[0001] 本发明涉及避雷系统技术领域，具体涉及一种芯片制造厂房新型防雷接地系统设置方法。

[0002] 芯片的制造过程，对电磁环境的要求极高，极小的电流扰动都可能会对产品造成不可逆损伤，进而严重影响芯片的出厂良品率，对企业造成重大损失。因此芯片类项目的整体防雷接地系统的优劣，对后续生产运营具有至关重要的影响。

[0003] 防雷接地系统是建筑物和电气设备安全保护的重要组成部分，其主要目的是通过合理设计和施工，减少雷击对建筑物和设备的危害，确保人员安全和设备正常运行。现有的防雷接地系统，多采用共用的综合接地系统，采用共用接地装置方式，利用基础圈梁和基础内钢筋做成人工接地装置，并利用结构桩、墙柱内主筋作为防雷引上线，具有结构简单、投入小等优势。但是，这种防雷接地系统在发生雷击或者设备的情况时，其内将造成瞬间的电磁扰动，这种电磁扰动将对高精密电子类厂房内的设备造成不利影响。因此，芯片类高科技电子厂房因其固有属性限制，常规防雷接地系统并不适用。

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0027] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

[0028] 请参阅图1‑4，本发明为一种芯片制造厂房新型防雷接地系统设置方法，包括接地线路1、防雷线路2和连接箱3。其中，所述接地线路1包括敷设在结构底板以及墙柱内的单芯电缆、铜包钢棒。采用电芯铜芯电缆，提高导电率和抗干扰性。所述单芯电缆外设有PVC套管。墙柱内电芯电缆敷设在PVC套管内便于维修。所述单芯电缆的规格可以为95mm。其外设置预留在混凝土柱子内的PVC套管DN32。所述单芯电缆预留出墙的连接端用于和接地的端子箱6连接，连接端的预留长度≥0.16m。其具体长度根据接地端子箱6的位置确定。

[0029] 请参阅图1‑4，在本发明的其中一个实施例中，所述防雷线路2包括导电连接的水平接地网和垂直接地体，所述水平接地网在厂房外部敷设一圈；水平接地网可以由若干95mm单芯电缆组成，其连接位置采用热焊接方式固连，同时可以在连接位置设置连接头结构用于保证连接性能。

[0030] 请参阅图1‑4，在本发明的其中一个实施例中，所述连接箱3设置于厂房外侧，其内设置有两个分别与接地线路1、防雷线路2导电连接的铜排4，两个铜排4之间设置有可拆卸连接的铜片5。通过铜片5可以实现接地线路1、防雷线路2的连通/断开。所述铜排4可以为50×6的双面镀锡板。所述铜排4上等距预留多个6×∅11mm的连接孔，每个连接孔附带一个黄铜螺丝以及一个垫片，用于和接地线路1、防雷线路2进行连接。如图3所示，右侧上方一电缆可以为120mm单芯电缆，与防雷预埋件连接。右侧中部可以为120mm单芯电缆，与人工防雷线路2接地极相连。右侧下部可以为95mm单芯电缆，与接地测试棒连接。左侧铜排4上部接点可以为95mm单芯电缆，与接地测试棒连接。下部可以为120mm单芯电缆，与接地干线相连。所述铜排4可以固定连接在箱体内设置有的槽铁上，且两者之间设置有绝缘电木。

[0031] 采用单芯电缆、铜包钢棒组成的独立接地线路1敷设在结构底板和墙柱内；在厂房外单独敷设一圈人工水平接地网和垂直接地体组成防雷线路2；接地线路1、防雷线路2通过设于外侧的接地测试连接箱3连接在一起，组成综合接地网，从而有效降低阻值，雷雨季节亦可通过将外侧接地测试连接箱3内连接两铜排4（接地线路1、防雷线路2）的连接片（铜片5）断开，进而将接地线路1、防雷线路2分开，形成两套各自独立运行的系统，防止雷击造成电磁扰动对设备造成负面影响。

