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防静电

静电是一种客观的自然现象,产生的方式多种,如接触、摩擦、剥离等。静电防护技术,如电子工业、半导体、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害,寻求减少静电造成的损失 。

人体防静电主要有三:防静电服防静电鞋防静电手腕带

防静电鞋和防静电手腕带作用都是将人体静电导走,避免积累在人体身上。

普通衣服在走动时会产生很大的静电电压(>1000V).而抗静电服在走动时却不会发生.这是抗静电服的主要作用.

长条状抗静电服无法屏蔽里面衣物产生的静电(穿上后仍>1000V).

网格状的抗静电服可以屏蔽(<200V).

产生的静电通过导电地板和各处的接地线引入厂房外部的总接地线.

可分为防止静电产生和预防静电损害 [1]

静电防护工作是一项长期的系统工程,任何环节的失误或疏漏,都将导致静电防护工作的失败。

生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿、屏蔽与接地。

人体静电防护系统主要有防静电手腕带脚腕带工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成,具有静电泄露,中和与屏蔽等功能。 [1]

地面防静电处理主要有防静电陶瓷钢基复合活动地板,防静电全钢活动地板,防静电瓷质地板砖等。

接地

接地对于减少在导体上产生的静电荷是非常重要的,人体是导体,并且是主要静电产生发源地。因此,我们必须减少在接触敏感防静电元件或组件的人身上产生的静电荷。预防在人体上产生静电最好是通过人体接地。

几种个人接地装置:

在工业中,手腕带是最常用的接地装置。手腕带将安全且有效地排走你身体上的静电荷,合理地发挥一个手腕带的作用需要合理地接触皮肤。一个脏的或松的手腕带可能保留着漏走的静电荷,使防静电控制失效。导电的鞋类或脚接地可以被使用或补充手腕带不足。工作站接地装置

导电或静电耗散工作表面是一个静电安全工作站必不可少的一部份,特别是那些用手组装发生的地方,当使用手腕带,对于干净工作表面并且合适地接到一个公共点上接地是必要的,导电或静电耗散材料能够产生静电荷,但是当合适地把他们接地后,他们可以有效地漏走静电荷。

下一个概念是在储存或运输过程中隔离元气件和组件。从带电物体或带电静电场中隔离出来。在储存或运输过程中,绝缘体是最好的方式来阻止静电释放损伤发生。既然接地不能排走静电荷或绝缘体,它是有必要从他们中隔离敏感元气件和组件。在静止工作、出货、搬运区域减少常规塑胶和其它类型的绝缘体是最好方法从绝缘体中隔离产品。隔离也可通过限止进入整个工作区域或工作站来完成。最后,我们利用这个事实,静电荷不能进入由导体材料或导体层做成的容器。这个效应被称作法拉第杯效应。在储存和运输电子元气件或装载线路板时,确保有近似法拉第杯特性的容器被使用,这些容器将会从静电释放击伤当中隔离出来。

利用静电消除设备,其主要部件为离子发生器

由于接地和隔离将不能从绝缘体诸如人工合成的布或常规塑胶当中释放电荷,所以中和就显得重要了。从绝缘体中中和或移走在制程工作中自然产生的电荷,称之为电离。离子是存在于空气中简单带电物质,离子是由于自然能源物质产生的,它包括太阳光、照明、露天为焰和辐射。我们可以通过离子发生器人造成上万亿的离子,离子发生器使用高电压产生一个平衡的混合带电离子,并且用风扇帮助离子漂移到物体上或区域里中和。离子化可以在八秒钟内中和在绝缘体上的静电荷,因此可以减少他们潜在的引起的伤害。通过离子化中合不是接地或隔离的替代品,离子化仅减少静电释放事故发生的可能性或风险。

个人静电消除器主要是指接触式个人静电消除器和自动感应式个人静电消除器。

接触式静电消除器

接触式手持式个人静电消除器是指用手持设备去接触金属物体将人体上或金属物体上的静电消除的设备。但这只是暂时的。在生活中静电每时每刻都在产生。使用接触式个人静电消除器一段时间后,我们的身体再去接触带静电物体/金属导体时又会有一种触电的感觉。因此当我们使用产品后因尽快完成我们要完成的事情。

自动感应式静电消除器

全自动个人静电消除器是指自动探测周围环境中的静电,然后自动将周围环境中的静电消除设备。我们不需要任何的操作。这种全自动除静电钥匙扣最大的特点是工艺精美、抗静电负荷达40000伏、能持续性消除静电。

