畢業(yè)論文靜電防護(hù)

南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作者學(xué)號(hào)系部專業(yè)題目指導(dǎo)教師評(píng)閱教師完成時(shí)間：2015年4月10日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要題目：淺談電子產(chǎn)品的防護(hù)措施摘要：隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，大量的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活中，這些電子產(chǎn)品變得更加的精密，更加復(fù)雜，這也使得它們?cè)谏a(chǎn)和使用中更加容易受到各種因素的影響，伴隨著電子技術(shù)的不斷提高，由此也誕生了更加完善的電子防護(hù)措施。對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)而言，在電子產(chǎn)品工作時(shí)，其輸出功率只占產(chǎn)品輸入功率的一部分，其損失的功率都以熱能形式散發(fā)出去，尤其是功耗較大的元器件，所以，采用有效地?zé)嵩O(shè)計(jì)方案變得尤為重要。另外，靜電防護(hù)系統(tǒng)是企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)性工程，它是產(chǎn)品高可靠性的保障。我們不單單要在設(shè)備上用到靜電防護(hù)，也要在生產(chǎn)過程中設(shè)計(jì)并嚴(yán)格按照靜電防護(hù)程序來工作。運(yùn)用行之有效的防護(hù)程序，減少靜電的產(chǎn)生，降低靜電帶來的不必要的損失。本文就對(duì)熱設(shè)計(jì)、減振與緩沖、靜電防護(hù)等方面進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞:熱設(shè)計(jì)；靜電防護(hù)；接地；減振與緩沖一引言隨著電子行業(yè)的飛速發(fā)展，大量的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活中，這些電子產(chǎn)品變得更加的精密，更加脆弱，這也使得在生產(chǎn)和使用中這些電子產(chǎn)品更加容易受到各種因素的干擾?，F(xiàn)在，電子技術(shù)日新月異，不斷提高，因此也誕生了更加完善的電子產(chǎn)品的防護(hù)措施。本文就對(duì)熱設(shè)計(jì)、減振與緩沖、靜電防護(hù)等方面進(jìn)行探討。二熱設(shè)計(jì)2.1熱設(shè)計(jì)概述電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)，主要是通過對(duì)發(fā)熱元件、分機(jī)、整機(jī)的散熱，或?qū)σ恍┯刑厥庖蟮漠a(chǎn)品進(jìn)行加熱、恒溫等設(shè)計(jì)，使電子產(chǎn)品在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)正常工作。傳熱的基本理論是進(jìn)行熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，不同的傳熱方式有不同的機(jī)理。因此，只有掌握了傳熱過程基本理論、設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)方法，才能有效地解決電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)中的各種實(shí)際問題。

伴隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)的很多其他領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。但是電子設(shè)備組裝的密度變得越來越高，使得電子元件向著小型化、微型化和集成技術(shù)方向發(fā)展，也使得設(shè)備的單位面積產(chǎn)生的熱量變高。為了在原本設(shè)定的條件下，生產(chǎn)出來的設(shè)備能夠正常的工作，進(jìn)行有效的熱設(shè)計(jì)，使得設(shè)備中的溫度處于正常范圍是很有必要的。

