クリーン化と静電気対策について考えて見ましょう　

以前からクリーンルーム内でも静電気対策が必要ということは言われてきました。
特にエレクトロニクス分野では、ＥＳＤ（Electrostatic discharge)によるデバイス破壊防止として静電気対策が行われてきました。
しかし、近年、高い清浄度を求められる分野・工程が増えてくるとＥＳＡ（Electrostatic attraction）によるゴミの吸着防止を目的とした対策にも重点が置かれるようになりました。ＥＳＡによりゴミが付着することで歩留まりが低下し、良品率が下がるからです。

クリーンエリア中での静電気対策は主に以下のような方法で行われます。

１．静電気を速やかに逃がす。
使用するアイテムの表面抵抗値を「静電気拡散性」のある範囲内に管理し、確実にアースに落とします。

【対策の注意点】
おおもとのアースを確実に行うことが大切です。各アイテムのコストは安いのですがものによっては入り数が多かったり、単価がやたらと高かったり、あるものはクリーンルームで使用可能な対象品が見つからなかったりして、結構面倒です。また、作業者のマナーにも大きく影響されます。例えば、リストストラップをきちんと着用しなかったり、しっかり足を地面につけて作業をしていなかったり、ということで途切れたりします。

２．静電気を除去する。
絶縁物質や静電気の発生しやすい工程には、イオンを発生させ、静電気を中和することで除去します。いわゆる「イオナイザー」です。

【対策の注意点】
イオナイザーで発生させたイオンは通常約２秒程度の寿命しかありません。そのため、有効範囲が大変狭い範囲に限られています。クリーンエアとイオナイザーのブロワーの関係や設置位置に注意が必要です。
さらにイオナイザーの中には、発塵を伴うものや定期的なメンテナンスが必要なものも多いので取り扱いには注意が必要です。

３．湿度をコントロールする。
湿度を５０％前後にコントロールすることで、表面抵抗値を下げ、エリア全体の静電気を抑えることができます。非常に効果的な方法ですが、様々な点で難しい問題もあります。

【対策の注意点】
クリーンルームの空気は空調機を通すことで、一年を通じて、ほぼ外気よりも低い状態になります。そのため、加湿が必要な場合が多いのですが、そもそも、クリーンエリアは空気の処理量が一般の環境よりもはるかに多いので加湿に必要な水量も膨大なものになり、コストがかかります。また、霧吹き方式では水滴とパーティクルの区別が付かないので、管理方法に注意が必要です。このことについて次の章で詳しく考えて見ましょう。

【相対湿度４０％で静電気対策が可能】

相対湿度で４０％以上であれば、物質の表面に水の連続した膜が出来るため、表面抵抗値が下がります。よって、絶縁物であっても静電気は表面から拡散され逃げ易くなります。これが、静電気が発生しにくくなる理由です。静電気吸着でお困りのお客様からは、よく「雨の降る日は歩留まりがいい」という話を聞きますが、これは雨の日は相対湿度が高いためです。また、日常生活においても湿度の低い冬には静電気が起こりやすいことが知られていますが、逆に夏場には、エアコンによる低湿度にも注意が必要です。

【クリーンブースにおける加湿】

クリーンブースとは原則、加湿を含む空調がなく、周囲の壁も断熱保温効果がないものが使われます。また、通常、清浄エアも循環せずにワンウエイで外へ排出します。このような状態で加湿しようとするとなかなか難しいようです。
よくお客様から「クリーンブースを加湿しようと思い加湿器を設置するが効果がない」というお話を聞きます。そこでここでは、クリーンブースを加湿する場合に必要な加湿量について考えて見ましょう。

【空気線図から絶対湿度を読み取る】

湿度について計算するときに便利なのが空気線図です。ある温度のときの相対湿度から、そのときの絶対湿度を読み取ることが出来ます。また、目標とする湿度にするにはどのくらいの加湿が必要なのかを絶対湿度から算出することができます。

