不可避免會產生靜電荷，并且永遠消除不了靜電荷，但是您可以通過遵循三個基本步驟來大程度地減少靜電荷。

靜電放電（ESD）及其后代的靜電吸引力（ESA）和電磁干擾（EMI）都會污染醫(yī)療設備，藥物和電子產品。ESD會汽化半導體上的金屬線，融化硅并導致設備故障。損壞口罩，標線??，晶片和磁盤驅動器磁頭；在平板顯示器上造成隨機缺陷；并導致設備故障。

盡管意識可能正在提高，但專家聲稱，如何與之作斗爭的知識仍然有限。靜電放電協(xié)會說，“靜電被認為是令人討厭的事情”。“盡管靜電可能是導致問題的原因，但是人們還有其他基本問題，例如處理最終產品的產量。”

摩托羅拉半導體產品部門（亞利桑那州錢德勒）的高級測試設備和認證的靜電放電控制工程師史蒂夫·諾塞克說：“許多人仍在否認。” “他們認為，ESD并不是他們所在地區(qū)的問題。” 然而，很少有行業(yè)能幸免于靜電的影響。如果沒有激烈的靜電控制措施，就不會有某些產品，例如磁盤驅動器行業(yè)，其中磁阻（MR）磁頭對5伏特的電壓敏感。面對這樣的問題-由幾乎看不見且感覺不到的力量導致-靜態(tài)控制程序是防止損失的基本保險單。

靜電，ESD和EMI

當兩個表面相互接觸或摩擦時，會產生靜電荷。不受環(huán)境條件的影響，例如暴露于光，熱和冷卻；以及某些移動過程，例如旋轉，涂層和等離子過程。簡單的人體運動也會產生電荷。

靜止時，靜電荷會帶來潛在的污染問題。一旦表面帶電，它將吸引并保持空氣中帶有相反電荷的小顆粒。離子系統(tǒng)公司（加利福尼亞州伯克利）的首席技術官說：“即使在最嚴格的潔凈室中，靜電荷也會從人員，過程和設備中吸引微粒。”

當存儲在一個表面上的靜電荷轉移到另一個表面時，會導致ESD事件。由于大多數(shù)ESD事件用肉眼無法識別，因此潔凈室工作人員并不知道正在發(fā)生ESD。結果造成的產品損壞迅速而無形地發(fā)生。

此外，ESD事件會產生EMI。盡管大多數(shù)設備的設計允許一定量的EMI，但如果超過這些限制，EMI可能會導致設備錯誤。斯坦曼說：“在最佳情況下，設備將停止運行，并由無塵室工人重新啟動。但在最壞的情況下，機器可能會犯下代價高昂的錯誤，例如掉落晶圓。”

斯文森說，盡管如今我們檢測，測量和監(jiān)視靜電的能力比幾年前要好，但“靜電的影響也越來越嚴重，因為材料和零件的復雜性越來越高。” 隨著無塵室使用者轉向較小的土工房，較低的濕度水平，更快的包裝技術以及更多地使用絕緣材料，靜電損壞的可能性大大增加。Swenson補充說：“如果靜態(tài)現(xiàn)象很少發(fā)生，則可能會導致幾年前未曾出現(xiàn)的問題。”

分步解決問題

潔凈室用戶可以通過三個步驟控制靜電：實施適當?shù)慕拥兀槐M可能更換絕緣材料；并在有意義的地方安裝電離技術。（在某些地理區(qū)域，濕度低（低于大多數(shù)無塵室的40％至50％的相對濕度）也會引起靜電問題。在這些情況下，調整濕度可以解決問題。）這些基本步驟適用于無塵室在任何行業(yè)中，盡管每種潔凈室設置都有其獨特的接地，材料和電離要求。

每個步驟必須按順序進行。例如，如果不能通過正確的接地解決問題，則必須檢查并更換材料。如果這些步驟不能解決靜電問題，則電離技術是最后也是最后的解決方案。“您采用的每種方法都可以解決一部分問題，” Steinman說。

Steinman建議，在執(zhí)行這些步驟之前，潔凈室管理人員應首先進行靜態(tài)審核，以驗證是否存在靜電電荷，并且可能是造成問題的原因。審核涉及將靜電場計和EMI定位器儀器帶入無塵室，以檢測靜電荷并拾取由ESD事件產生的信號。

