《静电测量方法》PPT课件.ppt

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1、第7讲,静电测量方法,一 腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试,戴好腕带,把插头插入标有“WRIST CORD”标志的插孔内.按住表面金属测试按键,保持5-10秒钟.如果绿色“PASS”指示灯亮,则表示腕带功能正常.如果红色的“FAIL LO”或“FAIL HI”指示灯亮同时伴有响声,则表明腕带功能不正常,需要立即检查。,图1 测试佩戴腕带时系统电阻,一 腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试,腕带内表面（与手腕的接触面）对腕带线端电阻应不大于1105，供连接腕用的腕带连线端对端之间的电阻为7.51056106。,图3 腕带内表面导电性能测试,图2 腕带连接电缆系统电阻测试,一 腕带、鞋束（足跟带）静电

2、性能测试,在使用腕带不方便的情况下，使用鞋束（足跟带）进行人体防护接地。鞋束（足跟带）应由静电耗散材料制作，系统电阻一般规定为5105R1108。,图4 脚跟带系统电阻测试,4.2,二 防静电鞋测试,图 5 防静电鞋整体测试方法,4.2,二 防静电鞋测试,放一只脚于底盘上,假如已铺设导电地板,那么必须抬起另外一只脚离开地板,并且确信“WRIST CORD”插座无插头插入.按住表面金属测试按键,保持5-10秒钟.如果绿色“PASS”指示灯亮,则表示静电鞋功能正常.如果红色的“FAIL LO”或“FAIL HI”指示灯亮同时伴有响声,则表明静电鞋功能不正常,需要立即检查.换另一只脚重复上述步骤.,

3、4.2,二 防静电鞋测试,图6 防静电鞋电阻测试方法 IEC 61340-4-3,被测鞋子填充物的重量为12.52.5kg，由直径不大于3mm的金属颗粒构成，放在一个或多个足够弹性的包裹内（棉织袜子即可）。该包裹放在被测鞋子的内侧。,4.2,二 防静电鞋测试,图6 防静电鞋电阻测试方法,为了尽可能接触和覆盖大面积鞋子的内部鞋底，传导电极与鞋子内底紧密接触。测试时传导电极的电阻应小于500欧姆。,4.2,二 防静电鞋测试,图6 防静电鞋电阻测试方法,在鞋子下方比鞋底更大的洁净的钢制平板（典型最小尺寸150mm300mm），并且与大地隔离。,4.2,二 防静电鞋测试,图6 防静电鞋电阻测试方法,电

4、阻仪器应保证10%的精度，加电压时，当负载小于1.0106 时加电压10V0.5V，当负载不小于1.0106时加电压 100V5V,4.2,二 防静电鞋测试,测试样本的最少数目应为3双。如需要对样本进行清洁，则样本的清洁应与制造商的建议相一致。测试方法如下：（1）将鞋子放在洁净的钢制平面电极上；（2）在被测鞋子的内表面安装一个导体电极；（3）从测试仪器接出两个探头，一个接平面电极，一个接导体电极；（4）给鞋子加入物理填充物（如一包金属填充物）；（5）给测试仪器接电，使得被测鞋子与平面电极之间形成一定的电位差。开始电压为10V，如果电阻超过则转到100V；（6）当读数稳定后或超过15秒，记录结果

5、；（7）重复上述步骤3、5，测试全部的样本。,三 点对点电阻测试,IEC标准:2.3kg(5磅）直径5cm,ANSI/EOS/ESD-S4.1-1990工作表面电阻特性“对于样品的测试应在相对湿度1250，72小时以上环境下满足106109 的要求”,三 点对点电阻测试,测量外表面是否具备等电位条件任意两点之间的电阻小于103则满足静电屏蔽要求防静电区外使用的包装袋是复合材料，既要求屏蔽特性，又要求直接接触ESDS的表面两点之间大于107。防静电区内则要求任意两点之间的电阻小于109则满足防静电要求测试方法如图。,MW,四 点对地电阻测试,为了测量被测点与大地之间的总电阻，必须在被测对象一方和

