航空電子產(chǎn)品維修中的靜電防護(hù)

王作天

（中國人民解放軍第四七二四工廠 上海市 200436）

航空電子產(chǎn)品是飛機(jī)的重要組成部分，近些年隨著航空技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的集成化程度越來越高，但同時(shí)易受靜電的影響也越來越大。靜電廣泛的存在于我們身邊，人體及周圍環(huán)境中的靜電往往有數(shù)千伏甚至上萬伏，這種高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)和瞬時(shí)大電流，還可能形成強(qiáng)電磁脈沖，降低電子元件的可靠性，甚至直接導(dǎo)致電子元件的損壞，造成損失。

航空電子產(chǎn)品維修過程中包裝、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、取放、使用、操作、修理、測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)都處于靜電威脅中，電子產(chǎn)品受靜電放電熱效應(yīng)會(huì)發(fā)生立即失效，受靜電場(chǎng)力作用，絕緣介質(zhì)會(huì)發(fā)生電離，出現(xiàn)性能潛在失效或性能下降現(xiàn)象。電子產(chǎn)品受靜電放電和電場(chǎng)力作用發(fā)生潛在失效或性能下降的可能性約為90%，這會(huì)嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的品質(zhì)，影響生產(chǎn)廠家的信譽(yù)。因此航空電子產(chǎn)品在維修過程中的靜電防護(hù)也顯得越發(fā)重要，需要進(jìn)行深入研究工作。

1 航空電子產(chǎn)品維修過程中的靜電源

靜電是一種電能，它留存于物體表面，靜電是正電荷和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，靜電是通過電子和離子的轉(zhuǎn)移而形成的。靜電產(chǎn)生的方式很多，主要有接觸、摩擦、感應(yīng)、剝離、電解、溫差、沖流、冷凍、壓電等。

在航空電子產(chǎn)品維修過程中，維修人員是維修的主體，人體積累的靜電荷是損傷電子元器件的主要靜電源之一，人體在維修工作中很容易和其它物體摩擦, 如衣服和其它物體( 如椅子)，鞋和地面，衣服、帽子和手套之間都會(huì)發(fā)生摩擦，使衣服和鞋等帶上靜電荷，通過傳導(dǎo)或靜電感應(yīng)使人體帶電。其次，檢測(cè)儀器、設(shè)備和工具引起的靜電亦是損傷電子元器件的主要靜電源之一，這部分儀器不但自身能產(chǎn)生靜電而且會(huì)使其他設(shè)備的金屬部件表面也產(chǎn)生靜電。再者在防靜電工作區(qū)內(nèi)不可或缺的絕緣物和孤立導(dǎo)體同樣是損傷電子元器件的靜電源之一，絕緣物和孤立導(dǎo)體因?yàn)槟Σ梁挽o電感應(yīng)可以產(chǎn)生相當(dāng)高的靜電電壓。上述三類靜電源都是航空電子產(chǎn)品維修中重點(diǎn)防護(hù)的對(duì)象。

2 航空電子產(chǎn)品維修中的靜電危害

靜電過程主要有兩部分構(gòu)成：靜電起電和靜電放電。靜電起電是靜電產(chǎn)生積聚的先行階段，危害不會(huì)太大；靜電的放電過程是將設(shè)備本身的電荷釋放或傳導(dǎo)出來，這個(gè)階段對(duì)航空電子產(chǎn)品的危害是最大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，航空電子產(chǎn)品由靜電導(dǎo)致的故障中，軟件故障約為30%，硬件故障中器件失效約為30%，外應(yīng)力，如溫濕度、灰塵、包裝等導(dǎo)致產(chǎn)品故障約30%。

