毕业论文静电防护

南京信息职业技术学院毕业设计论文作者学号系部专业题目指导教师评阅教师完成时间：2015年4月10日毕业设计(论文)中文摘要题目：浅谈电子产品的防护措施摘要：随着电子行业的飞速发展，大量的电子产品出现在人们的生活中，这些电子产品变得更加的精密，更加复杂，这也使得它们在生产和使用中更加容易受到各种因素的影响，伴随着电子技术的不断提高，由此也诞生了更加完善的电子防护措施。对电子产品生产企业而言，在电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，所以，采用有效地热设计方案变得尤为重要。另外，静电防护系统是企业生产系统的基础性工程，它是产品高可靠性的保障。我们不单单要在设备上用到静电防护，也要在生产过程中设计并严格按照静电防护程序来工作。运用行之有效的防护程序，减少静电的产生，降低静电带来的不必要的损失。本文就对热设计、减振与缓冲、静电防护等方面进行探讨。关键词:热设计；静电防护；接地；减振与缓冲一引言随着电子行业的飞速发展，大量的电子产品出现在人们的生活中，这些电子产品变得更加的精密，更加脆弱，这也使得在生产和使用中这些电子产品更加容易受到各种因素的干扰。现在，电子技术日新月异，不断提高，因此也诞生了更加完善的电子产品的防护措施。本文就对热设计、减振与缓冲、静电防护等方面进行探讨。二热设计2.1热设计概述电子产品的热设计，主要是通过对发热元件、分机、整机的散热，或对一些有特殊要求的产品进行加热、恒温等设计，使电子产品在规定的温度范围内正常工作。传热的基本理论是进行热设计的基础，不同的传热方式有不同的机理。因此，只有掌握了传热过程基本理论、设计方法和试验方法，才能有效地解决电子产品热设计中的各种实际问题。

伴随着电子技术的飞速发展，电子技术的很多其他领域都得到了应用。但是电子设备组装的密度变得越来越高，使得电子元件向着小型化、微型化和集成技术方向发展，也使得设备的单位面积产生的热量变高。为了在原本设定的条件下，生产出来的设备能够正常的工作，进行有效的热设计，使得设备中的温度处于正常范围是很有必要的。

热设计就是根据电子元器件的热特性和热传学的原理，采用各种结构措施控制电子产品的工作温度，使其在允许的温度范围之内。热量的传递方式有三种，分别是：热传导、热对流和热辐射。2.1.1热传导气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。如图2-1所示。图2-1热传导2.1.2热对流对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。如图2-2所示。图2-2热对流2.1.3热辐射物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方式的转换，即热能转换为辐射能及从辐射能转换成热能。如图2-3所示。图2-3热辐射三减振与缓冲3.1机械作用的分类及对电子产品的危害机械作用是指电子设备在各种情况下，总是会受到诸如碰撞、撞击等机械力的作用，一共有四种类型的机械作用：周期性振动、非周期性干扰—碰撞与冲击、离心加速度和随机振动。电子产品受到这些机械作用都会被影响，尤其以振动和冲击的影响最大，严重的会舍得产品无法正常运作。这些作用对电子产品造成的破坏一共有两大类型，第一种类型是强度破坏：电子产品处于某一激振频率下产生振幅比较大的共振，最后振动所产生的加速度引起的应力超过了电子产品所能承受的最大强度而被破坏；也可能会因为冲击而出现的冲击应力超出了电子产品能够承受的最大强度而被破坏。其二是疲劳破坏：振动和冲击所产生的应力虽然远远达不到材料的极限强度，不过因为一直的振动或者总是受到冲击而出现的应力超出了材料的疲劳极限，使得其疲劳损坏。3.2减振与缓冲的措施一般我们会采用两种办法来减少和防止振动以及冲击对产品的影响，两种办法分别是：（1）从设备本身来说，加强设备的抗振动和抵抗冲击的能力，办法是选用合理的材料以及设计出合理的结构；（2）在设备中加减震器，将振动和冲击单独隔离开，能够降低振动和冲击对产品的损坏。如图3-1，就是常见的弹簧减震器。图3-1弹簧减震器图3-1弹簧减震器四静电防护4.1静电的概念静电就是不发生运动、静止的电荷，也可以说是当电荷积聚在一起，处于不动的状态的电荷，我们称这种电荷叫做静电。静电一般处在物体表面，它是电能的一种表达形式，是正电荷和负电荷在局部失去平衡表现的一种现象。电荷在出现和消失中所发生的现象的总称叫做静电现象，如火花放电现象就是我们日常中常见的静电现象。静电是宏观上暂时在某一个地方停留的电，它不是静止不动的电，静电现象是常见的带电现象。