6、大地一方分别装设适当形式的测量电极，或使用与被测表面紧密接触的标准活动电极作为测量静电泄漏电阻的电极。在大地一方，一般以接地体作为测量电极。静电泄漏电阻的测试方法与测试高阻的方法相同。测试电压一般取10V、100V，测试开始后1min读取测量值。,四 点对地电阻测试,注意事项,所用电极结构尺寸符合行业标准或国际标准的电极。如有争议，应采用IEC标准描述的电极。测试点对点电阻时，应将产品（材料）放置在绝缘台面上或以实际使用状态放置。对于工作台面测试，电极之间距离300mm。地面测试时，电极之间距离900mm。电极距被测材料边缘大于10mm。被测电阻小于1M欧姆时，测试电压选10伏档，被测电阻大于

7、1M欧姆时，测试电压选100伏档，,五 防静电工作服静电性能测试,1.防静电工作服对地电阻和表面电阻的测试,工作服对静电防护的有效性直接依赖于它的表面电阻。工作服的内、外表面要能够使人体操作中因摩擦等动作所产生的电荷顺利地到达于人体表面，并最后通过防静电腕带、鞋袜等泄漏于大地。这就要求工作服的设计应能保持其在穿着状态下与人体直接或间接接触，并自身具有较小的表面电阻值，必要时，所穿工作服还应设置专门的接地连接点。一般要求工作服的表面电阻为7.5105 R 11010，对地电阻为7.5105 R 1108,测试电极为圆柱形，直径50mm，重量2kg。,五 防静电工作服静电性能测试,1.防静电工作服

8、对地电阻和表面电阻的测试,五 防静电工作服静电性能测试,1.防静电工作服对地电阻和表面电阻的测试,五 防静电工作服静电性能测试,2.防静电工作服电荷量的测试,防静电工作服所带电荷量，应严格限定在国家标准GB1201489防静电工作服规定的每件小于0.6C的指标之内。否则，它将会失去其防静电的功能。工作服电荷量的测试程序如下：,（1）准备工作：被测试样应预先洗净。洗涤后的试样，在6010温度下干燥1h后，以模拟穿用状态（正面朝外，扣上纽扣、拉锁）装人塑料袋中，在温度为205、RH为40以下的气候条件下，静置24h。（2）充电：将工作服从塑料袋中取出，放入滚筒摩擦机中运转15min。,五 防静电工

9、作服静电性能测试,2.防静电工作服电荷量的测试,（3）测试：将试样直接从滚筒摩擦机中自动进入（或戴绝缘手套直接取出后立即投入）法拉第筒内。此时应注意试样距离人体、金属物体等30cm以上。根据电位计上读数U和法拉第系统总电容量C（由电容测试仪器测得的内外筒间电容、电位计输入电容和装置上并联的电容之和），按公式Q=CU计算出工作服的电量。按上述充电和测试程序，重复5次，取结果平均值。每次测试，相隔10min，并在每次测试前应对试样和滚筒内衬标准布进行消电处理。,六 工作椅、存放架、运输小车对地电阻与表面电阻的测试,工作椅、存放架、运输小车应能通过支脚或轮子接地，在正常情况下与工件、人体接触的表面应

10、由静电耗散材料制作。对地电阻测试，一般以支脚架、脚轮等作为接地电极，另一电极接于器具表面的某一点；表面电阻（点对点）为器具表面上两点之间的电阻数值。测试时应保持电极与被测表面之间良好的电接触。,六 工作椅、存放架、运输小车对地电阻与表面电阻的测试,工作椅的对地电阻为51051.01010、表面电阻（点对点）不大于1.01010，其测试原理及方法如图10。,图 10工作椅电阻测试图,六 工作椅、存放架、运输小车对地电阻与表面电阻的测试,存放架、运输小车的对地电阻的测试原理及方法按图11。,图 11物流车台面对车轮系统电阻测试,六 工作椅、存放架、运输小车对地电阻与表面电阻的测试,存放架、运输小车