2.1 靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品的直接危害

在航空電子產(chǎn)品維修過程中，靜電放電可以使敏感的航空電子產(chǎn)品產(chǎn)生永久性失效和暫時(shí)性失效，永久性失效是指由于靜電放電導(dǎo)致電子器件被擊穿、損壞，電路明顯失效，無法正常工作。雖然永久性失效會(huì)導(dǎo)致航空電子產(chǎn)品直接損壞，但是可以通過通電試驗(yàn)等手段檢測(cè)出來，故障現(xiàn)象明顯，便于排除此類故障。而暫時(shí)性失效是指在靜電作用下，元件失效，靜電消除，元件恢復(fù)性能。靜電放電雖未直接造成器件損壞，但是會(huì)導(dǎo)致器件性能下降退化，使用壽命大大縮短，這類故障隱蔽性強(qiáng)，一般的通電試驗(yàn)未必能夠發(fā)現(xiàn)，但危害十分巨大，如果在飛機(jī)飛行時(shí)出現(xiàn)產(chǎn)品故障，后果不堪設(shè)想。

2.2 靜電放電產(chǎn)生電磁干擾

靜電在放電時(shí)產(chǎn)生的電磁脈沖，其頻率寬帶超過1GНz，這種高頻強(qiáng)輻射電磁場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)品危害十分嚴(yán)重。靜電放電多數(shù)是高電位、強(qiáng)電場(chǎng)、瞬間大電流的過程，脈沖寬度一般是ns 級(jí)，脈沖電流可達(dá)幾十安培甚至上百安培。在靜電放電過程中會(huì)產(chǎn)生上升沿極陡、持續(xù)時(shí)間極斷的大電流脈沖，并產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁輻射，它的電磁能量往往能引起電子產(chǎn)品中敏感器件的損壞、翻轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品故障。目前靜電放電的電磁干擾，作為進(jìn)場(chǎng)危害源，已收到人們普遍重視。

2.3 靜電對(duì)電子產(chǎn)品維修環(huán)境的危害

靜電電場(chǎng)能使導(dǎo)電材料感應(yīng)帶電，能使絕緣材料極化帶電，造成靜電場(chǎng)對(duì)小物體具有吸附作用。當(dāng)航空電子產(chǎn)品的線路板裸露在空氣中進(jìn)行維修時(shí)，由于靜電的作用，會(huì)吸附空氣中的微小塵埃，當(dāng)塵埃累積到一定量時(shí)就會(huì)使線路板絕緣電阻降低，極易誘發(fā)靜電放電事故，進(jìn)而造成線路板的損壞。

2.4 靜電對(duì)電子產(chǎn)品維修過程中清洗劑的危害

在航空電子產(chǎn)品維修時(shí)，還有可能要用到航空洗滌汽油、無水乙醇、香蕉水等有機(jī)清洗劑，而這些清洗劑均是易燃易爆品，靜電放電時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生電火花，一旦將這些易燃易爆品點(diǎn)燃，不但可能造成產(chǎn)品燒毀，更有可能造成人員傷亡。

3 航空電子產(chǎn)品維修中的靜電防護(hù)措施

3.1 構(gòu)建完善的靜電防護(hù)管理體系

3.1.1 靜電防護(hù)基本原則

靜電危害一直是航空電子產(chǎn)品維修質(zhì)量管理的難點(diǎn)之一，不僅因?yàn)殪o電損傷或損壞不易被發(fā)現(xiàn)與鑒別，還有電子產(chǎn)品靜電防護(hù)本身難度也很大，往往局部的防護(hù)措施或技術(shù)手段難以從根本上杜絕靜電危害，必須對(duì)航空電子產(chǎn)品維修全過程進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)還需保證防護(hù)的有效性 ，才能實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)的效果。經(jīng)過對(duì)靜電源、靜電泄放路徑以及敏感器件的分析，我們總結(jié)得出航空電子產(chǎn)品維修過程靜電防護(hù)應(yīng)遵循的基本原則為“一個(gè)中心、兩個(gè)基本點(diǎn)”，所謂“一個(gè)中心”意思是以“等電位”為中心，即在靜電防護(hù)工作區(qū)內(nèi)所有接觸表面呈等電位狀態(tài)，防止產(chǎn)生電位差，造成靜電放電；“兩個(gè)基本點(diǎn)”意思是控制靜電的產(chǎn)生和控制靜電的消散，即對(duì)靜電防護(hù)工作區(qū)內(nèi)的人員、設(shè)施、設(shè)備、工裝、耗材等加以控制避免靜電產(chǎn)生，通過建立必要的靜電泄放通道、選用靜電耗散材料、離子中和以及溫濕度控制等方式，控制靜電的消散。

