靜電防護(hù)技術(shù)在國(guó)防電子工業(yè)防靜電工作區(qū)中的應(yīng)用

摘 要：靜電，這一現(xiàn)象早在人類文明起始的階段就已經(jīng)被人類查知，在三次工業(yè)革命之后，電氣化已經(jīng)代替了手工化，人類在生產(chǎn)過程中對(duì)于電的使用也越來越廣泛。隨著電氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，從19世紀(jì)至今，靜電已發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科并且廣泛運(yùn)用與工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中：靜電噴涂、靜電紡織、靜電分選、靜電成像等諸多領(lǐng)域。但在另一方面，大量的靜電荷在存在電勢(shì)差的物體（人或機(jī)器）與產(chǎn)品之間快速傳遞，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的電流（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過產(chǎn)品可以承受的電流）重則損毀電路，造成產(chǎn)品不能使用。輕則使電路過熱受到損傷，影響產(chǎn)品的壽命和可靠性。重則發(fā)生嚴(yán)重的人員傷亡事故。在人類航天史上第一起重大事故就是因?yàn)殪o電造成的。1967年1月27日，美國(guó)阿波羅1號(hào)航天飛船在測(cè)試過程中指令艙發(fā)生大火致使三名宇航員在短短17秒內(nèi)喪生，造成這一悲劇的真兇就是控制單元的電線與掩門重復(fù)摩擦產(chǎn)生的靜電電火花引起的火災(zāi)。

關(guān)鍵詞：靜電；防護(hù)技術(shù)；防靜電工作區(qū)

中圖分類號(hào)：TN405

集成電路在20世紀(jì)60年代得到了迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，集成電路的應(yīng)用取代了傳統(tǒng)分立器件組成的電路，尤其是大規(guī)模集成電路與超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用日益普及，相對(duì)于分立元器件電路而言，采用集成電路構(gòu)成的整機(jī)電路性能指標(biāo)更高，與分立電子元器件電路相比，集成電路的成本、價(jià)格更低。例如，集成運(yùn)放電路的增益之高、零點(diǎn)漂移之小是分立電子元器件電路無法比擬的。但是，靜電對(duì)大規(guī)模集成電路的隱性危害卻是相當(dāng)大的。集成電路實(shí)際上是對(duì)電子元器件的高度集約，在1平方厘米大小的硅片上集成有3500萬個(gè)晶體管，例如，英特爾酷睿i7處理器芯片已經(jīng)達(dá)到32納米集成制造工藝。如此高程度集約工藝使集成電路內(nèi)部絕緣層越來越薄，導(dǎo)線之間的距離也越來越小，在電子聯(lián)裝的生產(chǎn)環(huán)境、應(yīng)用場(chǎng)合或轉(zhuǎn)運(yùn)過程中造成的靜電會(huì)直接損毀器件，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及人身安全。

1 靜電產(chǎn)生的原因

在人類的日常生活與生產(chǎn)當(dāng)中，靜電這一現(xiàn)象無處不在，尤其是在天氣干燥的春季與秋季，毛制品與絲織品的衣物會(huì)產(chǎn)生靜電在人們相互握手或者觸碰門把手時(shí)都會(huì)有一種刺痛感，并且伴有“啪”的聲響與藍(lán)色的電光，那么造成這一現(xiàn)象的原因是什么呢？

任何物質(zhì)都是由原子組合而成，而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子?？茖W(xué)家們將質(zhì)子定義為正電，中子不帶電，電子帶負(fù)電。在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)電平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能等的形式作用會(huì)使原子的正負(fù)電不平衡，從而產(chǎn)生靜電。

筆者認(rèn)為，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中容易導(dǎo)致工業(yè)靜電危害的原因有以下三點(diǎn)：

（1）人體活動(dòng)引起的摩擦起電是重要的靜電來源，帶靜電的操作者與器件接觸并通過器件放電。

（2）器件與用絕緣材料制作的包裝袋、傳遞盒和傳送帶等摩擦，使器件本身帶靜電，它與人體或地接觸時(shí)發(fā)生的靜電放電。

（3）當(dāng)器件處在很強(qiáng)的靜電場(chǎng)中時(shí)，因靜電感應(yīng)在器件內(nèi)部的芯片上將感應(yīng)出很高的電位差，從而引起芯片內(nèi)部薄氧化層的擊穿?；蛘吣骋还苣_與地相碰也會(huì)發(fā)生靜電放電。

2 靜電防護(hù)的措施

處理對(duì)靜電放電敏感的產(chǎn)品必須在靜電放電安全區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，在靜電放電安全區(qū)域處理對(duì)靜電放電敏感的產(chǎn)品，必須依照靜電放電安全處理程序進(jìn)行，沒有進(jìn)行必要的靜電放電防護(hù)，不允許進(jìn)入靜電放電安全區(qū)域。

