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(cè)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(chǎng)等環(huán)境的影響。

為了方便分析，統(tǒng)一測(cè)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防靜電測(cè)試主要以人體模型(HBM)為準(zhǔn)靜電場(chǎng)屏蔽和靜電放電屏蔽是不同的概念，靜電場(chǎng)屏蔽是指限制靜電場(chǎng)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(chǎng)快速變化，有電磁能量通過近場(chǎng)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(cè)量裝置中要求感應(yīng)能量小于50nJ。
 
二、目前的防靜電測(cè)試方法
目前，國(guó)內(nèi)檢測(cè)市場(chǎng)上有兩種測(cè)試防靜電屏蔽包裝袋的方法：表面電阻測(cè)試方法和靜電感應(yīng)峰值電壓測(cè)試方法。

表面電阻測(cè)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(cè)試，國(guó)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(cè)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(cè)試，故測(cè)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(cè)試結(jié)果與屏蔽性能測(cè)試要求存在差距。

靜電感應(yīng)峰值電壓測(cè)試根據(jù)GJB2605－96進(jìn)行測(cè)試。靜電屏蔽感應(yīng)峰值電壓測(cè)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(cè)量探頭和示波器。

測(cè)量探頭應(yīng)具有高的阻抗(不小于1×107Ω)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(cè)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(chǎng)，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(cè)量探頭檢測(cè)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(cè)試裝置中的測(cè)量探頭測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試方法有一定的局限性和不完整性。
 
三、感應(yīng)能量法測(cè)試原理
國(guó)內(nèi)在防靜電屏蔽包裝袋檢測(cè)上就是使用的表面電阻測(cè)試方法和靜電感應(yīng)峰值電壓測(cè)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(cè)試儀器有ACL－500、ETS－431型等，都是以測(cè)量到的感應(yīng)峰值電壓作為指標(biāo)的。

表面電阻測(cè)量方法通過測(cè)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(guó)標(biāo)ANSI/ESDSTM11．31－2006提供一種新型防靜電屏蔽包裝袋測(cè)試方法研制的一種新型測(cè)試防靜電屏蔽包裝袋的裝置，利用感應(yīng)能量測(cè)試的方式能夠準(zhǔn)確測(cè)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。

本測(cè)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(chǎng)，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(cè)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（式略）。

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(cè)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(cè)試中由于測(cè)量探頭測(cè)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(cè)試裝置由于只能測(cè)試防靜電屏蔽包裝袋內(nèi)外表面電阻而造成的測(cè)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(guó)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。

四、結(jié)束語
采用感應(yīng)能量的測(cè)量方法代替目前普遍采用的感應(yīng)電壓與測(cè)量表面電阻的方法，避免了感應(yīng)電壓測(cè)量方法與測(cè)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(guó)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(cè)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(cè)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(cè)量誤差。

3、感應(yīng)電壓方法中，人體模型靜電放電脈沖的測(cè)量要求示波器的帶寬為50MHz，不能全面反映測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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)。