11、的表面（点对点）电阻的测试原理及方法按图12所示。,图 12 物流车台面对车轮系统电阻测试,七 手套、指套对地电阻的测试,在进行操作时，防静电手套、指套的外面直接与工件相接触，并通过其壁和人体泄漏电荷，所以它必须能够耗散静电，又要使电荷耗散的速度不能太快以防突发放电，这些只能依靠它在穿着情况下具有合适的对地电阻，测量时，一般使用2枚20mm的平板形金属电极作为与测试导线相接触的面积。如果上述规定不能实现时，也可使用接线夹子。手套对地电阻的测试按图13所示。,七 手套、指套对地电阻的测试,图 13 手套对地电阻的测试,八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试,防静电地面应采用静电耗散材料并接地良好

12、，对地电阻的测试原理按图14所示；表面（点对点）电阻的测试原理按图15所示，每4m2随机抽取5点并取中心对四角4次测试结果的平均值，测试点距地板的边缘不得小于100mm。,八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试,图 14地面对地极母线电阻测试,八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试,图 15 地面表面点对点电阻的测试,九 防静电工作台静电性能测试,防静电工作台面应使用静电耗散材料制成并接地良好，GJB 3007-97推荐的工作台面尺寸为1200600mm2。对地电阻的测试原理按图16所示，测试电表的一端接到腕带接地插孔上，另一个电极距此0.9m，测试5个点（测试电极以0.3m为半径绕接地插孔旋

13、转移动），取其平均值；进行表面点对点电阻测试时，二测试电极相距0.3m，测试时一个电极不动，另一个电极以0.3m为半径绕固定的电极旋转移动，共测试5组数据取其平均值；按图17所示，测试工作台面对地系统电阻。,九 防静电工作台静电性能测试,图 16 工作台面对腕带插孔电阻测试,九 防静电工作台静电性能测试,图 17 工作台面对地系统电阻测试,ESD 典型问答讲解,1、问：为什么有些ESD 地线有阻抗而有些没有呢？答：ESD 地线的目的是将一导电面连接到与电源地等电位的地方，“硬地”是用不具有附加电阻的地线直接连接到地的；电源地与公共点接点之间的电阻基本为0。“软地”是具有内部串联电阻的地线，典型

14、值为1M，这样设计的目的是限制当操作者暴露在110V 和最大250V的环境中时可能产生的伤害电流。,2、问：我常穿一只防静电鞋，但常被告之两脚都要穿，为什么？,答：防静电鞋仅在穿戴正确并且要与防静电地板连在一起时才起作用。若你正确使用防静电鞋，且与ESD 地板紧密连接，那么你身上的电荷泄入到地。你一抬起穿有防静电鞋的脚，你就会再次充电，要么从你的衣服感应，要么因为摩擦和抬脚而产生摩擦电。若你穿有两只防静电鞋，你就会进一步大大减小带电量。所以建议在靠近运动物体时，务必穿一双防静电鞋。,3、问：需要在机器与地间连接1M 电阻吗？,答：不需要。参照生产厂商在机器或设备方面接地的要求可知，1M 电阻是

15、用于保护人体的。注：将所有靠近ESD 敏感工作站的孤立导体接地都是有好处的。可使意外的电场或电荷积累减至最小。,4、问：1M 电阻在半导体装配过程中的作用是什么？,答：在防静电腕、防静电鞋、拉链、地线等地方均可发现1M 串联电阻，其作用是限制可通过人体的电流量，保护人体安全。1M 电阻的主要限定要求是：在250V 交流有效值时，电流被限制到250 微安，正好是大多数人的感知水平（神经系统发生反射的临界值）。电流在体表及体内物理感知的不同取决于人体大小、重量、水份、皮肤条件等。另一方面，如果带电器件通过人体或工作台面放电，1M 电阻也可有效限制放电电流。,5、问：内部含有电路板的装运箱是否需盖上