在我们日常生活中，我们用梳子在理头发的时候，常常会发现毛发在高压静电场力的作用下形成射线状。我们在每天夜晚脱衣服的时候，也常常会发现一种闪光效应和噼里啪啦的闪光声响，这些都是静电现象。如图4-1所示。图4-1生活中的静电现象图4-1生活中的静电现象4.2静电的特点（1）电压高。当电量一定时，电容与电压成反比，一般工艺过程中，因为电容的变化非常大，所以导致静电电位会达到数千伏—上万伏；(2）能量不大。一般不会超过数豪焦耳这个值，但是少数能够达数十豪焦耳；(3)尖端放电。导体尖端，曲率最大。电荷的密度比较大，所以能够发展成火花放电以及生电晕放电；(4)感应放电。感应放电是通过带电和接地体中间有导体，会产生火花放电现象；(5)绝缘体上静电泄漏很慢。绝缘体的介电常数与电阻率非常大，而静电泄露的速度取决于介电常数与电阻率的乘积，所以导致静电泄露的速度非常慢，处于危险状态的时间也比较长。4.3人体静电的产生日常活动中，人体也会产生静电，其机理是人体把消耗的机械能转化为电能，产生静电。我们的身体其实也是一种静电的导体，当我们与地面处于绝缘状态时，我们与大地会成为一个电容，能够将电容储存，一般它的充电电压会≤50KV，但是，当这些电荷的存储量达到一定的数量时，遇到触发条件就会形成放电火花，其放电的瞬间电压＞千伏，功率瞬间会达到几千瓦。如下表所示为人体做一些常见活动时所产生的静电电位。人体静电一般有两种产生的途径。(1)起步电流当人们与地板处于绝缘时走路产生的静电电流叫做起步电流，这种电流的大小与行走方式和地板材料有关系，一般情况下电流＜10A。如下表4-1，就是人体活动的静电电位。表4-1人体活动中的静电电位人体活动静电电位/kV10%—20%RH65%—90%RH人在地毯上走动3515人在乙烯树脂地板上行走120.25人在工作台上操作60.1包工具说明书的乙烯树脂封皮70.6从工作台上拿起普通聚乙烯袋201.2从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起来181.5（2）摩擦带电及其他带电在我们日常生活中，人体会与许多物体产生摩擦，例如衣服、手套等。同时，我们所穿的衣帽鞋子也会与其他无物体之间产生摩擦。此外，当我们接近一些带电的东西时，也会引起一些带电颗粒的吸附，同时会产生出符号相反，大小相同的电荷。以上诉说的都是可能让人体产生静电电荷的原因，然后通过静电感应以及传导产生静电。（3）人体静电电位与静电感应度的关系当人体中存在静电后会产生放电现象，并且会对人体产生一定的影响，这些影响称为静电感应度。不同静电压放电过程中人体的电击程度如下表4-2所示。表4-2人对电击的感应度人体电位（kV）电击感应度1.0无感觉2.0手指外侧有感觉，发出微弱的放电声2.5有针刺的感觉，但不疼4.0有针深刺的感觉，手指微疼，见到放电微光6.0手指感到剧疼，手腕感到沉重10.0手腕感到剧疼，手感到麻木12.0手指剧麻，整个手感到被强烈电击4.4静电的危害微小的静电放电能引起气体爆炸，造成的电击会使人产生麻的感觉或给人以强烈打击，极高压的静电会使人致命。下面就是一些静电的危害的例子:(1)印刷纸张间的摩擦起电，给印刷带来麻烦纸张粘页；潮湿的空气可使静电很快消失。(2)人造纤维服装，穿不了多大功夫就会蒙上一层灰尘，旋转的电风扇叶片没多久就有一层厚厚的尘埃，这是由于静电吸引尘埃的缘故。(3)人在地毯上行走，与地毯摩擦可产生1万多伏高压，当用手拉金属门手时会遭电击，可在地毯中夹入不锈钢丝将静电导入地下，效果很好。(4)飞机在飞行过程，油罐车在运输过程中由于与空气摩擦会产生静电。当飞机降落时，静电会击伤地勤人员；油罐车的静电积累到一定程度，放电会产生电火花，引起爆炸。油罐车靠拖在地上的铁链，飞机靠机轮上的搭地线把静电导入地下。4.4.1静电对电子产品产生危害的原因（1）随着电子技术的发展，电子元器件变得小型化、高密集度的方向发展，由此也使得导线间的间距变小，导致耐击穿电压也变低（一般可击穿电压≥20V）。（2）电子元器件的击穿电压阈值远小于其在生产和使用阶段产生的静电电压，所以电子元器件很容易被损坏，致使产品性能下降。4.4.2静电对电子产品的损害形式吸引或排斥、与大地有电位差、或产生放电电流是静电的特点。这些特点对电子元件的损害形式如下。（1）静电会降低电子元器件的使用寿命，减少器件的绝缘电阻，其原因是因为静电会吸附空气中的尘埃。（缩短寿命）（2）静电放电会破坏元器件，使得元器件受损而不能正常工作（完全破坏）。（3）静电的电场放电会放出热，导致元器件受到破坏（潜在损伤）。