熱設(shè)計(jì)就是根據(jù)電子元器件的熱特性和熱傳學(xué)的原理，采用各種結(jié)構(gòu)措施控制電子產(chǎn)品的工作溫度，使其在允許的溫度范圍之內(nèi)。熱量的傳遞方式有三種，分別是：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。2.1.1熱傳導(dǎo)氣體導(dǎo)熱是由氣體分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)相互碰撞的結(jié)果。金屬導(dǎo)體中的導(dǎo)熱主要靠自由電子的運(yùn)動(dòng)來完成。非導(dǎo)電固體中的導(dǎo)熱通過晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。液體中的導(dǎo)熱機(jī)理主要靠彈性波的作用。如圖2-1所示。圖2-1熱傳導(dǎo)2.1.2熱對(duì)流對(duì)流是指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)所引起的熱量傳遞過程。對(duì)流僅發(fā)生在流體中，且必然伴隨著有導(dǎo)熱現(xiàn)象。流體流過某物體表面時(shí)所發(fā)生的熱交換過程，稱為對(duì)流換熱。由流體冷熱各部分的密度不同所引起的對(duì)流稱自然對(duì)流。若流體的運(yùn)動(dòng)由外力(泵、風(fēng)機(jī)等)引起的，則稱為強(qiáng)迫對(duì)流。如圖2-2所示。圖2-2熱對(duì)流2.1.3熱輻射物體以電磁波方式傳遞能量的過程稱為熱輻射。輻射能在真空中傳遞能量，且有能量方式的轉(zhuǎn)換，即熱能轉(zhuǎn)換為輻射能及從輻射能轉(zhuǎn)換成熱能。如圖2-3所示。圖2-3熱輻射三減振與緩沖3.1機(jī)械作用的分類及對(duì)電子產(chǎn)品的危害機(jī)械作用是指電子設(shè)備在各種情況下，總是會(huì)受到諸如碰撞、撞擊等機(jī)械力的作用，一共有四種類型的機(jī)械作用：周期性振動(dòng)、非周期性干擾—碰撞與沖擊、離心加速度和隨機(jī)振動(dòng)。電子產(chǎn)品受到這些機(jī)械作用都會(huì)被影響，尤其以振動(dòng)和沖擊的影響最大，嚴(yán)重的會(huì)舍得產(chǎn)品無(wú)法正常運(yùn)作。這些作用對(duì)電子產(chǎn)品造成的破壞一共有兩大類型，第一種類型是強(qiáng)度破壞：電子產(chǎn)品處于某一激振頻率下產(chǎn)生振幅比較大的共振，最后振動(dòng)所產(chǎn)生的加速度引起的應(yīng)力超過了電子產(chǎn)品所能承受的最大強(qiáng)度而被破壞；也可能會(huì)因?yàn)闆_擊而出現(xiàn)的沖擊應(yīng)力超出了電子產(chǎn)品能夠承受的最大強(qiáng)度而被破壞。其二是疲勞破壞：振動(dòng)和沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到材料的極限強(qiáng)度，不過因?yàn)橐恢钡恼駝?dòng)或者總是受到?jīng)_擊而出現(xiàn)的應(yīng)力超出了材料的疲勞極限，使得其疲勞損壞。3.2減振與緩沖的措施一般我們會(huì)采用兩種辦法來減少和防止振動(dòng)以及沖擊對(duì)產(chǎn)品的影響，兩種辦法分別是：（1）從設(shè)備本身來說，加強(qiáng)設(shè)備的抗振動(dòng)和抵抗沖擊的能力，辦法是選用合理的材料以及設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)；（2）在設(shè)備中加減震器，將振動(dòng)和沖擊單獨(dú)隔離開，能夠降低振動(dòng)和沖擊對(duì)產(chǎn)品的損壞。如圖3-1，就是常見的彈簧減震器。圖3-1彈簧減震器圖3-1彈簧減震器四靜電防護(hù)4.1靜電的概念靜電就是不發(fā)生運(yùn)動(dòng)、靜止的電荷，也可以說是當(dāng)電荷積聚在一起，處于不動(dòng)的狀態(tài)的電荷，我們稱這種電荷叫做靜電。靜電一般處在物體表面，它是電能的一種表達(dá)形式，是正電荷和負(fù)電荷在局部失去平衡表現(xiàn)的一種現(xiàn)象。電荷在出現(xiàn)和消失中所發(fā)生的現(xiàn)象的總稱叫做靜電現(xiàn)象，如火花放電現(xiàn)象就是我們?nèi)粘Ｖ谐Ｒ姷撵o電現(xiàn)象。靜電是宏觀上暫時(shí)在某一個(gè)地方停留的電，它不是靜止不動(dòng)的電，靜電現(xiàn)象是常見的帶電現(xiàn)象。