16、盖子？这些装运箱是如何工作的？,答：需要盖上盖子，正确安装在装运箱上的盖子能对其内的电路板提供足够的屏蔽，这些装运箱不仅能提供通常用途下的机械完整性，而且也能为内部提供ESD 安全性。若拿掉盖子，任何杂散电场都可以引起电路板上众多独立导体的充电，这些诱生电荷是ESD 的产生源。杂散电场的潜在源是很多的：人、衣物，未接地二轮车、显示器、家具、分隔间、任一非接地导体、任一绝缘体、电磁干扰等。,6.若脚垫和防静电腕连到一起，它们需连到大地吗？,答：是的，只要导电部分（体表皮肤、ESD脚垫、设备机壳、操作部件等）是等势的，ESD（泄放电荷）就不会发生，大地很适合作基准电压，如果你确认所有导电部分都连到

17、地，那么就保证了这些导电部分均处于相同的电位，一旦两导体间存在电势差，就会导致电荷泄放产生ESD。,7.环境空气的相对湿度是如何影响ESD 的？,答：相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对湿度高时，物体表面形成一层水膜，并含有某些电解质，具有一定导电性，使得物体表面电阻越变小，表面电荷可泄漏掉。,8.相对湿度的百分比是需控制在某一特定值？若是，如何才能决定这一数值呢？,答：在空气逐渐干燥时（相对湿度的百分比减小），产生静电的能力变化是确定且明显的。在相对湿度10%（很干燥的空气）时，在地毯上行走时，就能产生35kV 的电荷，但在相对湿度55%时将锐减至7.5kV。一般工作环境的

18、相对湿度的范围在25%50%。一些清洁场所一般要求相对湿度在50%左右，由于存在对腐蚀和湿度的影响较敏感的器件，其他环境需要较低的相对湿度。,9.强磁场（比如磁铁）会引起ESD 吗？磁场与ESD 间有一些什么联系吗？,答：只要磁场源和物体都是静止的，就不会由于强磁场而产生ESD。磁场波动或物体移过磁力线，则将感应出电流（假如物体是导电的）。完全暴露在脉动磁场中的孤立导体，将积累足够的电荷而引起ESD 问题，磁场也可从电磁噪声（EMI）产生，如果没有正确地屏蔽，那么就将会在孤立的导体上感应电流（电荷），有些EMI 源是PC、ESD、变压器、荧光灯等，在一般工作环境中，这些很可能是不太重要的骚扰源

19、。,10.测试防静电腕时有没有最低要求，而且最低或更合理的要求是什么？,答：在测试防静电腕时没有预先规定的最低要求，但一个非常好的经验是：在你每次戴上防静电腕或开始另一件工作时都对它进行测试，测试频度取决于你全力保护的ESD 敏感设备，如果该设备相当昂贵并由一位操作者控制，经常的监视是必要的，但如果该设备不是特别敏感且相对价格较低，那么定期的测试就足够了。在测试防静电腕时有几件你应查看的事情：确信防静电腕与手腕密切接触；导电纤维或金属/导电物质紧贴着皮肤；金属扣环上的按扣很合适，线圈端的揿钮接头应很好地扎紧，香蕉插头弹簧弹性好，与香蕉插头塞孔接触紧密。,11.要是采取了所有其他的ESD 预防措

20、施，戴防静电腕还有必要吗？为什么？,答：如果操作者在导电地板上穿两只防静电鞋且不同时抬起两只脚跟，那么，防静电腕就不要了，如果操作者也穿罩衫，但不与身体或者地电气连接，这样罩衫仅有部分保护功能，其上积累的电荷可能没有地方释放，普遍的罩衫接地办法是：用一线绳系一按扣于罩衫的腰部，或者用一防静电腕扣至ESD 罩衫的内部袖口上。,12.我们每周都要检查ESD 工作台面以确保它确地的通过1M 电阻 接地。在ESD（硬地）与导电工作面接地（软地）间电阻读数不稳定的一般原因是什么？,答：电源地（ESD 地）与导电工作台面之间电阻读数不稳定的一个原因是地电流。如脚垫多点接地，则可能有地电流流过，这就会使欧姆

