클린룸 ESD 바닥재

첫째, 전자 기기의 소형화 및 고성능화가 지속되면서 ESD 문제가 심화되고 있습니다. 디바이스 확장이라고도 하는 소형화는 온칩 보호를 위한 공간을 줄여 ESD에 대한 취약성을 증가시키고 정전기 제어, 내결함성 바닥재의 필요성을 강조합니다.
또한, ANSI(미국표준협회)를 비롯한 ESD 표준에 대한 최근 및 제안된 변경 사항으로 인해 ISO 인증을 받으려는 제조 시설의 어려움이 가중되고 있습니다. 이러한 변화는 개정된 정전기 방지 성능 매개변수를 준수해야 하는 필요성을 다루고 있으며, 이를 준수하지 않을 경우 기업은 규정 미준수로 인한 잠재적 비즈니스 손실에 노출될 수 있습니다.
클린룸에 설치된 바닥은 시설 운영 후 올바르게 지정된 새 바닥을 설치하는 데 드는 잠재적 비용을 고려하면 수익에 막대한 영향을 미칩니다.
다시 말해, 처음부터 ESD 바닥재를 올바르게 설치하는 것이 가장 중요하며, 클린룸이라는 소중한 공간에서 타협의 여지가 없어야 합니다. 그럼에도 불구하고 문제는 계속 발생합니다. 왜 그럴까요?

초기 고려 사항
당연히 많은 엔지니어와 시설 관리자는 공장의 정전기 제어 바닥을 선택할 때 좌절하고 혼란스러워합니다. 이들은 일반적으로 전기 사양 및 표준을 다루는 데 필요한 시간이나 전문 지식이 부족합니다. 바닥을 선택할 때는 유지보수, 내구성, 인체공학, 안전, 설치 절차, 그리고 가장 중요한 것은 바닥이 사람들의 신발을 기준으로 정전기를 제어하는 방식과 같은 고려 사항이 포함됩니다.

클린룸 환경에서는 이 프로세스에 ESD, 오염 제어, 이온 크로마토그래피, 재료 탈기체 테스트, 입자 분석을 전문으로 하는 외부 전문가의 도움이 필요한 경우가 많습니다.

전반적으로 용도 및 현장 고려사항에 따라 ESD 바닥은 오래된 바닥, 맨 콘크리트 위 또는 높은 접근 바닥 패널 위에 설치할 수 있습니다. 그러나 오염 및 입자 제어 고려 사항으로 인해 일반적으로 고무, 비닐, 에폭시의 세 가지 형태의 ESD 바닥재만 클린룸 환경에 적합한 것으로 간주됩니다.

이를 배경으로 전기 저항, 신발, 청결, 기계적 특성, 인체공학적 특성 등 평가 및 선택 과정에서 고려해야 할 주요 요소에 초점을 맞춰 설명합니다.

전기 저항
고무, 비닐, 에폭시 바닥은 전도성 또는 정전기 분산성 옴 범위에서 생산할 수 있습니다. ESD 협회에 따르면 전도성 바닥은 테스트 방법 ANSI/ESD S7.1-2005를 사용할 때 100만 옴(1.0 X 10 E6) 미만으로 측정됩니다. 동일한 테스트를 사용하면 100만 옴에서 10억 옴(1.0 X 10 E9) 사이의 측정값을 정전기 분산으로 정의합니다. 일반적으로 대부분의 전문가들은 1,000만 옴(1.0 X 10 E7) 미만의 바닥이 전자제품 제조 및 취급에 가장 적합한 정전기 제어 성능을 제공한다고 생각합니다. 1,000만 옴을 초과하는 바닥은 전도성 또는 정전기 분산 범위의 하단(< 1.0 X 10 E7)에 있는 바닥보다 정전기를 더 느리게 배출합니다.

또한 전도성이 너무 높은 ESD 바닥은 안전하지 않은 것으로 간주될 수 있습니다. 대부분의 안전 엔지니어는 전도성 바닥의 최소 저항을 정의하기 위해 NFPA 99를 참조합니다. 2005년 버전의 NFPA 99에 따르면, 바닥의 저항은 25,000옴(2.5 X 10 E4) 미만이면 안 됩니다. 하지만 NFPA 99를 참조할 때 주의할 점이 있습니다: 이 테스트는 500볼트 출력의 저항계를 사용하여 바닥의 저항을 측정해야 하며, 전도성 바닥 테스트에 사용되는 대부분의 측정기는 10볼트에서 작동합니다. 안타깝게도 10볼트에서 25,000옴을 측정하는 바닥은 500볼트에서 테스트할 때 NFPA 최소값인 25,000옴에 훨씬 못 미치기 때문에 지정자에게 잠재적인 안전 딜레마가 발생합니다. 따라서 두 가지 다른 테스트 방법으로 인한 불일치를 해결하기 위해 최소 저항을 50,000옴 이상으로 설정하는 것이 좋습니다.

업샷: 권장 바닥 범위: 50,000옴 이상 10,000,000옴 미만(5.0 X 10 E4 - 1.0 X 10 E7).