在我們?nèi)粘Ｉ钪校覀冇檬嶙釉诶眍^發(fā)的時(shí)候，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)毛發(fā)在高壓靜電場(chǎng)力的作用下形成射線狀。我們?cè)诿刻煲雇砻撘路臅r(shí)候，也常常會(huì)發(fā)現(xiàn)一種閃光效應(yīng)和噼里啪啦的閃光聲響，這些都是靜電現(xiàn)象。如圖4-1所示。圖4-1生活中的靜電現(xiàn)象圖4-1生活中的靜電現(xiàn)象4.2靜電的特點(diǎn)（1）電壓高。當(dāng)電量一定時(shí)，電容與電壓成反比，一般工藝過程中，因?yàn)殡娙莸淖兓浅４?，所以?dǎo)致靜電電位會(huì)達(dá)到數(shù)千伏—上萬(wàn)伏；(2）能量不大。一般不會(huì)超過數(shù)豪焦耳這個(gè)值，但是少數(shù)能夠達(dá)數(shù)十豪焦耳；(3)尖端放電。導(dǎo)體尖端，曲率最大。電荷的密度比較大，所以能夠發(fā)展成火花放電以及生電暈放電；(4)感應(yīng)放電。感應(yīng)放電是通過帶電和接地體中間有導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象；(5)絕緣體上靜電泄漏很慢。絕緣體的介電常數(shù)與電阻率非常大，而靜電泄露的速度取決于介電常數(shù)與電阻率的乘積，所以導(dǎo)致靜電泄露的速度非常慢，處于危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間也比較長(zhǎng)。4.3人體靜電的產(chǎn)生日?；顒?dòng)中，人體也會(huì)產(chǎn)生靜電，其機(jī)理是人體把消耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生靜電。我們的身體其實(shí)也是一種靜電的導(dǎo)體，當(dāng)我們與地面處于絕緣狀態(tài)時(shí)，我們與大地會(huì)成為一個(gè)電容，能夠?qū)㈦娙輧?chǔ)存，一般它的充電電壓會(huì)≤50KV，但是，當(dāng)這些電荷的存儲(chǔ)量達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，遇到觸發(fā)條件就會(huì)形成放電火花，其放電的瞬間電壓＞千伏，功率瞬間會(huì)達(dá)到幾千瓦。如下表所示為人體做一些常見活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的靜電電位。人體靜電一般有兩種產(chǎn)生的途徑。(1)起步電流當(dāng)人們與地板處于絕緣時(shí)走路產(chǎn)生的靜電電流叫做起步電流，這種電流的大小與行走方式和地板材料有關(guān)系，一般情況下電流＜10A。如下表4-1，就是人體活動(dòng)的靜電電位。表4-1人體活動(dòng)中的靜電電位人體活動(dòng)靜電電位/kV10%—20%RH65%—90%RH人在地毯上走動(dòng)3515人在乙烯樹脂地板上行走120.25人在工作臺(tái)上操作60.1包工具說明書的乙烯樹脂封皮70.6從工作臺(tái)上拿起普通聚乙烯袋201.2從墊有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起來181.5（2）摩擦帶電及其他帶電在我們?nèi)粘Ｉ钪校梭w會(huì)與許多物體產(chǎn)生摩擦，例如衣服、手套等。同時(shí)，我們所穿的衣帽鞋子也會(huì)與其他無(wú)物體之間產(chǎn)生摩擦。此外，當(dāng)我們接近一些帶電的東西時(shí)，也會(huì)引起一些帶電顆粒的吸附，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生出符號(hào)相反，大小相同的電荷。以上訴說的都是可能讓人體產(chǎn)生靜電電荷的原因，然后通過靜電感應(yīng)以及傳導(dǎo)產(chǎn)生靜電。（3）人體靜電電位與靜電感應(yīng)度的關(guān)系當(dāng)人體中存在靜電后會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，并且會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的影響，這些影響稱為靜電感應(yīng)度。不同靜電壓放電過程中人體的電擊程度如下表4-2所示。