靜電防護研究與對策

馮建民

摘? ?要：本文論述了靜電發(fā)展的歷史，重點研究了靜電產(chǎn)生的途徑，并定量地對靜電電位和電量進行了測量，通過比較兩種條件下靜電電量的實驗：穿上人體靜電防設備（靜電防護服、防靜電鞋、腕帶）時的靜電電量以及無靜電防護時的靜電電量，用詳細的數(shù)據(jù)說明靜電對我所（廠）電子產(chǎn)品的危害，并提出了對靜電防護的建議，具有一定的實踐指導意義。

關鍵詞：靜電? 靜電測量? 靜電防護? 航天電子產(chǎn)品

中圖分類號：TN38? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0101-02

靜電作為一種極其普遍的自然現(xiàn)象，給人們生活帶來了極大的影響。它可以給人們帶來很多益處，如靜電除塵，淡化海水，人工降雨，宇宙飛船加料等等，但同時也會給人們的生活生產(chǎn)帶來諸多不便，甚至是破壞。人體是靜電的良好導體，無疑增加了手工操作時靜電的危害性，為了能將靜電的危害降至最低，就需要對靜電產(chǎn)生的途徑進行細致的研究。

1? 靜電的危害

生產(chǎn)過程每一個階段中的每一個操作，都有可能使元件遭受靜電的影響，任何一個過程都需要特別注意以減少無謂的損失。靜電對我所（廠）科研生產(chǎn)的危害的例子舉不勝舉，在生產(chǎn)、試驗過程，每年都有數(shù)起因為靜電擊穿所造成的過電應力問題，預研試制時由于排故排查，拆卸、維修、重新裝配過程等造成靜電擊穿就更為普遍。

由于帶電人體對接地導體產(chǎn)生火花放電時，產(chǎn)生的瞬間脈沖電流強度可達幾十甚至上百安培，不僅對于靜電敏感器件來說是一個毀滅性的災難，甚至對一些纖細的導線來說也是一次過載的沖擊，為事故埋下了隱患。

2? 靜電的測量

2.1 靜電電位的測量

2.1.1 接觸式測量

接觸式測量是指儀表與帶電體直接連接而測量，相應的儀表叫做接觸式儀表，常用于對導體電位的測量。

測試原理：將被測帶電體直接用絕緣電纜連接在靜電電壓的測量電極上，由于電壓表有效接地，因此測量出的電壓的意義是靜電對大地電位。

2.1.2 非接觸式測量

非接觸式測量，所使用地儀表叫做非接觸式儀表。

測量原理：高絕緣介質(zhì)中的電荷不能自由移動，各部分的電位各不相同，只能用靜電感應或空氣電離的原理進行測試，前者是將測量探頭靠近帶電體，測量其表面電位，實質(zhì)上是對其表面的電場進行測量，后者是利用帶電體的對地電位，感應空氣介質(zhì)中的靜電場而進行的測量。

2.2 靜電電量的測量

測量物體的電荷量從原理上可以用法拉第筒和靜電計及靜電電容測量，但對于非實驗室環(huán)境難以操作，所以使用簡單易行的數(shù)字電荷儀來進行測量。EST111A型電荷測試儀表頭精度為3位半，可以有效測量導體的電荷量。

3? 人體靜電防護

3.1 人體靜電防護裝備測量

3.1.1 防靜電服

防靜電服通常分為含導電纖維和抗靜電纖維兩大類，我所（廠）防靜電服（含帽子）是西安西特防靜防護技術公司生產(chǎn)的導線纖維型抗靜電服，其原理是在導電纖維中混入不銹鋼纖維和滲碳，滲銅等。導電纖維是指全部或部分使用金屬或有機物的導電材料或亞導電材料制成的纖維總稱。該織物抗靜電性受環(huán)境影響小，耐洗滌效果好，其體積電阻率ρν介于104～109Ω/cm之間。

3.1.2 防靜電鞋

防靜電鞋是指鞋底用電阻變化小的導電性物質(zhì)制作的皮鞋，布鞋，膠鞋等。防靜電的關鍵在于膠底，膠底是橡膠摻入導電粉，導電纖維和抗靜電劑混合而成。防靜電性能底耐久性取決于摻入導電材料的性能。防靜電鞋底電阻值有兩方面底要求：一是能夠使得人體及時地消除靜電積聚;二是防止人體一旦觸及工頻電源時發(fā)生強電擊事故。GB-4385-1995規(guī)定，防靜電鞋底電阻值為1×105～1×109Ω。GJB3007-1997規(guī)定，其對地電阻值為5×104～1×108Ω

3.2 靜電測試實驗

3.2.1 實驗原理

對于靜電電量地測量，其原理是把經(jīng)磨擦后帶電的試樣投入法拉第筒，由于靜電感應，內(nèi)筒與接地外筒之間的靜電電位迅速上升，并達到穩(wěn)定值。系統(tǒng)的總電容為C，則內(nèi)容帶電量為Q=CU，因為帶電試樣的電場線完全封閉在內(nèi)筒，所以此電量即為待測試樣的電量。

3.2.2 靜電測量儀

所使用到的儀器有：法拉第筒，吉時利數(shù)字表，滾筒摩擦機（用滾筒洗衣機替代），粒子風機（Simco，An Llinois Tool），BD-11型數(shù)字電量表，雙路直流穩(wěn)壓電源，電連接線，接線叉，橡膠插頭若干。

3.2.3 試驗步驟

（1）連接法拉第筒以及BD-11型電量表。其中紅線與內(nèi)筒相連，黑線與外筒相連。

（2）將電量表與電源連接。

（3）打開電源，按下“REZERO”鍵，校零。

（4）將試樣放入滾筒摩擦機，轉(zhuǎn)動5min后立刻取出投入法拉第筒。

（5）讀出數(shù)值，并記錄。

3.2.4 試驗數(shù)據(jù)

對照組（普通穿著下進行操作）數(shù)據(jù)如表1所示。

控制組（穿著防靜電服防靜電鞋下進行操作）數(shù)據(jù)如表2所示。

3.2.5 數(shù)據(jù)分析

通過表1和2兩組數(shù)據(jù)，可以明顯地看出，當穿上防靜電與防靜電鞋的情況下進行靜電電量測量，所得到的電量值會有很大的下降。

3.3 過程靜電防護

（1）電裝用電烙鐵必須良好接地;

（2）電裝用焊料鍋、成形工具、清洗裝置應接地，并張貼“靜電安全”合格標記;

（3）電裝時盡量避免手指直接接觸ESDS元器件的引腳或端極;

（4）外接電連接器引腳應采取短路措施。

（5）最后焊接ESDS元器件。

4? 結語

經(jīng)由對靜電的機理、特點、產(chǎn)生途徑，以及對靜電的測量的研究，可以看出，人體靜電防護裝備能夠有效地減少靜電在身上的積累，使靜電很快地散失，因此在進行靜電敏感器件的操作時，一定要佩帶人體靜電防護裝備，并確保人體靜電防護裝備的有效性。

參考文獻

[1] 馬峰.靜電災害的防護[M].西安：陜西科學技術出版社，1997.

[2] 趙斌，楊尚平.淺談靜電的危害及應用[J].物理與工程，2006，16（3）：71-72.

[3] 劉建斌，田智會.靜電對電子產(chǎn)品的危害及其防護[J].裝備環(huán)境工程，2006，3（6）：81.