航空電子產品維修中的靜電防護

王作天

（中國人民解放軍第四七二四工廠 上海市 200436）

航空電子產品是飛機的重要組成部分，近些年隨著航空技術的發展，電子產品的集成化程度越來越高，但同時易受靜電的影響也越來越大。靜電廣泛的存在于我們身邊，人體及周圍環境中的靜電往往有數千伏甚至上萬伏，這種高電壓、強電場和瞬時大電流，還可能形成強電磁脈沖，降低電子元件的可靠性，甚至直接導致電子元件的損壞，造成損失。

航空電子產品維修過程中包裝、存儲、運輸、取放、使用、操作、修理、測試等各個環節都處于靜電威脅中，電子產品受靜電放電熱效應會發生立即失效，受靜電場力作用，絕緣介質會發生電離，出現性能潛在失效或性能下降現象。電子產品受靜電放電和電場力作用發生潛在失效或性能下降的可能性約為90%，這會嚴重影響電子產品的品質，影響生產廠家的信譽。因此航空電子產品在維修過程中的靜電防護也顯得越發重要，需要進行深入研究工作。

1 航空電子產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，靜電是正電荷和負電荷在局部范圍內失去平衡的結果，靜電是通過電子和離子的轉移而形成的。靜電產生的方式很多，主要有接觸、摩擦、感應、剝離、電解、溫差、沖流、冷凍、壓電等。

在航空電子產品維修過程中，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發生摩擦，使衣服和鞋等帶上靜電荷，通過傳導或靜電感應使人體帶電。其次，檢測儀器、設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生靜電而且會使其他設備的金屬部件表面也產生靜電。再者在防靜電工作區內不可或缺的絕緣物和孤立導體同樣是損傷電子元器件的靜電源之一，絕緣物和孤立導體因為摩擦和靜電感應可以產生相當高的靜電電壓。上述三類靜電源都是航空電子產品維修中重點防護的對象。

2 航空電子產品維修中的靜電危害

靜電過程主要有兩部分構成：靜電起電和靜電放電。靜電起電是靜電產生積聚的先行階段，危害不會太大；靜電的放電過程是將設備本身的電荷釋放或傳導出來，這個階段對航空電子產品的危害是最大。據不完全統計，航空電子產品由靜電導致的故障中，軟件故障約為30%，硬件故障中器件失效約為30%，外應力，如溫濕度、灰塵、包裝等導致產品故障約30%。

2.1 靜電放電對電子產品的直接危害

在航空電子產品維修過程中，靜電放電可以使敏感的航空電子產品產生永久性失效和暫時性失效，永久性失效是指由于靜電放電導致電子器件被擊穿、損壞，電路明顯失效，無法正常工作。雖然永久性失效會導致航空電子產品直接損壞，但是可以通過通電試驗等手段檢測出來，故障現象明顯，便于排除此類故障。而暫時性失效是指在靜電作用下，元件失效，靜電消除，元件恢復性能。靜電放電雖未直接造成器件損壞，但是會導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，一般的通電試驗未必能夠發現，但危害十分巨大，如果在飛機飛行時出現產品故障，后果不堪設想。

2.2 靜電放電產生電磁干擾

靜電在放電時產生的電磁脈沖，其頻率寬帶超過1GНz，這種高頻強輻射電磁場對電子產品危害十分嚴重。靜電放電多數是高電位、強電場、瞬間大電流的過程，脈沖寬度一般是ns 級，脈沖電流可達幾十安培甚至上百安培。在靜電放電過程中會產生上升沿極陡、持續時間極斷的大電流脈沖，并產生強烈電磁輻射，它的電磁能量往往能引起電子產品中敏感器件的損壞、翻轉，造成產品故障。目前靜電放電的電磁干擾，作為進場危害源，已收到人們普遍重視。

2.3 靜電對電子產品維修環境的危害

靜電電場能使導電材料感應帶電，能使絕緣材料極化帶電，造成靜電場對小物體具有吸附作用。當航空電子產品的線路板裸露在空氣中進行維修時，由于靜電的作用，會吸附空氣中的微小塵埃，當塵埃累積到一定量時就會使線路板絕緣電阻降低，極易誘發靜電放電事故，進而造成線路板的損壞。

2.4 靜電對電子產品維修過程中清洗劑的危害

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

3 航空電子產品維修中的靜電防護措施

3.1 構建完善的靜電防護管理體系

3.1.1 靜電防護基本原則

靜電危害一直是航空電子產品維修質量管理的難點之一，不僅因為靜電損傷或損壞不易被發現與鑒別，還有電子產品靜電防護本身難度也很大，往往局部的防護措施或技術手段難以從根本上杜絕靜電危害，必須對航空電子產品維修全過程進行防護，同時還需保證防護的有效性 ，才能實現靜電防護的效果。經過對靜電源、靜電泄放路徑以及敏感器件的分析，我們總結得出航空電子產品維修過程靜電防護應遵循的基本原則為“一個中心、兩個基本點”，所謂“一個中心”意思是以“等電位”為中心，即在靜電防護工作區內所有接觸表面呈等電位狀態，防止產生電位差，造成靜電放電；“兩個基本點”意思是控制靜電的產生和控制靜電的消散，即對靜電防護工作區內的人員、設施、設備、工裝、耗材等加以控制避免靜電產生，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 構建靜電防護管理體系

