汽車電子行業(yè)靜電防護技術(shù)

張峻銘　王藝萌　鄒金城　劉斌

摘 要：在汽車電子行業(yè)發(fā)展迅速的今天，靜電是造成電子器件損壞的主要原因之一。在生產(chǎn)過程中如果有靜電產(chǎn)生，將會對生產(chǎn)和使用造成很大的影響，因此汽車電子行業(yè)的工作人員需要在工作中采取相應(yīng)的措施以防止靜電的產(chǎn)生。本文就汽車電子行業(yè)生產(chǎn)過程中靜電產(chǎn)生的原因、靜電的危害以及防護措施展開了詳細的論述。

關(guān)鍵詞：汽車電子 靜電防護 靜電危害

Electrostatic Protection Technology in Automotive Electronics Industry

Zhang Junming，Wang Yimeng，Zou Jincheng，Liu Bin

Abstract：With the rapid development of automotive electronics industry， static electricity is one of the main causes of electronic device damage. If there is static electricity in the production process， it will have a great impact on the production and use， so the staff of the automotive electronics industry need to take corresponding measures in their work to prevent the generation of static electricity. In this paper， the causes of static electricity， the harm of static electricity and the protective measures are discussed in detail.

Key words：automotive electronics， electrostatic protection， electrostatic hazards

1 引言

從公元前585年塔勒斯發(fā)現(xiàn)用絲綢摩擦琥珀能夠吸引輕小的物體，到公元三世紀《博物志》中記載的“今人梳頭、解著衣時，有隨梳、解結(jié)有光者，也有咤聲”，人類很早之前就發(fā)現(xiàn)了靜電并記載了下來。靜電在我們的生活中隨處可見，在汽車電子行業(yè)的生產(chǎn)過程中更是如此，隨著科技的進步汽車電子化的程度成為了衡量汽車現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要指標(biāo)，然而在生產(chǎn)過程中由于靜電產(chǎn)生的損失不計其數(shù)。本文首先分析了在生產(chǎn)過程中靜電產(chǎn)生的原因，隨后介紹了靜電的危害，最后從防止靜電產(chǎn)生和消除靜電荷兩個角度總結(jié)了靜電防護的技術(shù)與措施。

2 汽車電子行業(yè)生產(chǎn)過程中靜電產(chǎn)生的原因分析

2.1 靜電現(xiàn)象

在分析靜電產(chǎn)生的原因之前，首先需要了解一下什么是靜電。所謂靜電，是指由于電子在不同的物質(zhì)間發(fā)生了轉(zhuǎn)移，物質(zhì)失去了正負電荷平衡而導(dǎo)致的放電現(xiàn)象。由于不同物質(zhì)的材料構(gòu)成不同，導(dǎo)致內(nèi)部的原子核對電子的束縛能力有強弱之分，從而表現(xiàn)為外部靜電放電的大小不一。

2.2 靜電分析

在汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，由于復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致靜電產(chǎn)生的原因或路徑難以發(fā)現(xiàn)和區(qū)分。在這里我們主要將其分為兩大類進行討論分析：第一，人體衣物靜電產(chǎn)生分析;第二，生產(chǎn)設(shè)備靜電產(chǎn)生分析。

2.2.1 工作人員衣物

汽車電子行業(yè)的工作人員的工作服一般為化纖或純棉材料制成，在工作過程中衣物與人體、工作臺等摩擦就會產(chǎn)生0.2—10c的電荷。此時工作人員的服裝表面就會產(chǎn)生高達7kv的靜電電壓，當(dāng)工作人員與生產(chǎn)的電子器件接觸時，服裝所帶的靜電就會通過電子器件釋放，目前汽車電子行業(yè)的電子器件越發(fā)趨于集成化，人體所釋放的靜電很可能將元器件擊穿，這對電子器件來說是致命的。同時工作人員所穿的鞋子多為橡膠底，這類絕緣鞋底與地面摩擦也會產(chǎn)生電荷使人體帶電。

