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廣東優(yōu)科檢測是通過國家認(rèn)監(jiān)委計(jì)量認(rèn)證的，具有CMA資質(zhì)的防靜電檢測機(jī)構(gòu)，可提供防靜電產(chǎn)品檢測、防靜電技術(shù)咨詢及ESD防護(hù)培訓(xùn)服務(wù)。接下來為大家介紹防靜電屏蔽包裝袋的測試方法，如果您有防靜電屏蔽包裝袋需要做防靜電檢測也可以找我們。

一、引言
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，靜電放電造成的故障及危害也更加普遍，尤其對(duì)于靜電敏感產(chǎn)品，通常將其放置于防靜電屏蔽包裝袋中儲(chǔ)藏、運(yùn)輸，使其免受靜電干擾，防靜電屏蔽包裝袋通常為三層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層為靜電耗散材料，中間層為屏蔽層的鋁箔，外層為耐磨加固層。防靜電屏蔽包裝袋性能的好壞，直接影響到所包裝產(chǎn)品的質(zhì)量，故對(duì)防靜電屏蔽包裝袋的靜電屏蔽性能進(jìn)行測試尤為重要。

由于靜電放電是一個(gè)復(fù)雜多變的過程，再加上靜電放電有許多不同的放電形式，產(chǎn)生靜電放電的靜電源多種多樣，而且同一靜電源對(duì)不同的物體放電時(shí)產(chǎn)生的結(jié)果也不一樣，會(huì)受溫濕度、電磁場等環(huán)境的影響。為了方便分析，統(tǒng)一測試的基準(zhǔn)，需要建立靜電放電模型。針對(duì)靜電放電現(xiàn)象，理論上可以分為許多模型，最常見的就是人體模型（HBM）、機(jī)器模型（MM）和帶電器件模型（CDM）。由于防靜電屏蔽包裝袋更多的是人體接觸造成的靜電放電，因此本文針對(duì)防靜電屏蔽包裝袋的測試主要以人體模型（HBM）為準(zhǔn)。

圖1 防靜電屏蔽包裝袋部分樣品及使用

靜電場屏蔽和靜電放電屏蔽是不同的概念，靜電場屏蔽是指限制靜電場的穿透作用，靜電放電屏蔽是指限制靜電放電產(chǎn)生的電磁能量穿透作用。由于靜電放電過程中電磁場快速變化，有電磁能量通過近場耦合，進(jìn)入包裝袋，所以，靜電防護(hù)中的“靜電放電感應(yīng)能量”參數(shù)成為評(píng)價(jià)防靜電屏蔽包裝袋的主要技術(shù)指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ESDSTM11.31－2006推薦的測量裝置中要求感應(yīng)能量小于50nJ。
 
二、目前的測試方法
目前，國內(nèi)檢測市場上有兩種測試防靜電屏蔽包裝袋的方法：表面電阻測試方法和靜電感應(yīng)峰值電壓測試方法。

表面電阻測試方法是對(duì)防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)、外表面的電阻進(jìn)行測試，國軍標(biāo)GJB2605－96《可熱封柔韌性防靜電阻隔材料規(guī)范》要求其內(nèi)表面電阻率為1．0×105Ω～1．0×1012Ω，外表面電阻率為小于1．0×1012Ω。該方式只能測試防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)、外層表面電阻，而并非是針對(duì)防靜電屏蔽包裝袋屏蔽層的測試，故測試結(jié)果并不能反應(yīng)防靜電屏蔽包裝袋的靜電屏蔽方面的性能，測試結(jié)果與屏蔽性能測試要求存在差距。

靜電感應(yīng)峰值電壓測試根據(jù)GJB2605－96，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

靜電屏蔽感應(yīng)峰值電壓測試裝置包括由200pF充電電容和400kΩ放電電阻組成的ESD模擬器、電極極板、電容探頭、測量探頭和示波器。測量探頭應(yīng)具有高的阻抗（不小于1×10^7Ω）和低的電容（不大于5pF），電容探頭是鑲在一塊絕緣材料上的厚1.5mm的金屬板；試驗(yàn)裝置是一個(gè)包括上部一塊22mm～38mm的金屬接觸板和一塊用以支撐被試樣品與電容探頭的適當(dāng)尺寸的接地金屬板。置電容探頭于試驗(yàn)袋內(nèi)，其中心約在試驗(yàn)袋開口端內(nèi)側(cè)50mm處，并將它們放置在試驗(yàn)裝置的上下金屬板之間，試驗(yàn)裝置的夾具應(yīng)設(shè)計(jì)成使得被試部分在足夠的加緊力作用下得到充分的平行接觸。試驗(yàn)電壓1000V，使電容充電，然后利用轉(zhuǎn)換開關(guān)經(jīng)由電阻器通過被試材料放電，以測試的峰值電壓不高于30V為合格標(biāo)準(zhǔn)。

電極極板隨著ESD模擬器放電電流產(chǎn)生一個(gè)變化的電場，電容探頭感應(yīng)放電電極與地電極之間靜電放電過程中靜電屏蔽包裝袋內(nèi)部的感應(yīng)電壓變化，該感應(yīng)電壓被測量探頭檢測并傳輸至示波器進(jìn)行采集，根據(jù)示波器采集的電壓波形得到該感應(yīng)電壓峰值。該靜電感應(yīng)電壓測試裝置中的測量探頭測得的感應(yīng)電壓信號(hào)為示波器兩通道之間的差值，即電容探頭的兩探頭之間的信號(hào)之差。但隨著波形衰減越快，相應(yīng)的兩信號(hào)的差值（感應(yīng)電壓信號(hào)）會(huì)變小，從而使測得的感應(yīng)電壓不易確定；而且該裝置中的ESD模擬器靜電放電脈沖的測試要求示波器的帶寬為50MHz，并不能全面反映防靜電屏蔽包裝袋在靜電放電ESD脈沖寬頻帶（1Hz～1GHz）情況下的屏蔽效果。因此，此測試方法有一定的局限性和不完整性。
 
