防静电屏蔽包装袋测试方法研究_冯文武

2012年8月 第32卷第4期 Journal of Astronautic Metrology and Measurement Vol. 32, No. 4 中图分类号 文章编号1000 - 7202 2012 04 - 0069 - 03 TB972文献标识码A 防静电屏蔽包装袋测试方法研究 冯文武 刘 民 李树明 汤浩军 （北京东方计量测试研究所，北京100086） 摘要列举了目前市场上针对防静电屏蔽包装袋的表面电阻测试方法和静电感应峰值电压测试方法，并根据其 各自的测试原理说明了其缺陷，对美标提出的静电放电感应能量法进行了详细的分析，其特点是使用接近实际环境的 HBM模型，用不影响测量回路的电流探针取代电压探针，用200MHz带宽500MS Is采样率示波器覆盖更宽的频率 范围减小误差，从能量的角度表述了静电屏蔽性能的优劣。 关键词静电屏蔽电流探针静电放电电感 Research of ESD Shield Package Measurement FENG Wen-wu LIU Min LI Shu-ming TANG Hao-jun Beijing Orient Institute for Measurement Test, Beijing 100086 Abstract The test s of the surface resistance and the electrostatic inductive peak voltage of anti-electrostatic shielding bags are introduced. The characteristics of these s are summarized. In-ductive energy from America standard is fully analysed. The advantages of anti-electrostatic shiel-ding bag inductive energy test are listed which using HBM model and current probe and a digital storage oscilloscope capable of a 200MHz single short bandwidth and minimum sampling rate of 500M samples per second to reduce the test errors. Key words Electrostatic shield Current probe Electrostatic discharge inductance 收稿FI期2012 - 04 - 01,修回日期2012 - 04 - 28 作者简介冯文武（1976 -）,男，主要研究方向电磁测量与计量技ESD防护技术。 1引言 近年来，随着科学技术的飞速发展、微电子技术 的广泛应用及电磁环境越来越复杂，静电放电造成的 故障及危害也更加普遍，尤其对于静电敏感产品，通 常将其放置于防静电屏蔽包装袋中储藏、运 输，使其免受静电干扰，防静电屏蔽包装袋通常为三 层结构，其内层为静电耗散材料，中间层为屏蔽 层的铝箔，外层为耐磨加固层。防静电屏蔽包装袋性 能的好坏，直接影响到所包装产品的质量，故对防静 电屏蔽包装袋的静电屏蔽性能进行测试尤为 重要。 由于静电放电是一个复杂多变的过程，再加上静 电放电有许多不同的放电形式，产生静电放电的静电 源多种多样，而且同一静电源对不同的物体放电时产 生的结果也不一样，会受温湿度、电磁场等环境的影 响。为了方便分析，统一测试的基准，需要建 立静电放电模型。针对静电放电现象，理论上可以 分为许多模型，最常见的就是人体模型（HBM）、机 器模型（MM）和带电器件模型（CDM）。由于防静电 屏蔽包装袋更多的是人体接触造成的静电放电，因 此本文针对防静电屏蔽包装袋的测试主要以人体模 [1. 2] 型（HBM）为准。 图1防静电屏蔽包装袋部分样品及使用 高压电源 图2 GJB 2605 一 1996静电屏蔽感应峰值电压测试装置图 [4], 静电场屏蔽和静电放电屏蔽是不同的概念静电 场屏蔽是指限制静电场的穿透作用，静电放电屏蔽 是指限制静电放电产生的电磁能量穿透作用。由于 静电放电过程中电磁场快速变化，有电磁能量通过 近场耦合，进入包装袋，所以，静电防护中的 静电放电感应能量”参数成为评价防静电屏蔽包装袋的 主要技术指标，标准ANSI /ESD STM11. 31 一 2006推荐的测量装置中要求感应能量小于50nJ [3]。 2目前的测试方法 目前，国内检测市场上有两种测试防静电屏 蔽包装袋的方法表面电阻测试方法和静电感应 峰值电压测试方法。 表面电阻测试方法是对防静电屏蔽包装袋内、外 表面的电阻进行测试，国军标GJB2605 96可热 封柔韧性防静电阻隔材料规范要求其内表面电阻 512， 率为1. 0 X 10 Q〜1. 0 X 10 。外表面电阻率为小 于1. 0 X 1012。。该方式只能测试防静电屏蔽包装 袋内、外层表面电阻，而并非是针对防静电屏蔽包装 袋屏蔽层的测试，故测试结果并不能反应防静电屏蔽 包装袋的静电屏蔽方面的性能，测试结果与屏蔽 性能测试要求存在差距。 静电感应峰值电压测试根据GJB2605 - 96,其 结构示意图如图2所示。 静电屏蔽感应峰值电压测试装置包括由200pF 充电电容和400kQ放电电阻组成的ESD模拟器、电 极极板、电容探头、测量探头和示波器。测量探头应具 有高的阻抗（不小于1 x 107 Q）和低的电容（不大 于5pF）,电容探头是镶在一块绝缘材料上的厚1. 5 mm的金属板；试验装置是一个包括上部一块22mm 〜38mm的金属接触板和一块用以支撑被试样品与 电容探头的适当尺寸的接地金属板。置电容探头于试 验袋内，其中心约在试验袋开口端内侧50mm处， 并将它们放置在试验装置的上下金属板之间，试验装 置的夹具应设计成使得被试部分在足够的加紧力作用 下得到充分的平行接触。试验电压1 000V,使电容充 电，然后利用转换开关经由电阻器通过被试材料放 电，以测试的峰值电压不高于30V为合格标 [5] 准。 电极极板随着ESD模拟器放电电流产生一个 变化的电场，电容探头感应放电电极与地电极之间静 电放电过程中静电屏蔽包装袋内部的感应电压变化， 该感应电压被测量探头检测并传输至示波器进行采 集，根据示波器采集的电压波形得到该感应电压峰 值。该静电感应电压测试装置中的测量探头测得的感 应电压信号为示波器两通道之间的差值，即电容探头 的两探头之间的信号之差。但随着波形衰 减越快，相应的两信号的差值（感应电压信号）会变 小，从而使测得的感应电压不易确定；而且该装置中的 ESD模拟器静电放电脉冲的测试要求示