CN202033429U

CN202033429U - 一种防静电屏蔽袋测试装置

Info

Publication number: CN202033429U
Application number: CN2010206806199U
Authority: CN
Inventors: 冯文武; 刘民
Original assignee: 514 Institute of China Academy of Space Technology of CASC
Current assignee: 514 Institute of China Academy of Space Technology of CASC; Beijing Dongfang Measurement and Test Institute
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2020-12-24

Abstract

本实用新型涉及一种防静电屏蔽袋测试装置，包括静电放电模拟器、电极极板、电容探针和示波器，电极极板包括对称设置在防静电屏蔽袋的侧壁外表面的放电电极和地电极，两电极极板分别与静电放电模拟器相连，电容探针包括设置在防静电屏蔽袋的内壁上的两个平行极板，两个平行极板中的一个与放电电极相对应，另一个与地电极相对应，两个平行极板之间为绝缘材料，该装置还包括低感电阻和电流探针，电容探针的两平行极板通过各自引出的导线连接至低感电阻的两端以形成放电回路，电流探针设置于放电回路中并与示波器相连。该装置能够准确测量并读取防静电屏蔽袋内感应能量，利用感应能量测试的方式准确测试出防静电屏蔽袋性能的优劣，且分辨率高。

Description

一种防静电屏蔽袋测试装置

技术领域

本实用新型涉及测试技术领域，特别是一种防静电屏蔽袋测试装置。

背景技术

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，静电造成的故障及造成的危害也更加普遍，尤其对于静电敏感产品，通常将其放置于防静电屏蔽袋中使其免受静电干扰，防静电屏蔽袋通常为三层结构，其内层为静电耗散材料，中间层是作为屏蔽层的铝箔，外层是耐磨加固层，防静电屏蔽袋性能的好坏，直接影响到其内包装的产品的质量，故对防静电屏蔽袋的静电屏蔽性能进行测试尤为重要。

目前市场上有两种测试防静电屏蔽袋的装置：静电电阻测试装置和静电感应电压测试装置。其中，静电电阻测试装置是对防静电屏蔽袋内表面的电阻进行测试，通过在防静电屏蔽袋内表面对称设置两个导体电极，该方式只能测试防静电屏蔽袋内层表面电阻，而并非防静电屏蔽袋的屏蔽层的电阻阻值，故测试结果并不能反应防静电屏蔽袋的静电屏蔽性能，测试结果与屏蔽性能测试存在差距。静电感应电压测试装置的结构示意图如图1所示，包括ESD(Electro-Static discharge，静电放电)模拟器、电极极板、电容探针4、电压探针5和示波器。其中，电极极板包括对称设置在防静电屏蔽袋1的侧壁外表面的放电电极2和地电极3，两电极极板连接ESD模拟器，ESD模拟器符合EIA-541(1988)规定的静电放电敏感产品包装材料标准，采用200pF电容和400kΩ电阻串联；电容探针4设置在防静电屏蔽袋1的内壁上，该电容探针4的两个平行极板设置在与电极极板相对应的位置，两平行极板之间为绝缘材料，两平行极板分别通过电压探针5连接至示波器。ESD模拟器提供静电放电功能，电极极板随着ESD模拟器放电电流产生一个变化的电场，电容探针4感应放电电极2与地电极3之间静电放电过程中静电屏蔽袋1内部的感应电压变化的过程，该感应电压被电压探针5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。该静电感应电压测试装置中的电压探针5测得的感应电压信号为示波器两通道之间的差值，即电容探针4的两探头之间的信号之差，但波形衰减越快，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波器的带宽在GJB 2605-1996中为50MHz，并不能全面反映防静电屏蔽袋在静电放电ESD脉冲宽频带(Hz～GHz)情况下的屏蔽效果。

实用新型内容

本实用新型针对现有的两种测试防静电屏蔽袋静电屏蔽性能的装置通过表面电阻测试和感应电压测试均存在缺陷等问题，提供一种新型防静电屏蔽袋测试装置，能够准确测量并读取防静电屏蔽袋内感应能量，利用感应能量测试的方式准确测试出防静电屏蔽袋性能的优劣，且分辨率高。

本实用新型的技术方案如下：

一种防静电屏蔽袋测试装置，包括静电放电模拟器、电极极板、电容探针和示波器，电极极板包括对称设置在防静电屏蔽袋的侧壁外表面的放电电极和地电极，两电极极板分别与静电放电模拟器相连，所述电容探针包括设置在防静电屏蔽袋的内壁上的两个平行极板，所述两个平行极板中的一个与放电电极相对应，另一个与地电极相对应，两个平行极板之间为绝缘材料，其特征在于，还包括低感电阻和电流探针，所述电容探针的两个平行极板通过各自引出的导线连接低感电阻的两端以形成放电回路，所述电流探针设置于放电回路中并与示波器相连。