表4-2人對(duì)電擊的感應(yīng)度人體電位（kV）電擊感應(yīng)度1.0無(wú)感覺2.0手指外側(cè)有感覺，發(fā)出微弱的放電聲2.5有針刺的感覺，但不疼4.0有針深刺的感覺，手指微疼，見到放電微光6.0手指感到劇疼，手腕感到沉重10.0手腕感到劇疼，手感到麻木12.0手指劇麻，整個(gè)手感到被強(qiáng)烈電擊4.4靜電的危害微小的靜電放電能引起氣體爆炸，造成的電擊會(huì)使人產(chǎn)生麻的感覺或給人以強(qiáng)烈打擊，極高壓的靜電會(huì)使人致命。下面就是一些靜電的危害的例子:(1)印刷紙張間的摩擦起電，給印刷帶來麻煩紙張粘頁(yè)；潮濕的空氣可使靜電很快消失。(2)人造纖維服裝，穿不了多大功夫就會(huì)蒙上一層灰塵，旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇葉片沒多久就有一層厚厚的塵埃，這是由于靜電吸引塵埃的緣故。(3)人在地毯上行走，與地毯摩擦可產(chǎn)生1萬(wàn)多伏高壓，當(dāng)用手拉金屬門手時(shí)會(huì)遭電擊，可在地毯中夾入不銹鋼絲將靜電導(dǎo)入地下，效果很好。(4)飛機(jī)在飛行過程，油罐車在運(yùn)輸過程中由于與空氣摩擦?xí)a(chǎn)生靜電。當(dāng)飛機(jī)降落時(shí)，靜電會(huì)擊傷地勤人員；油罐車的靜電積累到一定程度，放電會(huì)產(chǎn)生電火花，引起爆炸。油罐車靠拖在地上的鐵鏈，飛機(jī)靠機(jī)輪上的搭地線把靜電導(dǎo)入地下。4.4.1靜電對(duì)電子產(chǎn)品產(chǎn)生危害的原因（1）隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子元器件變得小型化、高密集度的方向發(fā)展，由此也使得導(dǎo)線間的間距變小，導(dǎo)致耐擊穿電壓也變低（一般可擊穿電壓≥20V）。（2）電子元器件的擊穿電壓閾值遠(yuǎn)小于其在生產(chǎn)和使用階段產(chǎn)生的靜電電壓，所以電子元器件很容易被損壞，致使產(chǎn)品性能下降。4.4.2靜電對(duì)電子產(chǎn)品的損害形式吸引或排斥、與大地有電位差、或產(chǎn)生放電電流是靜電的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)對(duì)電子元件的損害形式如下。（1）靜電會(huì)降低電子元器件的使用壽命，減少器件的絕緣電阻，其原因是因?yàn)殪o電會(huì)吸附空氣中的塵埃。（縮短壽命）（2）靜電放電會(huì)破壞元器件，使得元器件受損而不能正常工作（完全破壞）。（3）靜電的電場(chǎng)放電會(huì)放出熱，導(dǎo)致元器件受到破壞（潛在損傷）。（4）靜電放電的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生幅度較大的電磁場(chǎng)，它的頻譜非常寬，會(huì)對(duì)元器件造成較大的損傷（電磁干擾）。4.5靜電的防護(hù)靜電防護(hù)的是為了在生產(chǎn)過程中，通過一系列的方法防止靜電的產(chǎn)生，將靜電對(duì)元器件的危害降到最低，使得元器件不會(huì)因?yàn)殪o電的原因而受到不必要的減產(chǎn)。防止靜電本質(zhì)上是為了防止靜電放電的現(xiàn)象發(fā)生，防止靜電放電可以從消除靜電和控制靜電產(chǎn)生這兩個(gè)方面入手。消除靜電的方法本質(zhì)上時(shí)從加快靜電的泄露與中和入手的；控制靜電的產(chǎn)生一般是從材料和工藝兩方面入手。為了到達(dá)靜電防護(hù)應(yīng)有的效果，我們必須將這兩方面同時(shí)運(yùn)用。4.5.1消除靜電的途徑靜電會(huì)對(duì)元器件造成傷害，但是它是可以被消除的，我們可以通過多種途徑消除靜電，避免元器件受到傷害。（1）要消除靜電我們就要明白靜電防護(hù)的基本思路：首先我們要明白哪里會(huì)產(chǎn)生靜電，然后在那些地方防止靜電的產(chǎn)生，可以采用邊生產(chǎn)邊放電的方法來降低、消除靜電放電的出現(xiàn)。對(duì)于那些已經(jīng)聚集在一起的電荷，我們應(yīng)當(dāng)將其清除，一般有兩種情況：[1]當(dāng)帶電物體是絕緣體時(shí)，我們不能使其中的電荷泄露掉，因?yàn)槲矬w中的電荷無(wú)法運(yùn)動(dòng)，可以用靜電消除器來消除其中的靜電。[2]當(dāng)導(dǎo)體帶電時(shí)，我們就不需要像絕緣體那么處理了，只需要將其中的電荷泄露掉就可以消除靜電了。