2.1 靜電接地

接地是針對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行靜電放電控制最簡(jiǎn)單最有效的方法。它是物體通過導(dǎo)電、防靜電材料或者其制品與大地在電氣上可靠連接，確保靜電導(dǎo)體與大地的靜電電位接近。在防靜電工作區(qū)內(nèi)，人員通過腕帶、太空服、太空鞋、防靜電手套、防靜電服裝、防靜電鞋接地。同時(shí)設(shè)備也需要接地，對(duì)生產(chǎn)流水線必須進(jìn)行硬接地，流水線的輸送皮帶必須是金屬或靜電放電材料；工作臺(tái)應(yīng)使用金屬臺(tái)面或靜電放電桌墊臺(tái)面，并對(duì)工作臺(tái)面進(jìn)行硬接地；貯存靜電放電敏感產(chǎn)品或零部件的架子和手推車必須滿足靜電放電軟接地要求；設(shè)備、工具通過軸承或氣缸聯(lián)接的接觸靜電放電敏感產(chǎn)品部分應(yīng)考慮另接接地線接地；設(shè)備、工具接觸靜電放電敏感產(chǎn)品的部分不得使用絕緣材料，應(yīng)使用金屬或靜電放電材料，并至少滿足靜電放電軟接地的要求。這里硬接地是指使用接地線對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行接地，金屬硬接地，對(duì)地電阻應(yīng)小于10歐姆，軟接地是指不使用接地線的接地，對(duì)地電阻（RTG）應(yīng)小于109歐姆。

2.2 空氣加濕

絕大多數(shù)該分子材料的表面電阻率和濕度有關(guān)，隨著空氣相對(duì)濕度的提高，材料的表面電阻率逐漸下降。實(shí)驗(yàn)研究表明，普通樓房墻壁當(dāng)空氣相對(duì)濕度由10%變化到60%時(shí)，靜電泄漏電阻由1010歐姆下降到107歐姆，物體靜電泄漏率大大提高，使危險(xiǎn)靜電源難以形成，這就是增濕消除靜電危害的基本原理。而且，靜電起電率和靜電泄漏的快慢，不僅與相對(duì)濕度有關(guān)，而且與環(huán)境溫度也有很大的關(guān)系，所以在確定安全相對(duì)濕度時(shí)，常常將溫度、濕度一起考慮。一般采用恒溫恒濕調(diào)節(jié)器、加濕器等設(shè)備整體環(huán)境加濕和高濕度空氣靜電消除器在某物體表面形成高濕度兩種辦法，但高濕度不但增大成本，而且本身產(chǎn)生靜電，影響產(chǎn)品質(zhì)量，在某些領(lǐng)域不太適用。

2.3 靜電消除器

靜電消除器是能使空氣發(fā)生電離、產(chǎn)生消除靜電所必要的離子裝置，又被稱為靜電中和器或消電器。它是利用空氣電離發(fā)生器使空氣電離，產(chǎn)生正負(fù)離子對(duì)，中和帶電體上的電荷。消音器不影響產(chǎn)品質(zhì)量、使用方便，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。它分為無源自感應(yīng)式、外接高壓電源式、放射源式。按照構(gòu)造和使用場(chǎng)所不同，又分為普通型、離子風(fēng)型和防爆型三種。

2.4 靜電屏蔽

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高產(chǎn)品對(duì)靜電放電的防護(hù)能力，往往需要進(jìn)行靜電屏蔽設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的電磁兼容性和靜電防護(hù)水平。因此靜電屏蔽的基本思路是采用金屬外殼包圍敏感元器件和部件，在對(duì)敏感電子元器件的移動(dòng)時(shí)采用靜電屏蔽袋，帶蓋的導(dǎo)電性整理箱（轉(zhuǎn)運(yùn)箱）等措施，確保靜電不會(huì)對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的物體造成影響。

3 防靜電工作區(qū)的管理與維護(hù)

（1）出臺(tái)相應(yīng)防靜電規(guī)章制度。

（2）對(duì)操作人員進(jìn)行防靜電培訓(xùn)，并要求外來參觀、檢察人員必須穿戴防靜電服飾。

（3）對(duì)防靜電設(shè)備進(jìn)行定期檢查與維護(hù)。

（4）加強(qiáng)操作人員日常防電意識(shí)并定期考核。

（5）對(duì)防靜電桌墊地墊進(jìn)行日常、定期檢查與維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂延林，馬峰，黃能斌.電子工業(yè)靜電防護(hù)技術(shù)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社.

作者簡(jiǎn)介：董惠林（1964-），男，河北深州人，工程師，從事檔案數(shù)字化管理及軟件產(chǎn)品生產(chǎn)復(fù)制、安裝工作。

作者單位：陜西黃河集團(tuán)有限公司，西安 710043