Quali sono le cause dell'elettricità statica durante la pulizia delle camere bianche?

La carica statica durante la pulizia delle camere bianche deriva principalmente dal contatto e dalla separazione tra il panno e altri materiali, come la confezione e la superficie da pulire. La quantità di accumulo dipende dai materiali coinvolti, dall'umidità, dalla velocità di pulizia e dalla pressione di contatto. La carica può rimanere sul tergicristallo, sulla superficie da pulire o su entrambi, e ogni caso è importante per ragioni diverse.

Perché il contatto e la separazione creano carica

Quando due materiali isolanti diversi si sfregano insieme e poi si separano, ciascuno può lasciare il contatto portando una carica elettrica. Questa è una ricarica triboelettrica, lo stesso effetto dietro il piccolo shock provocato dalla maniglia di una porta dopo aver camminato sul tappeto.

Nel settore dell'elettronica e dei semiconduttori, una scarica elettrostatica incontrollata (ESD) può danneggiare i circuiti integrati sensibili e la letteratura brevettuale sucontrollo statico per camere bianchedescrive anche le superfici cariche che attirano la polvere che finisce sui prodotti. Queste due preoccupazioni, la scarica e l’attrazione delle particelle, sono il motivo per cui l’elettricità statica è importante anche in una stanza progettata principalmente per controllare le particelle.

Dopo una pulizia: dove può apparire la carica

Aiuta a smettere di immaginare una cancellazione come un singolo evento. È una sequenza di passaggi e ogni passaggio offre una diversa opportunità di formazione della carica. La sequenza seguente è il nostro modo di organizzare i meccanismi pubblicati; è un aiuto al ragionamento, non un insieme di misurazioni.

1. Estrarre il panno dalla borsa

Molti panni per camere bianche sono realizzati in poliestere o altre fibre sintetiche e confezionati in sacchetti di plastica. L'estrazione di un panno asciutto da un sacchetto di plastica sposta una superficie isolante contro un'altra, una configurazione standard per la ricarica triboelettrica. Un tergicristallo carico trasportato vicino a un dispositivo non protetto è il tipo di situazione che i programmi di controllo ESD sono progettati per evitare.

2. Piegatura e movimentazione

La piegatura preme il tessuto contro il tessuto e ogni apertura è un'altra separazione. Le mani aggiungono un ulteriore paio di materiali: il guanto contro il tergicristallo. Molti operatori indossano guanti in maglia con superficie di presa punteggiata, come ad esempioGuanti antistatici punteggiati, e vale la pena includere la coppia guanto-tergicristallo quando si pensa alla provenienza della carica. Il fatto che un particolare guanto riduca la carica dipende dalla sua struttura e dai dati dei test piuttosto che dal suo nome. Il gruppo di lavoro sui guanti dell'Associazione ESD ha lavorato su metodi di prova per la carica triboelettrica di guanti e copridita, ed esiste un metodo di prova standard separato per misurare la resistenza elettrica di guanti e copridita. Resistenza e carica sono proprietà diverse, su questo punto torneremo più avanti.

3. Bagnare la salvietta

È stato riportato che l'inumidimento di un tergicristallo con acqua deionizzata o con una miscela di acqua deionizzata e alcol isopropilico (IPA) ne modifica il comportamento elettrico da isolante a dissipativo, mentre i tergicristalli pre-bagnati evitano del tutto la fase di rimozione del sacchetto asciutto. Questa è un’osservazione utile, ma non è una garanzia. La quantità di liquido, il solvente e il tempo di permanenza del panno fuori dalla confezione cambiano tutti il ​​significato di "bagnato" e non abbiamo trovato misurazioni pubblicate che seguano la carica durante la fase di asciugatura. Pertanto trattiamo "bagnare lo risolve" come un'affermazione da testare, non come un presupposto.

4. La corsa e il decollo

Poiché la separazione della carica avviene quando il contatto termina, un movimento di strofinamento è meglio rappresentato come tanti piccoli eventi di contatto e separazione piuttosto che come un lungo sfregamento. La velocità, la pressione e i materiali coinvolti contribuiscono a determinare quanta carica lascia dietro di sé ogni evento.

