1概述
防静电手腕测试仪(以下简称测试仪)是测试防静电腕带与人体是否接触良好可靠的测试仪器。具体方法是:戴好防静电腕带,把腕带上的香蕉插头插入测孔中,然后手按压金属帽,内部开启,工作电源接通;同时,人体接触金属帽,金属帽及接地形成检测回路。若把人体电阻、接触电阻及腕带内部电阻之和设为R的话,其技术指标为:R<800kΩ,Low灯亮:800k≤R≤9M2,Good灯亮;R>9MΩ,High灯亮。准确度为±10%。
2 原理
测试仪(以下以498型号为例)电路图如下:
1. 若:R<800kQ,则IC1A: V2<V3→V1=“1”电平,即IC10: V13>V12→V14 =“0”电平,于是: 低电阻指示红灯“Low”亮,
此时 IC1B:V5<V6→V7=“1”电平,“High”灯灭,同时IC1C:V10<V9→V8=“1”电平,“Good”灯灭,且无鸣叫。
2. 若:R>9MΩ, 则IC1A: V2>V3→V1=“1”电平,即IC10:V13<V12→V14=“1”电平,于是:低电阻“Low”灯灭,
此时IC1B:V5<V6→V7=“0”电平,“High”亮,同时IC1C:V10>V9→V8=“1”电平,“Good”灯灭,且无鸣叫。
3. 若:800kQ≤R≤9MΩ,则IC1A:V2>V3→V1=“0”电平,即IC10:13<V12→V14=“1”电平,低电阻“Low”灯灭,
此时IC1B:V5>V6→V7=“1”电平,“High"灯灭,同时IC1C:V10<V9 脚→V8=“0’电平,“Good”灯亮,且呜叫。
3校准
由于常规校准是采用标准电阻箱测量其灵敏度,一是不方便,二是用户对数据修正比较麻烦,只对结果感兴趣。因此,我根据其原理及技术要求,用普通金属膜电阻经过标定,做了一个简易测试仪校准盒,具体电阻值分别为720kΩ(800kΩ下限),880kΩ(800kQ上限),8.1MΩ(9MΩ下限)和9.9MΩ(9MΩ上限),该电阻值的准确度为±1%。具体方法是将电阻分别接入测试仪的接地孔和金属帽上,其结果如下:
符合上述结果,则该测试仪能满足该机技术指标。
4 调整
(1) 接上9MΩ 电阻, 调整 VR1, 使机器处于红灯(High)最亮状态。
(2) 接上 800kΩ 电阻,调整VR2, 使机器处于红灯(Low)最亮状态。
5 其他
其他品牌测试仪或防静电脚腕测试仪根据其技术指标也可参照此方法。
校准方法
1 防静电腕带测试仪的使用和技术要求
防静电腕带测试仪可以有效监视手腕带是否戴好,检测手腕带是否损坏、太松或断线仪器静电手环测试仪将会报警提示,从而保证了人体的静电经过手腕带释放到大地的可靠性。
防静电腕带测试仪大多使用直流供电,一般具有“low"、"high"和“pass 或 good"等三个指示灯,仪器正面有较大面积的金属电极板,另外一起顶端有接地插孔。
在使用时,使用者正确佩戴防静电腕带,将腕带的接地插头接人接地插孔,然后又使用者按住防静电腕带测试仪的金属电极板,3~5秒之后,防静电腕带测试仪指示灯稳定。此时可以根据指示灯判定所使用腕带是否正常。
防静电腕带测试仪根据制造厂不同,技术指标略有不同。一般而言:
当被测电阻 R0>10MΩ 时,“high"指示灯亮,并伴有蜂鸣;
当被测电阻 800kΩ<R0<10MΩ,或者 750kΩ<R0<10MΩ 时,“pass"或"good”指示灯亮;
当被测电阻 R0<800kΩ 或 R0<750kΩ 时,“low"指示灯亮,并伴有蜂鸣。
造成不同制造厂对于测试下限存在分歧的主要原因在于各制造厂所引用的标准不同。在《SJ/TI0694-2022电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》中,对腕带穿戴状态下的电阻明确规定应该为(750K~10M)Ω。而《ANSIESDS1.12006》(美国国家标准协会静电放电标准)中规定防静电腕带电阻应该为Imegohm±20%,即(8x105~1.2x105)Ω,而腕带穿戴状态下的电阳不大于 10megohm。
