国内外电子防静电标准技术差异性的探讨精文档格式.docx

1、这类组合材料的电阻值有可能较高，但受到摩擦时产生的静电较少；第三类为天然（或人工合成导电塑料等）含有导电离子的材料。象某些大理石、矿渣水泥、电胶木材料等。这类材料是通过物体内导电离子等耗散静电。O 低起电性材料确定依据国际标准，可以用两种实验方案确定低起电性材料。第一种为摩擦起电实验法。即通过对物体摩擦，测试其起电电压（或电荷量）阈值。这种实验方法适用于两种摩擦带电序列不同物体编织与组合物体的低起电性实验；第二种为静电衰减时间实验。即通过直接充电或电晕喷电法使被测物体带电到某一阈值，然后将其接地，测量其静电衰减到某一阈值的时间，判定是否属于低起电性材料。这种方法适用于吸湿性较好和含导电离子的低

2、起电性材料试验。有关实验方法和判定阈值，ANSA/ESD S20.20、IEC61340都有明确表述。2）静电接地技术与接地电阻我国标准（包括国标、军标、电子行业标准）规定：防静电接地应和其它接地，象设备保护接地、防雷接地等共用一个接地体，并采取等电位连接方式。当采取防静电接地单独设置时，其接地极和防雷接地极之间距离要保持一定距离（GB50611电子工程防静电设计规范规定之间距离不少于20米）。IEC61340-5-1规定：防静电接地可以和设备保护接地共用一个接地体。ANSI/ESD S20.20- 规定防静电接地须单独设置，不能和设备保护接地共用一个接地体。 上述国内外标准有关静电接地各种规

3、定符合静电防护和安全基本要求。但从实际应用考虑，ANSI/ESD S20.20较其它标准更具合理性。IEC和我国标准规定：用兆欧表测试出防静电装备表面与其接地线之间电阻再与用接地电阻测试仪测出的接地极的接地电阻相加得出防静电装备的静电泄漏电阻值（系统电阻或对地电阻）。对防静电装备与地线接地极之间连线电阻，则采用万用表测试。由于其电阻相对静电泄漏电阻很小，可忽略不计。ANSI/ESD S20.20-TR53规定：将兆欧表一端测试线连接到放在防静电装备表面的电极上，另一端连接到设备保护接地线上，直接测出静电等电位电阻（包括静电泄漏电阻、接地极接地电阻、保护接地电阻等）。保护接地电阻相对静电泄漏电阻

4、很小，可忽略不计。TR53方法可以方便测出防静电装备实际接地或处于流动状态装备（不易设置固定接地线的运转车、椅子）的接地连接状况。另外当防静电装备距离防静电接地极很远情况（几百米以上或高层楼房时）下的连接状况也很容易检查。采用我国标准或IEC标准时，实现上述检测比较困难，而且对流动状态的装备（带导电链、轮的椅子和小车等）通过地坪接地的连接效果无法判定。对静电接地电阻值，各国标准的规定有所不同。ANSI/ESD S20.20规定：设备接地电阻1（接地极电阻）；辅助接地电阻（至设备接地极电阻）25；防静电等电位接地电阻1109。我国标准SJ/T10694（电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范）

5、、GB50611规定小于10.其值主要考虑和防雷接地电阻值（我国标准规定小于10）的统一，实现等电位，预防雷电的反击。3）柔性静电屏蔽包装的耦合能量与电压在EPA（防静电工作区）以外静电敏感产品运输、存储等或在静电放电较强的环境中，静电敏感产品所用包装通常为静电屏蔽包装。目前对其静电放电的屏蔽效果，通常采用包装的静电耦合能量或电压来评判。耦合能量或电压的测定可防止仅测内、外包装表面电阻（或表面电阻率）所带来的因材料防静电改性所造成电阻不均匀或存在破损原因，对包装静电屏蔽性能的误判。通过静电放电试验可以知道。HBM、CDM、MM模型放电时间仅纳秒或微秒级，其峰值功率几瓦至几百瓦以上。静电放电对静

6、电敏感器件损害大多数原因取决于放电功率引起的热效应而不是电压。所以目前ANSA/ESD S20.20、IEC61340-5-1-2007标准对柔性静电屏蔽包装静电放电屏蔽效果都是以耦合能量（小于50nJ）大小来评判的。另外静电屏蔽包装作为军用包装多用于火工品、电子引信、炸药等包装。火工品通常是以最小点火能量来判断起爆阈值（MILPRF81705 可密封柔韧性防静电阻隔材料规范规定小于10nJ），所以采用放电能量值做判定较符合实际情况。国军标3007（防静电工作区技术要求）、SJ/T10694、GJB2605（可热封柔韧性防静电阻隔材料规范）都是等效采用旧版本的MIL和IEC61340-5-1-

