智能儀表維修中的靜電防護
日期: 2019-01-05
智能儀表正以多功能、一體化、精度高、體積小和使用方便等獨特的優點受到各行各業青睞,在智能儀表中,正越來越多地采用半導體器件和中、大規模集成電路芯片等靜電敏感器件。筆者在維修智能儀表時,不可避免地要拆換那些裝有靜電敏感器件的電路板,若不注意靜電防護,很容易造成儀表內元器件的損壞。有時,靜電放電完全能擊毀任何一種固態儀表器件,甚至小信號的高頻檢波二極管也會被擊穿。根據有關測定,人身帶的靜電電位一般可達幾千伏、上萬伏,最高可達50 kV 。如此高的靜電電位一旦靠近或接觸儀表的印刷電路板的接口時,就不可避免地會發生靜電放電。據測大多數的CMOS 和混合式集成電路的損壞電位在400～1000 V 之間,也不過是1～215 kV。現在人們穿的化纖制品衣物,經相互磨擦以后很容易就能產生靜電。又因為化纖制品是一種很好的絕緣體,一旦產生電荷就以不同的電平存在衣物上,很難散失掉。因此,人體的靜電電壓如果不消除掉,而去接觸電子器件,就會引起靜電放電,就可能在不知不覺中造成器件的擊穿,將靜電敏感器件損壞,對電子系統造成威脅。因此,筆者建議在儀表維修中一定要注意靜電放電的防護。
1. 靜電損壞智能儀表的危害
對靜電放電影響電氣電子產品質量性能,在很多行業都沒有引起人們的共識,這主要是存在著許多使人做出錯誤判斷的原因。靜電對器件的危害,是看不見、摸不著的,但客觀存在,只有通過專用的設備和技術,如電子掃描顯微鏡等,才能觀察到損壞機理,因此,若元器件性能不好或損壞,往往認為是制造缺陷或一般使用不當所致,解決的辦法就是采用元器件備份的被動方法,而沒有考慮從靜電損害上去找原因。因此,對靜電損壞造成智能儀表的危害的進一步認識,是非常重要和必要的。電子元器件的靜電損壞分為兩種情況:一種情況就是完全損壞;另一種情況就是電老化或“軟擊穿”。完全損壞的元器件很容易判斷出來,會立即予以報廢,雖然會增加維修成本,但不會對智能儀表的性能造成潛在的危害。電老化的元器件在一般情況下是發現不了的,只有通過專用測試儀大量反復地測試其指標,才能判斷出來,一旦對之視為合格品,用于智能儀表而造成智能儀表的實際壽命與可靠性指標大大降低,并使得儀表故障定位的難度和維修成本大大增加。
2. 智能儀表維修中的靜電防護措施
靜電防護的基本原則:一是盡可能阻止(降低)靜電產生的可能性和減少靜電荷積累;二是讓靜電荷能及時得以泄放。
2. 1 阻止靜電產生的可能性和減少靜電荷積累的措施
2. 1. 1 離子風靜電消除器
其原理是采用離子空氣法,通過吹出帶有正負離子的氣流,從而消除物體所帶的靜電,特別是消除非導體所帶的靜電,這種方法應用于維修智能儀表前消除它本身所帶的靜電。
2. 1. 2 消除靜電源
各種普通塑料及制品,塑料文件夾,普通泡沫塑料薄膜等,在移動、剝離、碰撞過程中都會產生很高的靜電電壓,由于這些材料的高阻性,放電時間非常長,無法通過接地回路在短時間內達到安全值,因此應禁止使用這些東西存放智能儀表的電路板。智能儀表中的各類元器件,組件和所有半導體器件,都應用靜電屏蔽袋包裝,或置于有靜電屏蔽的容器內。包裝上應有清晰而醒目的防靜電標志。
2. 1. 3 其他