例：２５℃　相対湿度３０％のときの絶対湿度は０．００６ｋｇ/ｋｇです。これを相対湿度５０％にするには、２５℃５０％のときの絶対湿度は０．０１０ｋｇ/ｋｇなので差し引き０．００４ｋｇ/ｋｇが必要ということになります。厳密には気圧によって変化しますが、乾き空気１ｋｇは約１立方メートルなので単位を直すと４ｇ／１ｍ^３です。

【クリーンブースの場合は？】

ここで仮に４×４×２ｍＨのクリーンブースがあったとしましょう。このブースの容積は３２立方メートルです。
また、クラス１万相当の５０回／時間の換気回数であったとしましょう。１時間当たりの処理風量は３２×５０＝１，６００立方メートルとなります。クリーンブースは通常ワンウエイなので、全部空気が入れ替わると仮定するとこのブースをＲＨ３０％→５０％にするときに必要な加湿量は１，６００×４ｇ＝６，４００ｇ／時間＝６．４リットル／時間となります。

家庭用の加湿器の仕様を見るとこのブースのだいたい同じ広さの１０畳用の加湿器でだいたい０．５リットル／時間とありました。ということはこの加湿器なら約１３台必要ということになります。なるほど、１台や２台では効果がないわけです。

まとめると次のような計算になります。

必要加湿量＝１時間当たりの処理風量×必要絶対湿度

※ほとんどの風量を循環するクリーンルームや循環仕様のクリーンブースではこのとおりではありません。

湿度についてはさらに奥が深いところがありますが、詳しく知りたい方は下記ＨＰがよいと思います。
湿度について勉強しよう（三基計装株式会社）

静電気対策を行う上で忘れてはならないのが静電気の３原則、すなわち「１．気が付かない　２．常に変わる　３．どこにでもある」です。まず、静電気の特徴を知り効果的な対策を考えましょう。

◇どのように発生するのか？・・・摩擦が主な原因　※物質と物質が擦れると静電気は発生する。金属のほか、水、空気など何でも発生することを忘れずに！

◇静電気は＋、−の２極に分かれる。同極は反発し、異極は引き合う。

◇静電気はより大きな電位に向って流れようとする。最終的には地上でもっとも電位が大きなもの、地球（アース）に向って流れようとする。

◇静電気の流れは絶縁物質によって遮られる。通常、「静電気がある」とは絶縁物質が原因で遮られ、電気が溜まった状態のことを言う。
。

クリーン化対策と静電気対策は大変密接な関係があります。近年急激にクリーン化ニーズが高まっているフィルムやプラスチック加工などの工程では表裏一体と言ってもよいほどです。

しかし、通常、クリーン化対策と静電気対策はまったく別の製品が個別に使用されているケースがほとんどです。クリーン化する機器と静電気を除去する機器に何の関連もないため、お互いに無駄な機能がついていたり、十分な効果が発揮できなかったりする場合があります。

そこで、シーズシーではクリーンユニットやエアシャワーなどのクリーン化機器とイオン発生器「ＣＳ−ＪＪ」を組み合わせた提案を中心にクリーン＋静電気対策を推進していきます。

例えば、エアシャワー。風速２３ｍ／秒と台風並みの風速でゴミを吹き飛ばしますが、フィルムを擦った後、髪の毛を落とすと静電気でくっついてしまって髪の毛を飛ばすことができません。しかし、ＣＳ−ＪＪをセットすると髪の毛を飛ばすことができるようになります。　→詳しくはこちらのページをご覧ください。
シーズシーでは、今後もいろいろな実験データを追加していく予定です。

・静電気を速やかに逃がす（表面抵抗値で対策）
・静電気を除去する（イオンで中和する）☆ＣＳ−ＪＪはこちら
・帯電防止ビニールカーテン

【実験レポート】
☆CS-JJを使ってクリーンフード内を除電します。
☆CS-JJエアシャワー搭載実験
☆CS-JJミニエン搭載実験
☆金属も静電気を帯びる？ESAと誘導帯電の実験
☆ASミニで測定しました。（帯電防止粘着マット、導電性クリアファイル、導電性バインダー）