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去静电应用

电子厂和IT行业以及精密设备的静电防范实务
2014-03-25 21:13:32

电子厂和IT行业以及精密设备的静电防范实务
 
静电干扰是电脑操作人员和维修人员必须注意的一个问题。静电放电在数字电路里,常常会造成很多不可思议的后果。静电放电时,在电路里所造成的电压脉冲,使操作中的电脑程序出现偶发性的随机错误。这一问题在冬天里更明显,因为空气干燥,更容易产生静电。这一问题在房间里有负离子发生器时会更加严重。因为出没无常,即使是很有经验的行家,往往也要借助许多昂贵精密的检修仪器,才能找出故障的原因。个人电脑的使用者,虽然没有能力拥有昂贵精密的检修仪器,却可以借机学习查找故障的本领。电子元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电。人体长期遭受静电电击和这种强电磁辐射的作用对人体是不利的,所以应穿防静电服与防静电鞋,以及安装检测防静电服和防静电鞋效果的检测仪器与设备,在有条件时应安装静电检测报警装置。
静电的电位一般是较高的。例如人在穿、脱衣服时,有时可产生一万多伏的电压(不过其总的能量是较小的)。静电的危害大体上分为使人体受电击、影响产品质量和引起着火爆炸三个方面,其中以引起着火爆炸最为严重,可以导致人员伤亡和财产损失。过去在国内外都发生过此类事故,主要是由于静电放电时发生火花将可燃物引燃所造成的,因此,在有汽油、苯、氢气等易燃物质的场所,要特别注意防止危害。
静电放电造成的危害:
  (1) 引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰。
  (2) 击穿集成电路和精密的电子元件,或者促使元件老化,降低生产成品率。
  (3) 高压静电放电造成电击,危及人身安全。
  (4) 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
静电引力造成的危害:
  (1) 电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
  (2) 胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
  (3) 造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
  (4) 纺织工业:造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
1.静电对电脑的干扰
静电干扰是电脑操作人员和维修人员必须注意的一个问题。静电放电在数字电路里,常常会造成很多不可思议的后果。静电放电时,在电路里所造成的电压脉冲,使操作中的电脑程序出现偶发性的随机错误。这一问题在冬天里更明显,因为空气干燥,更容易产生静电。这一问题在房间里有负离子发生器时会更加严重。因为出没无常,即使是很有经验的行家,往往也要借助许多昂贵精密的检修仪器,才能找出故障的原因。个人电脑的使用者,虽然没有能力拥有昂贵精密的检修仪器,却可以借机学习查找故障的本领。
静电的来源每一种物体可积累各不相同的静电电压,常见的静电的来源有:走动的人体;掉落的垫片;温度过高的元件;不良的接地;焊接不良的导线;屏蔽效果不好的电缆;温度太低;屏蔽装设不当。人的身体和许多物体一样,很容易累积电荷,一般人的身体大约可累积25000V的电荷。和一个刚从地毯另一端走过来的人握手,累积的静电荷沿着手、身体对大地放电,使两个人同时受到“电震”,像这样的电震也可能发生在用手接触电脑金属外壳的时候,强烈的电震往往使得电脑正在执行的程序暂停,数据无缘无故地消失,屏幕显示混乱,甚至烧毁一些对静电比较敏感的元件。在最恶劣的情况下,甚至低至3V的电荷都可能使逻辑电路发生位错。我们知道两件物体摩擦会产生静电,因此一个人穿着木质或聚乙烯塑料的拖鞋从地板上走过,会在人体上积累相当的电荷,当积累的电荷高到10000V时,静电会从任何接地的金属放电。