所述示波器与计算机相连；所述示波器接收电流探针检测并传输过来的流过低感电阻的电流信号，并将采集到的电流波形数据传输至计算机，所述计算机将接收的电流波形数据进行累计计算得到电容探针感应的能量值。

所述静电放电模拟器采用标准人体模型，所述标准人体模型包括100pF电容和1.5kΩ电阻串联。

所述低感电阻的阻值为400Ω～600Ω，优选为500Ω。

所述示波器采用泰克示波器。

所述电流探针为感应线圈，所述感应线圈将自身感应的磁信号转化为电信号并传输至示波器。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型涉及的防静电屏蔽袋测试装置，包括低感电阻和电流探针，低感电阻与电容探针的两平行极板形成放电回路，即电容探针并联低感电阻，电流探针设置于放电回路中并与示波器相连。当静电放电(ESD)模拟器模拟实际静电放电时，电极极板随着ESD模拟器放电电流产生变化电场，电容探针感应到电极极板中的放电电极与地电极之间静电放电过程中防静电屏蔽袋内部的感应电压变化的过程，在电容探针感应电压的变化过程中，电容探针与低感电阻形成放电回路，低感电阻流过的电流变化过程被设置于放电回路中的电流探针检测并将其传输给示波器进行采集，示波器采集到电流波形数据，可以进一步利用能量计算公式将电流波形数据进行计算得到电容探针感应的能量值。在电容探针与低感电阻形成的放电回路中，由于低感电阻的感抗值非常低，使得其内电感部分的影响小，电感对感应电流的影响也非常小，可以忽略对测试结果的影响，低感电阻的电阻值接近理想。采用电流探针避免了现有的静电感应电压测试装置中由于电压探针测量的感应电压信号时存在的误差以及其局限性，也不存在静电电阻测试装置由于只能测试防静电屏蔽袋内层表面电阻而造成的测试结果存在缺陷的问题。由于有防静电屏蔽袋的屏蔽，大部分放电能量被屏蔽层屏蔽，只有很小一部分能量通过防静电屏蔽袋，被内部设置的电容探针感应到，并通过低感电阻进行能量释放，本实用新型该装置利用感应能量测试的方式准确测试出防静电屏蔽袋性能的优劣，且分辨率高，能够达到20纳焦。

附图说明

图1为现有的静电感应电压测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型防静电屏蔽袋测试装置的优选结构示意图。

图3为计算机内的软件流程图。

图中各标号列示如下：

1-防静电屏蔽袋；2-放电电极；3-地电极；4-电容探针；5-电压探针；6-低感电阻；7-电流探针。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

图2为本实用新型防静电屏蔽袋测试装置的优选结构示意图，包括ESD模拟器、电极极板、电容探针4、低感电阻6、电流探针7、示波器和计算机，其中，电极极板包括对称(或近似对称)设置在防静电屏蔽袋1的侧壁外表面的放电电极2和地电极3，放电电极2和地电极3均连接ESD模拟器，ESD模拟器的规格为ESS-2002，采用国内外通用标准人体模型(HBM，Human Body Model)，该ESD模拟器等同于100pF电容和1.5kΩ电阻串联，电容探针4设置在防静电屏蔽袋1的内壁上，该电容探针4为平板电容，即包括两个平行极板，两平行极板使用良性导体且其设置位置分别与防静电屏蔽袋1的侧壁外表面设置的电极极板(放电电极2和地电极3)相对应，两平行极板之间采用聚碳酸酯或丙烯酸介质作绝缘材料，电容探针4的两平行极板均引出一根导线，这两根导线连接低感电阻6两端，使得电容探针4与低感电阻6形成闭合回路，即放电回路，低感电阻6阻值范围为400Ω～600Ω，优选为500Ω，也可以理解为电容探针4并联500Ω低感电阻，电流探针7设置于放电回路中，且电流探针7与示波器相连，示波器再与计算机相连。

本实用新型该装置的工作原理如下：ESD模拟器提供静电放电功能，模拟实际静电放电情况；电极极板随着ESD模拟器放电电流产生一个变化电场；电容探针4感应电极极板中的放电电极2与地电极3之间静电放电过程中防静电屏蔽袋1内部的感应电压变化的过程，在电容探针4感应电压的变化过程中，通过500Ω低感电阻产生放电回路；500Ω低感电阻流过的电流变化过程被设置于放电回路中的电流探针7检测并将其传输给示波器进行采集，电流探针7为感应线圈，该感应线圈将自身感应的磁信号转化为电流信号并传输至示波器，示波器接收电流探针7检测并传输过来的低感电阻6流过的电流信号，并将采集到的电流波形数据传输至计算机，最后由计算机根据示波器采集的电流波形进行累积计算得到电容探针4感应的能量值。

