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最主要的措施之一，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，国内主要使用的第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，第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。目前国内最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，该材料较第一、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第一、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，峻工验收后每年最少要进行监测。 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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