静电危害试卷及答案

静电危害试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填在括号内）1.某集成电路车间相对湿度长期低于30%，操作员穿普通化纤工装，最可能诱发的静电危害是（）。A.芯片栅氧击穿B.线路板铜箔氧化C.焊盘虚焊D.阻焊层脱落答案：A2.下列哪项不是静电放电（ESD）对火工品的典型危害模式（）。A.桥丝熔断B.药剂早爆C.壳体腐蚀D.发火能量阈值下降答案：C3.依据IEC6134051，对HBM（人体模型）敏感器件的静电敏感度分级中，Class0的耐压范围是（）。A.＜250VB.250～500VC.500～1000VD.1000～2000V答案：A4.在油品鹤管装车现场，为降低静电积聚，下列措施无效的是（）。A.控制流速＜1m/sB.使用不锈钢金属软管C.罐车接地钳电阻＞100ΩD.底部装油答案：C5.某光通信器件厂使用FFU（风机过滤单元）洁净棚，其离子风机消电效率测试周期应不超过（）。A.每日B.每周C.每月D.每季度答案：C6.静电接地电阻测量时，若采用FallofPotential法，电极B应距被测接地点至少（）。A.5mB.10mC.15mD.20m答案：D7.下列哪种材料表面电阻最接近静电耗散区下限（1×10⁵Ω）（）。A.普通玻璃B.PTFEC.碳黑填充PED.铝箔答案：C8.在爆炸性粉尘环境Zone21内，允许使用的静电防护鞋鞋底电阻应满足（）。A.1×10⁴～1×10⁵ΩB.1×10⁵～1×10⁸ΩC.1×10⁸～1×10⁹ΩD.＞1×10⁹Ω答案：B9.某晶圆厂采用SMIF（标准机械接口）隔离盒，其外表面静电电位峰值应低于（）。A.50VB.100VC.200VD.500V答案：B10.静电屏蔽袋的衰减时间常数τ测试条件为：环境温度23℃±2℃，相对湿度（）。A.5%±2%B.12%±3%C.50%±5%D.85%±5%答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列哪些属于静电危害的二次效应（）。A.电磁干扰致PLC误动作B.粉尘吸附造成光学镜头污染C.人员电击引发二次跌落D.放电火花引燃溶剂E.高压电场致液晶分子取向错乱答案：A、B、C、E12.关于静电接地的技术要点，正确的有（）。A.独立避雷针接地可与静电接地共用B.爆炸危险场所的静电接地应设断接卡C.设备接地支线截面积≥2.5mm²铜芯D.地下金属管网可作为共用接地极E.接地电阻测试宜在干燥季节进行答案：B、C、D、E13.下列操作可显著降低卷状PET薄膜静电起电的有（）。A.提高收卷张力B.在收卷前安装离子棒C.使用镀铬橡胶压辊D.降低环境湿度E.采用圆弧型边缘收卷轴答案：B、C、E14.静电放电模型中，MM（机器模型）与HBM（人体模型）的主要差异包括（）。A.储能电容大小B.串联电阻值C.放电电流上升沿D.典型失效阈值E.放电路径长度答案：A、B、C、D15.下列哪些属于静电防护区（EPA）的必备要素（）。A.接地端子标识B.温湿度连续记录C.防静电工作台面D.离子化设备校准标签E.静电警示胶带答案：A、C、D、E三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）16.静电屏蔽袋内层必须为绝缘材料，否则无法形成法拉第笼效应。（）答案：×17.在爆炸性气体环境Zone0，只要设备外壳接地，即可不进行附加的静电跨接。（）答案：×18.静电接地电阻越小，静电泄放速度越快，因此接地电阻可以无限接近于零。（）答案：×19.使用压缩空气吹扫PCB板面时，若空气经过离子化，可同时清除静电与灰尘。（）答案：√20.人体行走静电压测试时，地板材料、鞋底电阻、行走步频均为影响变量。（）答案：√21.