[0032] 请参阅图5‑6，本发明提供一种芯片制造厂房新型防雷接地系统设置方法，包括如下步骤：设计阶段：该阶段进行各种准备工作以及方案设计。如现场勘察，在制定防雷工程设计方案和施工方案前，必须对防护对象进行考察，获取相应的技术参数，为设计和施工提供依据。这包括防护对象的地理位置、周边环境、建筑类别、形状、电气线路、地下管道的布设等，并使用工具和仪器进行测量，确定勘察对象的几何尺寸及周边建筑的四置距离，了解地质、水文状况及土壤电阻率等。收集建筑物的相关资料，包括建筑用途、规模、地理位置等，以分析其防雷等级要求，用于后续方案设计作为依据。具体的，设计阶段包括如下过程：
BIM防雷接地综合排布：该阶段进行一些资料的采集，然后基于设计需求进行初步方案设计；
防雷接地初步模型；基于初步的方案设计制作防雷接地初步模型；
设计单位审核图纸：初步方案设计、防雷接地初步模型完成后进行图纸的审核流程，避免图纸存在设计错误；
材料的生产：图纸审核通过后，根据设计方案进行相关材料的生产或者采购，预备好施工需要的相关材料；
劳动力、机械的准备：进行施工人员、施工设备的准备，做好准备工作以备后续施工。

[0033] 设计阶段的各种准备工作完成后进行施工阶段，施工阶段包括：标识位置：根据经过审核的设计方案以及图纸，在施工现场进行相关位置的标识标注，便于后续进行施工；
防雷接地系统施工：根据设计方案进行防雷接地系统的施工，需要预留的结构在建筑建设之前或者建设过程中同步施工，其他结构在建筑完成后进行逐步施工；
验收阶段；在施工完成后对已完工的防雷接地系统进行相关指标的检测验收；如防雷接地电阻测试，测试通过后验收通过。

[0034] 其中，在BIM防雷接地平面图及立体图像制作过程中，根据设计图纸，运用BIM技术进行防雷接地系统综合排布，精确定位接地极、接地网、引上线位置，生成平面及立体图形。

[0035] 在设计阶段，需要进行防雷接地系统电阻计算，以某科技园建设作为示例，防雷计算过程如下：国家标准规定的我国建筑物年预计雷计次数为N=k×Ng×Ae；
当H<100m时，Ae=[L*W+2(L+W)√H(200‑H)+πH(200‑H)]*10‑6；
式中：
①、Ng‑‑建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2*a）Ng=0.1Td；
②、Td‑‑年平均雷暴日数，d/a；根据当地气象台、站资料确定；
③、Ae‑‑与建筑物截收相同雷击次数的地面等效面积，单位：km2；
④、L、W、H‑‑分别为建筑物的长、宽、高，单位：m；
⑤、k‑‑校正系数，在一般情况下取1;位于河边、湖边、山坡下或者山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及特别潮湿的建筑物取
1.5，金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7；位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2。

[0036] 计算结果：Td=48.5(d/a),Ng=0.1Td=4.85(次/km2*a),k=1.5；
Ae=[L*W+2(L+W)√H(200‑H)+πH(200‑H)]*10‑6=0.0154；
年预计雷计次数N=k×Ng×Ae=0.1120次/a；
依据《建筑物防雷设计规范》/ GB 50057‑2010：3 建筑物的防雷分类”中“预计雷击次数大于或等于0.05次／a，且小于或等于0.25次／a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。年预计雷计次数 0.05次／a ≤0.0618次/a≤0.25次／a故：生产办公楼为第三类防雷建筑物，按照第三类防雷建筑物的防雷措施设计。