靜電損傷直接危害產品質量，特別隨著電子產品集成度不斷提高，靜電損傷可能性進一步增加。只有提供系統的、有效的靜電防護措施才能使靜電敏感產品免受損傷，產品維修質量才能更上一級臺階。目前世界上的靜電防護管理體系主要依據美國國家標準ANSI/ESD S20.20、國際電工委員會IEC 61340-5-5 和電子工業聯盟標準JESD 625-A 三大標準。在國內，近些年頒布的GB/T 32304 標準和航天Q/QJA 118 標準對靜電防護體系有了較為全面的規定，但在航空業尚無強制性的規定。經分析、消化上述兩標準以及國外成熟的S20.20 標準和IEC61340-5-1 標準，我們認為在航空維修行業，建立一個完善的靜電防護管理體系應該由靜電泄放通道、防靜電工作區、防靜電標識、人員培訓、包裝周轉材料防靜電控制、設備防靜電控制、環境控制、人體防靜電控制等八大要素組成，涵蓋航空電子產品維修中人、機、料、環等各個環節，對靜電源、靜電泄放路徑、靜電敏感器件等三大靜電相關要素進行針對性控制，這樣就可以限制靜電產生和靜電放電產生的危害降到最低。與此同時，再加入監視與測量、內審、管理評審、第三方認證等方式，對靜電防護體系實施監督，確保靜電防護工作有效開展。

3.2 強化現場維修人員靜電防護意識

我們現在大部分電子產品維修人員的靜電知識僅僅停留在知識層面，很少有人經過系統的培訓，并且多數人對靜電的危害性認識不足，沒有引起足夠的認識和防范意識。為此，我們建議將靜電防護作為一項基本科目，面對單位的管理層、技術人員以及現場維修人員進行什么是靜電，靜電是如何產生的，靜電的危害以及靜電的防護等方面的靜電基礎知識培訓，積極樹立進行靜電防護的意識,其中單位管理層側重靜電防護管理知識，技術人員和現場維修人員還需熟練操作和使用相關靜電防護設備，自覺在維護工作中落實防靜電規程和技術措施。經過靜電基礎知識的初次培訓后，還需進行再培訓或周期性培訓，對初次培訓的基礎知識進行加深理解，同時周期性培訓也是監控靜電防護體系是否有效進行的一個重要環節，培訓中可采用互動問答方式，讓學員提出有關靜電體系建設的建議和存在問題，以便采取必要的糾正措施，這樣強化了現場人員的靜電防護意識還確保了靜電防護管理體系的持續有效運行。

3.3 規避靜電防護誤區

如果要想真正做到靜電防護，也需要注意規避日常維修工作中的認知誤區，常見的誤區如下：第一過度防護，生產現場不管是否接觸靜電敏感器件，一概要求鋪靜電桌墊、帶靜電手環等，造成不必要的資源浪費，實際工作中對于過程、區域、設施設備等應進行必要的識別工作；第二缺乏監控，現場的靜電防護器材長期使用，不進行過相關檢測，防靜電性能是否達標不得而知，實際工作中應進行定期的監視和測量工作；第三接地不規范，多數人認為只要接地了，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，實際工作中接地系統一般也納入定期監視和測量項目中予以管控；第四手環佩戴不到位，靜電防護手環在佩戴中存在將手環綁在衣服袖口情況，不與皮膚接觸，造成靜電無法泄放，實際工作中將腕帶正確穿戴與否作為每日必檢的檢查項目；第五絕緣物處置要求不明，對于絕緣物，都知道不能出現在靜電防護工作區內，故此很多單位一刀切地禁止將絕緣物帶進工作區，但是對于一些必須帶進工作區的絕緣物品，如操作手冊、記錄等紙質文件，缺少必要的解決措施，實際工作中對于絕緣物一般操作是放置在屏蔽袋中，對于孤立導體處置方法是使用離子風機或接地。上述這些誤區，在航空電子產品日常維修工作中應該引起足夠的重視。

3.4 配備必要的靜電防護器材

配備必要的靜電防護器材是做好靜電防護的又一重要措施，多數維修單位也配置了一些靜電防護器材，如防靜電服、帽子、靜電手環、靜電桌墊等，但是這些是否足夠？是全配還是選配，應該進行必要的識別工作，按照標準規定，一般靜電防護器材的配置項目是基于防靜電控制區域防護等級得出，根據維修現場物料存放區、維修區、調試區等區域的不同，配置不同的靜電防護器材。例如物料存放區只需要配備防靜電貨架、防靜電周轉箱以及防靜電包裝即可。

4 結束語

靜電防護工作是一項長期的系統工程，在航空電子產品維修中，進行靜電防護工作是非常重要的。我們應充分認識到靜電對產品質量的危害以及維修過程中靜電防護的重要性和必要性，應樹立防靜電的質量意識并使之貫穿在航空電子產品的整個維修、檢驗管理過程中，同時應加強對操作人員的培訓，強化員工的靜電防護意識，注重對航空電子產品靜電防護的管理，從而保證產品的維修質量，進而保證飛機飛行的安全。