静电敏感器件在运输过程中，屏蔽袋封口折叠一次即可达到−40dB的屏蔽效能。（）答案：×22.静电放电可使激光二极管出现软失效，表现为阈值电流漂移而非立即击穿。（）答案：√23.采用导电轮的手推车，其接地链条拖地长度越长，静电泄放效果越差。（）答案：√24.在干法刻蚀腔体内，静电卡盘（ESC）若发生电荷积累，可导致晶圆吸附失效。（）答案：√25.静电电位测试仪的探头若靠近带电绝缘体，读数会因电场畸变而偏高。（）答案：√四、填空题（每空1分，共15分）26.依据GB12158—2006，油品铁路装车流速初始阶段应控制在________m/s以内，直至油面淹没鹤管口。答案：127.静电接地网若采用镀锌扁钢，其最小截面不应小于________mm×________mm。答案：40×428.离子风机平衡度测试时，±________V的偏移量被视为合格。答案：3529.在洁净室ISO5级环境下，静电耗散地板的表面电阻推荐范围为________Ω至________Ω。答案：1×10⁵，1×10⁹30.静电放电模拟器输出波形的上升时间定义为电流从10%到________%所需时间。答案：9031.爆炸性粉尘最小点火能量（MIE）低于________mJ时，应视为高静电敏感。答案：1032.人体电容一般按________pF进行HBM模型计算。答案：10033.静电屏蔽袋的屏蔽效能测试频率通常选________MHz。答案：134.采用ASTMD257测试材料体积电阻率时，电极施加电压为________V。答案：50035.静电接地电阻测量时，若土壤电阻率ρ=100Ω·m，则接地极长度宜取________m。答案：3五、简答题（每题6分，共30分）36.简述静电对MEMS加速度计可能造成的三种失效模式，并给出对应防护方案。答案：（1）栅极吸合：静电力使可动质量块与固定电极粘连，导致零偏漂移；防护：在芯片级增加TVS二极管，封装级采用导电胶接地。（2）电荷注入：高场强使SiO₂陷阱电荷，改变谐振频率；防护：工艺级采用氮化硅钝化层，系统级加离子棒消除包装静电。（3）微熔焊：放电瞬间局部温升＞600℃，使金—金键合微焊；防护：操作平台铺静电耗散垫，人员佩戴接地腕带并串联1MΩ电阻。37.某医药厂粉体填充工序频繁出现药瓶口粉末“反喷”现象，分析静电成因并给出整改流程。答案：成因：高速气流输送使PTFE管壁摩擦起电，药粉带负电，在瓶口遇到接地金属漏斗形成镜像电荷，同性相斥导致反喷。整改：①将PTFE管道替换为内衬耗散聚氨酯管，表面电阻1×10⁷Ω；②在填充头加装环形离子棒，距瓶口30mm；③漏斗与输送管做等电位跨接，跨接电阻＜10Ω；④环境湿度由40%提至55%；⑤操作后实测粉体电荷密度＜0.1μC/kg，反喷消失。38.说明静电对LED外延片ESD损伤的“暗伤”机理，并给出在线检测手段。答案：暗伤机理：ESD在量子阱区引入非辐射复合中心，降低载流子寿命，但IV特性短期正常，老化100h后光衰加速。检测：①光致发光（PL）mapping，损伤区峰值波长蓝移2nm以上；②电子束诱导电流（EBIC）观测位错网络；③恒流老化试验，85℃/85%RH，100mA，48h光衰＞5%即判为暗伤；④采用TLP（传输线脉冲）测试，提取漏电流增量ΔIr＞1μA@5V为判据。39.列举四种不同工业场景下的静电接地电阻限值，并说明标准来源。答案：①石油化工储罐：≤10Ω，GB12158—20065.3.2；②电子工厂EPA：接地端子与大地间≤1Ω，IEC61340517.3；③航空燃油区：≤10Ω，APIRP20034.5；④医院手术室麻醉区：≤100Ω，NFPA9920185.4.1.3.2。40.某卷对卷印刷机生产RFID天线，铝箔厚度9μm，运行速度80m/min，频繁出现静电击穿PET基材（50μm），请给出系统级解决方案。