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防静电工作台的接地

浏览:745 作者: 来源: 时间:2018-10-17 分类:防静电接地新闻
防静电工作台的接地

防静电工作台是一种常见的防静电装备,市场需求量很大。如今市场上的防静电工作台生产商众多,在网上随便搜索一下就有几十家之多,即有国外知名厂商,也有国内专业生产企业,还有众多的办公家具甚至于物流设备生产商。而工作台的式样型号繁多,材质各异,特别近年来,又出现了所谓的垂直导通的工作台、无机基材的工作台等等,令人眼花缭乱。
    一直以来,很多用户在选择防静电工作台时,首先注重的是式样。最早进入中国市场的芬兰GWS公司的样式似乎已经成为了国内防静电工作台的标准样式(参见图1)。于是就演化成一个误区:只要是这种样式的工作台就能防静电。

被忽视的细节——浅谈防静电工作台的接地

图1 芬兰GWS防静电工作台
     防静电工作台作为一个操作平台,符合用户的操作习惯,提供舒适的操作环境是必然的。但是不同用户的需求和习惯不同,防静电工作台的外观、式样不同也就可以理解了。这也是大量的办公家具及物流设备生产厂家进入这一特殊细分市场的动因,或许他们设计的工作台能更好的满足用户使用习惯需求。当然能够有通用的、规范的模块设计的标准工作台,那当然是最好的。GWS公司的样式就是标准化的、模块化的,能满足绝大部分用户的使用要求,所以其式样成为市场的主导。但GWS公司申请了外观专利,国内几家专业防静电工作台生产商均面临着侵权诉讼麻烦,去年就有国内公司去德国参加防静电展因涉嫌工作台外观侵权而被驱逐。
     其实式样并不重要,关键在于防静电技术。只是非常的可惜,我们国内的企业仅仅只是抄袭了外观式样,并没有引进最为关键的防静电技术。防静电工作台的技术重点究竟是什么?如何才是一款符合要求的防静电工作台呢?
    查阅了一些标准和资料,国内没有专门的关于防静电工作台的技术标准,只是在不少标准中简单的提及,衡量的指标也就是简单的表面电极间电阻和对地电阻。国外也没有专门的标准,最接近的是美军标《MIL-PRF-87893B-1998 ESD工作站执行规范》。在此标准中对于工作台/站本身没有规定,只是对于防静电台垫、手腕带和接地系统作出了明确的技术要求和规范。在这个标准里,防静电台垫可以理解为防静电工作台面,于是我们可以得出这样的结论:在防静电工作台中,最重要的就是防静电工作台面和接地系统。
     防静电台面是指能限制静电电位适合从事静电防护操作的,具有一定强度和平整度的平面。由于国内标准涉及防静电工作台的静电技术指标的表面电极间电阻是由其决定的,所以已经引起重视,关于防静电台面的各类问题已经另文阐述过,本文不再重复。本文主要讨论的是最被忽视但又是非常关键的接地系统。
    接地是静电防护的一项重要技术,也是最基本、最有效的技术措施之一。良好的静电接地系统可以确保静电电荷的迅速泄放,从而避免静电危害的发生。静电接地是一切静电敏感器件及其组装产品,在生产、加工、仓储、运输和使用维护过程中必不可少的技术措施。
     众所周知,所谓接地就是电气连接到能够供给、接受大量电荷的物体,如大地、舰船或运载工具外壳等。静电接地的主要作用有三,第一是将静电泄露至大地,防止积蓄静电电荷;第二是抵制带电物体静电电位上升,从而限制由此产生的静电放电;第三是屏蔽带电体,防止静电感应的危害。
防静电器材和防静电工作台、防静电工作区域都必须接地。由于防静电工作台是进行各类静电防护操作的平台,直接接触产品,所以接地系统尤显重要。然而长期以来由于对于接地概念的混淆,绝大多数的防静电工作台的接地系统都存在问题,归纳起来主要存在以下问题:
1、 往往是用手腕带的接地线当作整个工作台的接地系统,这种现象最普遍。由于手腕带接地插座盒表面都经过氧化绝缘处理,其仅是在香蕉插头处实现电路连通的,其余的部分均是绝缘的。所以简单的用螺丝固定在台面下,那怕台面是垂直导通的,也是不可能实现电路连通的,所以这样的接地系统对于工作台台面的静电电荷的泄放是没有任何作用的。

