Salle blanche et analyse statique
1. Salle blanche et électricité statique
(1) Salle blanche
Les semi-conducteurs, les écrans plats à cristaux liquides, l'optoélectronique et la biomédecine nécessitent tous des ateliers de production propres. En règle générale, les salles blanches désignent des pièces ou des espaces restreints où la concentration de particules d'air en suspension dans l'espace est contrôlée dans des limites spécifiées. Plus le nombre limité de particules est petit, plus la propreté est élevée.
(2) Électricité statique en salle blanche
En raison des exigences de propreté de la salle blanche, une utilisation en intérieur
① Un grand nombre de matériaux de décoration à haut milieu isolant, sols, murs, portes, plafonds, cloisons, établis, chaises, etc., ces matériaux sont faciles à électrifier et à charger par friction, et ne sont pas faciles à fuir et à libérer.
Sol en plastique 500V~1000V dans la salle de photogravure, 500V~1500V dans la salle de diffusion, 500V~1500V dans le carrelage, 700V pour le papier peint en plastique, OV~1000V pour le plafond en plastique, 500V~3000V pour la surface de chaise en cuir mobile en métal.
②Lorsque les gens portent des combinaisons, des chaussures propres, marchent ou travaillent, le frottement avec différents matériaux, équipements et équipements générera de l'électricité statique, et les personnes, les vêtements et les chaussures seront chargés. Les gens portent des vêtements en nylon et des chaussures à semelles en caoutchouc en plastique marchant lentement sur le sol propre, avec une tension statique de 7000V ~ 8000V sur leur corps. 1200V (10%~20%RH), 250V (65%~90%RH) peuvent être utilisés pour marcher sur un sol en vinyle, 35000V (10%~20%RH), 1500V (65%~90) peuvent être utilisés pour marcher sur tapis %RH), la chaîne d'assemblage de copeaux, les vêtements de travail que les gens portent peuvent atteindre 10KV.
Le flux d'air du climatiseur passe à travers le filtre à effet primaire, le filtre à effet moyen et le filtre à haute efficacité, et le flux d'air de sortie purifié est chargé électrostatiquement.
Les sorties d'air d'alimentation et de retour d'air en plaque d'aluminium sont de 500 à 1 000 V.
Un grand nombre d'équipements, d'équipements et d'outils isolants sont également des sources importantes de charges électrostatiques. Chaîne de production d'assemblage de plaquettes : boîte de chargement de plaquettes 35KV, couvercle en plexiglas 8KV, produit en quartz 1,5KV, plateau de plaquettes 6KV, couvercle en acrylique 20KV, plateau de table 10KV, armoire de rangement en plastique 30KV, la boîte de chargement en cristal de fibre de verre glisse sur le dessus de table en polypropylène avec 10KV.
En bref : plus les exigences de propreté de la salle blanche sont élevées, plus la charge électrostatique est importante.
2 Les dangers de l'électricité statique dans les salles blanches
(1) Force de Coulomb électrostatique
La poussière et la saleté sont aspirées et acheminées vers des non-appareils, ce qui augmentera les fuites ou provoquera des courts-circuits, ce qui endommagera les performances et réduira considérablement le rendement et la fiabilité. Si la taille des particules de poussière est de> 100 m, la largeur du fil d'aluminium est d'environ 100 m et l'épaisseur du film d'oxyde est de 50 μm, il est facile de mettre le produit au rebut. Maintenant, le diamètre du fil est plus fin et le film d'oxyde est très fin. Les particules de poussière de petite taille endommageront les composants. Cette situation se produit principalement dans le processus de nettoyage par corrosion, de photolithographie, de soudage par points et d'emballage.
(2) Décharge électrostatique ESD
① Le film d'oxyde isolant du composant est brisé, le fil conducteur est brûlé ou le fil est fondu court. Si le corps humain porte une charge statique de 10KV (100PF), une décharge électrostatique se produira lorsque les pieds de l'appareil seront touchés, et elle formera instantanément un pic de courant de décharge d'impulsion au sol jusqu'à 20A (10~100s), sans parler du haute densité, diamètre de fil mince et film Sio2 mince. Lsi, Vlsi, c'est-à-dire IC général, MOS subira des dommages.
D'une manière générale, l'intensité du champ de tension de tenue du film Sio2 à grille isolée du dispositif est E=(5-10) × 106V/cm. Si l'épaisseur du film Sio2 de l'appareil est de 1000, la broche d'entrée de l'appareil sera touchée en appliquant une tension statique supérieure à 50V-100V. Portez-le, et il est très courant que les gens transportent de l'électricité statique dépassant 50V ou 100V.