21、表读数出错。其他可能的原因还有：仪表电池电压过低，仪表交流电源与正在测量的地之间的地环路等，最好切断仪器电源插头中的地线，一些数字仪表对其周围磁场或强电场是敏感的，在测量时注意检查电源分布电缆、EMI 源等，尽量在屏蔽区域内反复多测几次，以弄清问题是否已排除。,13、问：有些人为其PC 机维修台购买了几条“无线”ESD 防静电腕，据说其工作原理与复印机/激光打印机上的电晕相似。我认为这可能是复合系统的一部分，但他说使用要求中并没有提到需其他设备，最近，当他打开车门被电击时（戴有防静电腕）他确信这防静电腕根本没用，这个弹性带上有一小块长方形的整块塑制品，用一个黄铜色的螺钉拧着，螺钉帽露在外面，我

22、小心打开一个发现1M 电阻连接在第二个螺钉（与防静电腕连接片相连）与电子元件技术网一个类似橡胶的软“C”形板（大约1mm 厚、2cm2，掏空后形成）之间，用黄铜色螺钉拧着，这似乎是可行的吗？,答：不可行，在ESD 安全区内，这不是可行的ESD 控制装置。这些无源的“无线”防静电腕号称通过电晕放电消除人体电荷，电晕放电只能将人体电压限制在3000伏左右，但绝不会少于100V，这对敏感电子器件是相当危险的。,14.当穿上防静电鞋套时，鞋套与脚部皮肤紧密接触重要吗，还有鞋套可以在鞋和短袜之间吗？,答：当穿着防静电鞋套操作电子仪器时，未必一定使鞋套直接与皮肤接触。防静电鞋套上的导电接头间接地把导电地板

23、（地）接到人体（皮肤）。典型情况时，导电接头被脚踩在鞋垫和短袜之间。皮肤经过短袜电气连接到接头。脚的湿气使短袜导电，并在脚（皮肤）与接头之间提供一导电通路。当首次穿上鞋时，可穿10 到60 分钟以保证有足够的湿气，从而使短袜具有良好的导电性能，这样就使得皮肤可以有效地和导电接头相连。,15.用防静电腕套测试仪测试防静电腕套，而不用象Fluke 85 兆欧级的欧姆表，这有何好处？,答：不使用欧姆表测量的原因有如下几个：首先，典型的欧姆表的测试电压为3V，这将得到与典型防静电腕套测试仪（开路电压9 30 伏（取决于生产商）完全不同的读数。其次，当读数高于或低于设定值时，欧姆表不会自动发出提示。最后

24、，与防静电腕测试仪上的电气测试板和香蕉插座组合与欧姆表的引线接触结构往往是不同的。为了避免这个问题你可以为欧姆表作一个专门的夹具，但不会像专用夹具那样好用。,16.L 类型的三层橡胶垫子是用什么材料制成的？为什么要考虑其使用期限？若垫子内的金属丝网被剪掉，它还有作用吗？如果仍有作用，为什么？,答：L 类型的材料是三层白色或蓝色橡胶衬垫材料。在焊接和装配区域，软质损耗层发挥了很好的作用，其顶部和底部的使用寿命较长而且耐用。这种橡胶材料的电阻较高，耐磨，耐腐蚀，很容易清洗和保养。L 类型材料是耐热的，即使把它放在高温环境中，它也不会产生有毒的气体。焊接和焊剂不会损害其表面。L 类型的材料也适于净化间。导电层不是金属网，如果你割开垫子，只要每块接地良好，那么其性能不变。,