當認為靜電會降低產品質量或造成損失時，用戶應嘗試確定出現(xiàn)缺陷和損失的點。例如，NRD Inc.（紐約州格蘭德島）的產品經理Chris Janson說，“著眼于產品從進入到退出的路徑。產品在什么時候容易受到可能導致?lián)p壞的污染或ESD事件的影響？通過執(zhí)行這些步驟，收益將提高。”

斯文森說，一旦發(fā)現(xiàn)靜電是一個問題，“首要的首要任務就是為設施中可能包括人員在內的所有導電材料提供足夠的電氣接地。” “這就是ESD保護的標志-盡一切可能接地。” 接地為靜電提供了安全釋放的途徑，在許多情況下，適當?shù)慕拥亟鉀Q了大部分問題。

人員接地。里士滿科技公司副總裁埃德·韋格蘭德說，第一道防線是讓地面人員前進。他說，如果做得好，接地將消除人體上積累的靜電荷。

工作站的人員可以通過導電腕帶接地。潔凈室使用者應避免穿布，并選擇金屬的，無顆粒的腕帶。但是，腕帶無法保護在工作站外移動的人員。移動用戶應將導電的腳跟接地器或鞋類與導電地板一起使用。

腕帶和鞋類都必須通過導電的行走表面或地板插入接地連接和鞋類中，以將腕帶接地。如果衣服是可接地的，則必須將其連接到人的皮膚上，以使所有電荷首先釋放到皮膚上，然后再通過導電的鞋類和地板釋放，然后安全地釋放到地面。

導電地板。導電鞋和導電地板齊頭并進。根據(jù)Weggeland的說法，“許多人錯誤地認為，如果將導電鞋穿在人身上（沒有導電地板），就會解決該問題。他們忘記考慮實際上可以將電荷帶走的車輛。” 同樣，沒有絕緣靴的導電地板同樣無效。

由于翻新接地地板既困難又昂貴，因此設施所有者在計劃新建筑時應包括一個地面。斯文森說：“在新設施上，安裝適當?shù)腅SD控制地板不會明顯增加建筑成本。” “另一方面，如果無塵室的地板絕緣，而ESD成為問題，則可以選擇翻新導電地板或將整個區(qū)域電離。

家具和手推車。椅子，手推車和帶滾輪的架子會產生靜電。“許多用戶錯誤地認為椅子，手推車或架子上的黑色輪子具有導電性，” Weggeland說。“我建議即使是設計成防靜電的推車或椅子也需要通過使用拖鏈接地到導電地板。這在我心目中是確定的。它為視覺上驗證家具和導電地板之間的連接提供了機會。”

拖鏈是導電的金屬鏈，它們鉤在手推車或椅子的金屬部分上，然后與導電地板接觸。Weggeland建議為每個椅子，手推車和架子使用拖鏈。

設備。由于它們不斷與其他零件接觸并與其他零件分開，因此自動搬運和機器人設備是嚴重的靜電威脅。用戶應確保所有設備均已正確接地。

在許多情況下，設備部件由無法接地的絕緣材料制成。“如果一臺機器是金屬和塑料的組合，請通過接地處理金屬，并通過將其從絕緣材料更改為靜電消散材料或安裝電離來處理塑料，” Weggeland建議。

大多數(shù)制造商都證明其接地產品符合ESD協(xié)會標準，但是最終用戶有責任確保他們在產品中指定的是所得到的。ESD協(xié)會已開發(fā)出標準測試方法來評估腕帶，鞋類，地板，衣服和其他靜電控制產品。ESD協(xié)會也提供建議的接地做法。

更換絕緣材料

接地解決了與人和不接地的導電材料相關的充電問題，但并不能解決無塵室中由絕緣材料引起的問題。絕緣材料實際上會產生靜電荷，在某些情況下會產生大量電荷。用戶應盡可能使用導電或靜電消散材料代替絕緣材料。

“塑料和聚合材料經常是罪魁禍首，” Texwipe公司（新澤西州上薩德爾河）的污染控制總監(jiān)道格拉斯·庫珀博士說。這些包括潔凈室中兩種最常見的塑料來源，聚丙烯和聚乙烯，以及諸如福米卡和玻璃的層壓板。