2.2.2 生產(chǎn)設(shè)備與包裝物

由于生產(chǎn)電子器件時需要用到包括清洗、噴漆等利用空氣壓縮機工作的生產(chǎn)設(shè)備，在工作時高速流動的空氣與物體摩擦?xí)a(chǎn)生大量的靜電荷。同時元器件的熱烘工序所使用的風(fēng)箱由于空氣流動與風(fēng)箱摩擦也會產(chǎn)生大量的靜電荷，對工序造成影響。當(dāng)機械設(shè)備進行器件加工或電子產(chǎn)品生產(chǎn)時，其所經(jīng)過的每一道生產(chǎn)工序都有產(chǎn)生靜電的可能性。如在進行汽車外殼的生產(chǎn)時，需要經(jīng)過澆鑄、切割、沖壓、焊接、涂裝等生產(chǎn)步驟，在此過程中機械設(shè)備會經(jīng)過高溫高壓和頻繁摩擦的作用，從而帶上大量的靜電荷，如果不及時采取相關(guān)的靜電防護措施，就會對機械設(shè)備或電子產(chǎn)品產(chǎn)生不利作用，從而影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。電子元器件的外包裝多為聚乙烯等的高分子材料，這些材料與周圍物體發(fā)生摩擦?xí)r極易帶電，從而對電子器件造成損害。

2.2.3 電子器件生產(chǎn)過程

在汽車電子器件的生產(chǎn)過程中，每道工序都有可能產(chǎn)生靜電，從而對電子器件的的生產(chǎn)造成危害，具體生產(chǎn)過程中靜電危害的部位如下表1。

3 汽車電子行業(yè)生產(chǎn)過程中的靜電危害

3.1 靜電吸附

由物理學(xué)知識可知，當(dāng)物體帶有靜電時會吸附空氣中0.1微米到1微米的微小顆粒，當(dāng)電子器件上的半導(dǎo)體零件吸附了大量的顆粒，尤其在生產(chǎn)車間隨處可見石英、硅、玻璃等微塵，如果不及時清理就會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件功能下降甚至失效，使得產(chǎn)品的安全性能及使用年限降低。如電子器件中的硅片，產(chǎn)生靜電后會大量吸附空氣中的微粒，如不及時清理硅片就會喪失功能。

3.2 靜電放電

在汽車電子行業(yè)的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)人員都可能攜帶不同程度的靜電，當(dāng)靜電積累到一定程度后就會發(fā)生靜電放電，靜電放電受環(huán)境、氣候等很多因素影響，具有很強的隨機性。在放電的過程中瞬間高壓可以達到上萬伏，大多數(shù)電子器件只能承受100V的電壓，靜電放電產(chǎn)生的電壓遠遠高于器件所能承受的電壓。在汽車電子器件的生產(chǎn)、運輸、安裝、使用過程中如果發(fā)生靜電放電，將直接損壞器件造成很大的損失。

3.3 靜電擊穿

靜電擊穿的劃分通常會分成軟擊穿，硬擊穿兩種。軟擊穿可以理解為使器件的各種性能變差勁了，而硬擊穿可以說是殺傷力更大一些，一次性可能使器件徹底損害，所以不難看出，軟擊穿下的器件仍可以工作，只是效率上大幅度下降，久而久之，遲早還是會發(fā)生硬擊穿，造成器件的永久性失效，同時也可能出現(xiàn)燃燒，爆炸?；蛘哒f由于靜電效應(yīng)熱效應(yīng)的存在，出現(xiàn)器件中局部的高溫?zé)嵩?，人體也可能受到強電擊的危害，造成精神方面的過度緊張;還可能引發(fā)電磁干擾。所以說靜電的產(chǎn)生不僅僅是危害到產(chǎn)品自身，也極可能危害到生產(chǎn)者自身的健康。因此在整個電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程當(dāng)中，必須大力加強靜電防護的相關(guān)工作。

3.4 人體靜電

在汽車電子行業(yè)生產(chǎn)過程中，人體所產(chǎn)生的靜電最多，人體與衣物摩擦?xí)a(chǎn)生大量的靜電荷，當(dāng)電量積累到足夠大時就會對外放電對電子器件造成損害。同時如果人體長時間在靜電輻射的環(huán)境下，會產(chǎn)生焦慮、頭痛等不良癥狀，人體的靜電對外釋放時如果靜電電流過大，會使人有瞬間的刺痛感。

