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浅论电器工厂的静电危害性及防止
内容摘要：为了防止静电对油烟机、消毒柜（微蒸烤）内部电脑控制板的损坏，在分析静电产生的原因及造成的危害的基础上，从进料检验、仓库存储、周转过程、装配等工序采取接地、防静电材料使用、屏蔽静电，离子风中和、温湿度管控等方法减少静电的产生和保护电脑控制板不受静电损伤，从而提高产品的可靠性及使用寿命，借鉴国内外知名电子公司防静电对策方面的经验，静电对电脑控制板的损坏可通过科学的操作方法和严格的管理流程来消除和减少。

关键词：静电损伤 静电防护 静电释放 接地

0．引言：
每年的冬天或天气干燥的季节均是静电高发季节，这个时期在生产线组装时会产生许多电脑控制板的不良品，这个时期组装的成品到市场上也会发生较多的电脑控制板的不良品，经分析这些不良品多为电脑控制板上的CMOS集成电路或晶体管受到静电损伤破坏导致。
1.静电产生的原因及物理特性
1.1静电产生的原因
静电的产生是由于电子在外力的作用下，从一个物体转移到另一个物体或者是受外界磁场影响而产生的极化现象，在不同的静电势的两个物体之间的静电转移，
摩擦、碰撞、接触分离、静电感应、电磁辐射感应等都会产生静电（如图1），在冬天穿毛衣时所产生的噼啪声音和火花，开车门时触摸车把手的触电感、组装车间将集烟罩从袋子里拿出时作业员触电的感觉这些都为静电，这些虽然对人体无大的伤害，但它对电脑控制板上元件却有很大的伤害




1.2静电的物理特性：
1.2.1吸引或排斥的力量
静电就是不平衡分布的电子，正负电荷有异性相互及引、同性相互排斥的力量，即库仑定律：Q=CV，V=Q/C，其中Q为电量，V 为电压，C为电容、
1.2.2与大地有电位差
因电荷的存在，在周围空间形成电场，其强度V=Q/C，静电与大地因有电位存在，如果触及电路时，就会产生电流即为放电电流，这个放电电流容易将集成电路或ESD敏感元件中的半导体烧坏，其放电电流I=V/R,其中I为电流，V为电压，R为电阻
1.3车间中产生的静电
无接地措施的人体运动，拿取泡沫时，塑料台车周转时，从塑料袋里拿出产品时，从布袋里拿出集烟罩等行为都会产生静电

2.静电的危害
电脑控制板上面的半导体元件从进料检验到入库、插件、过波峰焊、补焊、测试、周转过程、装配、维修等工序都会受到静电的威胁。
2．1静电对集成电路和损伤
静电对集成电路的损伤主要表现为：芯片内部热二次击穿、金属喷镀熔融，表面击穿、体积击穿，最终表现为全部功能失效和部分功能失效，或者导致元件可靠性降低和寿命降低，据权威调查半导体元件不良59%是因为被静电损伤导致的（如图2）。
2.2静电对半导体元件的损坏方式
静电对半导体损坏形式有两种：
灾难性损坏：元件不能操作，功能全部失效，约占静电破坏的10%
潜在性损坏：瞬间的静电电场或放电电流产生的热使元件受伤，器件可以操作但性能不稳定，造成市场维修次数增加，约占受静电破坏的90%

3.怎样防止静电的产生
3.1接地防护
接地就是将静电通过一条线连接接入大地，这是防静电措施中最直接最有效的方法，人体常用的接地方法有：带防静电手腕、穿防静电工衣、带防静电手套和防静电脚带，工作场所接地常用的方法：地面铺防静电地板、台面铺防静电台垫及工作面接地等措施，（如图3）以上方法是基于电子可以自由移动的特性，简单的对人体或工作场所进行接地，给予静电一个简单的接地通路，将电荷释放到大地，即可消除人体或物体表面的静电
注意：静电不易释放过快，不然会产生火花或危害人员的安全，所以接地时时需串联的电阻R选取1~10兆欧（如图4）。

