防静电系统解决方案.docx
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防静电系统解决方案
防静电系统解决方案
篇一：
关于防静电实施监控系统的应用探索
关于防静电接地实时监控系统的初步探索
范自来
（天津通信广播集团有限公司天津）
【摘要】本文简要介绍了工厂中静电产生的主要原因，以及静电防治的基本方法。
基于当前主要的静电防护措施的效果难于保证的实际情况，作者结合自身实际工作经验，提出了基于嵌入式和计算机网络技术的防静电接地实时监控系统的解决方案，实现了对防静电接地情况的实时、动态数据采集和显示。
【关键词】ESD、防静电、实时接地监控、网络、数据库、图形软件、嵌入式
1、前言
静电是一种客观的自然现象，是物体的表面由于接触、摩擦或感应等原因所造成的电荷不平衡而形成的正电荷或负电荷。
其特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短。
在产品的生产制造过程中，静电会给我们带来意想不到的困扰和麻烦，例如“产品容易吸附带电灰尘而受到污染”、“在产品的周围会产生有害电场”、“ESD击伤、击毁元器件”、“ESD造成的电磁干扰（EMI）”等。
这其中ESD（ElectroStaticDischarge）即静电放电所造成的危害最大，相对于其它行业，随着近年来电子元器件小型化和高度集成化，加之大量MOS工艺的运用，因静电放电（ESD）而造成的电路或元器件失效的事件日益增多。
图1-1人体静电ESD
以下是电子工厂中各种作业活动，所产生的静电强度极其危害。
表1-1静电可能产生的电压（V）
1
表1-2各类SMD的击穿电压
实践证明摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害，那么怎样才能时时有效地对电子产品进行静电保护呢？
为此我们必须遵循防静电措施的三个基本要素：
第一、防止静电荷积聚；第二、建立安全的静电泄放通路；第三、确认并有效监测防静电措施。
在生产过程中，通过静电泄漏、耗散、中和、增湿、以及屏蔽与接地等措施可以来防止或减少静电荷的累积，通过给作业人员佩戴防静电手腕带、脚腕带、脚跟带，给工作台面、设备及机架接地等措施可以建立安全的静电泄放通路。
但是在电子产品的实际生产过程当中，往往会由于各种原因造成人体上的静电泄露通道关闭或失灵，但是作业员本身又感觉不到，例如当人的腕带脱落或与人体皮肤接触不好时，或者工作服、椅子、防静电鞋等的接地通路断掉了等就是如此。
为此有必要组建一个防静电接地实时监控系统来实时采集、显示和存储接地连接情况。
本文根据电子企业生产环境和特点，提出了一套基于嵌入式技术和计算机网络技术的完整的防静电接地实时监测系统解决方案，并在集团内部进行了实际应用。
2、静电监测的应用现状
随着近年来电子企业对ESD的危害的深入认识，主流电子工厂普遍在静电敏感工位采取了防静电措施，并引入了腕带接地电阻测试仪等点检设备，有的还和门禁组成防静电门禁系统。
这些手段能够在一定程度上保证防静电腕带等防护措施的有效性，但是却不能在作业过程当中对防静电措施的有效性进行及时地、动态地检查，也不能在措施失效时及时给出提示。
另外，电子企业的生产线具有工位多、场地大、分布广的特点，所以通过网络把“集线控制器”、“接地监控器”、“腕带”、“数据转换器”、“计算机”等设备连接起来，组成一个完整的静电监控网络系统，在系统软件的控制下，实现真正意义上的实时监控、数据储存、以及动态显示等功能，就可以解决长期以来工厂里对静电监控和数据采集记录等难的问题。
3、整体构成与子系统设计
整个系统由三个子系统构成，它们分别是：
（1）实时接地状态检测终端，即Monitor用于检测各接地通路的通断情况，并在一个或多个通路断
开时，以声光形式报警，同时准备好检测数据，以备集线控制器查询。
（2）网络及数据传输子系统，这部分由若干个网络集线控制器（HUB）和网络协议转化器组成，负
责采集和打包检测数据，并通过网络传输到计算机。
（3）计算机及控制软件系统，接收各HUB传输来的数据包，进行解析后，存入数据库并以图标的形
式显示在显示器上。
如图3-1所示的系统连接和构成关系图。
图3-1系统连接和构成关系图