可疑絕緣子是服裝，包括服裝，鞋子，手套和頭飾；雨刷和棉簽；任何類型的容器，例如托盤，手提袋，垃圾箱和運載工具；掌柜 文件資料；和包裝材料。

例如，雖然濕擦應用程序不會造成問題，但使用非靜電耗散的擦拭器進行干擦會產生局部電荷。將晶圓堆放到料箱中的搬運箱會產生大量的靜電荷。手套也經常是絕緣體，即使許多服裝可能包含一些ESD控制元素，實際上它們也可以作為絕緣體進行測試。

“我們主要是在談論工作站上的物品或工作站上使用的物品，” Texwipe的營銷總監(jiān)Rob Linke說。“為真正安全起見，在工作站附近根本不需要任何絕緣材料。” 這包括用于運輸零件的托盤，用于清潔敏感零件的棉簽以及接觸零件的鑷子。Linke說：“實際上，與產品直接接觸的所有材料都可以使用ESD安全型產品。”

確定可疑的絕緣子。產品故障當然是ESD可能成為問題的第一個信號。跟蹤ESD事件失敗的傳統(tǒng)方法是使用大功率顯微鏡對損壞的零件進行物理檢查，以查看是否有凹陷，凹陷或熔化區(qū)域。但是，一旦確定ESD為罪魁禍首，確定要替換的材料就需要成為一名偵探。

庫珀說：“您不會取代一切。” “您需要查看產品采用的路徑，并查看該路徑首先發(fā)現(xiàn)靜電釋放造成的損壞。詢問產品在生產初期可能與哪些罪魁禍首接觸。”

替代材料。導電和靜電耗散材料可以使靜電安全地釋放。導電劑通常是金屬，由于它們允許電荷快速轉移，因此當您需要快速將電荷帶離某個區(qū)域時，最好使用它們。但是，這種絕對速度有時也會產生ESD事件，因此最好在沒有損壞產品機會的區(qū)域中使用導電材料。

優(yōu)選的替代材料是介于導電和絕緣材料之間的某種材料。庫珀說：“這些被稱為靜電耗散，它們允許電荷以中等速率消耗掉-不太快，也不太慢。” 靜電消散替代品包括嵌入導體（例如金屬或碳）的材料，具有局部和起霜的抗靜電劑的材料，以及固有消散的聚合物合金。

替代材料的選擇將取決于操作本身以及潔凈室的污染要求。庫珀說：“在大多數(shù)情況下，添加到材料中以產生一定導電性的材料也可能會變松并成為污染物。” 例如，噴涂或擦拭到表面上的局部抗靜電劑，以及混合到塑料中然后在表面上起霜的抗靜電劑，可能會從表面轉移出來。并且，盡管無塵室容器通常使用碳和金屬負載的塑料，但許多用戶開始擔心潛在的污染風險。

Linke說，從污染和ESD的角度來看，塑料合金被認為是最安全的替代品。合金是固有的能消散電荷的專有材料，但是由于它們只能從全球的三四個制造商處獲得，因此它們也往往是更昂貴的解決方案。盡管許多無塵室用戶正在使用新合金，但其他人仍在繼續(xù)使用并喜歡其他替代方法。Linke說：“有時您不得不做出某種選擇。” “沒有一種奇跡材料可以解決每個人的問題。”

選擇替代品。選擇替代材料時，健康的懷疑態(tài)度會有所幫助。由于某些標有靜電耗散的材料的性能不如廣告中所述，因此請使用已知的測試方法進行自己的測試，以驗證該材料是否符合您的規(guī)格。“執(zhí)行經過驗證的測試非常重要。這并不難，但是很多人都跳過了這一步。”林克說。評估材料最一致的方法是測試表面電阻率和體積電阻率，如ESD協(xié)會的測試方法所述。

如果無法更換。在某些無塵室中，無法避免使用絕緣材料，尤其是當產品本身是絕緣體時。例如，“平板顯示器，基本上是一塊大玻璃，對于靜態(tài)控制來說是最糟糕的，”斯坦曼說。許多醫(yī)療設備和藥物以及氧化物涂層的硅半導體和某些磁盤驅動器組件也屬于此類。

