电子元器件和湿度的关系

更新时间:2012.03.08 查看次数:

表示空气干湿程度的物理量叫“湿度”。常用的湿度表示方法有“绝对湿度”、“相对湿度”和“含湿量”三种。
 
 
由于空气中水的存在,因此压缩空气中必然也有水。
 
衡量空气含水量的单位有:水蒸气分压力、绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点温度等,下面我们作一一说明: 

湿空气是水蒸气与干空气的混合物,在一定体积的湿空气里水蒸气所占的份量(以重量计)通常比干空气要少得多,但按“气体定律”它占有与干空气相同的体积,也具有相同的温度。湿空气所具有的压力是各组成气体(即干空气与湿空气)分压力的和。

有关资料介绍,在美国芯片厂中,50%以上的成品率损失起因于化学杂质和微粒污染;在日本工厂中由于微粒污染引起器件电气特性的不良比例,已由2μm的70%上升到0.8μm超大规模IC的90%以上,可见IC线条宽度越细,其危害越突出。相应的在IC封装过程中超纯水的重要性就显而易见了。 在半导体制造工艺中,大约有80%以上的工艺直接或间接与超纯水,并且大约有一半以上工序,硅片与水接触后,紧接着就进人高温过程,若此时水中含有杂质就会进入硅片而导致IC器件性能下降、成品率降低。确切一点说,向生产线提供稳定优质的超纯水将涉及到企业的成本问题。

湿空气中水蒸气所具有的压力,称为水蒸气分压,其值可反映湿空气中水蒸气含量,饱和空气中水蒸气分压力叫饱和水蒸气分压,记作Pws。其他表示水在压缩空气中含量的参数都是由水蒸气分压计算而得的。

长期实践结果表明,人工维持的中性热舒适环境,即保持室内工作区空气温度、相对湿度及风速长期稳定的技术策略是不完善的。这主要表现在:人体长期处于性热舒适的稳态热环境内会产生"空调适应不全症"。即空调系统维持的相对"低温"环境使皮肤汗腺和皮脂腺收缩,腺口闭塞,导致血流不畅,发生神经功能紊乱等症状候群。同时,由于缺少适当刺激,人体的适应能力下降,抵御疾病的能力降低,或者由于室内外存在较大的"热冲击",使人易患感冒或中暑。一些调查表明,使用空调越多,人们的抱怨也越多。

表示空气干湿程度的物理量叫“湿度”。常用的湿度表示方法有“绝对湿度”、“相对湿度”和“含湿量”三种。
 
 
由于空气中水的存在,因此压缩空气中必然也有水。
 
衡量空气含水量的单位有:水蒸气分压力、绝对湿度、相对湿度、含湿量、露点温度等,

绝对湿度是指空气中的水蒸气质量与体积的比率,通常用X表示,单位为kg/m3或g/m3。
 
热环境各因素对人体的影响研究已经经历了大半个世纪,并根据美国堪萨斯州立大学等长期研究的结果,产生了ASHRAE55-74标准,即《人们居住的热舒适条件》及后来的ASHRAE55-81标准《人们居住的热环境条件》。国际标准人组织(ISO)根据丹麦工业大学P.O.Fanger教授的研究成果于1984年制定了ISO-7730标准,即《适中的热环境--PMV与PPD指标的确定及热舒适条件的确定》上述研究成果及相应标准都是以稳态热环境为条件,以人体的主观热感觉处于中性,风速不大于0.15m/s,相对湿度为50%为最舒适的热环境。显然,这是形成舒适性热环境设计的依据。

绝对湿度只表明单位体积湿空气中含有多少水蒸气,不能表示湿空气的饱和程度。绝对湿度就是湿空气中水蒸气的密度。
 
饱和空气的绝对湿度(水蒸气密度)是有极限的。在气动压力(2MPa)范围内,可认为饱和空气中水蒸气的密度只取决于温度的高低而和空气压力大小无关,温度越高,饱和水蒸气的密度越大(这是因为压缩空气中水蒸气分压的大小取决于温度,而绝对湿度是通过水蒸气分压计算而得)。
 
相对湿度是空气的绝对湿度与相同压力、温度下的饱和绝对湿度之比值。通常用φ表示,单位为%。
 此外,在大型和高层建筑物内,大量合成材料的使用,采用密封性良好的门窗等建筑构件,以及为了节能尽可能减小新风量等措施,使室内产生的多种有机气体及由人体产生的生物性污染物等得不到合理的稀释和置换。因此,室内空气品质恶化,导致一些建筑物成为"病态建筑"。人生活在此种建筑物内,会表现出呼吸道系统和眼受刺激,困倦、乏力、胸闷、精神恍惚、过敏等症状,尤其值得指出的是,设计和管理不善的空调系统也是造成病态建筑的一个重要因素。还有由空调系统传播的疾病,如军团病等,亦不可小视。

在当前的水处理中,各项杂质处理的难易程度依次是TOC、SiO2、DO、电阻率,其中电阻率达到18MΩ·cm(25℃)是当前比较容易达到的。由于TOC含量高会使栅氧化膜尤其是薄栅氧化膜中缺陷密度增大,所以栅愈薄要求TOC愈低,况且现在IC技术的发展趋势中,芯片上栅膜越来越薄,故降低TOC是当前和今后的最大难点,因而已成为当今超纯水水质的象征和重心。气体可作为保护气、置换气、运载气、反应气等,为保证芯片加工与封装的成品率和可靠性,其中一个重要的环节,就是严格控制加工过程中所用气体的纯度。所谓"高纯"或"超纯"也不是无休止的要求纯而又纯,而是指把危害IC性能、成品率和可靠性的有害杂质及尘粒必须减少到一定值以下。表4列出了半导体大规模IC加工与制造中用的几种常用气体的纯度。

 

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