被忽视的细节——浅谈防静电工作台的接地

图2 常见的手腕带接地插座
2、 以防静电工作台面能垂直导通为由,不设立接地系统。近几年,市场上出现了以垂直导通为主要卖点的防静电工作台,其特点是工作台面的基材本身能垂直导通,很多厂家宣称不需要额外的接地,仅凭工作台的钢制支架就可以实现静电电荷的泄放到地面。且不论台面能否真的实现了垂直导通,其设计的静电电荷的泄放路径就是有问题的。首先是环节多,路径长,对于静电电荷快速泄放是不利的,偶尔一点的接触不良就会造成接地的失效。其次防静电地面的本身是静电耗散型材料,静电电荷的传导是十分缓慢的,作为泄放途径是不可靠的。
3、 工作台的上隔板、抽屉和移动柜等附件根本没有接地。一般认为这些附件不会直接放置产品所以并不需要接地,但也有一些客户会使用这些区域放置产品,所以这些地方也必须考虑接地。
4、 多台防静电工作台的接地线串接或不是软接地。
    这些看似的小缺陷会造成防静电工作台失去防静电效能,从而使静电敏感器件及其组装产品有可能受静电放电和噪声的损坏存在严重的质量隐患。
     基于以上存在的问题,该如何有效、快捷、可靠的接地呢?
    其实各类不同的标准中都有表述,归纳起来有以下三点原则:第一必须是软接地。所谓软接地是通过一足以限制流过人体电流达到安全值(<5mA)的电阻连接到大地电极。第二多台防静电工作台的接地线不得串接,应分别接至接地铜排干线上。第三接地电缆应该是中间无接头,且具有足够的机械强度。

    《MIL-PRF-87893B-1998 ESD工作站执行规范》中规定了一种公共接地系统,是防静电工作站/台必须配置的。具体结构参见图3。

被忽视的细节——浅谈防静电工作台的接地


图3 公共接地系统
    该公共接地系统提供了两个接地插口,分别用于手腕带和防静电台垫接地。该接地系统结构相对比较的复杂,在国内市场非常少见。该接地系统只是考虑了防静电台垫的接地,但现在市场上的防静电工作台的台面大都采用的是防静电的三聚氰胺防火板,这类工作台又该如何接地呢?
   欧洲的一款接地装置很好的解决了这一问题。这款称为“防静电工作台专用接地装置”是由世界著名的防静电工作台生产商芬兰的全适通公司引进中国的,具体的结构见图4。被忽视的细节——浅谈防静电工作台的接地

图4  防静电工作台专用接地系统示意图
    该接地系统由1-1.5米带电阻的接地线、2-非氧化金属插座、3-非氧化金属导电钉、4-固定螺帽、5-导电护帽等5部分组成。该接地系统设计合理,不影响工作台表面外观,并具有工作站/台静电接地集成作用,最多能提供7个接地插口,使防静电工作台的接地便捷化和标准化。该接地系统能够适用于任何材质的防静电工作台面,对于垂直导通的台面则不需要打通孔,只需要将非氧化金属插座直接固定在台面下即可。同时也可适用于工作台的上隔板、抽屉和移动柜等附件甚至于钢架的接地,这些附件的接地汇总到主接地插座上,简便就能实现工作台的接地。

     一款合格的防静电工作台除了式样美观外,还要具备良好的防静电性能。可惜的是,现在市场的很多防静电工作台徒有其表,而无防静电的实效,关键就在于我们忽略了一个小细节——接地系统。防静电技术有时看起来很简单,门槛很低,但事实上静电科学是一门多学科的边缘学科,涉及的内容广泛,是一个系统工程的集成,缺失任何一个看似微小的环节就会功亏一篑,所以建议用户还是选择专业的防静电产品生产商提供的产品,这样的产品质量才能有保证。
      总之,防静电工作台必须实现接地,接地对于防静电工作台/站是很重要的,接地系统不仅是提供人体和工作台面、料架等静电释放、泄漏的通路,防止产品带静电;而且能保护人生和设备安全,减少噪声,防止干扰,确保产品不受静电放电和噪声的损害。