7、1999版本，以放电耦合电压值（小于30V）作为评判依据，显然已经滞后。ANSA/ESD S20.20、IEC61340-5-1-2007标准规定：放电实验设备采用HBM模型，用1000V模拟电压实验。众所周知，在实际工作中人体带静电荷后对大地电压常超过1000V，干燥季节可达上万伏以上。放电电压1000V的规定与实际情况有一定差距，建议放电模拟实验电压改为5000V比较适宜。4）防静电服摩擦带电量与服装静电泄漏电阻ANSI/ESD STM 2.1（服装）、IEC61349-5-1规定了防静电服静电泄漏电阻（带接地端子防静电服）、表面点对点电阻测试方法和要求。通常在实际工作中，对采用静电泄漏原

8、理制作且织物导电均匀的工作服采用静电泄漏电阻、表面点对点电阻的测试方法基本满足实际需要。 GB12014、GJB3007、SJ/T10694 规定表面点对点电阻测试方法与ANSI/ESD、IEC61340-5-1接轨，但技术指标存在较大差异，特别是GB12014对点对点电阻的量值分级没有任何实际意义。建议在修订标准时，量值尽可能与ANSI/ESD 接轨，并增加带接地端子工作服的技术要求。IEC61340-5-1规定服装表面点对点电阻值：小于110。其值高于其它任一标准规定原因在于该标准允许低起电性织物（两种带电序列不同的纤维摩擦带电后之间，依靠其间电晕放电消散静电）的使用。这类织物往往电阻值较

9、高，但摩擦起电量较小。GB12014等效采用日本JIS标准，提出防静电服摩擦带电量测试法。该法对两种带电序列不同的纤维摩擦带电后依靠其间电晕放电消散静电的工作服测试，从原理上分析没有基本的缺陷。该法是将工作服摩擦带电后，放入法拉第筒内测其电压或电量。电压或电量值和法拉第筒、仪器的对地电容有关。GB12014规定的对地电容值在0.01f左右。实际上人员穿着工作服时的对地电容在80-350pf，远远小于标准规定值。根据下式：V Q/C 1-1不同对地电容，其被测物体带电电压（电量）是不同的。显然 GB12014规定的电容量值过大和实际使用情况有较大差异，即实际使用的工作服带电量可能高于实验值，为了

10、更准确模拟实际使用，建议在修订该标准时，将测试系统对地电容量值进行修改并减小到300pf比较适宜。5） 人体对地电阻和电压SJ/T10694规定人穿戴防静电鞋的对地电阻测试方法等效采用IEC61440-5-1和ANSI/ESDESD STM 97.1 （地板材料、鞋类与人接触电阻测量）规定方法。对鞋与地坪接触电阻及通过地板的静电泄漏实际效果评估没有提及。ESD STM 97.2 （ 地板材料和鞋类、人体静电电压测量）提出在实际工作装态下（穿着防静电服、鞋和在防静电地坪行走）用接触式静电电压表测试人体起电电压（规定小于100V）。采用人体静电电位测试法，主要测试人体实际接地和耗散静电情况，能够评

11、价防静电鞋、地板和连接系统的实际静电泄漏状况。该方法比较严谨，考虑实际应用情况。6）电阻参数与测试电压IEC61340-5-1和ANSI/ESD对电阻类参数测试时所用电压规定为直流10V；100V。对高电阻材料必须用较高电压测试其电阻。因防静电用品涉及安全问题，测试电压高不仅是为测试静电泄漏电阻，还要测试用品绝缘强度。欧美国家所用电源电压大都是110V，用直流100V测试绝缘强度基本满足要求。我国电源都是220V和380V，显然用100V测试绝缘性是不合理的。原我国标准规定用直流500V电压，后和国际接轨改为100V，这点不适于我国国情。另外由于高分子改性防静电材料大都存在测试电压和电阻的非线

12、性问题（随着电压升高，电阻减小）。测试电压使用的混乱，在实际工作中造成了很多麻烦。建议涉及安全场合，测试12电压宜用500V，在各个标准中对测试电压应有明确规定。7）静电衰减时间测试阈值IEC61340-5-1规定测试防静电用品静电衰减时间时，将被测用品或材料充电1000V后将被测物接地，带电物体上所带电压降至100V时的时间小于2s。静电衰减时间测试方法可用于多种防静电材料（包装等）测试。标准考核降至100V的时间，是考虑EPA（防静电工作区）理论设计静电积聚值不高于100V的情况（国际标准规定）。但实际很多静电敏感器件静电损坏阈值才几十伏甚至十几伏，所以100伏的阈值相对高些。建议将100

