表面阻值和相对湿度

  仪器信息网 ·  2013-03-01 08:56  ·  52049 次点击
表面阻值和相对湿度
按照ANSI/ESDS541-2003标准(ESD包装及材料标准),表面阻值率大于1011欧姆的材料属于绝缘材料。绝缘材料由于不导电,附带的静电荷可能在材料表面保持几秒钟或者更长的时间。表面阻值的降低或升高往往与相对湿度有关。材料1011欧姆阻值时的相对湿度是该材料保持静电耗散特性的临界点。用于包装静电敏感器件的材料需要有较低临界点,因为在操作或运输的过程中有可能出现干燥的空气环境。在没有静电屏蔽包装的情况下,没有泄放到大地的摩擦静电荷(由于表面摩擦所产生)可能让器件遭受静电场感应损伤。
在不同相对湿度情况下产生静电的比较。在ANSI/ESDS20.20标准中,建议环境湿度控制30—70%范围。相对湿度低于30%时,物体很容易产生静电。按照ESDA(美国静电放电协会)有关表面电阻的标准(ANSI/ESDSTM11.11-2001),平面材料测量表面电阻前,须在相对湿度12%+/-3%,温度730F+/-50F(译者:原文如此)环境下预处理48小时。可以看出,吸湿性的ESD材料的表面电阻与相对湿度存在必然的联系。防潮袋(MBB)在干燥环境下(低相对湿度)仍然能够保持良好的静电耗散特性,因此被认为是有非常好的防静电特性。
使用干燥空气或氮气并装入干燥剂,去除MBB中的湿气后,袋中的相对湿度可以达到4%以下。在于处理48—72小时后,取出袋中的承载物,袋子的表面电阻测量结果可以评估该材料能否保持抗静电特性。ANSI/ESDSTM11.11-2001的测量方法示意,不同材料的测试结果的例子。
ANSI/ESDSTM11.11-2001标准可以用于评估晶片盒、晶片隔板、输送带、净化纸、胶片、树脂玻璃、聚碳酸酯壳、阻隔袋/屏蔽袋、洁净泡棉、聚酯盒以及其他物品的防静电特性。
ANSI/ESDSTM11.13-2004——小物体的测量
限于篇幅,本文不能介绍所有表面电阻的方法。这里重点介绍一下针对规格大小不能使用ANSI/ESDSTM11.11-2001标准中的环状电极进行测量的洁净室材料的表面电阻测量,这就是ANSI/ESDSTM11.13-2004标准(测试方法标准)。防静电真空吸笔和吸盘的检测。该高分子聚合物在使用较长时间后会老化,吸盘的其表面电阻增加会变为绝缘材料。
热成型或真空成型的托盘在洁净室中非常常见,而其中许多盘的结构复杂。用于测量平面材料的环形电极无法测量诸如抽屉型的吸塑盘,因此,ANSI/ESDSTM11.13-2004对于手套、托盘、真空吸盘、晶片盒、胶片和其他的小结构聚合物的测量提供了有利的支持。
职一个典型的检测结果,可以看出该托盘的检测结果是可靠的。
ANSI/ESDS7.1-2005是有关地面检测的。
ANSI/ESDS7.1-2005是非常好的地面评估方法,从点对点电阻和对地电阻(RTG)两个方面检测地面的防静电性能。导电型(永久性防静电)地板设计的电阻不超过106Ω,而一般的测量方法针对的是点对点电阻在106~109Ω的地板。一块可以防止摩擦静电的地板,在遇到人体穿着绝缘鞋的时候,其静电泄放能力可能就不够了。地面点对点和工作台面到接地点的阻值测量。
工作站人员安全考虑——ANSI/ESDSTM4.1-1997:承载电流能力
4—21mA的交流电可以使人体反射;21—40Ma可使肌肉痉挛;40—100mA可导致呼吸困难。工作站的电阻小于106Ω时,从带电器件放电模型(CDM)和交流电安全角度看,其导电性过强。所以,所有的不锈钢推车、工作台、工作架的表面都应该铺垫洁净室专用的静电耗散台垫。
阻值靠近高值端的抗静电材料静电泄放可能太慢,阻值靠近导电端的抗静电材料有放电和安全的风险。导电材料的表面导致ESD敏感器件受损的原因可能是静电的快速放电和静电对地泄放过快。工作台的表面电阻控制在106~109Ω,同时连接一个1MΩ的电阻接地,可确保安全。这些看不见的电荷有一定的能量。隐性电荷很难用静电场测量仪测量出来,它容易在中间带有导电层结构的包装材料中产生,电荷在绝缘层表面富集,但电压并不表现出来。当导体表面接触到绝缘体表面时,由接触感应带电(CCI)产生的静电可能高达数千伏,并可能导致ESD损坏。
在机器手取放晶片时,用静电场强仪测量邻近的聚酯玻璃窗口的静电场,距离1英寸的场强高达147,000V。
通过聚酯玻璃的晶片都会带电。但当窗口使用半透明的胶片时,晶片上静电吸引的微粒数量最少。
这种测量方法不能用于测量点状的静电源,该情况可以使用一种由计算机控制的非接触式测量仪器来测量场强。
非接触式的电场测试探头和仪表可以用于带电的硬盘、晶片、吸塑盘和其他物体的静电场测量。粉红色抗静电胶片感光层带电的实际测量结果。
法拉第筒测量:ESDAADV11.2——1995
另外一个测量剩余电荷的方法是使用法拉第筒,该方法的测量精度超过1nC/Pf(100V)。这个精确度在半导体行业测量高分子材料足够了。
盘盒即便是在接地的情况下仍然可能带电,图10中的盘盒带电后在离子静电消除器处理后放入法拉第筒中测量的实例。在这个实例中,盘盒充带1000V静电,然后放入法拉第筒后接地,测量结果表明,该盘盒静电的泄放能力为

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