5. Dopo la pulizia

Ciò di cui è fatta la superficie pulita decide in gran parte cosa succede a qualsiasi carica lasciata indietro. Il testo di base del brevetto sui tergicristalli antistatici rileva che pulire plastica, vetro e altre superfici isolanti può lasciare una carica sulla superficie che attira nuovamente polvere e sporco e che un isolante, per definizione, non può essere messo a terra.

Quattro variabili da registrare, non indovinare

Una sessione di domande e risposte ampiamente utilizzata dai fornitori ESD discute quattro fattori che influenzano la generazione statica:

Materiali:Il punto in cui il tergicristallo e la superficie che tocca si trovano l'uno rispetto all'altro nella serie triboelettrica.

Umidità:La generazione di carica è generalmente descritta come più efficiente a bassa umidità relativa e molte camere bianche funzionano a secco.

Velocità:La velocità con cui il tergicristallo si muove sulla superficie.

Pressione di contatto:Con quanta forza viene premuto.

A ciò si aggiungono le condizioni a livello della stanza. L'articolo di uno specialista ESD sottolinea che gli oggetti vengono puliti prima di entrare in una camera bianca, che la bassa umidità aumenta la generazione di carica e che gli ioni vengono attratti dai media filtranti HEPA e rimossi dall'aria in entrata, il che limita uno dei modi in cui la carica viene normalmente neutralizzata.

Tre domande, non una

"Questo tergicristallo causa elettricità statica?" raggruppa tre diverse domande:

A.Il tergicristallo si carica da solo?

B.Il tergicristallo lascia una carica sulla superficie che pulisce?

C.Un tergicristallo o una superficie carica può provocare una scarica o un evento indotto dal campo vicino a un oggetto sensibile?

Le risposte dipendono da cosa viene cancellato. La tabella seguente applica i principi generali dell’ESD; si tratta di una guida concettuale, non di dati di test.

Per gli isolanti richiesti dal processo vicino ad articoli sensibili alle scariche elettrostatiche, le linee guida del programma ESD a cui fanno riferimento i fornitori di apparecchiature richiedono la misurazione del campo e, laddove sia superiore ai limiti del programma, la separazione degli articoli o l'utilizzo della ionizzazione o di altre tecniche di attenuazione della carica.

Cosa ti dice e cosa non ti dice la resistenza superficiale

Le schede tecniche dei tergicristalli riportano comunemente una resistenza superficiale, spesso nell'intervallo da 10⁸ a 10¹¹ ohm e talvolta una tensione di tribocarica massima. Questi numeri provengono da diversi tipi di test.

ANSI/ESD STM11.11 descrive come misurare la resistenza superficiale dei materiali planari e applica la misurazione indipendentemente dal meccanismo di conduzione del materiale. È una misura di resistenza. L'accumulo di carica triboelettrica è coperto da un documento separato dell'Associazione ESD, ESD ADV11.2. IEST-RP-CC004.3, una pratica consigliata per la valutazione dei materiali di pulizia, include una propria sezione sui test statici.

In termini pratici, la resistenza superficiale descrive la facilità con cui la carica può spostarsi attraverso la superficie del tergicristallo. Di per sé non dice quanta carica viene generata sull'interfaccia, e il contesto del brevetto sopra citato sostiene che la resistività di un tergicristallo non è direttamente correlata alla riduzione della carica su una superficie isolante che non può essere messa a terra. Tratta la resistenza come un input, non come una risposta a tutte e tre le domande precedenti.

Inoltre, è improbabile che la tariffa venga distribuita uniformemente. Nel lavoro del NIST sulla mappatura della carica sulle salviette, i ricercatori hanno scoperto che alcuni materiali per le salviette non si caricano ampiamente mentre altri accumulano carica attraverso il contatto e che i domini di carica non sono uniformi. Questo studio riguardava il campionamento delle salviette piuttosto che la pulizia delle camere bianche, quindi non dovrebbe essere applicato direttamente, ma ricorda che una lettura di un singolo punto potrebbe non descrivere l'intero pulitore.

Lettura dei dati statici di un tergicristallo: sei domande

Prima di confrontare un numero di scheda tecnica con un altro, chiedi:

Quali erano l'umidità relativa e la temperatura durante il test?