如果静电积累到某种程度,所产生的问题就够我们头痛的了。人只要从地毯上走过就会产生几千伏的静电,如果刚好大气的相对湿度很低,房间里的空气又很干燥,人体积累的电荷会更高(相对湿度在50%以上,人体就不会积累静电荷),很容易对磁盘驱动器这一类有接地的金属迅速放电。静电放电对人体或许不会造成伤害,但放电的脉冲流过磁盘驱动器的磁头及与磁头有关联的电路,却会造成相当大的损害,即使不烧毁某些脆弱的芯片,也会使元件急速劣化而让电脑提早出故障。
2.电脑静电危害
物体的静电带电现象也叫静电起电,按照伏特——赫姆霍兹假说,可以把静电起电机理分为接触、分离、摩擦三个过程。而我们日常生活中所遇见的静电现象也绝大多数是固体与固体的接触——分离起电。它的起电理论主要是指固体与固体之间的接触——分离起电机理,就是指两种不同的固体紧密接触、分离以后,将带上符号相反、电量相等的电荷,除去固体与固体接触——分离起电外,还有剥离起电、破裂起电、电解起电等等。计算机在使用过程中能在元器件表面积聚大量的静电电荷。最典型的就是显示器在使用过后用手去触摸显示屏幕就会发生剧烈的静电放电现象,这就是显示器屏幕上的电荷与我们人体上所带异号电荷发生中和时所产生的静电放电现象,至于静电放电的定义,这里就不再叙述,有兴趣的读者可以自行查阅资料。由于静电放电过程是电位、电流随机瞬间变化的电磁辐射,所以,不管是放电能量较小的电晕放电,还是放电能量较大的火花式放电,都可以产生电磁辐射。而我们在前面已经提到计算机本身包含有大量的高电磁灵敏度的电路以及元器件,所以,在使用过程中如果遇到静电放电现象(ESP),出现的后果是不可预测的。静电放电现象对计算机的危害可分为硬性损伤和软性损伤,硬性损伤就是指由于ESP过于强烈而导致的如显卡、CPU、内存等电磁灵敏度很高的元器件被击穿,从而无法正常工作甚至彻底报废。静电放电所造成的硬性损伤的破坏程度主要取决于静电放电的能量及元器件的静电敏感度,也和危害源与敏感器件之间的能量耦合方式,相互位置有关。软性损伤则是指由于静电放电时产生的电磁干扰(其电磁脉冲频谱可达Mhz~Ghz)造成的存储器内部存储错误、比特数位移位,从而产生如死机、非法操作、文件丢失、硬盘坏道产生等隐性错误,相对于硬性损伤,它更难被发现。如何消除静电危害是工业领域十分重要的一个课题。而为了我们的爱机,我们也要努力的消除机器上的静电。首先,要消除我们自身的静电。静电具有电压高、电场强的特点,在干燥的低温环境下对地绝缘良好的人在脱衣服时,人体就带有数万伏的电压。有人曾经做过试验,当一个人在覆盖有PVC薄膜的椅子上面快速地坐下站立之后,他身体上所带静电电压为18Kv。这已经远远的超出了计算机芯片所能承受的抗静电放电的耐压值。特别是当人体对地泄漏电阻越大(如穿绝缘鞋底或地面绝缘)人体静电越容易积聚,形成较高的人体静电电位,这时人体的静电放电和静电危害就愈易发生
3.静电---电脑的一大杀手
  传统的CRT显示器一般静电比较大,尤其是头几年的产品,这是由于显示器内部的高压产生的,虽然很普遍,但不会对显示器有什么伤害,也不会对主机产生影响。(除非你把显示器塞到主机里)
  而机箱的静电就比较厉害了,一般是电源部分的接地不好,使得整个机箱的带电,会对配件造成不小的影响,即使对硬件没有造成损坏,有事没事电您一下也不好啊。比较容易受到机箱静电影响的是内猫,基本上如果您的电话线正常,可modem连接速率总是很低,甚至无法拨号,那您不妨摸摸自己的机箱,八成会有麻麻的感觉。另外声卡、音箱和鼠标也容易受到静电影响,造成杂音等现象。解决方法也简单,可以使用有良好地线的插座,或者直接从机箱上接根电线,连到家里暖气上,或者干脆埋到地下,一了百了。
  静电的另一种危害来自电脑使用者自身。对电脑有一定了解的朋友都知道,一般在组装、拆卸或者接触电脑内部配件之前,最好要除一下手上的静电,方法是触摸暖气或者洗手等。这样做的原因在于,电脑内部芯片都是很脆弱的,尤其是RAM芯片,很容易被人身体所带的静电击穿。尤其是冬季,天气干燥,人们还经常穿毛衣,毛衣摩擦产生的静电甚至会高达几千伏。大家不用怕,虽然电压高,但是电流很低,对人身是没有伤害的,要不然谁还敢穿毛衣呀。即使这样低的电流,也已经足够对电脑芯片造成伤害,烧个内存什么的不在话下,所以大家日常维护电脑一定要注意。
哪些电子工业过程会产生静电危害?
