静电测量方法剖析

1、第第7讲讲 静电测量方法静电测量方法 一一 腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试 v戴好腕带,把插头插入标有 “WRIST CORD”标志的插孔内. v按住表面金属测试按键,保持5-10 秒钟. v如果绿色 “PASS” 指示灯亮,则表 示腕带功能正常. v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。 图图1 1 测试佩戴腕带时系统电阻测试佩戴腕带时系统电阻 一一 腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试 v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

2、连 接腕用的腕带连线端对端之间的电阻为7.51056106 。 图图3 3 腕带内表面导电性能测试腕带内表面导电性能测试 欧姆表10k档欧姆表10k档 电缆扣 鳄鱼夹 图图2 2 腕带连接电缆系统电阻测试腕带连接电缆系统电阻测试 一一 腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试腕带、鞋束（足跟带）静电性能测试 v在使用腕带不方便的情况下，使用鞋束（足跟带）进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制作，系统电阻一般规定为5 510105 5R1R110108 8。 图图4 4 脚

3、跟带系统电阻测试脚跟带系统电阻测试 欧姆表10k档 4.2 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 图图 5 防静电鞋整体测试方法防静电鞋整体测试方法 金属板电极 防静电鞋 测试仪 绝缘垫 4.2 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 v 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. v 按住表面金属测试按键,保持5-10秒钟. v 如果绿色 “PASS” 指示灯亮,则表示静电鞋功能正常. v 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. v 换另一只脚

4、重复上述步骤. 4.2 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 图图6 防静电鞋电阻测试方法防静电鞋电阻测试方法 IEC 61340-4-3 电阻测仪器 传导 电极 金属颗粒金属颗粒 填充袋填充袋 平面电极 绝缘板 v 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 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 图图6 防静电鞋电阻测试方法防静电鞋电阻测试方法 电阻测仪器 传导传导 电极电极 金属颗粒 填充袋 平面电极 绝缘板 v 为了尽可能接 触和覆盖大面 积鞋子的内部 鞋底，传导电

5、 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 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 图图6 防静电鞋电阻测试方法防静电鞋电阻测试方法 电阻测仪器 传导 电极 金属颗粒 填充袋 平面电极平面电极 绝缘板 v 在鞋子下方 比鞋底更大 的洁净的钢 制平板（典 型最小尺寸 150mm300m m），并且与 大地隔离。 4.2 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 图图6 防静电鞋电阻测试方法防静电鞋电阻测试方法 电阻测仪器电阻测仪器 传导 电极 金属颗粒 填充袋 平面电极 绝缘板 v 电阻仪器应保证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

6、于1.010 6时加电压 100V5V 4.2 二二 防静电鞋测试防静电鞋测试 v 测试样本的最少数目应为测试样本的最少数目应为3 3双。如需要对样本进行清洁，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：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

7、； （6）当读数稳定后或超过15秒，记录结果； （7）重复上述步骤3、5，测试全部的样本。 三三 点对点电阻测试点对点电阻测试 IEC标准标准: 2.3kg(5磅）磅） 直径直径5cm ANSI/EOS/ESD-S4.1-1990 工作表面电阻特性工作表面电阻特性 “对于样品的测试应在相对对于样品的测试应在相对 湿度湿度1250，72小时以小时以 上环境下满足上环境下满足106109 的的 要求要求” 三三 点对点电阻测试点对点电阻测试 v 测量外表面是否具备等电位条件 v 任意两点之间的电阻小于103则满足静电屏蔽要求 v 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E

8、SDS的表面两点之间大于107。 v 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 v 测试方法如图。 MW 表面电阻测试 包装物表面 专用电极 绝缘电阻表 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 方和大地一方分别装设适当形式的测量电极，或使用与被测表方和大地一方分别装设适当形式的测量电极，或使用与被测表 面紧密接触的面紧密接触的标准活动电极标准活动电极作为测量静电泄漏电阻的电极。在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。大地一方，一般以接地体作为测量电极。 静电

