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电子产品的静电防护(2)

2007-8-7 10:05:43互联网 点击数: 【字体:

三、 静电防护目的和途径
    电子工业中静电防护的根本目的是在电子元器件、组件和设备的制造过程中,通过一定的途径,防止静电的力学效应和放电效应而产生或可能产生的障害,或把障害限制到最小程度,确保产品的设计性能和使用性能不因静电作用而受到损害。
    防静电主要是防止静电放电。控制静电放电要从控制静电的产生和控制静电的消除两方面入手。控制静电的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择;控制静电的消除主要是加速静电的泄露和中和。这两点共同作用才能使静电电压不超过安全阈值,以达到静电防护的目的。
    1. 消除静电的途径
    静电能对静电敏感器件造成障害,但它是可控的,可消除的。为此要讨论生产过程中静电防护系统的安全工作原理,以及静电的消除和静电的防护方法。
    (1)静电的消除特性要消除静电首先要明确对静电防护的基本思想:
    ① 对有可能产生静电的地方要防止静电荷的聚集。即采取一定的措施避免或减少静电放电的产生。可采用边产生边泄露的办法达到消除电荷聚集的目的。
    ② 对已存在的电荷积聚,应迅速地消除掉。当绝缘物体带电时,电荷不能流动,无法进行泄漏,可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷。当带电的物体是导体时,则采用简单的接地泄露办法,使其所带电荷完全消除。要构成一个完整的静电安全工作区,至少应包括有效的静电台垫、专用地线和防静电腕带等。
    (2)静电的基本防护途径静电的控制技术是在静电电荷积聚不可避免的情况下,采取综合措施将静电危害控制在允许的范围内。
    ① 工艺控制法 目的是在生产过程中尽量少地产生静电荷。对工艺流程中材料的选择、设备安装和操作管理等过程应采取预防措施,控制静电的产生和电荷的聚集,抑制静电电位和放电能量,使危害降到最小程度。
    ② 泄露法 目的是使静电荷通过泄露达到消除。一般采用静电接地使电荷向大地泄露,通常利用增大物体电导的方法使静电泄露。
    ③ 静电屏蔽法 采用接地的屏蔽罩把带电体与其它物体隔离开,这样带电体的电场将不影响周围其它物体,这种屏蔽方法叫内场屏蔽。有时也用接地的屏蔽罩把被隔离物体包围起来使被隔离物免受外界电场的影响,这种屏蔽方法叫外场屏蔽。
    ④ 复合中和法及其它 通过复合中和法来达到静电荷的消除。通常用静电消除器产生的异性离子来中和带电体的电荷,并有可能使带电物体表面光滑以及周围环境更加清洁,从而减少尖端放电的可能性。
    2.静电安全工作区基本条件的选择
    (1)安全电阻值的确定与计算对静电安全区的工作人员, 提供防电击的条件,依据人体受电击时有可能脱离险境的极限电流为10mA~16mA的要求, 我们取安全电流为5mA。由公式 I=V/R( V=200~380V,I=5mA)得出:
    R=4.4×104~7.6×104Ω 则:
    R取值应大于1.0×105Ω
    (2)防静电系统的泄露条件分析与最大允许接地电阻的计算 在电子产品的生产作业现场必须设有严格的防静电系统。要进入这个作业现场的人必须在入口处放去人体静电,并穿戴好防静电衣和防静电鞋等方可入内。必要时还要在现场带防静电腕带作业。对于临时离开再返回工作岗位的人员或外来人员也要经过严格的静电释放,否则对工作现场的器件、组件及设备都有可能造成损坏的危害,并且这种损坏往往是在很短的时间内发生,大约为1秒钟。
    就静电泄露系统而言,应计算最大通地电阻值,使放电电压在1秒钟内降到100V之内。物体放电时,除需考虑通过的接地电阻值外,还要考虑放电物体电容的大小,因为它可能影响放电时间,一般取值为200PF。通常,国际上取放电电压初始值为5000V,因此所计算的接地电阻应能将静电放电在1秒钟内把5000V的静电电压降到100V以下,其计算公式为:
    U = U0 e-t/RC (1)
    其中: U = 100V(静电系统安全电压);U0=5000V(放电初始电压); T =1 s(放电电压释放到100V以下所需时间);C =200 PF=200×10-12 F(人体对地或物体间电容的统计平均值)。
    将数据代入公式(1)计算得:
    100 =5000×e-1/200×10-12R
    ln50=1/200×10-12R
    R=1/3.9×200×10-12=1.28×109(Ω)
    可见,只要系统电阻值小于1.28×109,就可保证在1秒钟内使放电电压降到安全值,防止静电危害。
    (3) 腕带接地电阻的选择腕带的使用要保证操作者在任何情况下人体静电电压都必须限定在100V以下,腕带的接地电阻必须在要求的范围内
    可见要保证静电系统安全,腕带对地电阻应小于100MΩ。



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