3.2离子中和静电法
除采用接地的方法释放静电外，还可以采用离子中和的方法消除静电，目前离子产生的方法有：使用辐射能撞击空气，将空气分裂为等量正、负离子的辐射离子空气法、使用交流电压，在空气周围形成高电压场，分裂空气电量离子化空气法
如钣金件在喷涂后表面易携带静电，由于静电的作用，表面容易吸附灰尘，如果电脑控制板与这类物体接触，表面的静电就容易通过电脑控制板释放，从而损坏电脑控制板上的元件。此时可在这些场合安装负离子风机，可有效的改善吸附灰尘的问题和静电破坏元件。
也可在作业员头顶上方或对面安装一台负离子风机，以消除人体表面的静电等，常用的离子风机（如图5）


注意：为保证离子风机中和静电的效果，空气吸入口的空气过滤器及喷出口必须每周清洁一次，另外对电极需每月清洁一次，进行除去前端部粘附着的灰尘及垃圾
3.3电脑控制板周转过程中静电防护
电脑控制板在周转过程中需要考虑包装材料因摩擦而产生的静电，破坏元件，周转箱外部摩擦、工作人员的静电以及周转箱遇高电压电场等都是造成元件受到不明原因损坏的原因，所以要使用导电材料制成的塑料周转箱、塑胶袋及海绵，不但可保证电脑控制板上元件不受到机械破坏，同时周转箱本身具有导电性，可防止静电场的破坏
周转电脑控制板的周转台车在运转时也易产生静电，所以周转台车也需用导电材料做成（包含台车的橡胶轮也需为导电材料制成的，需表面电阻1~10兆欧姆）
3.4车间湿度管理
当空气环境湿度低于40%RH以下时，空气比较干燥，比较容易产生静电，所以需采用空气加湿器对车间环境进行加湿，使车间湿度在40%RH~75%RH
3.5防静电警示标志
电器工厂的从来料检验、仓库、发料、领料、插件、焊接、检测、包装运输、装配、维修等工序都会造成静电损坏，所以需要相关的操作人员、场所要做防静电警示标志（如图6），ESD敏感标志警示在整个防静电工作中是非常重要的，可防止不必要的静电破坏，使产品得到适当的保护，增加工司的信誉。

3.6静电防护对员工的要求
员工进入防静电区域必须按规定穿好防静电工作服和防静电鞋，接触敏感元件(ESDS)前必须按规定戴好静电手环及静电手套，静电手环必须通过相应的测试，严禁带易产生静电的物品进入防静电区域内，静电敏感(ESDS)元件的搬运、储存及发料必须在放在防静电专用的防静电包装内，只有在采取了防静电措施后才能打开防静电的包装，防静电区域内使用的周转台车及货架必须有适当的接地装置，防静电服禁止穿到工作场所以外，并按规定清洗，静电手环必须每天上班前进行点检（如图7），静电手套破损时必须及时更换，避免静电敏感元件(ESDS)或电脑控制板接触塑胶制品或工具（如笔记本电脑、电脑显示器或其它电器）放在一起，对所用的工具（如电动螺丝批）及设备（如流水线）需有可靠的接地措施，禁止没有采取防静电措施的人员进入防静电区域，如果发现有关静电破坏的可能需立即报告等



4.结束语
在与直接与电脑控制板或静电敏感元件(ESDS)直接接触的工序，必须实施防静电措施，以减少静电对元件的破坏，定期检查所采取的防静电措施是否正常，从而减少静电对元件的损伤，使电脑控制板的质量、可靠性及寿命得到提升。目前已按上述措施推动核心供应商舜韵完成了电子车间防静电改造，方太电器工厂也已按以上方案正在实施中，现在为相关防静电物料的采购阶段，预计9月底可全部完成。

名词解释：
静电放电(ESD) -ElectroStatic Discharge：在具有不同静电势的两个物体之间的静电转移。
静电敏感器件(ESDS)--ElectroStatic Discharge Susceptibility：日常操作、试验和运输容易遭受静电场或静电放电所损害的分立器件、集成电路或组件。



参考文献：铃木宏幸 1999 静电气对策实施要领