신발
ESD 바닥은 전기 저항 파라미터로만 평가해서는 안 되는데, 이는 일부분에 불과하기 때문입니다. ANSI/ESD S20.20-2014와 같은 ESD 표준에서는 바닥의 저항 특성(옴)과 전하 발생 특성(볼트)을 모두 테스트해야 합니다. ESD 협회는 정전기 제어 신발과 함께 바닥의 성능을 평가할 것을 요구합니다. S20.20의 첫 번째 요구 사항은 "시스템 저항"이라는 속성을 평가하며, 이는 ANSI/ESD S97.1 테스트 방법을 사용하여 결정됩니다. 이 테스트에서는 사람의 손에서 바닥까지 신체, 신발, 바닥 및 지면을 통해 옴 저항을 측정합니다. 2011년 11월 현재, 허용 가능한 수치는 시스템 저항이 3500만 옴(3.5 X 10 E7) 미만이어야 합니다. (이 글을 작성하기 전에 시스템 저항 요구 사항의 변경 가능성에 대해 ANSI/ESD S20.20 위원회의 여러 위원과 인터뷰했습니다. 이 요구 사항이 최대 10억 옴(1.0 X 10 E9)으로 상향될 수 있다는 통보를 받았습니다. 그러나 이 시스템 저항이 증가하면 동시에 신체 전압 테스트를 요구하면 이를 상쇄할 수 있습니다.)

신체 전압 발생은 테스트 방법 ANSI/ESD S97.2를 사용하여 정전하를 측정하여 결정됩니다. 이 방법을 사용하면 특수 정전기 제어 신발을 착용한 피험자가 신발과 접지된 바닥의 상호 작용으로 인해 발생하는 정전기의 양을 측정하는 기기에 연결된 상태에서 ESD 바닥 위를 걷습니다. ANSI/ESD S20.20을 충족하려면 승인된 접지 신발을 신은 사람은 100볼트 이상의 정전기를 발생시키지 않아야 합니다. 그러나 클린룸에서는 오염 제어 신발 요구 사항에 따라 이 매개변수를 달성하는 것이 어려울 수 있습니다. 표준 클린룸 신발 커버는 1,000볼트를 초과하는 정전압을 발생시킵니다. 몇몇 공급업체는 바닥면에 전도성 또는 정전기 방지 소재가 있는 일회용 및 영구 정전기 제어 신발 커버를 제공합니다.

신발 커버 사양에 관계없이 항상 바닥이 접지된 상태에서 테스트해야 합니다. 테스트 결과 많은 전도성 및 정전기 방지 비닐 및 에폭시 바닥은 이러한 유형의 부티와 신발 커버를 착용한 피험자에게 최대 100볼트를 훨씬 초과하는 정전기를 발생시키는 것으로 나타났습니다. 동일한 테스트에서 전도성 고무 바닥재는 대부분의 정전기 제어 클린룸 신발과 함께 100볼트 미만을 발생시키는 것으로 입증되었습니다. 이는 전도성 고무 바닥재가 신발에 관계없이 비닐이나 에폭시 바닥재보다 정전기가 훨씬 적게 발생하기 때문입니다.

결론: 현재 시스템 저항 요구 사항: < 3500만 옴 미만(3.5 X 10 E7). 제안된 요구 사항: 시스템 저항 2,500만 옴 미만, 본체 전압 100볼트 미만.

청결
바닥재와 같은 건축 자재와 클린룸 공정 간의 호환성을 결정할 때 고려해야 할 사항이 많습니다. 여기서는 주요 요인인 가스 배출과 입자 이동에 대해 살펴보겠습니다. 미네소타주 로체스터에 위치한 Microstat Laboratories 및 River's Edge Technical Services의 대표인 ESD 및 오염 제어 컨설턴트 Carl Newburg는 "가스 방출은 재료가 가열되는 동안 방출되는 휘발성 화학 물질의 양을 측정하는 것입니다. 응축성 휘발성 잔류물(CVR), 정적 헤드스페이스 및 동적 헤드스페이스는 가스 방출 물질을 측정하는 데 사용되는 일반적인 테스트입니다. 테스트 결과는 통제된 환경에서 공기 중 분자 화합물로 표면을 오염시키는 재료의 경향을 나타냅니다."

대부분의 비닐 바닥재는 바닥재에 가소제가 포함되어 있기 때문에 엄격한 고온 탈기체 테스트를 통과하지 못합니다. 가소제는 바닥재 밖으로 이동하여 광학 및 MR 헤드 제조와 같은 클린룸 애플리케이션에서 심각한 오염 문제를 일으킬 수 있기 때문에 문제가 됩니다. 우리 모두는 "새 차 냄새"라고 부르는 가소제 이동을 경험한 적이 있습니다. 이 냄새는 자동차 내부에 사용된 다양한 플라스틱에서 가소제가 공기 중으로 방출되어 발생합니다. 철저한 테스트 없이는 이러한 가소제 이동을 식별하고 정량화하기 어렵습니다. 많은 바닥재 제조업체는 자사의 바닥재가 상온에서 모든 가스 방출 요건을 충족한다고 말하지만, 대부분의 오염 제어 전문가들은 상온 테스트가 적절하지 않다고 생각합니다.