組件越來越大的趨勢將加劇該問題。斯坦曼說：“華夫餅的直徑將達到300毫米，五年之內，一塊玻璃面板將達到一米一米的高度，這是一塊帶有所有絕緣材料的大芯片，您無法將它們接地。 ” 由于這些材料無法替代，因此下一個解決方案是使用電離技術，這是一種與潔凈室兼容的方法，用于控制絕緣子上的靜電荷。

電離設備

電離技術通過使空氣（通常是出色的絕緣體）具有導電性而起作用。電離產生大量的正負空氣離子，它們被吸引到位于產品，設備部件或材料表面的相反極性的電荷。它有效地中和了絕緣材料表面上的電荷，消散了現(xiàn)有的電荷并限制了電荷產生的可能性。

各種離子發(fā)生器。有兩種電離器-電和放射性。電離器通過增強高壓發(fā)射器引腳上的電場來生成空氣離子。能量使電子與空氣分子的原子核分離。通常被稱為“電暈電離”，它有三種類型：交流電（AC），穩(wěn)態(tài)直流電（DC）和脈沖直流電。

AC向一個或多個發(fā)射器施加高壓，每個發(fā)射器在電源線頻率上在正極性和負極性之間交替。SIMCO（賓夕法尼亞州哈特菲爾德）銷售經理Jim Curtis表示，AC通常用于一般工業(yè)應用，但也用于小型環(huán)境或層流工作臺。穩(wěn)態(tài)DC至少有兩個發(fā)射器，它們不斷產生正離子和負離子。穩(wěn)態(tài)DC用于小型環(huán)境和某些整個房間的系統(tǒng)。脈沖直流是最常用于無塵室的類型，具有一對或多對獨立的交替正負發(fā)射器。

放射性離子發(fā)生器使用同位素po通過α粒子的高速發(fā)射產生離子。通常稱為“阿爾法能量”，它在原子水平上實現(xiàn)電離，從而產生大量的電離空氣。

相較于電暈，α能量電離器的一個主要優(yōu)勢在于，它們始終產生相等數(shù)量的正離子和負離子，從而提供了內在平衡的輸出。而且，由于α能量電離器不需要電力，因此它們也可以很容易地安裝在手套箱，設備或小型環(huán)境以及潛在爆炸性環(huán)境中。

但是，主要缺點是該技術在美國受核監(jiān)管委員會監(jiān)管。由于電離器依賴于放射性同位素，因此必須每13個月檢查一次電離器，以確保將totally完全密封。這意味著用戶必須每年跟蹤序列號并返回新的單位。這種負擔限制了該技術的采用，盡管從半導體到醫(yī)療設備的各種潔凈室行業(yè)都在使用它。NRD是美國唯一一家生產α能量電離器的公司。

實施：整個房間vs.使用點。電離技術可用于控制整個房間，工作站或小型環(huán)境的靜電。（由于技術的本質，α能量僅適用于使用點應用，而電暈可以同時用于兩種應用。）但是，根據(jù)Swenson所說，“整個房間的電離往往對于去除微粒更為有用?？諝?，盡管它無法在工作臺上處理ESD。然后，您必須使用使用點電離。”

例如，如Steinman所述，在某些過程中，用戶可以查明可能存在靜電的地方，例如MR磁頭行業(yè)，磁頭可能會受到ESD損壞，或者在操作產品的工作臺上。“在這些情況下，懸掛在天花板上的整個房間的發(fā)射器距離問題太遠了，不能以如此快的速度工作。”

Steinman說，但是在半導體和平板顯示器行業(yè)中，通常很難找到問題所在。尤其是在容易受到ESD損壞的光罩的光刻領域，電離應廣泛應用，并將其安裝在天花板上和設備本身內部。Steinman說：“在ESD后果可能非常嚴重的地區(qū)，應盡可能多地覆蓋。”

產品配置。電離器有多種產品配置。例如，整個房間的條形離子發(fā)生器依靠HEPA和ULPA過濾器氣流將離子向下送入房間。在大多數(shù)小型環(huán)境中，棒安裝在過濾單元的正下方，因此氣流將離子帶到目標區(qū)域。條形圖通常放置在機器人處理程序和輸入/輸出端口上。

