一.無塵車間和靜電
1.無塵車間
半導(dǎo)體.平面液晶顯示器.光電和生物醫(yī)學都需要一個干凈的生產(chǎn)車間。一般來說,無塵車間是指空間空氣懸浮顆粒濃度控制在規(guī)定范圍內(nèi)的房間或有限空間。粉塵顆粒粒徑越小,粒徑越小,清潔度越高。
2.無塵車間的靜電
由于無塵車間(常規(guī))
①大量高絕緣介質(zhì)裝飾材料.地面.墻.門.頂棚.隔斷.工作臺.椅子等,這些材料摩擦容易起電帶電,不易泄漏釋放。
地面500V~1000V,5000V~1500V,瓷磚地面也有500塊V~1500V,塑料墻紙700V,塑料頂棚OV~1000V,5000金屬活動皮椅V~3000V。
②人們穿干凈的工作服.鞋.行走或工作時,與不同物質(zhì)、設(shè)備、設(shè)備摩擦產(chǎn)生靜電,每個人都會產(chǎn)生靜電,.衣服.鞋子會帶電。
人穿尼龍衣.塑料膠底鞋在干凈的地板上慢慢行走,人身上有7萬V~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3.5萬V(10%~20%RH).1500V(65%~90%RH),工人可穿10件工作服KV。
③空調(diào)氣流通初效過濾器.中效過濾器.高效過濾器,無塵出口氣流為靜電。鋁板出風口。.回風口約500~10000V。
④大量的絕緣設(shè)備.設(shè)備和工具也是重要的靜電源。晶片裝配生產(chǎn)線:晶片裝配盒35KV,有機玻璃蓋8KV,石英制品1.5KV,晶片托盤6KV,丙烯酸脂蓋20KV,臺桌面10KV,塑料存貯柜30KV,玻璃纖維晶體載體盒滑動聚丙烯桌面10KV。
總之:無塵車間的潔凈度要求越高,靜電帶電越嚴重。
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二.無塵車間靜電的危害
1.靜電庫侖力
在靜電庫侖力的作用下,吸附的粉塵.污垢導(dǎo)致部件泄漏或短路增加,性能受損,成品率和可靠性大大降低。如粉塵粒徑>100μm,鋁線寬度約100μm,氧化膜厚度為50μm當時,該產(chǎn)品有可能被報廢?,F(xiàn)在線徑更細,氧化膜很薄,粒徑很小的灰塵顆粒會損壞零件,主要發(fā)生在腐蝕清洗中.光刻.在點焊和包裝過程中。
2.靜電放電
(1)部件的絕緣氧化膜被擊穿,導(dǎo)線被燒斷或線間熔斷。如果人體攜帶10個。KV(100PF)靜電荷,觸摸器件腳時發(fā)生ESD,脈沖放電電流峰值可達2000A(10~100s),不要說高密度,細線徑,薄SiO2膜的Lsi.Vlsi,就是一般IC.MOS都會受損。
一般說器件絕緣柵SiO2膜的壓場強E=(5-10)×106V/cm,如果器件SiO2膜厚度取1000,裝置輸入腳施加50V-100V上述靜電壓將被擊穿,人體靜電超過50V.100V這很常見。
(2)引起噪音.發(fā)射電磁波干擾!