Contro cosa è stato strofinato il tergicristallo e il materiale era lo stesso in entrambi i test?

Quale velocità, pressione e numero di colpi sono stati utilizzati?

Il tergicristallo è stato testato su asciutto o su bagnato e come è stato condizionato in precedenza?

Quale faccia del tergicristallo e quale posizione su di esso è stata misurata?

Quale standard o metodo è stato utilizzato ed è disponibile il rapporto completo?

Queste sono domande ragionevoli da porre a chiunqueProduttore di salviette per camere bianche ESDprima di confrontare i numeri. Due cifre misurate in condizioni diverse non sono direttamente confrontabili e una cifra senza condizioni dichiarate è difficile da interpretare.

Il ciclo Pulisci-Carica-Riattrai

La pulizia ha lo scopo di rimuovere le particelle. Se la salvietta lascia anche una carica su una superficie isolante, tale carica può riportare indietro le particelle, e i brevetti sul controllo statico delle camere bianche descrivono la deposizione di polvere causata dall’elettricità statica come causa di prodotti difettosi. Se ciò accade in un dato processo dipende dai materiali, dall'umidità e dalla tecnica di pulizia, quindi il passaggio utile è misurare entrambi i risultati dopo la pulizia: livello di particelle e campo elettrostatico. Guardarne solo uno può nascondere un compromesso.

Quando sono coinvolti i solventi

I panni IPA presaturati vengono utilizzati per comodità e bagnatura riproducibile, ma comportano comunque i problemi di salute e sicurezza dei solventi volatili, inclusa l'infiammabilità e l'esposizione del personale. Nelle camere bianche che trattano sostanze infiammabili, anche l'elettricità statica viene considerata un problema di accensione. Se i solventi infiammabili fanno parte del processo di pulizia, seguire la scheda dati di sicurezza e la valutazione della sicurezza del proprio sito e coinvolgere i coordinatori della sicurezza e quelli ESD nelle decisioni sul tipo e sulla gestione dei panni.

Una lista di controllo pratica per i titolari dei processi

Registrare l'umidità relativa, il tipo di spazzola, lo stato secco o umido, il solvente e il materiale da pulire.

Misurare il campo elettrostatico vicino alla superficie pulita prima e dopo la pulizia con un misuratore di campo, a una distanza costante.

Modificare una variabile alla volta, come velocità, pressione, tipo di tergicristallo o livello di bagnatura, e registrare il risultato.

Controllare il percorso di messa a terra per eventuali elementi conduttivi prima di dare per scontato che la carica possa scaricarsi.

Laddove sia necessaria una superficie isolante vicino a oggetti sensibili, discutere la separazione o la neutralizzazione con il proprio coordinatore ESD.

Conserva le letture insieme alle loro condizioni in modo che i confronti successivi siano significativi.

Domande frequenti

Bagnare un panno per camera bianca impedisce l'elettricità statica?

È stato riportato che la bagnatura con acqua deionizzata o con una miscela di acqua e IPA modifica il comportamento elettrico di un tergicristallo da isolante a dissipativo. Non è una garanzia. Il solvente, il livello di umidità, l'evaporazione e la superficie da pulire possono modificare il risultato, quindi verificalo per il tuo processo.

Un tergicristallo a bassa resistenza è uguale a un tergicristallo a bassa carica?

No. La resistenza superficiale e l'accumulo di carica triboelettrica vengono misurati con metodi diversi. La resistenza dice poco su quanta carica viene generata sull'interfaccia di contatto o su cosa rimane su una superficie isolante.

Perché l'elettricità statica sembra peggiore nelle camere bianche a secco?

La generazione di carica statica è generalmente descritta come più efficiente a bassa umidità relativa e molte camere bianche vengono mantenute asciutte.

Come posso controllare la carica dopo aver cancellato?

Un misuratore di campo elettrostatico è uno strumento comune. Misurare a una distanza costante, registrare l'umidità e i materiali coinvolti e seguire i limiti e le procedure del programma di controllo ESD della propria struttura.

L'elettricità statica derivante dalla pulizia può attirare indietro le particelle?

Il testo di base del brevetto descrive questo per le superfici isolanti. Quanto conta dipende dai materiali, dall'umidità e dalla tecnica, quindi misura piuttosto che supporre.