人们在日常生活里,有时由于穿着、气候、摩擦等原因,常常导致身体积累静电,而突然碰处金属时,就会遭受电击的疼痛感,某阶段常发生时甚至可以造成某种心理压力。如果暂时回避接触铁器,身上的电荷可能会积累更多,早晚会受更大的电击。1、在房屋内,地毯与鞋底摩擦后可能产生静电,在屋外也可能由 于刮风导致身上带电。这时进出要碰铁门时小心,手可能挨电打。反复遇到这样的情况后,可采取如下办法避免电击:

在碰铁门时,不要直接用手直接接触铁门,而是用手先大面积抓紧一串你口袋里的钥匙(通常这并不会遭电击),然后,用一个钥匙的尖端去接触铁门,这样,身上的电就会被放掉,而且不会遭电击。

原理:手上放电的疼痛是由于高压放电,由于放电时手与铁门突然接触时是极小面积的接触,因而产生瞬间高压。如果拿出来口袋里的钥匙,先大面积握住钥匙(一串钥匙本身不能传走多少电荷因而这时也不会有电击),再用一把钥匙的尖端去接触大的导体,这时,放电的接触点就不是手皮肤上的某个点,而是钥匙尖端,因此手不会感到疼痛(也许钥匙会!----如果它有疼痛感的话)。

2、下出租车时也常发生电击现象。主要由于下车时身体与座位摩擦产生静电积累,而下车后关门时,手突然碰铁门就会遭电击。

这种情况常发生时,最好注意:下车时,即在身体与座位摩擦时,就提前手扶金属的车门框,可以在摩擦产生静电时,随时把身上的静电排掉,而不至于下车后突然手碰铁门时放电。

为了有效地抗击和防止静电放电(ESD,electrostatic discharge),必须以正确的方式使用正确的设备。由于一系列强有力的闭环ESD预防、监测与离子设备,可以把ESD看作一个过程控制问题。

静电放电(ESD)是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商,无任其大小。虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品,但事实上,ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。

ESD究竟是什么?

静电放电(ESD)定义为,给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的:

1. 当它"陷入"导电性的但是电气绝缘的物体上,如,有塑料柄的金属的螺丝起子。

2. 当它居留在绝缘表面(如塑料),不能在上面流动时。

可是,如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时,电荷"跨接",引起静电放电(ESD)。

ESD以极高的强度很迅速地发生,通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路,在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔,引起即时的和不可逆转的损坏。更加严重的是,这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90-的情况,ESD损坏只引起部分的降级 - 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试,而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的,对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。

可是,控制ESD的主要困难是,它是不可见的,但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见"嘀哒"一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷,而3000伏可以感觉小的电击,5000伏可以看见火花。

例如,诸如互补金属氧化物半导体(CMOS,complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(EPROM,electricall programmable read-only memory)这些常见元件,可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏,而越来越多的敏感的现代元件,包括奔腾处理器,只要5伏就可毁掉。

该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如,从 乙烯基的工厂地板走过,在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体,累积达到3~2000伏的电荷,取决于局部空气的相当湿度。

甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间,工人已经处理绝缘体,那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。

因此,作为主要的ESD危害来源,所有进入静电保护区域(EPA,electrostatic protected area)的工作人员必须接地,以防止任何电荷累积,并且所有表面应该接地,以维持所有东西都在相同的电势,防止ESD发生。

防止ESD的主产品

用来防止ESD的主要产品是腕带

(wristband),有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料 - 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服,都是设计用来防止人员在静电保护区域(EPA)移动时累积和保持净电荷。

在装配期间和之后,PCB也应该防止来自内部和外表运输中的ESD。有许多电路板包装产品可用于这方面,包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90-的ESD有关的问题,但是为了达到最后10-,需要另一种保护:离子化。

中和那些可产生静电电荷的装配设备和表面的最有效方法是使用离子发生器(ionizer) - 一种设备吹出离子化空气流在工作区域,来中和累积在绝缘材料上的任何电荷。一个常见的谬论是认为因为在工作站带上了碗带,该区域的绝缘体,如聚苯乙烯杯或纸板盒,所带的电荷将安全地消散。按定义,绝缘体不会导电,除了通过离子化不可能放电。

如果一个带电荷的绝缘体保留在EPA,它将辐射一个静电场,引发净电荷到任何附近的物体上,因此增加对产品的ESD损坏的危险性。虽然许多制造商企图从其EPA禁止绝缘材料,但这个方法是很难实施的。绝缘材料是日常生活中太多的一部分 - 从操作员坐落舒适的泡沫垫,到塑料盖中的一些东西。

