De ce problemele ESD din fabricile de semiconductori încep întotdeauna cu „covorașul de birou”?
În sistemul de management al siguranței fabricilor de semiconductori, ESD (descărcarea electrostatică) poate părea invizibilă, dar este un pericol ascuns frecvent, ușor de trecut cu vederea și extrem de costisitor. Mai important, marea majoritate a defecțiunilor ESD sunt direct legate de „covorașul de cauciuc anti-antistatic/covorașul de birou”. Da, nu mașina, nu personalul, nu procesul... ci materialul de pe suprafața pe care îl atingeți în fiecare zi.
I. De ce anomaliile ESD încep întotdeauna cu „covorașul de birou”?
Este posibil să fi văzut aceste scenarii: o brățară funcționează corect, dar încă sună o alarmă electrostatică; împământarea este normală, dar testerul se defectează ocazional; personalul funcționează conform reglementărilor, dar randamentul scade; echipamentul nu a fost mutat, dar senzorul electrostatic clipește roșu. Reacția inițială a multor ofițeri de siguranță este să verifice echipamentul, firul de împământare și funcționarea personalului. Dar adevărata cauză principală este adesea: îmbătrânirea covorașului de cauciuc anti-static, deplasarea parametrilor, contaminarea suprafeței sau coroziunea cu substanțe chimice care duc la rezistență necontrolată. Acest lucru se datorează faptului că covorașul anti-static este un material cu frecvență de contact extrem de mare de-a lungul întregului lanț de operare.
Acesta servește următoarele scopuri:
1. Amplasarea sculelor
2. Amplasarea temporară a loturilor de napolitane
3. Protecție împotriva contactului cu produsul
4. Frecare pe suprafața inferioară a echipamentului de testare
5. Contacte de descărcare a electricității statice
Dacă covorașul de scenă funcționează defectuos, toate celelalte măsuri de control ESD vor eșua. Este ca o autostradă cu fundația crăpată; chiar și cea mai bună mașină nu va putea conduce constant.
II. De ce covorașele anti-statice sunt predispuse la „eșecuri potențiale”?
„Eșecul potențial” este cea mai supărătoare situație pentru ofițerii de siguranță din industria semiconductoarelor. Covorașele anti-statice sunt tocmai unul dintre materialele cele mai predispuse la potențiale defecțiuni, din trei motive:
1. Coroziunea chimică provoacă schimbări bruște ale rezistenței. Industria semiconductoarelor folosește un număr mare de substanțe chimice: dezvoltatori, agenți de curățare, IPA, soluții de gravare etc. Atunci când aceste substanțe chimice cad pe suprafața covorașului anti-static, vor:
① Deteriorați stratul ESD subțire de pe suprafața covorașului scenei
② Formați o peliculă izolatoare de contaminare
③ Accelerează îmbătrânirea și degradarea materialului
Rezultatul este: covorașul de scenă arată bine, dar parametrii au dispărut complet.
2. Reziduurile de curățare a suprafeței afectează performanța de disipare
Multe echipe de lucru folosesc în exces degresante puternice sau produse de curățare care conțin silicon-pentru a menține un aspect „curat vizual”. Aceste reziduuri pot duce la:
① Timp prelungit de dezintegrare statică
② Acumulare neuniformă de încărcare
③ Crearea de „puncte de descărcare instantanee”
Aceste tipuri de defecțiuni sunt foarte insidioase, dar extrem de probabil să deterioreze componentele sensibile.
3. Îmbătrânirea determină creșterea rezistenței volumului de la 10⁸Ω la 10¹²Ω
Covorașele de cauciuc antistatice sunt materiale polimerice. Expunere prelungită la:
① Schimbări de temperatură
② Radiații ultraviolete
③ Frecare
④ Coroziune
Toate acestea vor determina creșterea valorii rezistenței. Un exemplu tipic este: „Covorașul pare utilizabil, dar rezistența depășește cu mult intervalul standard național”.
III. Care sunt cerințele specifice ale diferitelor standarde pentru covoarele antistatice?
Ofițerii cu siguranță întâlnesc cel mai frecvent standarde, inclusiv: *SJ/T 10694-2022 Metode de testare pentru protecția la descărcare electrostatică pentru sistemele electronice de fabricație și aplicare a produselor*, *ANSI ESD S20.20-2021 Sistem de control ESD pentru protecția la descărcare electrostatică* și *IEC 51345-5-24 Protecție electrostatică generală pentru descărcare electrostatică Cerințe*. În plus, țara mea are diverse standarde naționale și industriale, cum ar fi standardele militare chineze și standardele industriale de la Ministerul Industriei Articolelor, care nu vor fi elaborate din cauza cerințelor de confidențialitate. Sunt rezumate cerințele diferitelor standarde, care stipulează că covorașele/materialele din cauciuc antistatice trebuie testate pentru:
① Rezistența punct-la-punct
② Îndreptați-la-rezistența la sol
Aceasta este baza pentru a judeca dacă un saltea de masă este calificat.
În plus, se recomandă combinarea timpului de decădere a descărcării electrostatice și a parametrilor de tensiune triboelectrică, deoarece aceștia sunt parametri importanți pentru calcularea energiei de descărcare electrostatică.
De asemenea, prevede clar:
① Rezistența covorașului anti-static trebuie să fie menținută la 1*10⁹ Ω;
② Preveniți descărcarea bruscă și descărcarea cu scântei;
③ Preveniți acumularea de încărcare.
Aceste cerințe sunt pentru a evita „descărcarea necontrolată”, care este riscul de care producătorii de semiconductori se tem cel mai mult.