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技術文章

信息工程中的靜電防護
信息工程中的靜電防護
信息產業部防靜電產品監督檢測中心供稿
隨著我國信息產業的高速發展，信息工程已滲透到郵電通信、廣播電視、金融、交通、航空航天、國防、能源、氣象、商業、辦公自動化等各個領域。在信息工程中靜電放電（ESD － Electro static discharge ）對敏感電子元件的損傷，影響了工程的可靠性，從而給信息工程提出了新的課題―― 靜電防護。國家對此十分重視，近年來制訂了控制靜電危害的各類標準，其中有 GB50174 － 93 強制性標準。一、信息工程中靜電危害及故障特點在信息工程中大規模、超大規模集成電路大量應用于各類整機，如：大、中、小型計算機主機及終端設備、程控電話交換設備、移動通信設備、衛星通信設備、數據傳輸設備、廣播發射接收設備、自動控制設備等。因使用的微電子元器件高密度、大容量、小型化和超小型化，對靜電特別敏感。靜電放電可使敏感器件損壞造成擊穿或半擊穿;計算機誤動作或運算錯誤，穿孔機穿孔不~良，打印機走紙堵塞；使交換設備用戶板、中繼板、控制板出現故障引起通訊雜音或通訊中斷；使廣播接收設備圖象不清；使自動控制設備失控；也可引起運載火箭發射故障。
靜電造成的故障特點如下：
1 、靜電故障與環境濕度有關。出現的季節：在南方主要是冬春干燥季節，濕度有時在 20 － 30％；在西北方地區，四季都有可能出現。
2 、靜電引起的故障偶發性多，重復性不強，一般是隨機性故障。因此，難于找出其誘發原因。
3 、靜電與設備安裝環境，采用的地面材料，終端設備的工作臺及工作人員的工作服、鞋有關。
4 、靜電致使計算機誤動作時，往往是人體或其它絕緣體與計算機設備觸時發生。
5 、靜電使交換設備出現故障是在清潔檢修時由于人體步行帶電，用手觸摸電路板放電將板損傷。 6、靜電力學作用使灰塵粘附，污染產品和使用環境；使產品質量下降，設備使用壽命降低。
二、信息工程中生產和使用環境防靜電措施 根據國家有關標準如計算機場地技術要求 GB2887 － 82 《電子計算機機房設計規范》GB50174 － 93 《電子計算機機房施工規范》等標準的要求，積多年施工中反映的問題，筆者認為信息工程中應注意以下幾點：
1. 正確進行防靜電環境設計 信息工程中生產環境防靜電設計是消除靜電危害主要的措施之一，是非常關鍵的問題。
例如：某集成電路廠基建投資幾千萬，因防靜電措施在設計上未作考慮而造成工程返工；某程控電話生產工廠，投資很大，因防靜電措施未采用，而造成整機質量下降。故信息工程中環境設計不倫新廠基建還是老廠改造，都應作為一重要問題，把它列入工程項目的內容，從工藝設備、空調、內裝修設計中采取措施。分別對微電子工廠、整機廠、各類計算機房、程控電話機房、智能大廈、通迅機房采取不同的防靜電措施，設計的依據如下：
1 ）確定微電子器件絕緣膜耐靜電擊穿電壓。
2 ）確定整機選用的敏感器件耐靜電擊穿電壓。
3 ）確定工程中選用的設備耐靜電性能。
2 ．正確選用防靜電地面材料。 一個較好的防靜電生產環境 ,地面顯得特別重要，選擇時要考慮到防靜電地板的系統電阻值上下限，既要有導靜電性能，又要保證操作人員的安~全，在施工前應測定地板材料的表面電阻和體積電阻。在施工完成后和使用階段，還要定期監測。在八五期間，國內主要使用的弟~一代地面材料有橡膠、PVC塑料等防靜電制品，因存在老化、收縮、不耐磨及抗污能力差（導電碳黑脫落）、防火性能不佳（自熄）的缺陷，弟~二代產品有復合防靜電地面材料，抗老化、耐磨、抗污能力、耐火性能有所提高，但有些防潮、防火、安裝效果仍欠佳。目前國內用新防靜電地面材料為全鋼防靜電地板、網孔式防靜電地板等，該材料較弟~一、二代產品有新的突破，故抗靜電性能穩定、耐久、幾何尺寸精度高，具有耐磨、耐腐、耐老化、防火抗壓、強度高等特點。其各類技術指標大大超過弟~一、二代防靜電制品的性能。除了在生產環境直接鋪設防靜電地面材料外，在計算機機房和程控電話內電纜走線較多和下部送風冷卻設備，故采用防靜電活動地板。據幾個大型機房的測試，一些機房地面統電阻值在1012Ω 以上，成了靜電的發生源，故在機房選用活動地板時要考慮地板的各項技術指標：