不论是750K还是800K,其目的都是出于人身安全的考虑。如果仅从防静电的角度考虑,人体的对地电阻越小越好,但考虑到安全因素,人体必须具有一定的对地电阻,万一金属设备或装置与工频电源短接,该电阻能够限制流过操作者身体的电流,因此通常防静电腕带内表面到接地导线之问要具有一定阻值。两国的标准虽然不一样,但是都可以达到保护人员的目的。
2 防静电腕带测试仪的校准防静电腕带测试仪目前虽然广泛使用与个行业,但是国家目前并没有相应的检定规程或校准规范。所以,这里以498型防静电腕带测试仪为例,仅对其校准方法进行一些探索和讨论。
2.1校准的环境条件
首先防静电腕带测试仪送检之后首先应在实验室中静置8小时以上,使其工作状态和环境保持一致,环境温度 20°C~25°C,环境湿度40%~60%。
2.2校准所使用的设备
校准防静电腕带测试仪应使用连续可调电阻箱。且该电阻箱必须经法定计量技术机构检定合格,并在有效期内。电阻箱的阻值范围要涵盖防静电腕带测试仪的测量范围,电阻箱的测量不确定度应优于被测防静电腕带测试仪不确定度(或最大允许误差)的三分之一~五分之一,稳定性和分辨力应优于被测防静电腕带测试仪的五分之一。
2.3校准步骤
(1)在校准防静电腕带测试仪时,应首先检查送检仪器外观是否正常,铭牌是否完全,设备编号是否清晰可辨。
(2)进行初步试验
使用一个可以保证接触良好,面积足够大的电极A与被测防静电腕带测试仪的金属电极板完全接触。将电极A另一端连接被测防静电腕带测试仪的接地插孔,使被测仪器短路,按下被测仪器的金属电极板,观察被测仪器“low"指示灯和蜂鸣器是否正常工作。
将电极A与被测仪器的接地插孔断开,使被测仪器处于开路状态,按下被测仪器的金属电极板,观察被测仪器“high"指示灯和蜂鸣器是否正常工作。
将电极A与被测仪器的接地插孔之间串联人标准电阻箱,使电阻箱置于5MΩ位置,按下被测仪器的金属电极板,观察被测仪器的“pass"或“good"指示灯是否工作正常,蜂鸣器是否未被激发,处于正常状态。
若以上三项测试均正常,则继续进行示值误差校准,若不正常则退检。
(3)示值误差校准
将电极A与被测防静电腕带测试仪的金属电极板完全接触,将电极A与被测仪器的接地插孔之间串联人标准电阻箱,使电阻箱置于最小电阻位置。按下被测仪器的金属电极板,此时被测仪器的“low"指示灯亮并伴有蜂鸣。由小到大调整电阻箱阻值,直到“low"指示灯灭,蜂鸣器停止工作,并“pass"或“good"指示灯亮。记录下此时电阻值。若在调整电阻箱过程中,“low"指示灯闪烁,或者蜂鸣器声音逐渐减小,则在出现以上状况时立即停止调整电阻箱阻值,并记录下该阻值。该阻值为下限区间极限阻值。
继续调整电阻箱,直到“low"指示灯完全熄灭,蜂鸣器停止工作并“pass"或“good"指示灯亮完全亮起,记录下此时电阻值。该阻值为工作正常区间下限值。
继续由小到大调整电阻箱阻值,直到“pass"或“good"指示灯熄灭或闪烁,或蜂鸣器响起,或“high"指示灯闪烁,记录下此时电阻值,该阻值为工作正常区间上限值。
继续调整电阻箱,直到“pass"或“good"指示灯熄灭且“high"指示灯完全亮起,蜂鸣器工作。记录下此时电阻值。该阻值为上限区间极限阻值。
松开被测防静电腕带测试仪金属电极板。重复以上步骤3~6次,将多次测试的结果取平均值作为测量结果。
2.4 结果的处理
若工作正常区间处于《SJ/T10694-2006电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》中所规定的(750K~10M)Ω范围以内,则该防静电腕带测试仪处于正常状态,若超出范围,则处于非正常状态。
3 结语
防静电腕带测试仪是微电子制造业产品生产、运输、储藏过程中不可或缺的重要辅助设备,希望随着对该设备的不断了解和计量检定人员对该项目的不断探索和讨论,国家早日发布相应的检定规程或校准规范,指导我们的实际工作。