由于离子发生器的使用,制造商可以接受一些绝缘材料在其EPA中出现的事实。因为离子发生系统连续地中和可能发生在绝缘体上面的任何电荷累积,所以对于任何的ESD计划,它们都是合理的投资。

标准电子装配中的离子发生设备有两种基本的形式:

*桌面型(单个风扇)

* 过顶型设备(在单个过顶的单元内,有一系列的风扇)

也有室内离子发生器,但主要用于清洁房的环境。

选择决定于需要保护区域的大小。桌面型离子发生器将覆盖单一等工作表面,而过顶式离子发生器将覆盖两或三个。另一个优点是离子发生器也可防止灰尘静电附着于产品,可能使外观降级。

可是,如果没有对ESD设备有效性的正常测试和监测,那么没有一个保护计划是完善的。一流的ESD控制和离子化专家报告了使用失效的(因此是无用的)ESD设备而不知其失效的制造商的例子。

为了防止这种情况,除了标准的ESD设备,ESD供应商还提供各种恒定监测器,如果一项表现超出规定即自动报警。监测器可用作一个独立单元或在网络中连接在一起。也有自动数据采集的网络软件,实时显示有关操作员和工作站的系统表现。

监测器可通过消除许多日常任务来简化ESD计划,如保证碗带每天适当测量,离子发生器的平衡与正确维护,工作台接地点没有损坏。

结论

防止ESD的第一步是正确评价如果忽视,怎样小的细节可能造成不可修复的损坏。一个有效的计划要求不仅使用有效的ESD保护设备,而且严密的运作程序来保证所有工厂地面人员的行为是ESD安全的。

虽然许多制造商使用自动碗带测试仪,但常常可以看到操作员因为碗带太松而或者通过测试或者失效。许多操作员企图通过用另一只手简单抓着测试仪靠近其手腕来通过测试。

尽管如此,好消息是ESD是可避免的。投资在正确设备和改善安全程序中的时间与金钱将通过相应的合格率提高而得到回报。

作为一个静电防护的有效系统,主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括有:

* 人体静电防护用品

* 防静电物流传递用品

* 防静电地坪

* 防静电操作系统

* 防静电接地

在防静电工作区必须设置防静电接地。

* 环境控制系统

在防静电工作区,应设有温度和湿度控制设备;对有特殊要求的静电敏感器件组装时应设有环境洁净度控制系统,使生产环境达到相应的洁净度级别。

* 专用生产装联设备 [2]

需采取防静电措施的生产装备,如贴片机、Bonding机、插装拉、焊接拉等。

* 特殊防静电用品

* 静电测量(监控)系统

软件部分主要包括有:

* 培训

* 防静电工艺和设计文件

* 防静电专业标准

* 操作规程和规章制度

* 完整的质量保证体系

* 防静电标志

* 贮存和运输要求

1防静电活动地板通用规范 SJ/T 10796-2001

2 防静电贴面板通用规范 SJ/T 11236-2001

3 地板覆盖层和装配地板静电性能的试验方法 SJ/T 11159-98

4 电子产品制造防静电系统测试方法 SJ/T 10694-96

5 通讯设备静电防护通则 YD/T 754-1995

6 通信机房静电防护通则 YD/T 754-95

7 电子元器件制造防静电技术要求 SJ/T 10630-95

8 木质活动地板防火性能安全标准 DB 31/153-94

9 电子设备制造防静电技术要求 SJ/T 10533-94

10 电子计算机机房施工及验收规范 SJ/T 30003-93

11 防静电操作系统通用规范

12信息技术设备静电放电敏感度试验 SJ 20154-92

13 屋顶橡胶防水材料--三元乙丙片材 HG 2402-92

14 静电敏感器件使用规则 Q/W

15 电子仪器和设备静电要求 QJ

16 半导体器件使用规则 QJ

17 集成电路防静电包装管 SJ/T 10147-91

18 防静电安全工作台技术要求 QJ

19 弹药装药装配生产防静电安全规程 WJ 1913-90

20 电火工品生产防静电安全规程 WJ 1912-90

21 防静电操作系统技术要求 QJ

22 静电测试方法 QJ

23 电子元器件防静电要求 QJ

24航天系统地面设施接地要求 QJ

25 黑火药生产防静电安全规程 WJ

26 《静电敏感器件使用规则》宣贯材料 Q/W

27 防静电周转容器通用规范 SJ/T11277-2002

认证标准:

1 国际标准 IEC61340-5-1:2007

2 美国军标 ANSI/ESD S20.20-2007

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