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印刷中靜電危害與靜電消除
發表日期:2010年6月21日  人氣:2297  錄入:admin
自從1958年世界上出現第一塊IC產品以來,IC業發展非常迅速,特別是在近20幾年里,每隔2-3年就有一代新產品問世,產品也從小規模IC發展到至今的超大規模IC。隨著超大規模集成電路工藝的高速發展,集成電路的線寬做到只有零點幾微米的階段,這對可靠性的要求越來越高,靜電對IC的危害變得也越來越顯著,它給我們造成的危害是驚人的。

         那么靜電對我們集成電路行業會造成怎樣的重大危害呢?主要有三大方面。

 

         第一、ESA。ElectroStaticAttraction靜電吸附,它會造成嚴重的污染。

 

        我們知道IC生產工藝要求的是潔凈車間或超凈車間。但國內很少有廠家能做到無塵室里一粒particle都沒有,現在要求灰塵顆粒粒徑由原來的0.3μm降低到現在的0.1μm,但如果吸附的灰塵粒子的粒徑大于線條寬度時,很容易使產品報廢。

         有時候客戶會問,我們生產晶片的整道工序靜電防護做的很好,該接地的都接了,要用的防靜電用品也用了,而且凈化等級做的也很高,為什么放置一段時間后還會吸灰呢?那是因為生產加工晶片的機臺或工作車間都裝有FFU高效過濾器,當氣流與產品進行摩擦后就會產生靜電,靜電累積到一定量的時候就會吸附灰塵。所以我們建議在高效過濾器下端裝不帶氣源的靜電消除器來保證整個空間的動態平衡。

 

         第二、ESD。ElectroStaticDischarge靜電放電,它會造成器件擊穿。

 

        靜電放電是電荷積累的過程,當電荷積累到一定的程度,有個導體接近它就會產生靜電放電。舉個很簡單的例子,在干燥的冬季,人走動、摩擦后很容易積聚靜電,當我們碰到金屬把手或開汽車門的時候會有觸電的感覺,這就是靜電放電,一般人體帶有3000-5000V的靜電時就會有明顯放電的感覺。

        半導體元器件也是同樣的道理,如果帶有一定靜電量的半導體器件單獨放置或裝入電路模塊時,它馬上就會被擊穿。器件受到靜電放電的影響后,有可能不會立即出現功能性的損壞,但會影響元器件的可靠性。

        靜電放電造成的損失每年可達到幾十億美元以上。因此,許多大型的元件和設備制造廠引進專業技術以減小生產環境中的靜電積累。

 

        第三、EMI。ElectroMagneticInterference電子干擾,它會造成破壞。

 

        靜電放電會輻射出很多的無線電波,而這些電波都是有頻率的,會對周邊的微處理器造成很大的干擾,比如會出現混亂的程序指令、混亂的資料、不明的錯誤信息等等,而這些問題一般不被人重視,但一旦出現故障它帶來的危害將是巨大的。

        以上的危害給我們帶來的損失是驚人的。據有關報道估計我國電子工業每年因靜電造成直接經濟損失高達數十億人民幣;美國每年因靜電造成的電子工業直接經濟損失達100多億美元;英國也曾有過損失近20億英鎊的事實;日本在上世紀90年代,不合格微電子器件中有45%是因靜電造成的。這些數字是十分觸目驚心的,把全球這些損失加起來應該可以建造幾十個像華宏NEC這樣的芯片廠家,那會給我們大家帶來多少收益。

        了解靜電給我們帶來的危害以后,接下來一定會想到怎樣去防護它。目前主要的防護手段是接地,車間地面上要鋪防靜電地板,工作臺上要鋪防靜電桌墊,人要穿戴防靜電衣帽,周轉和運輸途中要用防靜電容器和包裝袋。當這些防護手段都做齊了,真的能解決所有的問題嗎?我的回答是“不能”。因為車間里必須用到像特氟隆、石英、高分子合成碳化物、玻璃、卡通、環氧化脂等絕緣材料,而這些材料是無法接地的;高效過濾器會產生氣流,空氣也無法接地,所以必須用一種設備去消除靜電,這種設備就叫做靜電消除器,采用中和的辦法來消除靜電,目前市場上所用的多數是尖端放電式靜電消除器。

         什么叫做尖端放電式靜電消除器?就是由高壓電源發生器和放電極組成的,通過尖端高壓電暈放電把空氣電離成大量的正、負離子以中和物體表面的靜電。

         當物體表面帶的是正電時,靜電消除器發射的負離子會和它中和,當物體表面帶的是負電時,靜電消除器發射出的正離子會和它去中和。

        說到這里客戶經常會有些疑慮,例如:當產品上的靜電被靜電消除器給消除后,靜電消除器還在發射正負離子,此時會不會把我的產品上重新帶有靜電呢?答案是否定的。靜電消除器是把物體表面的靜電減少累積的一個過程,當物體表面已經沒有靜電,靜電消除器所發射的正負離子一部分會自身中和,一部分它會去吸引其他地方的相反離子。

        那么市場上靜電消除器很多,我們如何來選擇適合自己的靜電消除器呢?

        按款式分有風扇型的離子風機,除塵式的離子風槍、風嘴、風蛇,帶風源和不帶風源的離子棒,具體怎樣來選擇主要還是看生產工藝流程、使用場合的特點來決定。比如有FFU高效過濾器的機臺里需要用棒型的不帶風源的靜電消除器,工作臺上可以按消靜電范圍來選擇臺式或懸掛式靜電消除器,如果需要除塵的話可以選擇風槍、風嘴或風蛇,印刷紡織行業一般用離子棒居多。按放電方式分交流式的靜電消除器和直流式的靜電消除器。就風機而言,國外大型的半導體廠家基本上都選用直流式的靜電消除器,為什么呢?這是由他們各自不同的技術特點來決定的。

        另外交流風機有刷針功能,雖然這是很人性化的設計,但在凈化室內不宜使用,否則會造成二次污染,直流風機需要用凈化棉簽等專用工具去維護的。有時候客戶也會問:“我買過直流式的靜電消除器,機器一開始用的時候很好,用了一段時間就會有變化了,為什么呢?”,那是因為放電極的針尖上積碳、吸塵和損耗的緣故,靜電消除器不管是交流式的還是直流式的,使用了一段時間后一定要清潔針尖,維護保養工作是很重要的,維護好的機器使用壽命就長,維護不好的機器使用的壽命就會縮短。

        總而言之,在選擇靜電消除器的時候,性能的穩定,價格的合理,售后服務的便捷,設計方案的合理性都是客戶應該考慮的問題。

   
 
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