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1、国内外电子防静电标准技术差异性的探讨本章仅对各标准体系及技术不同方面进行探讨，对技术缺陷提出改进建议，同时提出其发展趋势。（1）标准体系适用范围美国ANSA/ESD S20.20静电放电控制程序、国际电工委员会IEC61340静电是涵盖了电子产品设计、制造、使用、维护、存储、运输等，并汇集产品、工程、技术、培训、质量体系及认证等方面内容的完整和综合性的标准体系，是电子静电防护的纲领性文件，被国际所通用。当前国际各国涉及静电敏感电子产品的贸易、技术、质量、认证等方面工作，基本是依据这两个标准体系。我国标准（GB)、军标（GJB)、电子行业标准（SJ）尚无形成各自完整的防静电标准体系，都是产品、技
2、术要求、质量检验、培训或是其它单一内容标准，存在适用范围窄、不系统、相互不衔接、不能作为开展防静电质量体系认证的依据、与国际接轨不够等诸多问题，在推广使用中存在很大局限性。目前我国急需制定出象ANSI/ESD S20.20或IEC61340-5-1那样综合性并与国际接轨的国家或电子行业防静电体系标准，以指导IT企业相关工作。（2）重要技术比较及改进1）静电防护材料的划分ANSA/ESD S20.20静电放电控制程序、IEC61340静电等标准将静电防护材料分为：静电耗散、导静电、静电屏蔽、低起电性四种类型，并对其技术参数做了统一规定。我国标准（包括国标、军标、电子行业标准）对静电耗散、导静电、
3、静电屏蔽材料参照 ANSA/ESD S20.20、IEC61340等做了划分（国内各标准对技术参数划分存在不一致的问题），对低起电性材料尚无规定。低起电性材料在实际工作中大量使用和出现，有些材料成本很低，能大幅降低防静电硬件系统成本。O 低起电性材料种类及耗散静电原理低起电性材料大致有三类：第一类为吸湿性较强的物体，象木材、纯棉布、含木纤维的纸壳或是加入表面活性剂的材料等。这类材料在环境湿度较高的环境中（50%RH以上），通过水分子耗散静电；第二类为两种摩擦带电序列不同物体编织或组合的材料，当受到其它物体摩擦时，两种不同物质产生正、负静电荷，通过其间电晕放电消散静电。这类组合材料的电阻值有可能
4、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起电性材料试验。有关实验方
5、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定符合静电防护和安全基本要
6、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很小，可忽略不计。TR53
7、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）、GB50611规定小于1
8、0.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。静电放电对静电敏感器件损害大多数原因取
9、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IEC61340-5-1-1999版本，以放电耦合电
10、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，对采用静电泄漏原理制作且织物导电均匀的工作
11、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高，但摩擦起电量较小。GB
12、12014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，为了更准确模拟实际使用，建议在
13、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，能够评价防静电鞋、地板和连接系统
14、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性问题（随着电压升高，电阻
15、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100V改为10V更严谨，对磁头
16、、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