13、V改为10V更严谨，对磁头、磁存储器等这一类敏感度极高的SSD（静电敏感器件）的保护提供更客观的评价方法。8）防静电性能持久性的检验方法实际使用的防静电用品、材料的防静电性能分短实效和长时效两类，通常用永久性导电材料作为添加剂的改性防静电材料其防静电性能持久，而用防静电表面活性剂或用水处理的材料防静电性能维持时间较短。目前国内外对防静电性能时效实验方法尚无，在市场上销售的防静电产品的时效性有很大差别。有的材料（用品）使用半年以后，基本不具有防静电性能，但因用户不知道还在继续使用，对SSD产品造成损害。此问题在制定检验标准可作如下规定：O 相关标准增加永久性防静电材料（用品）预处理环节，即采用中

14、性（PH7）洗涤剂或其它类型清洗剂进行表面多次循环处理（循环次数可根据实际情况确定），再在干燥箱50的环境温度下进行24小时烘干后，再在规定的温、湿度平衡24-48小时后，测其防静电性能。 O 对于非永久性防静电材料或用品，生产企业应给出有效的使用周期，并在产品说明书标注清楚，以供用户参考。9）产品、工程检验环境的相对湿度分级防静电用品、材料和工程的防静电性能和其环境湿度密切相关，通常防静电性能随环境湿度增高而变好。在实际工作中现场检验时的温、湿度很难控制，往往在湿度高的季节验收工程和产品时很容易通过，但到干燥季节时往往防静电性能很差。目前我国各相关标准对测试时的环境温、湿度规定不同，因检验环

15、境湿度不统一造成实际工作的难度和出现检验结果差异较大。IEC61340对测试环境湿度规定三个级别：12%3%RH; 25%3%; 50%3%。为统一和国际接轨并简化检验工作，建议防静电用品、材料、工程分实验室抽样检验和实际现场检验两种不同情况处理。通常防静电用品（材料）、工程（环氧地坪、水泥类地坪、瓷砖地坪等）由企业送样到第三方检验机构按环境湿度25%3%RH平衡和预处理后进行实验室检验。通常在此湿度范围检验，防静电指标符合要求的产品或样块，在其它环境下不会出现问题。在实际工程中，因湿度往往降不到很低范围时，可将测试时湿度规定为40%3%70%3%RH。现场检验前提是先将样块送样到第三方检测机

16、构并在实验室中检验合格。这样兼顾解决了高湿度环境对产品或工程检验结果过于宽松和实验室检验环境条件在检验现场无法实现的问题。10）离子静电消除器残余电压、消除静电效率与放电针ANSI/ESD S20.20、IEC61340-5-1、GJB3007A、SJ/T10694标准规定单台离子静电消电器残余电压不高于50V，SJ/T（离子化静电消除器通用规范）则将静电消除器残余电压分A级：5V；B级10V； C级50V.该标准分级比较合理，考虑了静电敏感度较高产品（10V至50V敏感度）的保护问题。另外ANSI/ESD S20.20标准对测试距离和消电器消除静电效率没有具体规定，这对消电器消除静电的质量评

17、价是不完整的。静电消除器的放电针材质质量在上述标准中没有细化提出，放电针的质量和离子静电消除器消除静电效率、残余电压、对使用环境的污染密切相关。国际上一些著名制造商已提出放电针材质及适用环境等级。例如：钛（Ti）针使用环境洁净等级为ISO 4级以上，其寿命2至4年，养护周期3至6月；钨（TG）针使用环境洁净等级为ISO 4级以上，其寿命3至5年，养护周期6月；碳化硅（CVD-SIC）针使用环境洁净等级为ISO 1级以上，其寿命3至5年，养护周期3至6月。建议在修订标准时将放电针材质、养护、使用环境洁净等级等内容增加和细化。11）摩擦起电电压测试SJ/T10694（电子产品制造与应用系统防静电检

18、测通用规范）、SJ/T11412（防静电洁净工作服及织物通用规范）、SJ/T11090（电子工业合成纤维防静电绸性能及实验方法）、GB/T（纺织品静电测试方法）对纺织品、防静电材料的防静电性能判定的基本方法都是基于测试摩擦起电电压原理。通过长期采用上述方法进行测试，可看出摩擦起电电压测试法存在以下技术缺陷（不包括两种带电序列不同材料编织物的摩擦带电测试）：0 摩擦介质种类、摩擦压力、摩擦面积、摩擦速率、环境湿度、摩擦方式与时间、 被试验物接地状况很难通过一部标准来规范。因此在实际工作中上述标准规定的各种测试法的测试结果，存在较大差异性，甚至同一种测试方法，每次测试数据不一致性都很明显。0 在实