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接地状态检测子系统
本子系统的核心设备是接地实时监控器，可提供双工位操作者腕带、操作者工作台垫的连续接地实时监控。
硬件系统框图如图3-2所示。
图3-2系统框图
首先在MCU的控制下，给腕带和台垫回路加电，信号经运放电路隔离放大后，送给ADC，MCU读取ADC数据并进行换算，然后据此判断接地电阻是否在合理范围内，同时数据输出到数据接口。
本机检测结果分为HIGH、SAFE、LOW三种，分别对应接地电阻高、安全和接地电阻低。
前面板和后面板，如图3-3和图3-4所示。
图3-3前面板示意图
图3-4后面板示意图
图3-4中的M1和M2用于连接台垫，OP1和OP2用于连接操作者，Vomlue用于调节蜂鸣器音量。
其连接安装示意图如图3-5所示。
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网络及数据传输子系统
设计
图4HUB系统框图
3、系统控制软件
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在进行视频展示台的产品设计中，所要考虑的要素很多，在视频展示台的结构设计中，首先要根据市场用户的要求，确认在功能上、外观结构上做出那些新的设计，其次，整体的材料成本也要考虑在内，特别是考虑到不同层次的需求，价格定位就不一样，故其设计方法，使用材料也不一样；再者，其性能要求、安全要求都要符合相应的标准或规范。
机结构设计
a.视频展示台作为多媒体教学前端设备，必须与其后的控制中心、后端设备、环境相适应、匹配，颜色、外观造型亦是如此。
b.在整体结构安排上，按人机工程学的观点，要综合考虑使用者的要求，因此，该系列的外观颜色定为乳白色，以使其与相关的计算机设备、控制系统、教室内环境相适应。
c.外壳及支臂材料的选择。
外壳为常用的工程塑料ABS，特别是考虑到整机中灯箱是一个照明发热部件，故材料按GB8898-20XX的要求，做到相应的阻燃级别。
支臂选用优质的铝合金拉制，外观比较美观，强度大、重量轻。
综合考虑计算，整机的机械强度和经济性，外壳壁厚设计为－，外观整体以Ｒ５为主的圆弧造型
视频展示台键盘结构设计
键盘控制部分是使用者每次使用时都要接触的部分，所以结构设计首先要考虑的是安全、适用、美观、符合人机工程学的要求，借鉴国外同类产品及国内相关产品的键盘部分，我选择了轻触微动开关加ＰＶＣ薄膜这种方案。
轻触微动开关的型号：
TC-00122；结构尺寸是１２mm×１２mm；按键力为１０Ｎ，行程为０.5mm;
ＰＶＣ薄膜套色印刷，厚度为；
每个相邻按键之间的距离为15-20mm不等。
根据按键指力和手感的要求，开关按钮与PVC薄膜之间的间隙是。
该种设计使键盘在使用中手感良好。
后面板输出部分的结构设计
视频展示台的后面板输出部分是把所有输入、输出端口都安排在此。
根据视频展示台的实际工作位置，这样更便于在系统实际安装中的接线、安装调试。
因为输出端口接线的需要，每个端口的使用范围与其相邻端口的间隙是要重点考虑的。
根据相应的安全标准GB8898-20XX，外壳金属部分须接地，且加有电源开关。
视频展示台做为Ⅱ类设备，必须三芯电源输入，其中接地端必须接地良好。
视频展示台的支臂设计
视频展示台的支臂部分在整个视频展台中是比较重要的部分。
摄像头部分都要安装在其上，由基座部分、支臂拉伸部分、旋转连接部分所构成，如图2所示。
图2视频展示台支臂构成
a基座须支撑整个摄像头部分和支臂拉伸部分，故要求其强度、刚性要好，因此采用ZL101铝合金材料铸造成型，壁厚,连接的圆弧要小于2mm。
b拉伸支臂采用铝型材制造。
考虑到支臂旋转部分装上摄像头后的重力矩，在设计时，要预先加一反向的预应力矩，以保证支臂整体的刚性和镜平面尺寸。
c上下支臂的拉伸结构及锁紧定位。
上支臂从下支臂拉伸出去后，应能自动锁紧，防止自行下滑，当不在工作状态时，收缩应能自如，锁紧按钮压力就在10-20N之间。
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篇二：
某公司EPA防静电解决方案20XX0225
某公司EPA防静电解决方案
某公司主要生产滚动轴承和直线运动产品，目前正在引进一条流水生产线，涉及到电路板/芯片的安装和调试，要求此流水线区域为EPA防静电保护区。
