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电子产品静电防护

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一、静电

(一)静电的定义

任何物质都是由原子组合而成的,而原子的基本结构包括质子、中子和电子,质子带正电,中子不带电,电子的带电性与质子相反,带负电。在正常情况下,一个原子的质子数与电子数相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕与原子核周围运动,一经受外力(这外力包括各种能量,如动能、势能、热能、化学能等)作用,就会造成电子分布的不平衡,因而形成了静电。

(二)静电的物理现象

正负电荷有异性相吸、同性想斥的特性,其力量大小可有库仑定律得出:(其中F:力Q:电荷r:距离)所以静电的第一现象即吸附异性电荷。日常生活中,吸附尘埃即为常见情况,因电荷存在,在周围空间必形成电场。静电与大地之间因有电位存在,如果触及电路时,就会产生电流,这个放电电流常会将电路导体烧毁。

(其中I:电流V:电压R:电阻)

(三)静电荷产生的基本途径

1.接触和分离;

2.摩擦;

3.邻近电场的感应。

(四)静电荷产生的基本原因

1.因不同材料的原子核对其最外围电子的吸引力不同,故当两种不同材料接触或摩擦时,其上的外围电子会转移到吸引力较强的一方,导致一材料带正荷,而另一材料带负电荷。

2.在导体表面电子能自由移动。当一带电导体和一中性导体接触时,电子会从带电导体流向中性导体,导致二者电荷平衡。

3.邻近电场极化中性物体内的电子分布。当中性物体接地时,与电场相同的电子会被排斥走。若接地突然中断,然后把物体离开电场,则该物体会因之前的电场感应而带电。

二、静电问题的重要性

在国际电子工业经验中,除生产工序控制和产品设计不完善外,已证实静电是造成产品质量问题的主要原因之一。其典型事例如下:

第一,在上世纪80年代初,一国外集成电路制造商在制造集成电路时,通过加入静电控制程序把产品质量提高了50﹪,再通过在电路板组装工序上加入静电控制程序,又把产品质量提高了50﹪。

第二,景德镇邮电通信设备厂在装焊流水生产时,由于某工序失去了静电控制程序,结果引起了集成块的爆炸。

由此可以看出,只有从静电控制方面着手,才能把产品的质量合格率进一步提高。

三、静电对电子产品的危害

晶片制造:微污染污染晶片,并隔断晶片上的幼细线路。静电放电产生电磁干扰,影响自动机的操作。

集成电路的主装和测试:积聚的静电向未封装的晶片因脚放电,破坏集成电路的内部结构。

线路板组装:微污染污染线路板,可做成假焊。静电放电会破坏板上的集成电路,破坏整块线路板的功能。

产品组装:微污染污染外壳,影响产品外观。微尘吸附或掉在产品内部,会影响产品质量。由静电放电做成的软破坏,也会影响产品的质量,使产品无故失效。

硬盘磁头工业:静电放电破坏磁极,微污染阻碍磁头运作。

薄膜电晶体液晶片工业:静电放电破坏细小的晶体,作成整体失效。微污染污染细的电子线路,破坏线路的完整性。

微电机工业:微污染使微部件之间的活动受阻。静电放电的电磁干扰令微电机操作失效。

四、静电控制的基本目标

第一,人体安全,避免因静电放电的而导致身体受损。不同静电电压对人体的影响如表1:

第二,产品免除静电的威胁:各种普通集成电路的静电放电耐电压可被测知(如下表),对于更先进的导体元件,相信及静电放电耐电压会更低,更容易受静电放电的影响。

表2普通集成电路的静电放电耐电压

五、避免静电在电子工业中的影响方法

方法1:最理想的方法是在电子元件内加入保护性电路。但这种方法并非完全可行,尤其是在微小而高密度的集成电路中,其有限空间并不能容纳,另外,保护线路对某些集成电路会造成影响或干扰。