19、际工作中由于现场条件所限，规范摩擦起电的测试条件非常困难，甚至是不可能实现。 为解决这个问题，建议采用IEC61340规定的静电衰减期测试方法替代摩擦起电电压测试。即通过改装的充电极板测试仪（由充电器、时间计数器、非接触式静电电压表、测试极板等组成测试系统），对其电极充电（1000V）后，用直径60mm的，并带有导电橡胶接触面的电极直接与接地的被测材料或实际使用的防静电用品（或工程地坪等）接触，测试其静电衰减至100V或10V时的时间 .当时间少于2秒时，则判定静电泄漏性能符合要求。（3）防静电检测技术与测试仪器现状与提高1）电阻类参数测试与高阻测试仪在我国，这类仪器生产、计量、使用已经非常普

20、及，且技术成熟。但用于静电泄漏电阻检测的高阻测试仪还需完善，其问题表现在测试电压档位及量程的自动转换不符合相关标准要求和便携式高阻仪量程较低。通常高阻测试仪电压应设置：10V;100V;500V档位。100V（含100V）档位以上电阻量程应在1X10-1X10 范围内。另外测试电极不配套和表面、体积电阻测试电极几何尺寸、技术要求不规范也是比较突出的问题。建议制修订的相关标准中有关电极的规定参照IEC61340执行（国外仪器：TREK152、ACL-800等）。2）充电极板测试仪（离子平衡分析仪）充电极板测试仪主要由时间计数器、静电电位测试仪、接触式充电器等组成。一般仪器时间分辨率0.1秒，充放

21、电量程1000V-100V；5000V-500V。该仪器（国外型号：TI7000、CPM374等）可用于离子静电消除器静电消除时间、材料静电衰减时间、离子静电消除器残余电压等的测试。目前我国还没有此类仪器研发和生产。鉴于此类仪器对产品质量检验的重要性，有关单位应组织这款仪器研发。同时对研发仪器做进一步技术改进，将衰减量程下限413设定到10V或更低，以满足实际工作需要。3）非接触式静电场测试仪（静电电压表）我国生产的这类仪器在技术层面存在一些问题，主要表现在：仪器可靠性较低；输入电阻不够高（通常输入电阻应大于10 ）；仪器电极结构工艺设计和材料存在缺陷；仪器设置功能较少（缺少峰值锁定、自动校对

22、距离等）；线性误差大；分辨率低等。这类问题存在，使我国国产仪器测试误差较大。国外同类产品型号：SIMCO FMX-2、SM系列等。4） 接触式静电电位仪我国已有14Q3、Q2等接触式静电电位仪的生产和使用，但这类仪器适合在石化系统使用，且仪器误差和分辨率都不能满足电子行业的需要。电子行业急需高输入电阻且分辨率达到5V，量程在0-2000V的，并带有各类测试电极的接触式静电电位仪。（国外产品：TREK541-A）。.5）静电放电探测仪实际静电放电分接触和非接触式放电。其放电可产生宽带脉冲，频率在几百HZ至几GHZ。该电磁脉冲可干扰电子设备，也可对静电敏感器件造成损害。在实际工作环境中，很难监测到

23、这种随机的静电放电，因而对静电源和静电放电原因很难确定。近年国外已研发和应用了一种静电放电探测仪（电磁脉冲感应器）。它的感知半径可达2m,频率响应在几百HZ至3GHZ，可方便观测到关键工位静电放电情况，从而找出静电放电原因。目前我国还没有该类仪器问世。6）HBM、MM、CDM、BMM模型试验装置建立这些模型和利用这类实验仪器进行静电敏感器件放电实验，对静电防护理论建立和发展，具有重要意义。目前这类实验仪器在国内还属空白，基本是依靠进口，价格昂贵。国内 个别单位在研发，但无论是可靠性 还是精度都差得很远，不能推广使用。国内急需研发出可靠性较高的该类仪器。7） 静电耦合能量（电压）测试仪目前国外对静电屏蔽包装的屏蔽性能检验是利用HBM模型（SC-01-300型等），加1000V的静电脉冲电压测试屏蔽包装的耦合能量或是电压。其测试方法和指标已标准化，国内商品化仪器尚无。防静电屏蔽包装是使用场合很广泛的一种产品，其质量优与劣无论是对静电敏感器件质量保证还是对火工品的安全性都很重要。监测该指标的仪器国产化及推广应用具有较大现实意义。