ESD引起EMI其電磁波前后峰較尖,信號較強,相當于電路中幾伏的能量,頻率跨越幾伏MH2甚幾百MH2的強噪聲可能導(dǎo)致部件損壞,設(shè)備和傳感器工作異常,甚至設(shè)備死機。
ESD引起的EMI它還會導(dǎo)致錯誤信號的輸入或鎖定。例如,晶圓將放置在無塵室。EMIF盒子放在鋼手推車上,晶圓片ESD它將通過電感傳遞給手推車。如果車輪絕緣,則車輪絕緣。EMI晶圓處理的擴散會導(dǎo)致晶圓處理機死機。
(3)電擊人體
人體的ESD或?qū)θ梭w的ESD超過人體電擊極限的電流5mA在上述情況下,人們會有各種各樣的傷害感,作者情緒不安,操作錯誤。
雖然無塵車間的半導(dǎo)體、平面顯示器、光電子等無塵車間做了很多工作,但無塵車間的靜電問題仍然影響著生產(chǎn)安全和產(chǎn)品生產(chǎn),影響著制造成本和效率,影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。據(jù)外國工業(yè)專家估計,美國每年靜電造成的產(chǎn)品損失平均為8-33%,有人估計美國每年靜電對電子工業(yè)的損失價值為100億美元;20世紀80年代,日本分析了報廢的電子產(chǎn)品ESD造成的損失占1/3。中國半導(dǎo)體.平面液晶顯示.光電等起步較晚,但靜電危害時有發(fā)生,成品率較低。銀行和銀行。.證券公司.機要數(shù)據(jù)庫.監(jiān)控中心、電力調(diào)度室等調(diào)度室等,ESD容易干擾,數(shù)據(jù)丟失,情況更嚴重。
三.無塵車間靜電控制
1.靜電控制的基本原則
(1)確定靜電控制水平
(2)盡量減少靜電荷的產(chǎn)生
(3)排放和中和加速靜電荷消散,防止靜電積累
(4)保護產(chǎn)品不受影響ESD的損壞
2.確定靜電控制水平
(1)元器件.部件及設(shè)備靜電敏感度分級
1級:易受0-19999V靜電電壓損壞
2級:2000-3999V靜電電壓損壞
3級:易受4000-59999V靜電電壓損壞
敏感靜電壓超過16萬V是的,無需采取防靜電措施。
(2)靜電保護工作區(qū)分級
A級:允許地靜電電位不超過地靜電電位±100V
B級:允許地靜電電位不超過地靜電電位±1000V
實際工程分靜電位不超過1000個V.500V.1000V等對應(yīng)元件.組件和設(shè)備靜電敏感電壓的3級。
3.盡量減少靜電荷的產(chǎn)生
這是控制靜電三步曲的步,在這種無塵工作環(huán)境中,的措施是:
(1)盡量使用性質(zhì)相似的設(shè)備,減少接觸摩擦分離過程中產(chǎn)生的靜電電荷;
(2)盡量使用導(dǎo)靜電或靜電耗散材料,減少接觸摩擦分離過程中積累的靜電荷;
(3)盡量采用減少接觸摩擦分離而產(chǎn)生靜電荷的生產(chǎn)工藝。
4.泄放與中和:
這是控制靜電三步曲的第二步。微電子生產(chǎn)無塵室中常見的措施是接地利用導(dǎo)電或耗散材料排放靜電荷,以及離子消電器中和靜電荷。
(1)接地
無塵車間應(yīng)設(shè)置獨立的靜電接地系統(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))允許所有室內(nèi)設(shè)備的金屬外殼.移動設(shè)備的金屬支架.防靜電設(shè)備等安全.有效地將靜電荷排放到地球上。工作人員的帶電通過手腕帶接地,防靜電鞋或腳跟帶通過防靜電地面面向地面。.墻面.頂棚.隔斷等是硬接地,設(shè)備外殼.移動設(shè)備(車.椅.貨架等).工作臺等屬于軟接地。
(2)離子化肖電器
無塵車間生產(chǎn)組裝的部件.PCB,生產(chǎn)線.工作站總是不可避免地有一些不能接地的絕緣導(dǎo)體和絕緣介質(zhì)材料(如大多數(shù)普通塑料)。在某些環(huán)境下,離子消電器通常用于局部消散這些物體上的靜電荷,而更多的是通過空氣離子中和絕緣介質(zhì)和孤立導(dǎo)體上的靜電荷。
(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具有導(dǎo)靜電性,也是很好的靜電荷排放材料,比金屬導(dǎo)體更安全,通常用作地板.墻面.工作臺.周轉(zhuǎn)容器.鑷子.刷子等防靜電設(shè)備。
5.防止ESD,保護產(chǎn)品:
這是控制靜電的三步曲的一步。在微電子生產(chǎn)的無塵室中,為了防止靜電控制。ESD靜電敏感元件或部件發(fā)生在靜電敏感元件中.PCB一種方法是為組件和組件提供合適的方法