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电子产品静电及静电防护探讨

2024-06-27 来源:科学中国人 阅读量 :

本文简单分析了静电对电子产品造成的危害,并在此基础上提出相关的静电防护措施,如控制环境湿度和温度、防止人体静电泄露等,从静电控制着手,希望为相关人员提供有益的借鉴,让人们了解到静电的危害和防护措施。

一、静电对电子产品的危害静电对电子产品的危害有很多种,如:
1.微电机工业。静电会吸附灰尘,导致产品部件之间的活动受到阻碍,静电放电的电磁会影响微电机操作,使其失效。
2.电路板组装。电路板上有敏感的集成电路,静电放电会对其造成破坏,最终导致整块线路板的功能受到破坏。
3.硬盘磁头工业。静电放电会造成磁极破坏,而且静电会吸附一些细小的微尘,妨碍磁头的工作。
4.晶片制造。晶片上有一些幼细的线路,静电放电会隔断这些线路,并且静电放电会产生电磁,造成干扰,继而对自动机的操作造成影响。
5.集成电路测试和组装。静电产生的电荷集聚在一起,会对尚未封装的晶片放电,给集成电路的内部结构造成破坏。

二、静电防护措施

(一)控制环境湿度和温度有一点生活常识的人都知道,空气干燥的地方比空气湿润的地方更容易产生静电,北方居民更是深有体会,在冬天室内进行活动的时候很容易出现静电,而夏天出现这种静电的现象则很少,究其根源,是因为北方冬天的室内因为有暖气,空气中的水分被大量蒸发,比较干燥,因此很容易产生静电。利用这一点,人们就可以通过控制环境湿度来做好静电防护。众所周知,当温度或者湿度上升的时候,绝缘体表面的电阻会呈现下降的趋势,原因就是表面吸附水的作用以及杂质离子迁移率增加。增加表面吸附水,杂质离子的电力过程就会被强化,而温度上升,就会带动粒子热能的增加,粒子更加容易移动,所以当物体发生接触的时候,由于上述的原因,偶电层的形成时间将会缩短,而强度会增大。在偶电层分离的过程中,分离界面空间的绝缘击穿强度会随着湿度的上升而有所提高,而温度上升则降低界面空间的击穿强度。当分离进展到电荷消失的过程时,温度和湿度的上升会导致试样电阻下降,导电性能增强,因此也就导致了电荷消失速度加快。通俗的说,就是温度和湿度上升会减少电子产品上面残留的电量,也就有效避免了静电现象的产生。因此,在电子产品生产中,应当将湿度适度控制在40%甚至更高,但是也不能过高,一般不超过75%,因为环境湿度过高会导致部分电子产品发生锈蚀的现象或者产生更为严重的后果[2]。控制环境湿度和温度不仅能过有效减少静电荷甚至消除静电,而且还是最经济实惠的一种方式。

(二)建立静电防护区

建立静电防护区是为了让整机、部件、组件以及元器件在没有防护包装情况下被操作时能够在极短的时间内将静电泄放出去,是及时泄放静电的重要通道,对电子产品的存放、调试、装配、试验以及计测都十分有必要。根据我查阅的资料,静电防护区消除静电主要有三种方法,一是上述中提到的增湿升温法,二是泄露法,还有一种是中和法。泄露法工程量比较大,成本也比较高,但是效果较好,主要对区内的导电物体进行防护。用汇流条或者导线将防护区内的所有导电物体外壳连接起来,形成一个“假地网”,并且连接大地,这样防护内的任何地方只要存在多余的电荷,这些电荷都会通过导线或者汇流条以极快的速度泄露出去,不会出现静电的现象。而中和法相对来说就比较简单易行,但是效果并没有泄露法和,泄露法防护的是防护区内的导电物体,而中和法则不一样,中和法是对非导电物体进行防护,利用空气离子发生器吹送空气流,这些空气流中含有正离子或者负离子,吹送到非导电物体的表面,将这些表面积累的静电荷中和掉,从而降低电荷量,有效消除静电[3]。除了对导电物体和非导电物体的静电防护,还要对防护区的一些其他设施进行防护,如台垫、椅垫、地板垫和一些包装等,为了静电防护,台垫或椅垫铺一些质地软、表面光洁的静电耗散材料,例如导电橡胶等,如果使用铝板等导电性材料,静电耗散的速度比较快,元件容易受到损坏,因此就需要串入约1欧姆左右的限流电阻,也不能使用抗静电型材料,因为抗静电型材料的电阻率比较高,静电泄露的时间比较长,因此防护效果相对较差。地板垫同样也是如此,尽量不选用水磨石地板或者木质的打蜡地板,因为这种类型的地板不能同时满足有利于静电防护又有利于地板整洁两项要求,所以地板垫尽量选用静电耗散性或者导电型防护材料。

(三)人体静电泄露

人体也是一个导电体,因此同样也要做好静电防护,人体静电的消除主要使用泄露法,常见泄露方法有三种:1.穿静电防护服或者戴静电防护帽。相关操作人员可以穿静电防护服或者戴静电防护帽来消除静电,这些防护服或者防护帽不能使用化纤织物,应当使用天然丝织物或者纯棉制作。2.穿导电鞋。相关人员可以穿导电鞋消除静电,导电鞋一般是由导电胶制成,这种导电胶与常用的电工胶不一样,为了保证人身安全,导电鞋的电阻不能低于100千欧,除此之外,还可以穿皮革底或者布底的鞋子[4]。3.手腕上带导电手环。带导电手环也是消除人体静电的一种途径,导电手环主要有鳄鱼夹、导线、手环以及保护电阻等几部分构成,手环由导电胶制成,与人手腕上的皮肤接触,消除静电。


结论

综上所述,静电是生产、生活中的一大隐患,静电放电会给电子产品带来极大的危害,而且这些危害大部分都是隐性的,一开始都很难被发现,等到人们发现的时候,产品多数都已报废,导致整机质量下降,不仅给电子产品相关企业造成危害,还可能给人带来伤害。因此我们要重视静电防护,采取措施消除静电,保证人们的安全。


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