答案：①在放卷侧安装两排离子风刀，风速15m/s，覆盖幅宽+10%；②印刷单元前后各设导电辊，辊面镀镍，表面粗糙度Ra≤0.2μm，辊两端通过银碳刷接地，接触电阻＜5Ω；③收卷前采用“软”离子棒，平衡度≤±30V，距基材20mm；④环境湿度控制55%±5%，温度23℃±2℃；⑤增设在线静电电位闭环系统，探头反馈至PLC，当电位＞500V自动降速至50m/min；⑥PET基材背面真空镀一层10nm氧化铟锡（ITO），方阻300Ω/□，既耗散静电又不影响射频性能；⑦每周使用Trek156A校验，记录＜100V为合格，实施后击穿率由3%降至0.02%。六、计算题（共30分）41.某工作人员电容C=150pF，对地电阻R=1×10⁹Ω，行走起电电流I=2×10⁻⁷A，求其稳态静电压U，并判断进入EPA前是否需要额外泄放措施。（8分）答案：稳态电压U=I·R=2×10⁻⁷A×1×10⁹Ω=200V；EPA阈值通常为100V，200V＞100V，故需增加离子风机或降低鞋底电阻至1×10⁸Ω以下。42.直径为2m的立式储罐，内装甲苯，液面最大上升速度v=0.5m/s，按GB12158公式I=K·v·D²，取K=2.5×10⁻⁶A·s²/m³，求静电起电电流I，并评估是否需要设置松弛容器。（7分）答案：I=2.5×10⁻⁶×0.5×2²=5×10⁻⁶A=5μA；甲苯电导率σ=1×10⁻¹²S/m，松弛时间τ=ε₀εᵣ/σ=8.85×10⁻¹²×2.4/1×10⁻¹²≈21s；规范要求当I＞10μA需设松弛容器，5μA＜10μA，可不设，但应保证流速＜1m/s并接地。43.一卷BOPP薄膜，表面电荷密度σ=1×10⁻⁴C/m²，幅宽1.2m，运行速度100m/min，求单位时间产生的静电功率P（假设对地等效电容C=1×10⁻¹⁰F/m²），并评估能否引燃最小点火能量0.3mJ的粉尘。（8分）答案：线电荷密度λ=σ·幅宽=1×10⁻⁴×1.2=1.2×10⁻⁴C/m；速度v=100/60≈1.67m/s；电流I=λ·v=1.2×10⁻⁴×1.67≈2×10⁻⁴A；功率P=I²·R，取R=1×10⁹Ω，P=(2×10⁻⁴)²×1×10⁹=40W；单次放电能量E=½CU²，U=σ/C=1×10⁻⁴/1×10⁻¹⁰=1×10⁶V，E=0.5×1×10⁻¹⁰×(1×10⁶)²=0.05J=50mJ；50mJ＞0.3mJ，可引燃，必须立即安装离子棒并降低电荷密度至＜1×10⁻⁶C/m²。44.某车间设置独立静电接地网，采用垂直接地极φ20mm、长3m，共8根，间距6m，土壤电阻率ρ=200Ω·m，利用系数η=0.7，求总接地电阻R，并判断是否满足≤4Ω的厂标。（7分）答案：单根接地电阻R₁=ρ/(2πL)·ln(4L/d)=200/(2π×3)·ln(4×3/0.02)=10.6Ω；并联后R=R₁/(n·η)=10.6/(8×0.7)=1.9Ω；1.9Ω＜4Ω，满足厂标。七、案例分析题（共30分）45.案例：2022年7月，华东某锂电涂布车间发生溶剂起火，事故调查报告指出“静电火花引燃NMP蒸汽”。已知：涂布速度60m/min，NMP沸点202℃，闪点95℃，爆炸极限1.4%～9.5%，现场温度35℃，相对湿度40%，涂布头未设离子棒，溶剂管道为不锈钢但未跨接，操作员穿普通运动鞋。请回答：（1）计算NMP在35℃下的饱和蒸气压，并判断是否可达爆炸下限。（4分）（2）给出事故静电火花最可能的放电模型及能量估算。（4分）（3）列出五项不符合静电规范的具体证据。（5分）（4）设计一套包含工艺、设备、管理三个层面的静电整改方案，并给出验收指标。（12分）（5）若采用ATEX分区，该涂布头应划分为哪一区？说明依据。（5分）答案：（1）采用Antoine方程lgP=A−B/(C+T)，NMP：A=7.042，B=1890，C=230，T=308K，得P=2.1k