3.1.2 構(gòu)建靜電防護(hù)管理體系

靜電損傷直接危害產(chǎn)品質(zhì)量，特別隨著電子產(chǎn)品集成度不斷提高，靜電損傷可能性進(jìn)一步增加。只有提供系統(tǒng)的、有效的靜電防護(hù)措施才能使靜電敏感產(chǎn)品免受損傷，產(chǎn)品維修質(zhì)量才能更上一級(jí)臺(tái)階。目前世界上的靜電防護(hù)管理體系主要依據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ESD S20.20、國際電工委員會(huì)IEC 61340-5-5 和電子工業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)JESD 625-A 三大標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)，近些年頒布的GB/T 32304 標(biāo)準(zhǔn)和航天Q/QJA 118 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靜電防護(hù)體系有了較為全面的規(guī)定，但在航空業(yè)尚無強(qiáng)制性的規(guī)定。經(jīng)分析、消化上述兩標(biāo)準(zhǔn)以及國外成熟的S20.20 標(biāo)準(zhǔn)和IEC61340-5-1 標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為在航空維修行業(yè)，建立一個(gè)完善的靜電防護(hù)管理體系應(yīng)該由靜電泄放通道、防靜電工作區(qū)、防靜電標(biāo)識(shí)、人員培訓(xùn)、包裝周轉(zhuǎn)材料防靜電控制、設(shè)備防靜電控制、環(huán)境控制、人體防靜電控制等八大要素組成，涵蓋航空電子產(chǎn)品維修中人、機(jī)、料、環(huán)等各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)靜電源、靜電泄放路徑、靜電敏感器件等三大靜電相關(guān)要素進(jìn)行針對(duì)性控制，這樣就可以限制靜電產(chǎn)生和靜電放電產(chǎn)生的危害降到最低。與此同時(shí)，再加入監(jiān)視與測(cè)量、內(nèi)審、管理評(píng)審、第三方認(rèn)證等方式，對(duì)靜電防護(hù)體系實(shí)施監(jiān)督，確保靜電防護(hù)工作有效開展。

3.2 強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)維修人員靜電防護(hù)意識(shí)

我們現(xiàn)在大部分電子產(chǎn)品維修人員的靜電知識(shí)僅僅停留在知識(shí)層面，很少有人經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)，并且多數(shù)人對(duì)靜電的危害性認(rèn)識(shí)不足，沒有引起足夠的認(rèn)識(shí)和防范意識(shí)。為此，我們建議將靜電防護(hù)作為一項(xiàng)基本科目，面對(duì)單位的管理層、技術(shù)人員以及現(xiàn)場(chǎng)維修人員進(jìn)行什么是靜電，靜電是如何產(chǎn)生的，靜電的危害以及靜電的防護(hù)等方面的靜電基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)，積極樹立進(jìn)行靜電防護(hù)的意識(shí),其中單位管理層側(cè)重靜電防護(hù)管理知識(shí)，技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)維修人員還需熟練操作和使用相關(guān)靜電防護(hù)設(shè)備，自覺在維護(hù)工作中落實(shí)防靜電規(guī)程和技術(shù)措施。經(jīng)過靜電基礎(chǔ)知識(shí)的初次培訓(xùn)后，還需進(jìn)行再培訓(xùn)或周期性培訓(xùn)，對(duì)初次培訓(xùn)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行加深理解，同時(shí)周期性培訓(xùn)也是監(jiān)控靜電防護(hù)體系是否有效進(jìn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，培訓(xùn)中可采用互動(dòng)問答方式，讓學(xué)員提出有關(guān)靜電體系建設(shè)的建議和存在問題，以便采取必要的糾正措施，這樣強(qiáng)化了現(xiàn)場(chǎng)人員的靜電防護(hù)意識(shí)還確保了靜電防護(hù)管理體系的持續(xù)有效運(yùn)行。

