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信息工程中的静电防护

信息工程中的静电防护
信息产业部防静电产品监督检测中心供稿
随着我国信息产业的高速发展，信息工程已渗透到邮电通信、广播电视、金融、交通、航空航天、国防、能源、气象、商业、办公自动化等各个领域。在信息工程中静电放电（ESD － Electro static discharge ）对敏感电子元件的损伤，影响了工程的可靠性，从而给信息工程提出了新的课题―― 静电防护。国家对此十分重视，近年来制订了控制静电危害的各类标准，其中有 GB50174 － 93 强制性标准。一、信息工程中静电危害及故障特点在信息工程中大规模、超大规模集成电路大量应用于各类整机，如：大、中、小型计算机主机及终端设备、程控电话交换设备、移动通信设备、卫星通信设备、数据传输设备、广播发射接收设备、自动控制设备等。因使用的微电子元器件高密度、大容量、小型化和超小型化，对静电特别敏感。静电放电可使敏感器件损坏造成击穿或半击穿;计算机误动作或运算错误，穿孔机穿孔不~良，打印机走纸堵塞；使交换设备用户板、中继板、控制板出现故障引起通讯杂音或通讯中断；使广播接收设备图象不清；使自动控制设备失控；也可引起运载火箭发射故障。
静电造成的故障特点如下：
1 、静电故障与环境湿度有关。出现的季节：在南方主要是冬春干燥季节，湿度有时在 20 － 30％；在西北方地区，四季都有可能出现。
2 、静电引起的故障偶发性多，重复性不强，一般是随机性故障。因此，难于找出其诱发原因。
3 、静电与设备安装环境，采用的地面材料，终端设备的工作台及工作人员的工作服、鞋有关。
4 、静电致使计算机误动作时，往往是人体或其它绝缘体与计算机设备触时发生。
5 、静电使交换设备出现故障是在清洁检修时由于人体步行带电，用手触摸电路板放电将板损伤。 6、静电力学作用使灰尘粘附，污染产品和使用环境；使产品质量下降，设备使用寿命降低。
二、信息工程中生产和使用环境防静电措施根据国家有关标准如计算机场地技术要求 GB2887 － 82 《电子计算机机房设计规范》GB50174 － 93 《电子计算机机房施工规范》等标准的要求，积多年施工中反映的问题，笔者认为信息工程中应注意以下几点：
1. 正确进行防静电环境设计信息工程中生产环境防静电设计是消除静电危害主要的措施之一，是非常关键的问题。
例如：某集成电路厂基建投资几千万，因防静电措施在设计上未作考虑而造成工程返工；某程控电话生产工厂，投资很大，因防静电措施未采用，而造成整机质量下降。故信息工程中环境设计不伦新厂基建还是老厂改造，都应作为一重要问题，把它列入工程项目的内容，从工艺设备、空调、内装修设计中采取措施。分别对微电子工厂、整机厂、各类计算机房、程控电话机房、智能大厦、通迅机房采取不同的防静电措施，设计的依据如下：
1 ）确定微电子器件绝缘膜耐静电击穿电压。
2 ）确定整机选用的敏感器件耐静电击穿电压。
3 ）确定工程中选用的设备耐静电性能。
2 ．正确选用防静电地面材料。一个较好的防静电生产环境 ,地面显得特别重要，选择时要考虑到防静电地板的系统电阻值上下限，既要有导静电性能，又要保证操作人员的安~全，在施工前应测定地板材料的表面电阻和体积电阻。在施工完成后和使用阶段，还要定期监测。在八五期间，国内主要使用的弟~一代地面材料有橡胶、PVC塑料等防静电制品，因存在老化、收缩、不耐磨及抗污能力差（导电碳黑脱落）、防火性能不佳（自熄）的缺陷，弟~二代产品有复合防静电地面材料，抗老化、耐磨、抗污能力、耐火性能有所提高，但有些防潮、防火、安装效果仍欠佳。目前国内用新防静电地面材料为全钢防静电地板、网孔式防静电地板等，该材料较弟~一、二代产品有新的突破，故抗静电性能稳定、耐久、几何尺寸精度高，具有耐磨、耐腐、耐老化、防火抗压、强度高等特点。其各类技术指标大大超过弟~一、二代防静电制品的性能。除了在生产环境直接铺设防静电地面材料外，在计算机机房和程控电话内电缆走线较多和下部送风冷却设备，故采用防静电活动地板。据几个大型机房的测试，一些机房地面统电阻值在1012Ω 以上，成了静电的发生源，故在机房选用活动地板时要考虑地板的各项技术指标：