要求该区域基本要求如下：
1、进口处设置门禁刷卡系统，员工刷卡并通过静电测试后三辊闸开启，员工进入工
作。
出门时有一按钮即可出门（出门按钮仅限于控制出门三辊闸，不能控制进门的三辊闸）。
2、EPA保护区域内地板为防静电地板或防静电地毯。
3、9个工作台配备静电防护用品。
4、要求静电防控系统符合ESD标准。
一、防静电知识介绍
在工业生产过程中，静电无处不在，因此静电的防控显得尤为重要。
实验证明，人体、制程用品和生产环境是静电产生的最主要。
1、人体产生的静电
人体是最为常见的静电源，人体静电主要由衣物之间、衣物与外界、衣物与身体之间摩擦产生，特别是在穿普通化纤衣服时会使静电产生加剧。
2、制程中的静电
产品在加工、装配、检验、返修、包装、储运等过程中会与多种物体发生直接接触，包括生产设备、工具、辅助物料、包装器材等，如果上述物料及器具产生静电放电或者携带物与产品发生交叉污染，很容易造成产品的损伤。
上述物料及器具的材质、制造工艺、加工技术甚至使用方式都决定了产品制程受静电的影响程度。
3、环境产生的静电
高质量的产品必须在一个良好的生产环境中制造，生产环境的温湿度及洁净度对静电与的产生影响较大。
例如，低湿度环境更容易产生静电、吸附尘度对静电的产生影响较大。
例如，低湿度环境更容易产生静电、吸附尘流经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器，净化出口气流也会带静电。
二、静电防控的基本原理
静电防控的基本原理是：
控制静电起电量和电荷积聚，防止危险静电源的形成；使用静电敏感度低的物质，降低场所危险程度；采用综合防护加固技术，防止ESD（静电放电）能
量耦合。
通常采取的措施有静电泄漏、静电屏蔽和静电中和等方式。
如：
采用防静电服控制静电起电量；采用防静电鞋增强人体静电泄漏；采用防静电屏蔽袋对产品进行静电隔离保护；采用离子化静电消除器进行静电中和等。
三、防静电产品的分类
防护对象区分，可以分为人体防护产品、制程防护产品和环境防护产品。
见下图。
按照美国标准ESDANSI/的相关要求，在静电防护中要遵从以下3项原则。
A.环境中的所有导体，包括人员，应该与一个已知接地或人造接地（如在船或飞机上）结合在一起，或电气联接和相连。
如此的连结在所有物体和人员之间建立了一个等电位平衡。
只要系统中所有的物体都处在同一个电位上，静电保护就可维持在高出地电位“零伏特”电压的电位水平上。
B.环境中的必要的非导体，不能通过与地连接，失去它们的静电荷。
空气电离化为这些必不可少的非导体提供了电荷中和的方式（电路板材料和一些器件的封装就是必不可少的非导体的例子）。
为保证配合静电放电敏感物体的合理的措施的实施，要求对工作场合中必要的非导体上的静电荷所产生的静电放电危害，做出评估。
C.静电放电敏感物体在静电放电保护区（文中以“静电保护区”）外运送时，要求用静电防护材料密封起来，虽然材料的种类依赖于具体的情况和目的。
在静电保护区内，低带
电和静电耗散材料能提供合适的防护。
静电保护区外，推荐使用低带电和静电放电屏蔽材料。
按照这3大原则，我们建议对工作区域划分为EPA和非EPA（非静电防护区）。
EPA静电防护区内的人体防护、制程防护和环境防护这3大系统进行了详细的说明，按照标准要求提供了具体的检测项目和指标。
1、人体防护系统：
包括防静电工作服，防静电鞋、防静电手腕带、防静电手套和防静电椅。
2、制程防护系统：
包括周转车、托盘、周转箱、屏蔽袋和包装袋。
3、
环境防护系统：
包括温湿度控制，接地系统、离子风机、离子风枪，台垫、地板
篇三：
知识：
LED静电问题及解决方案
知识：
LED静电问题及解决方案
1、静电就是物体表面存在过剩或不足的静电荷，它是一种电能。
静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，静电是通过电子或离子转移而形成的。
2、静电就是物体所带相对静止不动的电荷。
静电的特点
高电位：
可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏。
低电量：
静电流多为微安级。
作用时间短：
微秒级。
受环境影响大：
特别是湿度，湿度上升、静电下降。
静电的产生
接触、摩擦、冲流、压电、温差、冷冻、电解
