無塵車間靜電危害及靜電控制分析

常規半導體.平面液晶顯示器.以光電子和生物醫學為例：

一.無塵車間和靜電

1.無塵車間

半導體.平面液晶顯示器.光電子和生物醫學都需要一個干凈的生產車間。通常，無塵車間是指空間空氣懸浮顆粒濃度控制在規定范圍內的房間或有限空間。粉塵顆粒的粒徑越小，粒徑越小，清潔度越高。

2.無塵車間的靜電

由于無塵車間的（常規）

①大量高絕緣介質裝飾材料.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金屬活動皮椅面V~3000V。

②人們穿干凈的工作服.鞋.行走或工作時，與不同物質、設備、設備摩擦產生靜電，人人都會產生靜電，.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)，晶片裝配線工人可穿10件工作服KV。

③空調氣流通過初效過濾器.中效過濾器.高效過濾器，無塵出口氣流為靜電。鋁板出風口.回風口約為500~1000V。

④大量的絕緣設備.設備和工具也是重要的靜電源。晶片裝配生產線：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。

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，產品容易報廢。現在線徑更細，氧化膜很薄，粒徑很小的灰塵顆粒會損壞部件，這種情況主要發生在腐蝕清洗中.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，導線被燒斷或線間熔斷。如果人體帶上10個。KV(100PF)靜電荷，觸摸器件腳時發生ESD，脈沖放電電流峰值可達200A(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膜的耐壓場強E=(5-10)×106V/cm，如果器件SiO2膜厚度取1000，其裝置輸入腳施加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的強噪聲可能導致部件損壞，設備和傳感器工作異常，甚至設備死機。

ESD引起的EMI它還會導致錯誤信號的輸入或鎖定現象。例如，在無塵室中，晶圓片將被放置。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晶圓片處理的擴散會導致晶圓處理機死機。

(3)電擊人體

人體的ESD或對人體的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，作人員情緒不安，操作錯誤。

雖然無塵車間的半導體、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安全和產品生產，影響著制造成本和效率，影響著產品的質量和可靠性。據外國工業專家估計，美國每年靜電造成的產品損失平均為8-33%，有人估計美國每年靜電對電子工業的損失價值為100億美元；20世紀80年代，日本分析了報廢的電子產品ESD造成的損失占1/3。中國半導體.平面液晶顯示.光電等都起步較晚，但靜電危害也時有發生，成品率較低。銀行和銀行。.證券公司.機要數據庫.監控中心、電力調度室等調度室等，ESD很容易起干擾，數據丟失，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生

（3）排放和中和加速靜電荷消散，防止靜電積累

(4)保護產品不受影響ESD的損壞

2.確定靜電控制水平

(1)元器件.部件和設備靜電敏感度分級

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

敏感靜電壓大于16萬萬V是的，不必采取防靜電措施。

（2）靜電保護工作區分級

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100V.500V.1000V等對應元件.組件和設備靜電敏感電壓的3級。

3.盡量減少靜電荷的產生

這是控制靜電三步曲的步，在這種無塵工作環境中，的措施：

（1）盡量采用性質相似的設備，減少接觸摩擦分離過程中產生的靜電電荷；

（2）盡量使用導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生靜電荷的生產工藝。

4.泄放與中和：

這是控制靜電三步曲的第二步。微電子生產無塵室中常見的措施是接地，利用導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

無塵車間應設置獨立的靜電接地系統(包括地面接地金屬網支系統).生產線工作站接地支系統)，使便所有室內設備的金屬外殼.移動設備的金屬支架.防靜電設備等安全.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向地面。.墻面.頂棚.隔斷等是硬接地，設備外殼.移動設備(車.椅.貨架等).工作臺等屬于軟接地。

(2)離子化肖電器

無塵車間生產組裝的部件.PCB，生產線.工作站總是不可避免地有一些不能接地的絕緣導體和絕緣介質材料（如大多數普通塑料）。在某些環境下，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來中和絕緣介質和孤立導體上的靜電荷。

(3)導靜電和靜電耗散材料

導靜電材料和靜電耗散材料具有導靜電性，也是很好的靜電荷排放材料，比金屬導體排放更安全，通常用作地板.墻面.工作臺.周轉容器.鑷子.刷子等防靜電設備。

5.防止ESD，保護產品:

這是控制靜電的三步曲中的一步。在微電子生產的無塵室中，為了防止靜電控制。ESD靜電敏感元件或組件發生在靜電敏感元件中.PCB一種方法是為組件和組件提供適當的接地或分路以上“消散”產品上品上的靜電荷；另一種方法是用適當的包裝方法和材料來處理靜電敏感器件的包裝和