[0037] 接地电阻计算过程如下：建筑物的基础接地极的接地电阻计算式如下表所示：
由m个任意几何形状的铜包钢棒、单芯电缆组成的基础接地极；用C3表示期特征，其值为C3= ，（Am为第m个基础的平面积，Ak为m个铜包钢棒、单芯电缆组成接地装置布置在建筑物所占基底的平面积）；形状系数K1从图中查出（形状系数K1的曲线图如图6所示）,形状系数K2取值0.3；
由于当地地质大多为砂岩，故查表所得电阻率为1000Ω.m，根据当地气象条件雨水较多，季节系数取值1.3，则ρ=1000*1.3=1300Ω.m，以上计算公式中所用的电阻都为1300Ω.m。

[0038] 由水平接地极、垂直接地极和自然接地极组成的复合接地网，采用580根垂直接地极组成的接地网，填充降阻剂后垂直接地极接地电阻值为0.324（Ω），满足接地电阻小于0.5Ω的条件。

[0039] 在施工阶段中，芯片厂房人工接地装置使用120mm²单芯电缆、铜包钢棒组成的人工接地装置网，铜线与铜棒焊接方式采用放热焊接放热焊接。放热焊接时，把预连接的导线放入石墨熔模的底部，石墨熔模的上部相当于堆场，在其内先放入隔离片，用以阻止混合铜基粉末漏入熔模中，再将混合铜基粉末倒入堆塌，放上引火粉，用点火枪点燃引火粉，使混合铜基粉末发生化学反应，形成液态铜流入熔模内，将导线熔为一体，机具焊接需要匹配的主要装备有模具、模夹、焊粉、喷灯、清模铲、点火枪等。焊接施工过程中，需要对焊粉妥善保存避免受潮，每包焊粉对应一个焊点，焊粉牌号需与模具相对应，使用前需仔细对照确认。

[0040] 良好的焊点表面应当丰满光亮、没有气孔、夹渣，切开后其剖面成一整体无气孔与瑕疵。影响到焊接效果的最主要原因是湿气或水气，由于模具、焊粉及被焊接物内均可能吸附水分，因此如何防止或驱除水气，是焊接时必须采取的最重要步骤。另一影响焊接效果的因素是模具及被焊接物的清洁程度，如被焊接物表面的尘士、油脂、氧化物或其它附着物必须清除，使其洁净光亮后才可进行焊接作业，否则焊接后的焊点的导电性能与机械性能将受到影响。如果模具内遗留的残渣不完全清除，将造成焊点表面不平滑、不光亮。因此，放热焊接的效果可依据大小、颜色、表面光滑度、接头的汽泡度指标进行核查。

[0041] 放热焊接施工过程中，为保证焊接质量，操作前必须对模具、导体进行加热并除去导体表面氧化层。需焊接的导体在放入焊接腔内应保持适当的间隙，间隙过大可能会导致焊药不足，间隙过小则不利于导体焊接。每次开工前用加热工具(喷灯或烘干箱)烘烤干燥模具，驱除水气，每次使用完后清洁模具，用软毛刷或其它软性物品，避免损坏模具，检查模具接触面的密合度，防止操作时铜液从缝隙处渗漏出来。模夹是用于开合模具的，模夹的紧密度对焊接的效果有影响，在焊接开始之前需要认真检查模夹，模具由石墨做成比较脆弱，无法承受抛用与强力冲击，故不可将超出模具尺寸的焊接物强行放入模具，或使用坚硬的物质和工具来清除残渣。