4 靜電防護技術(shù)與措施

4.1 靜電接地保護

在汽車電子器件的生產(chǎn)過程中，靜電接地是最常用的方法。在接法上分為串聯(lián)接地、并聯(lián)接地、網(wǎng)狀接地。其中最常用的是串聯(lián)接地，這種接法的優(yōu)點是簡單且有效，缺點是存在電位差，有可能造成電位間放電。并聯(lián)接地是將不同的電子設(shè)備單獨的與地線相連，這種接法解決了串聯(lián)接地的電位差之間放電的問題，但工程量和成本也相對提高。網(wǎng)狀接地是將串聯(lián)接地與并聯(lián)接地相結(jié)合產(chǎn)生的方法，將電子設(shè)備連接在網(wǎng)狀地線的交叉點上達到接地的效果。

4.2 人體靜電防護

人體極易產(chǎn)生靜電并且攜帶靜電，因此在生產(chǎn)過程中人體靜電防護必不可少，在生產(chǎn)過程中，工作人員應(yīng)該按照規(guī)定佩戴各類防護用具。同時在車間入口應(yīng)放置導(dǎo)電接地體，人員在進入生產(chǎn)車間之前應(yīng)觸摸導(dǎo)電體導(dǎo)出身體所攜帶的靜電，在生產(chǎn)過程中人員應(yīng)該穿戴防靜電服、防靜電腕帶等，這些人體防護裝備可以有效消除靜電。想要有效防控靜電企業(yè)需要制定一套完備的人員靜電防護手冊，安排人員對靜電防護知識進行學(xué)習(xí)。

4.3 增加車間空氣濕度

空氣濕度是影響靜電產(chǎn)生的重要因素，有資料顯示當(dāng)空氣濕度低于30%時有利于靜電的產(chǎn)生，而當(dāng)空氣濕度高于45%時靜電不易產(chǎn)生靜電。因此在電子器件的生產(chǎn)車間應(yīng)該采用空調(diào)、空氣加濕器等增加空氣濕度的設(shè)備，這種方法不僅簡單易行且成本低。將車間的空氣濕度維持在60%左右可以有效降低車間靜電的形成。

4.4 離子中和技術(shù)

離子中和技術(shù)是利用正負電荷之間相互吸引與排斥的原理來消除靜電，最常用的是離子風(fēng)機，它是利用高壓電場使空氣局部電離生成離子與電子對，這些離子與電子對會與帶電體發(fā)生中和作用，從而消除靜電。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合車間環(huán)境，將離子中和技術(shù)與靜電接地技術(shù)相結(jié)合，最大程度上消除靜電。

4.5 應(yīng)用防靜電材料

在汽車電子行業(yè)的生產(chǎn)過程中，靜電的危害貫穿整個生產(chǎn)過程，有一部分區(qū)域?qū)o電防護的要求非常高，這就要求設(shè)計師在進行車間設(shè)計時對這些重點區(qū)域選擇合適的防靜電材料，對于不同的環(huán)節(jié)和設(shè)備選擇最為合適的防靜電材料，可以將靜電損失降到最低。比如在通風(fēng)管道的內(nèi)壁涂刷三聚氰胺可以有效降低空氣中的靜電聚集。在車間地面可以采用防靜電高架地板，快速將靜電導(dǎo)走，可以有效防止靜電聚集。

4.6 提高工作人員靜電防護意識

在進行設(shè)備防靜電的同時，也要提高作業(yè)人員對于靜電防護的知識，企業(yè)需要根據(jù)自身的實際情況制定相應(yīng)的人員培訓(xùn)計劃，不僅要讓員工熟記靜電防護的知識，同時也要讓其認識到靜電防護的意義所在，增強防護意識。如果工作人員都能按照相關(guān)規(guī)定進行工作，靜電危害將會極大程度上避免。

5 結(jié)語

目前汽車電子行業(yè)蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)汽車電子器件的企業(yè)越來越多，對于這種精密行業(yè)靜電會直接影響電子器件的質(zhì)量與精度，為企業(yè)造成損失。對于靜電防護應(yīng)當(dāng)從源頭抓起，以“防”為先以“導(dǎo)”為主，從生產(chǎn)過程中的每一道工序抓起利用現(xiàn)已成熟的防靜電手段進行有效的靜電防護，在靜電防護完備的情況下生產(chǎn)更多的汽車電子器件，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

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