維修儀表時應穿上純棉或特殊的防靜電纖維制成的工作服、鞋、帽等;手工焊時用流水沖洗手,盡量不用手觸摸集成電路芯片管腳;使用防靜電低壓恒溫烙鐵或斷電焊接、防靜電吸錫器等。工作時要避免摩擦動作,如穿、脫工作服,擦手腳等。因這些動作容易產生靜電。在庫房保管中,智能儀表元器件的保管都應實行靜電放電控制,桌墊、貨架、地板等都要采用本質上是導電的材料,存放抽屜也應裱上導電材料。倉庫管理人員在接觸靜電敏感元器件時,最好都應穿戴接地鞋束和帶上腕帶,存儲區內應張貼醒目的防靜電放電標志,標明敏感器件的內容及拿取和包裝時的指導說明。
2. 2 泄放靜電荷的技術措施
2. 2. 1 減少人為靜電危害
當維修儀表電路時,維修人員應帶上導靜電腕帶,它看起來象一條導線,但它并非一條純導體,其中接有200 kΩ～20 MΩ 電阻。腕帶環套在人手腕上;另一端接在大地上。這樣,可防止人身上帶靜電而損壞元器件。一旦人身上有靜電荷積聚時,電荷就通過腕帶環流入大地,從而起到了防人體上帶靜電燒壞電路元件的目的。接電阻的目的在于防止腕帶導線裸露后,誤觸上電路板中的220 V 電源造成人身傷害。
另外,在維修工作中使用的電烙鐵及吸錫器等工具外皮都要接地,以保證工作中無靜電放電發生。尚未裝入防靜電屏蔽袋內的元器件或印刷電路板一定要放在防靜電桌墊上。取元器件時應持其外殼,拿印刷電路板時應持沒有引出腳的邊緣,即使已帶上接地的腕帶也要避免接引線或接頭導線。在印刷板上加有電源時,一定要去掉電源后才能插拔電路板或拆裝元器件。被懷疑失效的元器件、電路板、組件等,也應該認真對待,否則容易繼續造成損壞以致無法找出最初造成損壞的原因。在拿取智能儀表元器件之前,應用手先接觸一下接地的機殼或防靜電桌墊,即使帶著防靜電腕帶也應如此,以防止靜電積存。每一個儀表維修工都要養成這種良好的習慣。
另外,在維修工作中使用的電烙鐵及吸錫器等工具外皮都要接地,以保證工作中無靜電放電發生。尚未裝入防靜電屏蔽袋內的元器件或印刷電路板一定要放在防靜電桌墊上。取元器件時應持其外殼,拿印刷電路板時應持沒有引出腳的邊緣,即使已帶上接地的腕帶也要避免接引線或接頭導線。在印刷板上加有電源時,一定要去掉電源后才能插拔電路板或拆裝元器件。被懷疑失效的元器件、電路板、組件等,也應該認真對待,否則容易繼續造成損壞以致無法找出最初造成損壞的原因。在拿取智能儀表元器件之前,應用手先接觸一下接地的機殼或防靜電桌墊,即使帶著防靜電腕帶也應如此,以防止靜電積存。每一個儀表維修工都要養成這種良好的習慣。
2. 2. 2 配備防靜電安全工作臺
從事儀表維修的工作人員必須在防靜電的工作臺上進行工作,工作臺上墊有一張聚脂防靜電塑料膠皮墊,它是一種絕緣材料,不會聚集靜電荷。工作時,工作臺上不應放置其他雜物。特別應隨時清除工作區內的靜電危險物,如普通塑料袋,紙制品等。以保證工作臺上無靜電放電發生。雖然靜電放電的危害很大,但如果能事事按防靜電要求操作,一切損失都是可以避免的。
3. 結束語
總之,智能儀表的靜電保護是一項系統工程。首先要提高對靜電危害的認識,其次從靜電敏感器件及智能儀表的使用和維修等各個過程中采取有效的防靜電措施,最大限度地減少靜電造成的危害。只有這樣,才能減少智能儀表的維修成本,提高其穩定性和可靠性。
備案號：滬ICP備18025528號-1