3.3 規(guī)避靜電防護(hù)誤區(qū)

如果要想真正做到靜電防護(hù)，也需要注意規(guī)避日常維修工作中的認(rèn)知誤區(qū)，常見的誤區(qū)如下：第一過度防護(hù)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不管是否接觸靜電敏感器件，一概要求鋪靜電桌墊、帶靜電手環(huán)等，造成不必要的資源浪費(fèi)，實(shí)際工作中對(duì)于過程、區(qū)域、設(shè)施設(shè)備等應(yīng)進(jìn)行必要的識(shí)別工作；第二缺乏監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)的靜電防護(hù)器材長(zhǎng)期使用，不進(jìn)行過相關(guān)檢測(cè)，防靜電性能是否達(dá)標(biāo)不得而知，實(shí)際工作中應(yīng)進(jìn)行定期的監(jiān)視和測(cè)量工作；第三接地不規(guī)范，多數(shù)人認(rèn)為只要接地了，靜電泄放就做到了，至于接地可靠性、接地阻值、接地合理性都不去論證，實(shí)際工作中接地系統(tǒng)一般也納入定期監(jiān)視和測(cè)量項(xiàng)目中予以管控；第四手環(huán)佩戴不到位，靜電防護(hù)手環(huán)在佩戴中存在將手環(huán)綁在衣服袖口情況，不與皮膚接觸，造成靜電無法泄放，實(shí)際工作中將腕帶正確穿戴與否作為每日必檢的檢查項(xiàng)目；第五絕緣物處置要求不明，對(duì)于絕緣物，都知道不能出現(xiàn)在靜電防護(hù)工作區(qū)內(nèi)，故此很多單位一刀切地禁止將絕緣物帶進(jìn)工作區(qū)，但是對(duì)于一些必須帶進(jìn)工作區(qū)的絕緣物品，如操作手冊(cè)、記錄等紙質(zhì)文件，缺少必要的解決措施，實(shí)際工作中對(duì)于絕緣物一般操作是放置在屏蔽袋中，對(duì)于孤立導(dǎo)體處置方法是使用離子風(fēng)機(jī)或接地。上述這些誤區(qū)，在航空電子產(chǎn)品日常維修工作中應(yīng)該引起足夠的重視。

3.4 配備必要的靜電防護(hù)器材

配備必要的靜電防護(hù)器材是做好靜電防護(hù)的又一重要措施，多數(shù)維修單位也配置了一些靜電防護(hù)器材，如防靜電服、帽子、靜電手環(huán)、靜電桌墊等，但是這些是否足夠？是全配還是選配，應(yīng)該進(jìn)行必要的識(shí)別工作，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一般靜電防護(hù)器材的配置項(xiàng)目是基于防靜電控制區(qū)域防護(hù)等級(jí)得出，根據(jù)維修現(xiàn)場(chǎng)物料存放區(qū)、維修區(qū)、調(diào)試區(qū)等區(qū)域的不同，配置不同的靜電防護(hù)器材。例如物料存放區(qū)只需要配備防靜電貨架、防靜電周轉(zhuǎn)箱以及防靜電包裝即可。

4 結(jié)束語

靜電防護(hù)工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，在航空電子產(chǎn)品維修中，進(jìn)行靜電防護(hù)工作是非常重要的。我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到靜電對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的危害以及維修過程中靜電防護(hù)的重要性和必要性，應(yīng)樹立防靜電的質(zhì)量意識(shí)并使之貫穿在航空電子產(chǎn)品的整個(gè)維修、檢驗(yàn)管理過程中，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)，強(qiáng)化員工的靜電防護(hù)意識(shí)，注重對(duì)航空電子產(chǎn)品靜電防護(hù)的管理，從而保證產(chǎn)品的維修質(zhì)量，進(jìn)而保證飛機(jī)飛行的安全。