三、感應(yīng)能量法測試原理
國內(nèi)在防靜電屏蔽包裝袋檢測上就是使用的表面電阻測試方法和靜電感應(yīng)峰值電壓測試方法。靜電感應(yīng)峰值電壓值越低說明包裝袋屏蔽性能越好。常用的靜電屏蔽測試儀器有ACL－500、ETS－431型等，都是以測量到的感應(yīng)峰值電壓作為指標(biāo)的。表面電阻測量方法通過測量材料的表面電阻值鑒定材料的優(yōu)劣。常用的儀器有EST121等高阻計(jì)。

為了全面準(zhǔn)確地衡量防靜電屏蔽包裝袋的性能，根據(jù)美國標(biāo)ANSI/ESDSTM11．31－2006提供一種新型防靜電屏蔽包裝袋測試方法研制的一種新型測試防靜電屏蔽包裝袋的裝置，利用感應(yīng)能量測試的方式能夠準(zhǔn)確測量并讀取防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)的感應(yīng)能量，并確定防靜電屏蔽包裝袋性能的優(yōu)劣，且分辨力高。測試原理圖如圖3所示。

本測試裝置包括ESD模擬器（100pF，1.5kΩ）、放電電極、地電極、8pF電容探針、500Ω低感電阻和電流探針。低感電阻與電容探針成上下兩平行極板形成放電回路，即電容探針并聯(lián)低感電阻，電流探針設(shè)置于放電回路中并與示波器相連。當(dāng)ESD模擬器充電1kV，模擬實(shí)際靜電放電時(shí)，電極極板隨著ESD模擬器放電電流產(chǎn)生變化電場，防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)的電容探針感應(yīng)到放電電極與地電極之間靜電放電過程中防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)部的感應(yīng)電壓變化的過程。在此過程中，電容探針與低感電阻形成放電回路，低感電阻流過的電流變化過程被放置于放電回路中的電流探針檢測并將其傳輸給示波器進(jìn)行采集，并進(jìn)一步利用能量計(jì)算式（1）將采集到的電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到電容探針感應(yīng)的能量值。


式中：E--電容探針感應(yīng)的電能量，J；R--500Ω高壓電阻，Ω；t--示波器采樣時(shí)間間隔，s；I--示波器第i次采集得到的電流值，A；n--采樣總次數(shù)，次。

在電容探針與低感電阻形成的放電回路中，由于低感電阻的感抗值非常低，使得其電感部分的影響小，電感對(duì)感應(yīng)電流的影響也非常小，可以忽略對(duì)測試結(jié)果的影響，低感電阻的電阻值接近理想。

采用電流探針避免了現(xiàn)有的靜電感應(yīng)峰值電壓測試中由于測量探頭測量感應(yīng)電壓信號(hào)時(shí)存在的誤差以及其局限性，也不存在靜電電阻測試裝置由于只能測試防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)外表面電阻而造成的測試結(jié)果存在缺陷的問題。

由于有防靜電屏蔽包裝袋的屏蔽，大部分放電能量被屏蔽層屏蔽，只有很小一部分能量通過防靜電屏蔽包裝袋，被內(nèi)部設(shè)置的電容探針感應(yīng)到，并通過低感電阻進(jìn)行能量釋放。美國標(biāo)ANSI/ESDS541－2003要求感應(yīng)的能量小于50nJ為合格標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)式（2）得到總的放電能量為50μJ，因此，滲透到防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)部的能量大概占總能量的1/1000，也就是說，能夠屏蔽掉999/1000的靜電放電能量的包裝袋是合格的防靜電屏蔽包裝袋。

式中：W--經(jīng)防靜電屏蔽包裝袋屏蔽后，電流探針感應(yīng)的電能量，J；C--充電電容,F；U--充電電壓，V。
 
四、結(jié)束語
采用感應(yīng)能量的測量方法代替目前普遍采用的感應(yīng)電壓與測量表面電阻的方法，避免了感應(yīng)電壓測量方法與測量表面電阻方法的局限性，如：
1）使用的ESD模擬器ESS－2002采用的是國內(nèi)外通用標(biāo)準(zhǔn)人體模型（HBM，100pF電容和1．5kΩ電阻），而感應(yīng)電壓測試方法使用的是200pF電容和400kΩ電阻（EIA－5411988規(guī)定）。

2）使用的電流探針能夠克服電壓探針帶來的干擾誤差，電壓探針測得的感應(yīng)電壓信號(hào)為示波器兩通道之間的差值（即平板電容探頭兩探針的信號(hào)之差），這種方式的兩個(gè)電壓探針會(huì)導(dǎo)致測量誤差。

3）感應(yīng)電壓方法中，人體模型靜電放電脈沖的測量要求示波器的帶寬為50MHz，不能全面反映測量材料在靜電放電ESD脈沖寬頻帶（1Hz～1GHz）情況下的屏蔽效果。而此方法使用的是200MHz以上帶寬和500MS/s以上采樣率的示波器，測量范圍得到了加強(qiáng)，加大了頻率覆蓋范圍，提升了采樣點(diǎn)，減小了測量誤差。

4）最終能夠傷害屏蔽袋內(nèi)部器件是能量。因此，用測量滲透到袋內(nèi)能量的大小來衡量屏蔽性能的優(yōu)劣比較客觀科學(xué)。