설치를 위한 바닥재를 지정하기 전에 오염 제어 및 ESD 전문가와 상의하는 것이 좋습니다. 일반적으로 전도성 고무 바닥재와 전도성 에폭시 바닥재는 고온 탈기체 테스트에서 가장 우수한 성능을 발휘합니다. 비닐과 달리 고무와 에폭시는 가소제 없이 만들어집니다.

기계적 특성
대부분의 클린룸 바닥은 에폭시 코팅을 통해 바닥을 매끄럽게 만드는 방법을 사용하여 설치하는데, 이는 재료가 액체 형태로 바닥에 코팅되어 표면을 가로질러 흐르도록 하기 때문에 에폭시 코팅을 통해 달성할 수 있습니다. 심리스 에폭시 코팅의 단점은 스크래치나 균열로 인한 손상 시 수리가 어렵고 시간이 오래 걸린다는 점입니다. ESD 에폭시 바닥의 일반적인 경화 시간은 레이어 수에 따라 24시간에서 72시간 사이입니다. 운영 중인 클린룸에서 수리를 수행하면 에폭시가 액체 상태에서 굳는 데 걸리는 시간 동안 오염이나 냄새 문제가 발생할 수 있습니다. 또한 에폭시 수리는 일반적으로 재코팅에 적합한 표면을 만들기 위해 어떤 형태의 연마 바닥 준비가 필요합니다. 연마성 바닥 준비는 비품과 HEPA 필터를 오염시키는 입자를 생성할 수 있습니다.

고무와 비닐은 시트 바닥재 또는 인접한 타일의 상호 작용으로 인해 발생하는 틈을 메우고 융합하는 심 용접이라는 기술을 사용하여 이음새 없이 설치할 수도 있습니다. 타일과 시트 바닥 모두 심 용접(코킹과 유사)이 가능하지만 대부분의 사양가는 용접할 심이 적기 때문에 시트 바닥을 선호합니다. 고무 시트 바닥재의 용접부는 비닐과 달리 고무가 수축하지 않기 때문에 비닐 용접부에 비해 눈에 잘 띄지 않습니다. 고무 및 비닐 바닥은 마모성 바닥 준비 기술이 필요 없는 간단한 기술을 사용하여 에폭시보다 더 쉽게 수리할 수 있습니다. 전도성 고무 시트 바닥재는 일반적으로 작동 중인 클린룸에서 사용할 수 있는 속건성 감압 접착제를 사용하여 설치할 수 있습니다. 감압 접착제를 사용하면 수리 후 한 시간 이내에 보행이 가능합니다.

인체공학
가장 일반적인 세 가지 클린룸 바닥재 옵션 중 고무는 습하거나 건조할 때 가장 미끄러지지 않는 보행 표면을 제공합니다. 또한 고무는 발밑이 부드러우며 딱딱한 에폭시나 비닐 표면보다 주변 소음을 더 잘 흡수합니다. 피로 방지 매트와 같은 형태로 사용되는 일반 고무보다 훨씬 단단하지만 무거운 짐을 굴려도 고무가 손상될 수 있습니다. 에폭시에 비해 수천 파운드에 달하는 무거운 랙을 고무 위에 굴리는 것도 더 어렵습니다. 경우에 따라 에폭시는 견고하고 롤링 하중과 화학 물질 유출을 처리할 수 있기 때문에 유일한 실용적인 바닥재 옵션일 수 있습니다.

결론: 고무는 가장 인체공학적으로 친숙한 솔루션을 제공합니다.

선택 프로세스 간소화
실제로 통제된 환경에서 정전기 없는 바닥재를 선택할 때 고려해야 할 기술 정보는 방대하며, 그 과정에서 지름길을 찾는 것은 근시안적인 생각일 수 있습니다. 최종 분석에서 핵심 개념은 예방과 보호입니다.

ESD 문제를 방지하려면 현재 및 예상되는 업계 사양에 가장 적합한 바닥재 옵션을 선택하세요. 다양한 변수가 있지만 업계에서 클린룸 및 전자 제조 시설에 권장하는 바닥재는 다음과 같습니다:

• 전도성 고무는 클래스 0 인증을 받은 유일한 ESD 바닥재로 '이상적' 등급을 받았으며 체내 전압 발생도 낮습니다.
• 전도성 비닐 타일 및 전도성 에폭시도 적합할 수 있습니다.
• 다른 바닥재 옵션은 권장하지 않습니다.

보호와 관련하여 처음부터 현명하게 계획하면 나중에 비용이 많이 드는 책임 문제를 피할 수 있습니다. 지반이 안전한지 확인하기 위해 설치 현장 감사를 받는 것이 좋습니다.

요컨대, 통제된 환경에서 ESD 바닥재를 사용할 때는 최대한 통제력을 발휘하는 것이 좋습니다.