[0042] 放热焊接具体操作过程如下：①根据连接点选择合适的模具和焊剂,将导体放入模具内并夹紧，必要的时候可用线缆固定夹辅助。

[0043] ②将垫片放入模腔，堵住模孔,托住焊粉。

[0044] ③将焊粉倒入模具中。

[0045] ④从焊粉表面到模沿撒上点火粉。

[0046] ⑤上模盖，用点火枪点火。

[0047] ⑥约20秒后，可开模，焊接成功。

[0048] 放热焊接完成后，依据大小、颜色、表面光滑度、接头的汽泡度指标进行核查放热焊接的效果。限制在焊接之内的导线没有大块的暴露、水平连接的焊接头的最低点(在渣被清除后)不应低于导线的顶端。低的焊接头表明:没有使用充足的焊药、金属液的过多泄露、模具内部导线的不适当定位、导线的移动。高焊接头表明使用了太多的焊药(连接仍然是容许的)、 由于导线或模具含有污染物使体积增加。在用去氧化层钢刷刷过之后，接头的颜色应该是金黄至青铜色。焊接头表面应当平滑，无大块渣子。如果接头表面覆盖20%以上的渣子，或渣子被除掉后有任何电缆线股的暴露，那这个接头必须报废。焊接的接头应没有气孔，过多的气孔一般来说是导体或模具含污染物(水，油，尘等)的结果。如果焊接头的表面出现了一些非常小的气孔，根据孔深判断，若孔深超越了导线的中心，则接头报废。

[0049] 芯片厂房人工接地装置，使用120mm²单芯电缆、铜包钢棒组成的人工接地装置网(或同等规格要求的金属材质)。其具体施工方法如下：人工接地体铜包钢棒在防水施工前打入地底，埋深高度露出结构筏板内10 20公分,后续防水单位用卷材和沥青做好防水措施~防止地下水沿着铜棒渗入筏板内，铜棒露出部分与120mm²电缆放热焊接连接后，一起浇筑筏板混凝土内，可以有效防止水沿导线上升至室内。

[0050] 在人工接地装置施工过程中需要注意的是：要求人工接地电阻不大于0.5Ω,如不满足要求,应加打人工接地体。防雷接地装置:在FAB厂房、动力厂房外围敷设一圈人工水平接地体(120mm²裸铜线)以及垂直接地体(铜包钢棒)用作防雷接地装置人工接地装置和防雷接地装置通过设于外侧的接地测试连接箱相连接,组成综合接地网。采用相应结构柱内(或墙内)预埋人工接地体规格:用于C型端子板时,为1x300mm2电缆,PC50,CLC(或WC);用于B/D/E/F型端子板时,为1x95mm2电缆,PC32,CLC(或WC)。

[0051] 本发明运用BIM技术生成整体的防雷接地立体图形，再通过软件计算得出整体阻值，选用铜包钢棒作为接地极材料，单芯电缆作为接地网，根据设计要求选配材料的规格、型号，墙柱位置设置接地测试箱，建筑外围四角设置防雷测试箱，防雷测试箱内设置开关连接件，自由切换防雷系统及接地系统分合，整个系统采用放热焊连接。在建筑施工过程中通过本工法的综合应用，能够顺利完成项目的防雷接地工程的施工。过程接地电阻测试阻值都在0.36Ω以内，省却了增加接地极的工期和费用，有效节省工期和成本，且满足了使用方的设计要求，对后续芯片产品出厂良品率提供了强有力的保障。

[0052] 本申请可广泛应用于芯片类高科技电子厂房（如晶圆厂房、封测厂房等）的防雷接地系统安装工程。本申请具有如下优势：铜材作为主材，导电率高：利用铜包钢棒和接地装置接地极，单芯电缆作为接地网和引上线材料，降低接地系统阻值；独立系统，抗干扰性高：防雷系统沿厂房结构外围打接地极和敷设接地网；接地系统在结构底板下打接地极，在地板和墙柱内敷设单行电缆作为接地网；整套系统与结构内钢筋等电导材料有效隔绝，互不影响。穿插施工，不影响结构工期：接地桩在土建地板钢筋绑扎前施工，底板和墙柱接地网在钢筋绑扎过程中施工，防雷系统在外围施工，对结构工期无影响；系统可靠：铜包钢棒与电缆，电缆与电缆之间采用放热焊热连接，相比普通压接可靠性高。系统能够合分、自由切换：利用建筑外侧接地测试端子箱的连接件作为防雷系统和接地系统组合和拆分的连接电，平时连接在一起，两套系统整合成一套独立的防雷接地系统，雷雨季节分开成独立的防雷系统和接地系统。

[0053] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。