方法2:减除工作桌上绝缘材料物件,或不能接地的导体材料物件。此方法亦非完全可行,有时,绝缘材料物件如塑胶瓶,或不能接地的导体材料物件如钳子等,皆是工作桌上的必需品。

方法3:安装静电控制设备,实施静电防控程序。(此方法被广泛采纳)

六、静电控制方案

(一)接地

1.接地是人体防静电的措施之一,它的目的是是物体与大地之间构成电气上的泄露电路,将人体产生的静电泄露于大地,同时,防止位于人体附近某物体或接触该物体的另一物体受到人体的静电感应,此外,可以限制人体的电位上升,或限制由此产生的静电放电。导体接地是解决导体静电问题的最佳方案,但由于绝缘体上的静电问题完全无用,由于人体为导体,故我们使用接地的方法是把人体上的静电放走(手腕带,导电鞋和地垫,防静电工作服)。但由于人体接地时,又把人体与其他电气设备连接起来,为避免设备漏电时伤害人体,故于手腕内藏有1000,000欧姆的电阻,以确保漏电电流不伤害人体。

2.接地是电子工业厂房静电防护系统的关键措施之一,其可靠程度直接影响着静电防护效果的可靠性和安全性。电子工业厂房的接地主要有以下几种:电磁屏蔽接地;防雷接地(接零线);建筑构件接地;防静电接地。前几种接地主要在厂房设计时,由建筑设计部门完成,而防静电接地则主要由工厂工艺技术管理部门提出设计或要求。

(二)典型的防静电接地图

为了保证防静电和电源供电的安全可靠,必须将防静电接地和电源零线接地严格分开,为了实现这一目标,一般采用“一点引出电阻隔离”的接地方法:即从电源主配电箱地线处(该点至大地的接地电阻小于4Ω)直接引出电源零线的同时,在同一点经过1MΩ电阻隔离后引出防静电接地的主干线。该主干线应采用截面积为5mm2以上的铜芯橡皮软线。然后从主干线出发防静电接地的设计。防静电地线与电源零线在整个接地系统中必须严格分开,各走其道,中途不允许并接或混接,即采用三线五线制供电系统,典型防静电接地线路如下图:

(三)工作环境方面

环境对静电的产生也有很大的影响。以电子装配车间为例,要有一套完整的防静电操作系统,如防静电工作台、台垫、包装盒、元件盒、防静电烙铁等。操作间地面应铺设放静电地坪,屋顶按装离子风消电器等。对于操作人员应统一穿戴防静电工作服、防静电鞋、戴防静电腕带,并尽量减少人员走动。整个操作间湿度应大于65﹪,并适当提高室内温度。

(四)建立相应的防静电操作规程

静电防护是一项综合性的工程,它涉及到生产领域中设计审查、定货、如库检验、老练筛选、库房储存、装联、调试、维修、包装、发货等方面。在电子产品制造中,应制定出一套完整的静电防护安全操作规程,同时可参考中国电子行业标准SJ/T10533—94《电子设备制造防静电技术要求》,并严格执行,采取有效的防护措施。

七、结语

“静电是科学之鼠,处处吞噬科学的成果”。静电放电对元器件的损害后果往往是隐性的,在初期很难被发现,极易通过检验而流入用户之手,在使用过程中随着时间的推移,将逐渐发展成元器件的永久性失效,从而导致整机质量的下降,大大影响了生产企业的声誉,并直接影响到企业的经济效益。因此严格执行防静电技术的要求,是确保通讯设备安全可靠运行的关键之一。本文阐述了电子产品的有关知识及危害性,详细讨论了在电子产品生产中如何控制静电的措施。

【摘要】静电作为一种普通的物理现象,随着通信事业的发展,集成电路和高分子材料的广泛应用,静电的作用力、放电和感应现象所引起的危害非常突出。文章阐述了静电的有关知识和危害,并详细介绍了在生产电子产品过程中如何控制静电的措施。

【关键词】静电;危害;静电控制

电子产品静电防护责任编辑:刘老师    阅读:人次