Provoquer du bruit et des interférences d'ondes électromagnétiques
Les décharges électrostatiques provoquent des interférences électromagnétiques. Les pics avant et arrière de l'onde électromagnétique sont nets, le signal est fort et l'énergie équivaut à quelques volts dans le circuit. La fréquence s'étend sur quelques MH2 voire des centaines de MH2. Un bruit fort peut endommager les composants, l'équipement et les capteurs, voire provoquer le gel de l'appareil.
Les interférences électromagnétiques causées par les décharges électrostatiques peuvent également entraîner une entrée de signal incorrecte ou un verrouillage. Si le boîtier EMIF de la plaquette est placé sur un chariot en acier dans une salle blanche, l'ESD de la plaquette sera transmise au chariot par inductance, et les roues sont isolées, et la diffusion d'EMI provoquera le crash du processeur de plaquette .
Choc électrique au corps humain
Lorsque les décharges électrostatiques humaines ou les décharges électrostatiques pour les humains dépassent le courant limite de choc électrique du corps humain de plus de 5 mA, les personnes ressentiront diverses sensations de blessure, ce qui mettra le personnel mal à l'aise et fonctionnera de manière incorrecte.
Bien que de nombreux travaux aient été effectués dans des salles blanches telles que les semi-conducteurs, les écrans plats et l'optoélectronique, les problèmes d'électricité statique dans les salles blanches affectent toujours la sécurité de la production et le rendement des produits, affectent les coûts et les avantages de fabrication, et affectent la qualité et la fiabilité des produits. . Il est rapporté que des experts industriels étrangers estiment que la perte moyenne de produits causée par l'électricité statique aux États-Unis est de 8 à 33 %. Voir le tableau 3 pour le rapport de perte statique.
Certaines personnes estiment que la valeur des dommages causés par l'électricité statique à l'industrie électronique aux États-Unis est de 10 milliards de dollars américains chaque année. Le Japon a analysé les produits électroniques mis au rebut dans les années 1980, et les pertes causées par l'ESD représentaient 1/3. Les semi-conducteurs, les écrans plats à cristaux liquides et l'optoélectronique de mon pays's ont tous commencé tardivement, mais des risques électrostatiques se sont également produits et le taux de rendement est faible. Par exemple, dans une entreprise de Pékin, l'atelier SMT dure 4 mois en hiver, causant souvent des millions de dollars de pertes dues aux décharges électrostatiques. Des milliers d'ordinateurs de bureau dans une entreprise à capitaux étrangers à Shanghai ont fait l'objet de plaintes de la part du personnel d'ESD, et les ordinateurs ne fonctionnaient pas correctement. La salle informatique d'un institut de recherche et de conception de plus de 200 mètres carrés présente de sérieuses décharges électrostatiques et ne peut pas fonctionner normalement. Une entreprise à capitaux étrangers à Wuxi avait autrefois une qualité de produit instable en raison de l'ESD. Et les banques, les sociétés de valeurs mobilières, les bases de données confidentielles, les centres de surveillance, les salles de distribution électrique, etc. Si une décharge électrostatique se produit, il est facile de provoquer des interférences et la perte de données rend la situation encore plus grave.
3 Contrôle statique de la salle blanche
(1) Principes de base du contrôle statique
① Déterminer le niveau de contrôle statique
Minimiser la génération de charge statique
③ La méthode de ventilation et de neutralisation accélère la dissipation de la charge statique et empêche l'accumulation d'électricité statique
Protégez le produit contre les dommages ESD
(2) Déterminer le niveau de contrôle statique
① Classification de la susceptibilité électrostatique des composants, composants et équipements
Niveau 1 : facilement endommagé par la tension électrostatique 0-1999V
Niveau 2: facilement endommagé par la tension électrostatique 2000-3999V
Niveau 3: facilement endommagé par la tension électrostatique 4000-5999V
Si la tension statique sensible est supérieure à 16000V, il n'est pas nécessaire de prendre des mesures antistatiques.
② Classification de la zone de travail de protection électrostatique
Classe A : laissez le potentiel électrostatique à la terre ne pas dépasser ± 100 V
Classe B : laissez le potentiel électrostatique à la terre ne pas dépasser ±1000 V
Dans le projet réel, le potentiel électrostatique ne dépasse pas 3 niveaux de la tension électrostatique sensible des composants, composants et équipements correspondants tels que 100V, 500V et 1000V.