1 ）能否滿足整機防靜電要求，抗靜電能否持久，確保系統電阻值在 106 － 109Ω 范圍內；
2 ）機械性能是否符合國家標準；
3 ）能否滿足機器維修方面的要求；
4 ）能否滿足設備擴容及更新換代的要求；
5 ）是否合理。活動地板要處理好地線問題，保證接地良好，嚴格施工管理，鋪設完成后應測定各項靜電參數。
3 ．采用防靜電涂料凡有要求靜電防護的場地，內裝修材料必須是防靜電的。內墻和頂棚表面應使用防靜電防火墻板或噴涂導靜電環氧涂料，該涂料具有耐老化、防火、防水性能，表面電阻在10 6 － 10 9 Ω范圍。我們在承建潔凈廠房中普遍使用該材料，效果很好。經測定摩擦起電電壓為零，其它性能亦符合標準。送風管道和送風口應使用導電三聚氰氨材料，避免空氣流動時產生靜電積聚。4 ．配套設施 在生產車間和通信設備使用的機房要有相應的配套設施，構成一個靜電泄放的通路。
1 ）將終端設備放在防靜電工作臺上，由工作臺和靜電接地系統相連。如果是普通工作臺則應在臺上放防靜電工作臺墊。
2 ）若地面不是防靜電地面，則應在地面放防一電地墊，由地墊和靜電接地相連。
3 ）生產車間使用的傳送帶必須用導電橡膠或金屬帶制作。
4) 生產車間放置敏感器件的臺架和周轉箱及運送器件的手推車車輪，必須用導電塑料和導電橡膠制作。
5 ）工作椅、窗簾布應使用防靜電、阻燃的織物制作，以免引起靜電積聚而產生放電。
6 ）存放電路板時應用防靜電屏蔽進行包裝。
7 ）在車間入口處應設置人體系統電阻值檢測儀。
8 ）根據需要對一些絕緣體物品和設備，使用抗靜電劑和離子風消電器來消除紙帶及作臺上的靜電。 5 ．控制車間和使用場地環境的溫濕環境的濕度和產生靜電的關系極為密切。如在冬春季節和北方干燥地區，靜電是高峰期，應按國際規定溫度控制在 18 － 28 ℃范圍，濕度控制在于 40 ％－ 70％范圍內。因此在進行空調設備選型時，應考慮到恒溫恒濕的可靠性，使相對濕度保證在規定范圍之內
6 ．人體性防靜電著裝 人體因步行和移動帶電有時高達 2 － 10KV，要通過腕帶和腳帶及穿防靜電衣服、鞋、襪手套才能泄放靜電，如在凈化車間，要使用防靜電的潔凈衣、鞋。設備檢修人員在現場應使用防靜電維修包。
7 ．良好的接地系統 接地的目的是增快靜電泄漏和導流，使帶電物體的靜電荷得以順利泄出和迅速導走，以避免靜電積聚。
1 ）接地電阻應在 4 Ω 以下。
2 ）靜電防護系統接地與保護系統接地不能串在一起。
3) 接地用的導體必須有足夠的機械強度，耐腐蝕性。
4) 固定設備用導線應是 1.25 平方毫米以上的多股可撓的編織電線。
三、對靜電防護措施的幾點建議
1 ．在信息工程中的生產場地和使用場地新建和改建項目，不僅要完善土建設計，而且要按國標規定對靜電防護進行設計。
2．要加強防靜電工程材料和配套產品的研究和開發，應用到工程中的產品必須有國~家級檢測部門認可才能使用。產品標準要和國外同類產品逐步接軌，按國標進行生產。
3 ．要建立一套施工管理程序。加強施工管理，確保工程質量，工程完工后要進行防靜電測定，峻工驗收后每年要進行一次監測。
4 ．新建生產廠房和使用場地應考慮到新技術發展，要留有余地，以滿足更高的防靜電要求。

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