静电的危害
静电放电引起发光二极管PN结的击穿，是led器件封装和应用组装工业中静电危害的主要方式。
静电损伤具有如下特点：
1、隐蔽性:
人体不能直接感知静电，即使发生静电放电，人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV。
大多数情况都是通过测试或者实际应用，才能发现LED器件已受静电损伤。
2、潜伏性:
静电放电可能造成LED突发性失效或潜在性失效。
突发性失效造成LED的永久性失效：
短路。
潜在性失效则可使LED的性能参数劣化，例如漏电流加大，一般GaN基LED受到静电损伤后所形成的隐患并无任何方法可治愈。
3、复杂性:
在静电放电的情况下，起放电电源是空间电荷，因而它所储存的能量是有限的，不像外加电源那样具有持续放电的能力，故它仅能提供短暂发生的局部击穿能量。
虽然静电放电的能量较小,但其放电波形很复杂，控制起来也比较麻烦。
另外，LED极为精细，失效分析难度大，使人容易误把静电损伤失效当作其它失效，在对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因。
4、严重性:
ESD潜在性失效只引起部分参数劣变，如果不超过合格范围，就意味着被损伤的LED可能毫无察觉地通过最后测试，导致出现过早期失效，这对各层次的制造商来说，其结果是最损声誉的。
ESD以极高的强度很迅速地发生。
放电电流流经LED的PN结时，产生的焦耳热使芯片PN两极之间局部介质熔融，造成PN结短路或漏电。
防静电区设计原则抑制静电荷的积累和静电压的产生。
如设备、仪器、工装不使用塑料、有机玻璃、普通塑料袋。
1.安全、迅速，有效地消除已产生的静电荷，使用有绳防静电腕防静电椅、车、箱。
2.地面防静电地面，105～1010，敷设地线网。
3.工位台面、工作椅、凳面应采用ESD保护材料。
4.人体穿防静电服、鞋、腕等。
5.接地
a、防静电工作区必须有安全可靠的防静电接地装置，地电阻小于4。
防静电地线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，使用三相五线制的供电时，其地线可以作防静电地线。
b、工作台面、地板垫、坐椅、凳和其它导静电的ESD保护措施均应通过限流电阻接到地线，腕带等应通过工作台顶面接地点与地线连接，工作台不可相互串联接地。
c、防静电工作区接地系统，包括限流电阻和连接端子应连接可靠并具有一定载流能力，限流电阻阻值选择应保证漏泄电流不超过5mA，下限值取为1MΩ。
6.湿度小于60%时，须建防静电操作系统。
7.电离器不能有效地泄放静电荷的场合，可采用电离器通过空气中的正负离子来防止和中和元器件和其它物体上电荷积累，电离能力大于250V/s。
8.增湿增湿器可使潮湿空气流，防止静电荷积累，此法不适；增湿后产生有害影响的场地。
9.包装静电敏感器件应采取保护性包装；静电敏感器件包装器具必须采用防静存放盒，防静电塑料袋。
10.运输、贮存SSD必须放在防静电容器内，并用防静电运输工具。
库房满足防静电操作系统要求，SSD须放防静电容器内，贮运中要远离静电，电磁场或放射场的位置。
11、SSD元器件应分类拿放，静电敏感符号符号符合GJB1649规定。
E、防静电材料的度测方法与时效性1、摩擦起电法：
棉布120次/分20次。
2、电阻率测量法，小于1010W为好。
3、衰减常数RC红色塑料袋与红色泡沫时效期半年，不能在阳光下晒，黑色防静电箱5年，装IC塑料管、也有时效性。
F、生产系统现场存在的问题
LED组装静静电防护最低要求
1．环境
空气湿度的控制，小于60%时，须加强防静电操作系统。
工作台面防静电桌布良好接地，定期检查有效性。
2．机台、设备、工具
机台、设备、工具良好接地线。
（不可与人体静电地线共用，防止机台、设备、工具漏电电击人员）
3．人体
人体配有绳防静电腕，良好接地，每天定期测试有效性能。
检查静电腕与人体皮肤良好接触，接地端与地线良好接触。
4．其它
除了测试仪接地外，还要了解测试仪的测试线路，特别是恒流测试的电源开路电压不能过高，以免LED受到负反馈脉冲电压的冲击而失效
5．避免和减少材料堆积及磨擦
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