電荷的生產(chǎn)流程。
4、泄放和中和
      這是控制靜電三步曲的第二步，在微電子生產(chǎn)的凈化室中zui通常的措施是接地，采用導(dǎo)電性或耗散性材料泄放靜電荷，以及離子化消電器中和靜電荷。
      （1）接地
      潔凈室應(yīng)設(shè)一個(gè)獨(dú)立靜電接地系統(tǒng)（包括地面接地金屬網(wǎng)支系統(tǒng)、生產(chǎn)線工作站接地支系統(tǒng)），以便室內(nèi)所有設(shè)備金屬外殼、移動(dòng)設(shè)備的金屬支架、防靜電器材等安全、有效地將靜電荷泄放至大地。工作人員的帶電則通過手腕帶接地，以及通過防靜電鞋或腳跟帶再經(jīng)防靜電地面向大地泄放。地面、墻面、頂棚、隔斷等是硬接地，設(shè)備外殼、移動(dòng)設(shè)備（車、椅、貨架等）、工作臺(tái)等則屬軟接地。
      （2）離子化肖電器
      潔凈室中生產(chǎn)組裝的元器件、PCB，生產(chǎn)線、工作站上總是難免存在一些不能接地的絕緣導(dǎo)體和絕緣介質(zhì)材料（例如大多數(shù)普通塑料）。在某些環(huán)境下，離子化消電器常用來局部消散這些物體上的靜電荷，而更經(jīng)常的是借助于空氣離子化來中和在絕緣介質(zhì)上和孤立導(dǎo)體上的所帶靜電電荷。
      （3）導(dǎo)靜電和靜電耗散材料
導(dǎo)靜電材料和靜電耗散材料由于其具有導(dǎo)靜電性，也是很好的靜電荷泄放材料，而且比金屬導(dǎo)體泄放更具有安全性，通常被采用做地板、墻面、工作臺(tái)、周轉(zhuǎn)容器、鑷子、刷子等防靜電器材。
5、防止ESD，保護(hù)產(chǎn)品
      這是控制靜電的三步曲中zui后一步。在微電子生產(chǎn)的凈化室中，為阻止ESD發(fā)生在靜電敏感元器件或組件、PCB上，一種方法是對(duì)元器件和組件提供合適的接地或分路以“消散”掉產(chǎn)品上存在的靜電荷；另一種方法是用恰當(dāng)?shù)陌b方法和材料來處理靜電敏感器件的包裝和輸運(yùn)。這些材料可有效地屏蔽電荷侵入產(chǎn)品以及減少產(chǎn)品在包裝箱中移動(dòng)而產(chǎn)生靜電荷。
      上，半導(dǎo)體、平面液晶顯示器，光電子發(fā)展很快，集成度越來越高，芯片線徑越來越細(xì)，對(duì)防靜電要求越來越高。美國ESD協(xié)會(huì)已開始修訂ANS ESD S 20.20-1999靜電放電控制大綱，對(duì)SSD靜電敏感性分類已作了些修改。
      這給元器件使用者一個(gè)警示，不論在人員或設(shè)備進(jìn)行裝備制造時(shí)，告訴你能需要的環(huán)境控制要求。如果EPA區(qū)域內(nèi)允許電壓達(dá)到25V的話，恐怕我們現(xiàn)有的防靜電器材、裝備、工具以及工程都要經(jīng)過一番艱苦的努力。 
 
 
*：
凈化工程—http://www.iwuchen.com/
風(fēng)淋室—http://www.fenglinji.com/
高效空氣過濾器—http://www.songfengkou.com/