離子風(fēng)機(jī)高科技產(chǎn)品制造業(yè)中的使用基礎(chǔ)


在高科技產(chǎn)品生產(chǎn)廠，控制靜電是提高生產(chǎn)效率，改善品質(zhì)，增加利潤(rùn)的基礎(chǔ)。在半導(dǎo)體、硬盤和平面顯示（FPDs）的生產(chǎn)中，靜電控制是基本的生產(chǎn)條件之一。如果不能控制靜電就意味著，產(chǎn)品要因靜電引力導(dǎo)致粒子污染（ESA問(wèn)題）和靜電放電（ESD問(wèn)題）而受到損失。

   美國(guó)靜電協(xié)會(huì)（ESDAssociation）和國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì)（SemiconductorEquipmentandMaterialsInternational）等組織的靜電控制體系可以幫助企業(yè)解決靜電問(wèn)題。這些體系主要的技術(shù)方法是，使用靜電導(dǎo)電材料和靜電耗散材料（包括人體）直接接入大地以消散靜電。

   不幸的是，產(chǎn)品本身和工作環(huán)境都不可避免地會(huì)使用絕緣材料。當(dāng)絕緣材料就是產(chǎn)品本身的組成部分時(shí)，你無(wú)法將其替換，如高科技產(chǎn)品制造中會(huì)使用含有氧化層的硅片、半導(dǎo)體器件封裝的環(huán)氧樹脂、器件引腳上的絕緣材料、環(huán)氧樹脂印刷線路板，F(xiàn)PDs行業(yè)中的玻璃片等等。此外，適應(yīng)特殊環(huán)境，如耐高溫、耐腐蝕以及潔凈室兼容使用的材料：特氟隆、石英以及許多塑料材料都是絕緣材料。接地不能消除絕緣材料上的靜電荷，因此，多數(shù)情況下，**的辦法就是使用離子風(fēng)機(jī)中和處理。

   盡管多數(shù)的靜電控制體系中都推薦使用空氣離子化，但它們卻很少在文件當(dāng)中說(shuō)明空氣離子化的使用方法以及在生產(chǎn)中使用離子風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的影響。對(duì)于許多行業(yè)來(lái)講，使用空氣離子化控制靜電非常重要，希望通過(guò)本文能為空氣離子化的用戶提供一些被忽略的信息。

    空氣離子的特性

   空氣中自然的離子中，通常正離子與負(fù)離子的數(shù)量為1.2：1。在清潔的室外空氣當(dāng)中，每立方厘米包含有2000~3000個(gè)離子。在一個(gè)自然通風(fēng)的建筑里，這個(gè)數(shù)量會(huì)降至500/cm3，在管道通風(fēng)（空調(diào)通風(fēng)）的建筑里，這個(gè)數(shù)值很少超過(guò)100/cm3。

   自然的空氣離子主要由空氣、地面以及建筑材料中的放射元素的照射所形成。此外，由水流和海浪產(chǎn)生的水滴摩擦、閃電以及大氣層上部受宇宙射線和太陽(yáng)射線的照射也會(huì)產(chǎn)生空氣離子。其中水滴摩擦產(chǎn)生的主要是負(fù)電荷性的小空氣離子。

   在純凈的空氣中，離子的壽命不會(huì)超過(guò)幾分鐘，其衰減的速度取決于多種因素。離子的密度越高離子與相反極性離子相遇的機(jī)率越強(qiáng)。一旦相遇就會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，兩個(gè)離子變成兩個(gè)中性分子。電荷轉(zhuǎn)移在離子接觸到接地表面時(shí)也同樣會(huì)發(fā)生，因此，用于中和靜電的離子必須盡量減少極性相反的離子相互作用，同時(shí)盡可能與大的接地體隔離開。

   此外，大的空氣離子一旦形成，它的運(yùn)動(dòng)速度要比小的空氣離子要慢（見(jiàn)公式2）。大空氣離子對(duì)空氣電導(dǎo)的影響小，一般不用于靜電荷中和。

   小空氣離子能夠在靜電荷電場(chǎng)的作用下在空氣中移動(dòng)。一個(gè)靜電場(chǎng)作用在帶電離子的空氣，會(huì)吸引相反極性的空氣離子移向產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷。離子被吸引到具有極性相反電荷的物體表面，直至電荷被中和，靜電場(chǎng)消失為止。這是使用空氣離子控制靜電的基本原理。

   離子化標(biāo)準(zhǔn)。離子風(fēng)機(jī)的離子平衡度，或者說(shuō)是偏執(zhí)電壓，可以使用充電板監(jiān)測(cè)儀（CPM）測(cè)量，這在靜電協(xié)會(huì)（ESDA）關(guān)于空氣離子化的標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了定義。ANSIESDSTM3.1是**得到世界范圍認(rèn)可的離子化的標(biāo)準(zhǔn)，也為許多國(guó)際靜電控制標(biāo)準(zhǔn)所推薦。作為標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，它只對(duì)不同的系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程，定義了測(cè)試儀器和測(cè)試方法，而沒(méi)有指定技術(shù)要求，因?yàn)榭諝怆x子化使用中會(huì)有不同的情況。對(duì)于*終客戶來(lái)說(shuō)，要解決靜電荷問(wèn)題，放電時(shí)間應(yīng)當(dāng)予以確定。

   選擇離子化方式。被保護(hù)產(chǎn)品的ESD敏感度通常決定了*佳的離子化設(shè)備種類。越敏感的產(chǎn)品需要離子平衡能力越**，越穩(wěn)定的離子化設(shè)備。它要求使用CPM測(cè)量離子化設(shè)備的平衡度不能超過(guò)幾十伏。

    選擇離子風(fēng)機(jī)還可能要考慮其他的一些因素。這包括能否使用氣流，離子風(fēng)機(jī)與工作區(qū)的距離，以及潔凈室對(duì)于離子風(fēng)機(jī)的兼容性等等。

    電暈電離離子風(fēng)機(jī)

   有多種方法可以通過(guò)電暈電離產(chǎn)生和推動(dòng)帶有兩種極性離子的空氣作用到工作區(qū)。這些方法主要區(qū)別在于是否使用交流高壓，直流高壓，或是脈沖直流產(chǎn)生離子。

   交流離子化。交流離子化技術(shù)的原理是，將交流高壓加在彼此接近的離子發(fā)射極上，發(fā)射極會(huì)以50或60Hz的交流頻率交替產(chǎn)生正負(fù)離子。由于高于電離電壓點(diǎn)的時(shí)間只占整個(gè)時(shí)間的一部分，所以交流離子化的效率較低。