静电的危害及防护措施

专题报道

静电的危害及防护措施

发布时间：2018-02-11 浏览次数：49606次

静电的危害及防护措施

I【摘要】阐述了静电的产生、危害, 并结合本单位厂房的防静电改造, 具体说明了静电防护的措施.。

近年来, 防静电危害和静电技术的应用日益受到关注重视. 技术新颖的静电喷涂

、静电除尘净化、静电复印、静电分选处理、静电传感器、静电生物效应、静电纺纱植绒等的应用有很大进展, 新型的抗静电材料以及防静电危害的综合工程研究也发展很快.。随着现代工业的发展, 高密度的集成电路在电子设备中广为应用, 由单机使用发展为高度自动化的复杂系统, 这就要求电子设备具有高的可靠性,

静电防护就是重要的一环. 从元器件生产、包装、运输、焊装、清洗、组装都必须注意静电的危害和防护. 本文仅讨论静电的危害和防护.

1. 静电的产生

通常所说的静电, 是指相对于观察者为静止或缓慢变化的电荷. 它所引起的磁场效应较之电场效应可以忽略不计.产生静电的因素很多, 如魔擦起电, 吸附起电, 两种物质接触和分离, 物体受压或受热, 物体电解起电, 感应起电, 电压效应等等.

能产生静电的物体也很多, 例如腊、漆、塑料、橡胶、混凝土、合成纤维、纯棉织物(在干燥情况下), 高分子材料制作的工具、托盘、运输物、零件盒、周转箱, 装配、清洗、试验修理时用的普通电烙铁、蒸气清洗、吹风、烘箱· “ … 等.

人体也是一个很高的静电电压源. 人体静电主要是摩擦起电、感应起电和接触性传导起电.

人体静电是破坏电子元器件的重要因素之一人体静电的大小与环境条件(例如湿度大小)、地面电阻、衣着电阻(衣服、鞋袜等) 以及人体对地电容大小等有很大关系.在无静电防护的情况下, 人体的简单活动就可能产生很高的静电电位.如人从人造革椅子上站起时, 测得人体的静电高达1.2 万V (相对湿度50 0)/,人在塑料地板上行走时测得人体静电为8旦X) ;v 手拿干布擦绝缘桌面时, 测得人体静电为6 5( 义) V 等.表1列出了工人在操作过程中不同的动作引起的静电大小。

由表1 可以看出:

① 所产生的静电电压相当高, 必须引起足够的重视。

② 工作环境愈干燥, 则产生的静电电压愈高.

2 .静电的危容

静电危害主要表现在两方面: 静电库仑力作用和静电放电危害.

.2 1 静电库仑力作用的危容

由于静电荷的存在, 其周围将形成电场, 电场中的物体将受到静电库仑力的作用, 在该力的作用下物体将产生运动. 例如, 在纺织工业中, 此电场力会造成根丝漂动, 纱线松散, 缠花断头, 招灰吸污等, 甚至造成纱线纠结, 缠辊, 布收卷不齐等严

重的质量事故.对于电子工业、惯性器件、光学器件等的装配操作间, 人体静电则极易吸附灰尘, 影响产品质量, 甚至造成报废。

另外, 由于静电力的作用还会产生内衣裹缠, 毛发直立等现象, 这会影响工人的情

绪, 从而影响产品质量.U 静电放电的危容静电一且发生放电, 其危害甚宽、甚大.

① 造成干扰. 静电放电将引起计算机、自控装置等电子设备故障和误动作.

② 造成电击. 静电造成的电击轻则影响工人的情绪, 重则将造成损害。

通常对人体发生有损害的电击女性约为1200~2000V，男性约1500~3000V.

③ 引起爆炸和火灾。这对化工行业, 飞机制造及航空运输尤为重要.

④ 静电放电对电子工业的危害. 静电放电对电子元器件造成的危害主要是: 表面击穿; 体积击穿; 介质击穿; 金属的喷被融熔; 气弧放电.使电子原器件损坏或造成潜在缺陷的基本机理是过高的电压以及过大的热电流. 在静电放电引起的电子元器件失效中M留电路占了很大比例.MOS电路典型栅极介质厚度为0.11um(1100A)80~100V 的电压就可引起击穿. 电子元器件在静电放电中的敏感程度见表.2

电子元器件在静电放电中失效的情况见表.3。

由此看出, 因为静电放电而造成的损害将会严重影响电子产品的质量. 由于电子器件的失效致使产品的故库率上升, 可靠性下降, 造成效益和信誉的巨大损失, 甚至造成严重的后果. 例如, 国内一个电子设备厂从国外进口M留集成电路并加有防