其他配置也可以使用其自己的空氣輸送系統(tǒng)，例如高架或帶馬達驅動風扇的臺式機，以控制工作站或工作臺的充氣。手持式設備用于去除表面污染或干燥設備。但是，在10級和1級潔凈室中不使用吹風機離子發(fā)生器，因為電動機和風扇的旋轉可能會導致顆粒污染。在這些環(huán)境中，應在工作站上安裝直板型離子發(fā)生器。其他產品包括可用于電離棒可能太大的小型環(huán)境的噴嘴，以及類似于鼓風機類型但沒有活動部件的空氣環(huán)。

SIMCO的Curtis表示，盡管許多設備制造商也提供電離作為選項，但“仍處于接受階段，交付的電離機器比電離的機器還多。”

最終，盡管可以將靜電荷污染降到最低，但這是自然發(fā)生的物理現(xiàn)象，永遠不會消除。但是，通過實施基于接地的嚴格控制程序，更換絕緣材料并安裝電離裝置，無塵室用戶最終可以贏得對抗這種破壞性力量的戰(zhàn)爭。

受控環(huán)境中的地板，家具，設備和人員都可能是ESD事件的產生者。

如果無法接地，則可以使用電離設備控制整個房間或使用點應用中的靜電。

為了幫助消除人體上的靜電電荷，工作站的人員可以通過防靜電腕帶接地。

簡單的人員移動會在潔凈室中產生電荷，從而導致產品快速而無形地損壞。

潔凈室的ESD指南將于`99中發(fā)布

靜電放電協(xié)會潔凈室和清潔制造工作組主席湯姆·阿爾巴諾（Tom Albano）表示，靜電放電協(xié)會將不遲于明年發(fā)布控制潔凈室靜電放電（ESD）的準則。該準則將重點設計考慮到ESD和靜電吸引（ESA）的無塵室設施，并確定可用于靜態(tài)控制程序的設備和過程，以彌合ESD和無塵室技術之間的差距。

正如ESD協(xié)會主席David E. Swenson所觀察到的那樣，問題很復雜。“存在很多物質困難。在很多情況下，有些零件是相互排斥的，由于無塵室的問題，您無法解決ESD問題。” 例如，由于顆粒問題，某些典型的ESD材料和設備無法在潔凈室中使用，并且某些潔凈室應用不允許產生離子。Swenson說：“如果您不擔心微粒，放氣等問題，您可以做一些好事。無塵室的要求在很大程度上改變了ESD的游戲規(guī)則。”

ESD協(xié)會的文件將超越其他已發(fā)布的有關ESD問題的潔凈室指南，但“遠遠不夠”，Albano說。工作組將指出“存在問題的地方以及預防或設計這些問題的方法”。該準則的草案將在1998年10月6日至8日在內華達州里諾舉行的協(xié)會專題討論會上進行審查。

此外，ESD協(xié)會已批準發(fā)布和發(fā)布五項基礎更廣泛的新標準文件，這些文件涵蓋了基本制造過程中產生的靜電放電和電氣過應力。新文檔中的三個是完整的標準測試方法。第四是標準測試方法草案；第五是標準實踐草案。

完整的標準測試方法涵蓋服裝，座椅和工作表面。ESD STM2.1 –服裝提供了一種測量靜電控制服裝電阻的測試方法。ESD STM 12.1 –座椅電阻特性設計用于測量靜態(tài)控制座椅的電阻。ESD STM 4.1（修訂版）– ESD保護工作表面的電阻特性更新了1990年以前發(fā)布的標準，提供了測量靜電控制工作表面的電氣電阻的測試方法。新版本為工作表面材料建立了對接地點的建議電阻，建議為1×109歐姆，對接地點的最小電阻為1×106歐姆。更改了最大電阻，以幫助確保來自測試對象的與表面接觸的給定電荷將在不到一秒鐘的時間內消散。添加了最小電阻，以幫助防止由于放電而導致的器件損壞，因為放電會通過導電性更高的工作面迅速消散。

草案ESD DSTM 13.0 –焊接/拆焊工具提供了測試方法，用于測量電焊和拆焊手動工具上與電氣過應力相關的參數(shù)。制定文件草案供協(xié)會標準委員會和董事會審查和批準。草案必須作為完整的標準文件發(fā)布之前，必須完成行業(yè)評論和審查階段。

最終文件ESD SP 3.3-空氣電離器的定期驗證是一種標準實踐，提供了一種測量技術，用于以設定的間隔確定實際使用位置中的電離器的離子平衡和電荷中和時間。— SG

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