电子设备的静电危害和防护

电子设备的静电危害和防护电子设备的静电危害和防护 一 引言一 引言 众所周知 物体内部是带有电荷的 而由于在一般情况下 正负电荷数量相等 对外人们觉察不到也不显示出带电的现象 我们可以用两种不同属性的物体相互接触或摩擦 其中一种物 体带负电电荷的电子就会进入另一种物体内 这样静电就会产 生了 产生静电的原因主要有摩擦 压电效应 感应起电 吸 附带电等 根据电荷守恒定律 电荷既不能创生 也不能被消 灭 只能是电荷的载体 电子 离子等 从一个物体移动到另 一个物体 或者从一个物体的某一个部分移动到另一部分 物 体带电以后 所带的电荷将通过放电的各种途径不断消散 电 荷的积聚和电荷消散是同时的 当物体上电荷的积聚和电荷的 消散达到动态平衡时 物体上就出现稳定的带电现象 称物体 带有静电 在我们日常生活中 最为常见的如穿衣 脱衣 特 别是化纤 羊毛制品 甚至空气流动都会产生静电 而静电的 电压 强度 是由于物体的材料属性 摩擦和相对运动能的速 度 与外界环境温度 湿度 甚至压力都有密切的关系 而在 电子设备的使用过程中 由于设备本身电子产品集成化程度就 很高 大规模的集成电路的应用随着外界条件的影响很难承受 静电放电时候的危害 造成主要电子设备敏感元件的损伤 甚 至造成严重的安全事故 本文就其危害性极其防护措施作如下 分析 二 静电对电子设备的危害二 静电对电子设备的危害 随着电子信息技术的迅速发展 众多的电子设备中采用大 规模的集成电路甚至超强规模的集成电路 各类整机和电子装 备内部包含着大量的微功耗 低电平 高集成度 高电磁灵敏 度的电路和元器件 这种器件被称之为静电敏感 esds 器件 它具有线间距短 线细 集成度高的特点 这类器件对静电越 来越敏感 一旦积聚有静电荷的静电场可以使介质极化 在库 仑力的作用下 悬浮在空气中的尘埃被吸附在物体上污染环境 也会影响产品质量 有些在半导体器件尘埃吸附在芯片上 集 成电路 ic 特别是超大规模集成电路 vlsi 的成品率会大大 下降 另一方面 在大规模的电子设备厂房和生产车间 在没 有任何静电防护措施的情况下 人在行走或搬动物体产生的静 电 不采取 超过几千伏 甚至几万伏 对这些器件放电 或 强电强感应 严重的使器件失效 轻则使器件受到损伤 或氧 化膜中或铝连线造成缺陷 常常导致电子设备潜在的危害 使 设备或电路的可靠性降低 直接影响产品质量的可靠性 其主 要危害概括起来 有以下几点 一 静电放电时产生的热效应可以作为点火源 引爆源 如石化业储槽因静电放电引燃易燃性储存物质造成储槽大火 小则是电子设备各类微型电子元件 敏感电路过热 造成电路 损伤 电路性能变坏失灵如 ic 芯片遭受静电放电而引起产品 的损害无法正常工作 亦或芯片上累积静电造成尘粒的吸附导 致质量破坏 二 静电放电引起的射频干扰 对信息化电子设备造成 电噪声 电磁干扰 使其产生误动作或功能失效 强电磁脉冲 及其浪涌效应对电子设备可以造成硬损伤或软损伤 既可以造 成器件或电路的性能参数劣化或完全失效 也可以形成累积效 应 埋下潜在的危害 使电路或设备的可靠性降低 射源所产 生离子电流量虽然很低 不易因放电引燃易燃性环境 但静电 中和效果低 且使用时须注意辐射物对电子设备人员使用者的 安全 三 静电危害源形成的强电场不仅可以电子设备效应器 件的栅氧化层击穿或金属化线间介质击穿 造成电路失效 而 且对许多测试仪器和敏感器件的工作可靠性造成影响 静电释 放出的磁效应 引起的强电流可产生强磁场 干扰电子设备的 正常工作 直接影响信息化设备的正常使用 三 电子设备静电防护基本措施三 电子设备静电防护基本措施 静电是无处不有 无时不在 在我们使用各类电子设备的 时候 静电时时刻刻存在我们生活和工作的一切周围 在静电 防护过程中 将静电完全消除是困难的 但是我们可以采取措 施 将静电的产生与积聚控制在最少的限度内 确保静电不对 电子器件和设备带来危害 具体防护措施有以下几种 一 在使用电子设备过程中静电危害防制方法中 接地 是最有效且经济的方法 在工业生产过程中 因为摩擦等所能 产生的最大静电电流为 10 4a 若是人为的操作 最大速度约为 1m s 所所产生的最大静电电流约为 10 6a 在生产工作环境条 下 过滤器 机械设备 加油站等能产生静电的电子设备设置 良好的接地装置 以保证所产生的静电能迅速导入地下 装设 接地装置管道与容器之间产生电位差 在其连接处 特别是在 静电放电可引起燃烧的部位 用金属导体时应注意 接地装置 与冒出液体蒸气的地点要保持一定距离 接地电阻不应大于 10 欧姆 敷设在地下的部分不宜涂刷防腐油漆 土壤有强烈腐蚀 性的地区 应采用铜或镀锌的接地体 二 减少摩擦的部位和强度也是减少和抑制静电产生的 有效方法 如在使用传动电子设备装置中 采用三角皮带或直 接用轴传动 以减少或避免因平面皮带摩擦面积和强度过大产 生过多静电 物质因摩擦而产生静电 降低摩擦速度可缓和静 电的产生 防制静电危害的产生 液体输送至贮槽或容器 低 导电系数 小于 50ps m 液体中若含有不溶合物质 应限制液体流 速小于 1m s 此为较严格流速规定 如果考虑管径大小 将影响 限制流速 若液体中不含有不溶合物质 液体流速应小于 7m s 低导电系数液体流入贮槽或容器 造成的喷溅亦是产生 静电的原因 应极力避免液体所产生的喷溅 可将液体流入口 降低至容器底部 或由容器底部的管路流入 使流入的液体不 会穿透液面 减少液体的扰动 避免增加静电的产生 降低静 电荷产生的速度 可减低静电荷累积程度 不易达成静电放电 的发生 但一般工厂中由于制度要求及物质特性 降低速度较 适用于液体的输送作业 三 添加抗静电材料 在不导电或低导电性能的物质中 掺入导电性能较好的填料和防静电剂 或在物质表层涂抹防静 电剂等方法增加其导电性 降低其电阻 从而消除生产过程中 产生静电的火灾危险性 可以根据电子设备材料性质 如在绝 缘材料制造过程中加入碳粉 抗静电液或金属纤维等 使物质 成为抗静电材料或导电性材料 在橡胶 塑料或液体制造过程 中 加入碳粉或金属粉 可提高其导电性 成为导电性材料 而且其效果不受相对湿度的影响 但却会改变材料本身的特性 因此环境中相对湿度的高低 会影响物质表面导电层的效果 一般在相对湿度 40 50 以下时 其效果会降低 综上我们不难发现 由于大量电子设备的使用 并受作业 环境分析 作业程序分