1 ）能否满足整机防静电要求，抗静电能否持久，确保系统电阻值在 106 － 109Ω 范围内；
2 ）机械性能是否符合国家标准；
3 ）能否满足机器维修方面的要求；
4 ）能否满足设备扩容及更新换代的要求；
5 ）是否合理。活动地板要处理好地线问题，保证接地良好，严格施工管理，铺设完成后应测定各项静电参数。
3 ．采用防静电涂料凡有要求静电防护的场地，内装修材料必须是防静电的。内墙和顶棚表面应使用防静电防火墙板或喷涂导静电环氧涂料，该涂料具有耐老化、防火、防水性能，表面电阻在10 6 － 10 9 Ω范围。我们在承建洁净厂房中普遍使用该材料，效果很好。经测定摩擦起电电压为零，其它性能亦符合标准。送风管道和送风口应使用导电三聚氰氨材料，避免空气流动时产生静电积聚。4 ．配套设施在生产车间和通信设备使用的机房要有相应的配套设施，构成一个静电泄放的通路。
1 ）将终端设备放在防静电工作台上，由工作台和静电接地系统相连。如果是普通工作台则应在台上放防静电工作台垫。
2 ）若地面不是防静电地面，则应在地面放防一电地垫，由地垫和静电接地相连。
3 ）生产车间使用的传送带必须用导电橡胶或金属带制作。
4) 生产车间放置敏感器件的台架和周转箱及运送器件的手推车车轮，必须用导电塑料和导电橡胶制作。
5 ）工作椅、窗帘布应使用防静电、阻燃的织物制作，以免引起静电积聚而产生放电。
6 ）存放电路板时应用防静电屏蔽进行包装。
7 ）在车间入口处应设置人体系统电阻值检测仪。
8 ）根据需要对一些绝缘体物品和设备，使用抗静电剂和离子风消电器来消除纸带及作台上的静电。 5 ．控制车间和使用场地环境的温湿环境的湿度和产生静电的关系极为密切。如在冬春季节和北方干燥地区，静电是高峰期，应按国际规定温度控制在 18 － 28 ℃范围，湿度控制在于 40 ％－ 70％范围内。因此在进行空调设备选型时，应考虑到恒温恒湿的可靠性，使相对湿度保证在规定范围之内
6 ．人体性防静电着装人体因步行和移动带电有时高达 2 － 10KV，要通过腕带和脚带及穿防静电衣服、鞋、袜手套才能泄放静电，如在净化车间，要使用防静电的洁净衣、鞋。设备检修人员在现场应使用防静电维修包。
7 ．良好的接地系统接地的目的是增快静电泄漏和导流，使带电物体的静电荷得以顺利泄出和迅速导走，以避免静电积聚。
1 ）接地电阻应在 4 Ω 以下。
2 ）静电防护系统接地与保护系统接地不能串在一起。
3) 接地用的导体必须有足够的机械强度，耐腐蚀性。
4) 固定设备用导线应是 1.25 平方毫米以上的多股可挠的编织电线。
三、对静电防护措施的几点建议
1 ．在信息工程中的生产场地和使用场地新建和改建项目，不仅要完善土建设计，而且要按国标规定对静电防护进行设计。
2．要加强防静电工程材料和配套产品的研究和开发，应用到工程中的产品必须有国~家级检测部门认可才能使用。产品标准要和国外同类产品逐步接轨，按国标进行生产。
3 ．要建立一套施工管理程序。加强施工管理，确保工程质量，工程完工后要进行防静电测定，峻工验收后每年要进行一次监测。
4 ．新建生产厂房和使用场地应考虑到新技术发展，要留有余地，以满足更高的防静电要求。

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