静电保护电路, 但因为在产品制造过程中未加防静电措施, 结果造成40 % 的器件损坏。

综上所述, 对静电危害进行治理, 采取有效的静电防护措施势在必行。按照美军标, 电子器件对静电放电的敏感性分为三类:

① 一类敏感,0~1999V·

·M O S 工艺的金属氧化物半导体器件;

· 无保护电容器的运算放大器;

·结型场效应晶体管;

· 可控硅整流器;

. 精密稳压器;

· 薄膜电阻(R N 型) ;

· 大规模集成电路.

② 二类敏感,2000~3999V。

· 肖特基二极管;

· 晶体管及逻辑(了几) 微型电路;

· 精密电阻器网络(IR 型) ;

·有二类敏感性保护电路的运算放大器.

③ 三类敏感,4000~15999V

< IW 的二极管(齐纳管除外) ;

· 压电晶体;

· <5W的小功率硅晶体管;

· 一般用途的硅整流二极管;

·> 1600V 者认为是非静电敏感器件.

3. 静电防护

防止和控制静电危害一般分三步进行:

①设法尽量防止和减少静电的产生;

② 加速静电逸散泄漏, 防止静电荷积累;

③ 防静电着火措施,避免电击, 爆炸和火灾事故发生.

根据上述原则,1993 年上半年对本所151厂房电装以及整机装配、清洗等部位329 m² 进行了一级静电防护改造. 达到的防静电指标为:

· 任何部位静电电压不得高于100V

· 静电的泄放时间小于1S

防静电保护材料的电阻值不小于10⁶

· 防静电接地电阻小于4Ώ

静电清除主要采取了静电中和法和静电泄漏法。

3.1静电中和法

采用离子风静电消除器进行静电中和。其原理是, 它产生的电子和离子使物体上的静电荷得到相反符号的中和, 达到消除静电危害的目的. 每台工作桌上方配置一台无污染、安全可靠、消除静电快的SE 一义众) 型离子风静电消除器. 对于无静电防护的仪器设备也可配置离子风机, 以消除该设备上的静电。

3.2 静电泄漏法

① 工作台面铺设防静电桌垫, 并与地线连接;

② 厂房地板用导电胶将防静电地板粘牢, 防静电地板下设均匀的铜皮并与大地连接, 其接地电阻在4 Q 以下;

③ 坐椅铺设防静电椅垫和防静电靠背并接地;

④ 操作人员穿着防静电工作服, 防静电鞋,并带防静电手腕, 并通过IM Q 电阻接地;

⑤ 配置防静电元器件盒、周转箱和防静电保护袋, 用于敏感器件的存放、周转、分发、拿取等用, 起到屏蔽、泄放、不积累静电的作用;

⑥ 电烙铁、吸锡器等工具都要考虑静电防护, 对于不好接地的产生静电的工具要用抗静电剂进行处理;

⑦ 防静电工作区的接地线不能与动力供电地网和避雷地共地, 不能接开关与过流保护装置;

⑧ 防静电工作区内的设备仪器都要良好地硬接地; 但对于直接放置电子元器件的设备, 如电路板在线检测仪, S M T 贴片机, 红外回流焊等检测和生产设备则要求设备本身必须具备静电防护能力;

⑨ 工作环境的相对湿度控制在40 % ~ 50%( 厂房安装控湿器) ;

⑩操作人员进人厂房时身体要与地线柱碰触一下, 先把人身上的静电泄放掉;

⑾ 厂房配置静电电位计, 人体综合电阻测试仪, 兆欧表等仪器, 以定期检测防静电设施的有关参数, 例如静电电压, 绝缘电阻, 接地电阻等;

⑿清洗间、浸漆间, 除防静电外, 还加了防火、防爆措施.静电防护是一个综合的系统工程, 从元器件采购, 运输分发, 老化筛选、焊装、生产调试

、库存、检验、总装、包装等都必须考虑静电的危害和防护, 这对于产品的质量和可靠性是至关重要的.除了防静电设施以外, 防静电管理也是重要的一环, 对于所有的操作人员、材料员、检验员、技术人员都必须进行防静电培公1, 制定科学的防静电规章制度, 这样才能充分发挥静电防护设施的作用.不少厂家已从防静电治理中得到了显著的经济效益和社会效益. 美国H P 公司对静电危害治理投