(2)靜電的控制技術(shù)實(shí)在無(wú)法將積聚的電荷消除掉時(shí)，運(yùn)用多種方法結(jié)合起來將靜電控制在可以接受的范圍內(nèi)。工藝控制法是在生產(chǎn)中控制靜電的產(chǎn)生，從生產(chǎn)中使用的材料和生產(chǎn)的工藝以及生產(chǎn)中的防護(hù)措施等幾方面控制靜電的產(chǎn)生，從而減少靜電放電現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低生產(chǎn)中受到的危害。泄露法是通過將電荷泄露的方法減少靜電的產(chǎn)生。常用的方法是接地，通過與大地的接觸，使電荷流向大地，將靜電泄露掉。靜電屏蔽法有兩種方式，分別是內(nèi)場(chǎng)屏蔽和外場(chǎng)屏蔽。內(nèi)場(chǎng)屏蔽是通過屏蔽罩接地的方式將帶電體和其他物體分開：而外場(chǎng)屏蔽的通過屏蔽罩接地的方式將被隔離物包圍起來，使得其不被與其他的物體干擾。復(fù)合中和法及其它是通過復(fù)合中和的辦法來消除靜電，一般會(huì)用靜電消除器來消除靜電，使得靜電放電的可能性降低，從而達(dá)到靜電防護(hù)的目的。（3）減小和消除靜電的措施1)接地。①地板和工作臺(tái)、凳子、桌面、桌墊等合理地接地。②人體接地。③工具（電烙鐵、臺(tái)架、吸錫器等）。④設(shè)備、儀器接地。⑤管路、運(yùn)輸傳送設(shè)施、裝罐設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備（設(shè)備）接地。2)增濕①使用各種事宜的加濕器、噴霧裝置。②采用通過灑水以及濕潤(rùn)的抹布擦拭地面等方法來增加帶電體附近以及環(huán)境的濕度。③盡可能的選取吸濕性的材料。3)中和。為了消除車間、設(shè)備、元器件以及人體自帶的靜電，要求針對(duì)不同的環(huán)境選用合適的靜電消除器。4)摻雜①運(yùn)用噴、涂等工藝在非導(dǎo)體物體的表面增加一層保護(hù)膜，提高其電導(dǎo)率，使得靜電泄露的速度加快。②針對(duì)塑料、橡膠等非導(dǎo)體材料，我們可以在其中加入炭黑粉、金銅粉末等物質(zhì)來提高其電導(dǎo)率。③將導(dǎo)電性合成纖維加入毛線等織物中，提高它們的抗靜電的能力。④將化學(xué)藥品加入汽油等容易出現(xiàn)靜電的液體中，提高它們的電導(dǎo)率。4.5.2防止靜電的產(chǎn)生（1）控制靜電的生成環(huán)境1)濕度控制，在合理的情況下，盡可能的增加環(huán)境的濕度，減少靜電的產(chǎn)生。2)溫度控制，在生產(chǎn)或者材料、人員不受到影響的情況下，降低環(huán)境的溫度以及物體的接觸溫度，減少靜電的產(chǎn)生。3)塵埃控制，減少材料對(duì)塵埃的吸附，減少靜電的產(chǎn)生。4)工作中的用具一般要由防靜電材料制作而成，并且都要求接地5)對(duì)靜電特別敏感的產(chǎn)品的一切活動(dòng)都要求在采用靜電防護(hù)措施，確保其不會(huì)被靜電破壞。6)噴射、流動(dòng)、運(yùn)輸、纏繞和分離速度都要求被控制在合理的范圍內(nèi)。（2）防止人體帶電。1)佩戴防靜電腕帶。2)穿戴防靜電衣帽。3)穿戴防靜電鞋襪、腳鏈。4)佩戴防靜電手套、指套。5)靜止工作人員在車間做出與工作無(wú)關(guān)的事情，造成不必要的損失。6)進(jìn)行離子風(fēng)浴。（3）材料選用要求。1)應(yīng)該合理的擺放那些必須和有可能發(fā)生接觸分離的材料的位置，靜電序列表上位次應(yīng)該盡可能的接近。2)確保材料表面干凈、平滑。3)使用靜電導(dǎo)體材料和低電阻耗散材料。（4）工藝控制措施1)制定并且嚴(yán)格按照防靜電程序工作。2)使用防靜電周轉(zhuǎn)、運(yùn)輸盤、運(yùn)輸盒、運(yùn)輸箱及其他容3)使用電烙鐵、吸錫器等防靜電的工具。4)采用防靜電包裝5)針對(duì)那些有靜電燃燒、爆炸的液體材料設(shè)置合適的靜止時(shí)間。6)合理的減少物體與物體間的接觸壓力、時(shí)間面積，并控制其運(yùn)行速度不能夠太快。4.6靜電防護(hù)物品電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用的防靜電器材主要有靜電手套、靜電衣帽、防靜電鞋、靜電手腕帶、防靜電袋、防靜電鏈等，如圖4-2至圖4-7所示。圖4-3圖4-3靜電衣帽圖4-2靜電手套圖4-5靜電手腕帶圖4-4圖4-5靜電手腕帶圖4-4防靜電鞋圖4-7防靜電鏈圖4-7防靜電鏈圖4-6防靜電袋結(jié)論本文首先對(duì)電