本实用新型防静电屏蔽袋测试装置首先进行ESD模拟器等器件的自检，当各器件功能正常时，开始测试防静电屏蔽袋。该装置的工作流程如下：

a)、闭合SW1开关，释放掉放电电极2与地电极3上面的剩余电荷，然后断开SW1。

b)、使用ESD模拟器给其内的100pF充电1kV，断开充电电源，采取接触放电模式给放电电极2放电。

c)、由于有防静电屏蔽袋1的屏蔽，大部分放电能量被防静电屏蔽袋1的屏蔽层屏蔽，只有很小一部分能量通过防静电屏蔽袋1内部的电容探针4感应到，并通过500Ω低感电阻6进行能量释放。

d)、500Ω低感电阻6上面的进行能量释放过程被电流探针7检测到并传输至示波器(如泰克CT-2、CT-1)进行采集。

e)、计算机根据示波器内采集的电流波形进行计算得到能量值。

其中，步骤e)中的能量计算方法：

1)、计算每个采样点的电流平方，即；

2)、按公式(1)计算能量值。

E = R \times t \times Σ_{i = 1}^{n} I_{i}^{2} . . . (1)

式中：

R——放电电阻，即500Ω低感电阻，Ω；

t——采样时间间隔，S；

I_i——示波器采集到的电流值，A；

n——采样总数，次。

计算机内采用Labview工具进行能量计算，其软件流程如图3所示。首先进行初始化设置，设置采样间隔t＝2E-10，采样总数n＝10000，放点电阻R＝500Ω，采样点i＝0，I²＝0；然后进行平滑滤波，过滤掉电流信号中如噪声等不需要的成分；然后计算每个采样点的电流平方，并对电流进行累积计算

当采样10000次后，根据公式E←R*t*I²得到能量值，即与公式(1)相对应。

本实用新型的该装置通过电容探针4并联500Ω低感电阻6，防静电屏蔽袋1外部静电放电过程中，通过设置在防静电屏蔽袋1内部的电容探针4感应的电荷流经500Ω低感电阻6形成能量释放回路，电流探针7采集整个流经500Ω低感电阻6的电流变化过程，最后通过计算机计算流经500Ω低感电阻6的能量值，也即电容探针4感应的能量值。示波器的带宽可以为200MHz或以上，能够更全面反映防静电屏蔽袋在静电放电ESD脉冲宽频带(Hz～GHz)情况下的屏蔽效果，测量范围得到了加强。该装置将测试的数据转换为能量值，通过集成完成能量采集计算，利用感应能量测试法能够准确测试出防静电屏蔽袋性能的优劣，且分辨率高，能够达到20纳焦，测试准确可靠。并且在防静电屏蔽袋的要求上能够给出具体量化的数值供参考，使测试结果更具有科学性、直观性。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims

1.一种防静电屏蔽袋测试装置，包括静电放电模拟器、电极极板、电容探针和示波器，电极极板包括对称设置在防静电屏蔽袋的侧壁外表面的放电电极和地电极，两电极极板分别与静电放电模拟器相连，所述电容探针包括设置在防静电屏蔽袋的内壁上的两个平行极板，所述两个平行极板中的一个与放电电极相对应，另一个与地电极相对应，两个平行极板之间为绝缘材料，其特征在于，还包括低感电阻和电流探针，所述电容探针的两个平行极板通过各自引出的导线连接低感电阻的两端以形成放电回路，所述电流探针设置于放电回路中并与示波器相连。

2.根据权利要求1所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述示波器与计算机相连；所述示波器接收电流探针检测并传输过来的流过低感电阻的电流信号，并将采集到的电流波形数据传输至计算机，所述计算机将接收的电流波形数据进行累计计算得到电容探针感应的能量值。

3.根据权利要求1所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述静电放电模拟器采用标准人体模型，所述标准人体模型包括100pF电容和1.5kΩ电阻串联。

4.根据权利要求1至3之一所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述低感电阻的阻值为400Ω～600Ω。

5.根据权利要求4所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述低感电阻的阻值为500Ω。

6.根据权利要求1所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述示波器采用泰克示波器。

7.根据权利要求1所述的防静电屏蔽袋测试装置，其特征在于，所述电流探针为感应线圈，所述感应线圈将自身感应的磁信号转化为电信号并传输至示波器。