(3) Minimiser autant que possible la génération de charge statique
C'est la première étape de la trilogie du contrôle statique. Dans cet environnement de travail propre, les meilleures mesures sont :
Utiliser autant que possible des équipements ayant des propriétés similaires pour réduire la charge électrostatique générée lors du processus de séparation par friction de contact ;
Essayez d'utiliser des matériaux conducteurs d'électricité statique ou dissipateurs d'électricité statique pour réduire l'accumulation de charges statiques pendant le processus de frottement de contact et de séparation ;
Essayez d'utiliser un processus de production qui réduit la charge électrostatique générée par la séparation par friction de contact.
(4) Secours et neutralisation
Il s'agit de la première étape du processus en trois étapes de contrôle de l'électricité statique. Les mesures habituelles en salle blanche de production microélectronique sont la mise à la terre, l'utilisation de matériaux conducteurs ou dissipatifs pour décharger les charges statiques, et les dissipateurs ionisants pour neutraliser les charges statiques.
Terre
La salle blanche doit être équipée d'un système de mise à la terre électrostatique indépendant, y compris un système de support de mise à la terre en treillis métallique, un système de support de mise à la terre du poste de travail de la ligne de production (ensemble). Afin de décharger efficacement et en toute sécurité la charge statique au sol par le boîtier métallique de tous les équipements de la pièce, le support métallique de l'équipement mobile et l'équipement antistatique. Le sol est ventilé au sol. Le sol, les murs, les plafonds, les cloisons, etc. sont à la terre dure, tandis que les coques d'équipement, les équipements mobiles (voitures, chaises, étagères, etc.), les établis, etc. sont à la terre douce.
Xiao électrique ionisé
Les composants, les PCB, les lignes de production et les postes de travail produits et assemblés dans des salles blanches sont toujours inévitables car il y a des conducteurs isolés qui ne peuvent pas être mis à la terre et des matériaux diélectriques isolants (comme la plupart des plastiques ordinaires). Dans certains environnements, des éliminateurs ionisants sont couramment utilisés. Dissiper localement la charge statique sur ces objets, et le plus souvent au moyen d'une ionisation de l'air pour neutraliser la charge statique sur le milieu isolant et le conducteur isolé.
③ Électricité statique et matériaux dissipateurs d'électricité statique
Les matériaux conducteurs d'électricité statique et les matériaux dissipateurs d'électricité statique sont également de très bons matériaux de décharge de charge statique en raison de leur conductivité de l'électricité statique, et sont plus sûrs que les décharges de conducteurs métalliques. Ils sont généralement utilisés comme sols, murs, établis et conteneurs de rotation. , Pinces à épiler, brosses et autres équipements antistatiques.
(5) Anti-ESD, protéger les produits
C'est la dernière étape des trois étapes de contrôle de l'électricité statique. Dans la salle blanche de la production microélectronique, afin d'empêcher l'ESD de se produire sur les composants ou composants sensibles à l'électricité statique, les PCB, une façon consiste à fournir une mise à la terre appropriée pour les composants et les composants. Ou branchez-vous sur" dissiper" la charge statique présente sur le produit ; la première méthode consiste à utiliser des méthodes et des matériaux d'emballage appropriés pour gérer l'emballage et le transport des dispositifs sensibles aux décharges électrostatiques. Ces matériaux peuvent protéger efficacement l'intrusion de charges électriques dans le produit et réduire la charge statique générée par le mouvement du produit dans la boîte d'emballage.
À l'échelle internationale, les semi-conducteurs, les écrans plats à cristaux liquides et l'optoélectronique se sont développés rapidement et le niveau d'intégration est de plus en plus élevé. 8"12" des puces sont apparues, et les diamètres des fils des puces deviennent de plus en plus minces, et les exigences en matière d'antistatique sont de plus en plus élevées. Voir le tableau 4.
L'American ESD Association a commencé à réviser l'acier de contrôle des décharges électrostatiques ANS ESD S 20.20-1999 et a apporté quelques modifications à la classification de susceptibilité électrostatique SSD, voir les tableaux 5, 6 et 7.
Cela donne aux utilisateurs de composants un avertissement, peu importe quand le personnel ou l'équipement fabrique l'équipement, vous indique les exigences de contrôle de l'environnement qui peuvent être nécessaires. Si la tension admissible dans la zone EPA atteint 25 V, je crains que nos équipements, équipements, outils et ingénierie antistatiques existants ne soient obligés de travailler dur.