9、泄漏电阻的测试方法与测试高阻的方法相同。测试电静电泄漏电阻的测试方法与测试高阻的方法相同。测试电 压一般取压一般取10V10V、100V100V，测试开始后，测试开始后1min1min读取测量值。读取测量值。 63.51 四 点对地电阻测试 MW 静电泄漏电阻测试 被测物表面 专用电极 防静电电阻表 注意事项 v 所用电极结构尺寸符合行业标准或国际标准的电极。如有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，应采用争议，应采用IECIEC标准描述的电极。标准描述的电极。 v 测试点对点电阻时，应将产品（材料）放置在绝缘台面上测试点对点电阻时，应将产品（材料）放置在绝缘台面上 或以实

10、际使用状态放置。或以实际使用状态放置。 v 对于工作台面测试，电极之间距离对于工作台面测试，电极之间距离300mm300mm。地面测试时，。地面测试时， 电极之间距离电极之间距离900mm900mm。电极距被测材料边缘大于。电极距被测材料边缘大于10mm10mm。 v 被测电阻小于被测电阻小于1M1M欧姆时，测试电压选欧姆时，测试电压选1010伏档，被测电阻大伏档，被测电阻大 于于1M1M欧姆时，测试电压选欧姆时，测试电压选100100伏档，伏档， 五五 防静电工作服静电性能测试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防静电工作服对地电阻和表面电阻的测试 工作服对静电

11、防护的有效性直接依赖于它的表面电阻。工作服的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。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

12、连接点。 一般要求工作服的表面电阻为一般要求工作服的表面电阻为7.5105 R 11010，对地电，对地电 阻为阻为7.5105 R 1108, 测试电极为圆柱形，直径测试电极为圆柱形，直径50mm，重量，重量 2kg。 五五 防静电工作服静电性能测试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防静电工作服对地电阻和表面电阻的测试 仪器仪器 接缝接缝 E E电极电极1 1 对地连接点对地连接点 A B BD D 图图 8 8 服装对地电阻测试原理图服装对地电阻测试原理图 C C 五五 防静电工作服静电性能测试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

13、试防静电工作服对地电阻和表面电阻的测试 仪器仪器 接缝接缝 E E电极电极1 1 A B BD D 图图 9 9 服装表面（点对点）电阻测试原理图服装表面（点对点）电阻测试原理图 C C 电极电极2 2 五五 防静电工作服静电性能测试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防静电工作服所带电荷量，应严格限定在国家标准GB12014 89防静电工作服防静电工作服规定的每件小于规定的每件小于0.6C的指标之内。否则，它将会的指标之内。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：失去其防静电的功能。

14、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）准备工作：被测试样应预先洗净。洗涤后的试样，在 6010温度下干燥温度下干燥1h后，以模拟穿用状态（正面朝外，扣上后，以模拟穿用状态（正面朝外，扣上 纽扣、拉锁）装人塑料袋中，在温度为纽扣、拉锁）装人塑料袋中，在温度为205、RH为为40以以 下的气候条件下，静置下的气候条件下，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）充电：将工作服从塑料袋中取出，放入滚筒摩擦机中运转 15min。 五五 防静电工作服静电性能测试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电

15、荷量的测试 （3）测试：）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以以 上。上。 根据电位计上读数根据电位计上读数U和法拉第系统总电容量和法拉第系统总电容量C（由电容测试仪器测（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。计算出工作服的电量。 按上述充电和测试程序，

16、重复按上述充电和测试程序，重复5次，取结果平均值。每次测试，相次，取结果平均值。每次测试，相 隔隔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。，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

17、的电接触。 六六 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、运输小车对地电阻与表面电阻的测试 工作椅工作椅的对地电阻的对地电阻为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。 仪器 电极1 电极2 导电薄片材料 （a）对地电阻 仪器 电极1 （b）表面电阻 电极2 图图 10工作椅电阻测试图工作椅电阻测试图 六六 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、运输小车对地电阻与表面电阻的测试 存放架、运输小车存放架、运输小车的对地电阻的测试原理及方法按图11。 图图 11物流车台面对车轮系统电阻测试物流车台面

18、对车轮系统电阻测试 测试电极 50 2kg 100VDC兆欧表 R 板状辅助电极 物流车 导电橡胶垫 六六 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、运输小车对地电阻与表面电阻的测试 存放架、运输小车存放架、运输小车的表面（点对点）电阻的测试原理及方法 按图12所示。 图图 12 物流车台面对车轮系统电阻测试物流车台面对车轮系统电阻测试 测试电极 50 2kg R 300 100V DC兆欧表 导 电 橡 胶 垫 七七 手套、指套对地电阻的测试手套、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在进行操作时，防静电手套、指套的外面直接与工件相 接触，