元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电,依各阶段的可分为:
1.元件制造过程
在这个过程,包含制造,切割、接线、检验到交货。
2.印刷电路版生产过程
收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。
3.设备制造过程
电路板验收、储存、装配、品管、出货。
4.设备使用过程
收货、安装、试验、使用及保养。
5.设备维修过程
在这整个过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,元件都可能遭受静电的影响,而实际上,最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。在这整个过程中,不但包装因移动容易产生静电外,而且整个包装容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近,工人移动频繁、车辆迅速移动等)而受到破坏,所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失,避免无谓之纠纷。
所以,从元件的制造,使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害。
静电对电子产品的损害特点与癌症对人类的损害类似,所说以静电已成为电子工业的隐形的致命杀手一点也不过分。
除电子工业中的静电危害外,其它工业是否有静电问题?
在石油、化工、航空航天、火炸药、造纸、印刷、塑料橡胶等都存在静电问题。
在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动,人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。若人体静电超过2- 3kV,当人接触接地金属时则会产生静电电击,若静电电压很高,则会对人体心理和生理造成一定的影响。
除静电对人体电击外,研究表明,静电放电产生的电磁场强度很强,这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强,且放电的次数非常多,其对人体的作用是不可忽视的。
而人体静电是否与癌症是否有联系,需进一步研究。但是人体长期遭受静电电击和这种强电磁辐射的作用对人体是不利的,所以应穿防静电服与防静电鞋,以及安装检测防静电服和防静电鞋效果的检测仪器与设备,在有条件时应安装静电检测报警装置。
防止静电危害的措施
 静电危害的防止措施主要有减少静电的产生、设法导走或消散静电和防止静电放电等。其方法有接地法、中和法和防止人体带静电等。具体采用哪种方法,应结合生产工艺的特点和条件,加以综合考虑后选用。
(1)接地:接地是消除静电最简单最基本的方法,它可以迅速地导走静电。但要注意带静电物体的接地线,必须连接牢固,并有足够的机械强度,否则在松断部位可能会产生火化。
(2)静电中和:绝缘体上的静电不能用接地的方法来消除,但可以利用极性相反的电荷来中和,目前“中和静电”的方法是采用感应式消电器。消电器的作用原理是:当消电器的尖端接近带电体时,在尖端上能感应出极性与带电体上静电极性相反的电荷,并在尖端附近形成很强的电场,该电场使空气电离后,产生正、负离子在电场作用下,分别向带电体和消电器的接地尖端移动,由此促使静电中和。
(3)防止人体带静电:人在行走、穿、脱衣服或座椅上起立时,都会产生静电,这也是一种危险的火花源,经试验,其能量足以引燃石油类蒸气。因此,在易燃的环境中,最好不要穿化纤类衣物,在放有危险性很大的炸药、氢气、乙炔等物质的场所,应穿用导电纤维制成的防静电工作服和导电橡胶做成的防静电鞋。



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