（4）静电放电的时候会产生幅度较大的电磁场，它的频谱非常宽，会对元器件造成较大的损伤（电磁干扰）。4.5静电的防护静电防护的是为了在生产过程中，通过一系列的方法防止静电的产生，将静电对元器件的危害降到最低，使得元器件不会因为静电的原因而受到不必要的减产。防止静电本质上是为了防止静电放电的现象发生，防止静电放电可以从消除静电和控制静电产生这两个方面入手。消除静电的方法本质上时从加快静电的泄露与中和入手的；控制静电的产生一般是从材料和工艺两方面入手。为了到达静电防护应有的效果，我们必须将这两方面同时运用。4.5.1消除静电的途径静电会对元器件造成伤害，但是它是可以被消除的，我们可以通过多种途径消除静电，避免元器件受到伤害。（1）要消除静电我们就要明白静电防护的基本思路：首先我们要明白哪里会产生静电，然后在那些地方防止静电的产生，可以采用边生产边放电的方法来降低、消除静电放电的出现。对于那些已经聚集在一起的电荷，我们应当将其清除，一般有两种情况：[1]当带电物体是绝缘体时，我们不能使其中的电荷泄露掉，因为物体中的电荷无法运动，可以用静电消除器来消除其中的静电。[2]当导体带电时，我们就不需要像绝缘体那么处理了，只需要将其中的电荷泄露掉就可以消除静电了。(2)静电的控制技术实在无法将积聚的电荷消除掉时，运用多种方法结合起来将静电控制在可以接受的范围内。工艺控制法是在生产中控制静电的产生，从生产中使用的材料和生产的工艺以及生产中的防护措施等几方面控制静电的产生，从而减少静电放电现象的出现，降低生产中受到的危害。泄露法是通过将电荷泄露的方法减少静电的产生。常用的方法是接地，通过与大地的接触，使电荷流向大地，将静电泄露掉。静电屏蔽法有两种方式，分别是内场屏蔽和外场屏蔽。内场屏蔽是通过屏蔽罩接地的方式将带电体和其他物体分开：而外场屏蔽的通过屏蔽罩接地的方式将被隔离物包围起来，使得其不被与其他的物体干扰。复合中和法及其它是通过复合中和的办法来消除静电，一般会用静电消除器来消除静电，使得静电放电的可能性降低，从而达到静电防护的目的。（3）减小和消除静电的措施1)接地。①地板和工作台、凳子、桌面、桌垫等合理地接地。②人体接地。③工具（电烙铁、台架、吸锡器等）。④设备、仪器接地。⑤管路、运输传送设施、装罐设备、存储设备（设备）接地。2)增湿①使用各种事宜的加湿器、喷雾装置。②采用通过洒水以及湿润的抹布擦拭地面等方法来增加带电体附近以及环境的湿度。③尽可能的选取吸湿性的材料。3)中和。为了消除车间、设备、元器件以及人体自带的静电，要求针对不同的环境选用合适的静电消除器。4)掺杂①运用喷、涂等工艺在非导体物体的表面增加一层保护膜，提高其电导率，使得静电泄露的速度加快。②针对塑料、橡胶等非导体材料，我们可以在其中加入炭黑粉、金铜粉末等物质来提高其电导率。③将导电性合成纤维加入毛线等织物中，提高它们的抗静电的能力。④将化学药品加入汽油等容易出现静电的液体中，提高它们的电导率。4.5.2防止静电的产生（1）控制静电的生成环境1)湿度控制，在合理的情况下，尽可能的增加环境的湿度，减少静电的产生。2)温度控制，在生产或者材料、人员不受到影响的情况下，降低环境的温度以及物体的接触温度，减少静电的产生。3)尘埃控制，减少材料对尘埃的吸附，减少静电的产生。4)工作中的用具一般要由防静电材料制作而成，并且都要求接地5)对静电特别敏感的产品的一切活动都要求在采用静电防护措施，确保其不会被静电破坏。6)喷射、流动、运输、缠绕和分离速度都要求被控制在合理的范围内。（2）防止人体带电。1)佩戴防静电腕带。2)穿戴防静电衣帽。3)穿戴防静电鞋袜、脚链。4)佩戴防静电手套、指套。5)静止工作人员在车间做出与工作无关的事情，造成不必要的损失。6)进行离子风浴。（3）材料选用要求。1)应该合理的摆放那些必须和有可能发生接触分离的材料的位置，静电序列表上位次应该尽可能的接近。2)确保材料表面干净、平滑。3)使用静电导体材料和低电阻耗散材料。（4）工艺控制措施1)制定并且严格按照防静电程序工作。2)使用防静电周转、运输盘、运输盒、运输箱及其他容3)使用电烙铁、吸锡器等防静电的工具。4)采用防静电包装5)针对那些有静电燃烧、爆炸的液体材料设置合适的静止时间。6)合理的减少物体与物体间的接触压力、时间面积，并控制其运行速度不能够太快。4.6静电防护物品电子产品生产过程中使用的防静电器材主要有静电手套、静电衣帽、防静电鞋、静电手腕带、防静电袋、防静电链等，如图4-2至图4-7所示。图4-3图4-3静电衣帽图4-2静电手套图4-5静电手腕带图4-4图4-5静电手腕带图4-4防静电鞋图4-7防静电链图4-7防静电链图4-6防静电袋结论本文首先对电