19、并通过其壁和人体泄漏电荷，所以它必须能够耗散接触，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，些只能依靠它在穿着情况下具有合适的对地电阻，测量时， 一般使用一般使用2枚枚20mm的平板形金属电极作为与测试导线相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，也可使用接线夹接触的面积。如果上述规定不能实现时，也可使用接线夹 子。子。 手套对地电阻的测试按图手套对地电阻的测试按图13所示。所示。 七七 手套、指套对地电阻的

20、测试手套、指套对地电阻的测试 图图 13 手套对地电阻的测试手套对地电阻的测试 仪表 八八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试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，对地防静电地面应采用静电耗散材料并接地良好，对地 电阻的测试原理按图电阻的测试原理按图14所示；表面（点对点）电阻的测所示；表面（点对点）电阻的测 试原理按图试原理按图15所示，每所示，每4m2随机抽取随机抽取5点并取中心对四角点并取中心对四角 4次测试结果的平均值，测试点距地板的边缘不得小于次测试结果的平均值，测试点距地板的边缘不得小于 100mm。 八八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试防

21、静电地面对地电阻和表面电阻的测试 图图 14地面对地极母线电阻测试地面对地极母线电阻测试 R 地面（防静电水磨石） 接地母线 100VDC兆欧表 测试电极 50 2kg 八八 防静电地面对地电阻和表面电阻的测试防静电地面对地电阻和表面电阻的测试 图图 15 地面表面点对点电阻的测试地面表面点对点电阻的测试 R 防静电铺设地面 导电橡胶垫 100VDC兆欧表 测试电极 50 2kg 0 . 9 1m 九九 防静电工作台静电性能测试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防静电工作台面应使用静电耗散材料制成并接地良 好，好，GJB 3007-97GJB 3007-97

22、推荐的工作台面尺寸为推荐的工作台面尺寸为12001200600mm600mm2 2。 对地电阻的测试原理按图对地电阻的测试原理按图1616所示，测试电表的一端所示，测试电表的一端 接到腕带接地插孔上，另一个电极距此接到腕带接地插孔上，另一个电极距此0.9m0.9m，测试，测试5 5个点个点 （测试电极以（测试电极以0.3m0.3m为半径绕接地插孔旋转移动），取其为半径绕接地插孔旋转移动），取其 平均值；进行表面点对点电阻测试时，二测试电极相距平均值；进行表面点对点电阻测试时，二测试电极相距 0.3m0.3m，测试时一个电极不动，另一个电极以，测试时一个电极不动，另一个电极以0.3m0.3m为半

23、径为半径 绕固定的电极旋转移动，共测试绕固定的电极旋转移动，共测试5 5组数据取其平均值；按组数据取其平均值；按 图图1717所示，测试工作台面对地系统电阻。所示，测试工作台面对地系统电阻。 九九 防静电工作台静电性能测试防静电工作台静电性能测试 测试电极 50 2kg R 100VDC兆欧表 腕带插孔 导电橡胶垫 图图 16 工作台面对腕带插孔电阻测试工作台面对腕带插孔电阻测试 九九 防静电工作台静电性能测试防静电工作台静电性能测试 图图 17 工作台面对地系统电阻测试工作台面对地系统电阻测试 R 100VDC兆欧表 测试电极 50 2kg 防静电工作台 导静电地脚螺栓 导静电地面 导电橡胶

24、垫 ESD 典型问答讲解典型问答讲解 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？、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

25、 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、问：需要在机器与地间连接1M 电阻吗？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

26、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

27、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环境空气的相对湿度是如

28、何影响ESD 的？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

29、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。 10.测试防静电腕时有没有最低要求，而且最低或更测试防静电腕时有没有最低要

30、求，而且最低或更 合理的要求是什么？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. 我们每周都要检查我们每周都要检查ESD 工作台面以确保它确地的通过工作台面以确保它确地的通过1M 电阻电阻 接地。在接地。在ESD（硬地）（硬地） 与导电工作面接地（软地）间电阻读数不与导电工作面