[发明专利]静电衰减时间测试装置

说明书

技术领域

本发明是用于测试静电耗散材料衰减时间的装置。该装置用于可热封柔韧性静电耗散材料试样(包括板式试样)的静电衰减时间测试。

背景技术

随着微电子技术在电子产品和设备中的广泛使用，使得这些产品的静电敏感度越来越高。包装材料作为电子产品和设备的承载体和保护体，其静电性能直接影响着被包装产品的性能。因此，为了使包装材料能够达到使用要求或符合标准要求，就需要对其静电性能进行测试。

静电衰减时间是衡量包装材料(可热封柔韧性阻隔材料)抗静电能力的重要指标之一，材料带电后衰减时间的快慢决定了该材料静电耗散能力的强弱。目前，国内外对静电衰减时间的测试方法和测试装置在相关标准中已有规定，如美国军标MIL-I-23659C和GJB2605-96。但是，其试验装置中建议的“三位置开关”在实际操作中难以完成理想的充-放电转换；其次，规定静电衰减时间为初始±5kV电压耗散99％所需的时间难以达到，为此，GJB3007-2009规定了衰减期的终止电压为±100V。因此，研究静电衰减时间测试装置就具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供静电衰减时间测试装置，用于解决静电耗散材料衰减时间测试问题。

该装置主要包括：静电高压发生器、DC24V供电电源、真空高压开关、非接触式有源探测传感器、1ms分辨力计时器、除湿剂、环境保持箱等。

该装置由静电高压发生器输出±5kV电压，接通“充电”控制开关，通过充电电极对试样进行充电，此时真空高压开关1与充电电极连接；当充电时间约30s后，控制开关置中间位置，真空高压开关1断开，充电电极与高压断开；控制开关置“放电”位置，此时真空高压开关2与放电电极接通，试样对地放电，同时，启动计时装置，计时以ms为单位，直至电压衰减为±100V或计时到5s计时终止。

一次测试完成后，控制开关在“放电”位置静置10min，消除试样上的残余电荷后，将控制开关置中间位置，准备下一次充电。每组试样取三个，每一试样充正电和充负电分别交替进行，三次测试结束后，取三个试样测试数据的平均值作为该样品的静电衰减时间。

作为本发明的一种优选方案，所述的“控制开关”是控制低压的“三位置开关”，达到控制真空高压开关的目的，实现高压的充-放电转换，避免了高电压直接充-放电的极间放电损失，保证了初始充电电压的量值。

本发明的测试传感器为非接触式有源探测装置，其优点是稳定性好，具有一定的频率范围，优于一般的非接触式静电电压表，其输出幅度为0.5-1.0V(探测极板与试样距离10-20mm可调)，可以与示波器或自研的计时装置直接连接。计时装置由单片机实现，当试样电压衰减到±100V时，采样信号送至单片机，通过中断方式停止计时，当计时到5s时，由程序控制停止计时并显示时间，单片机时钟采用晶振，一般为μs量级，误差优于5％。

本发明所设计的环境保持箱在小空间内能够长期(不少于24h)保持温湿度不变，且配合使用除湿剂时相对湿度可以控制在12％以下。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是试样充-放电控制电原理图。

图2是非接触式有源传感器电原理图。

图3是计时装置原理框图。

图4是测试装置整机结构图。

具体实施方式

图1是测试试样时充-放电控制电原理图：1-真空高压开关1；2-真空高压开关2；3-电极兼试样夹具；4-试样示意图；5-低压控制充-放电开关。

图2是非接触式有源传感器电原理图：C₀表示输入端探头对地等效电容；A1为射极跟随器，A2为同相放大器；R₁＞1GΩ，R₂＞3MΩ，用于零点漂移抑制；电路另设有调零和复零按钮，用于测试前电路复位。

图3是本发明衰减时间计时装置原理框图：放电控制信号作为触发信号，使单片机开始计，并由LED显示时间；同时，试样上的衰减电压由传感器送入比较器，当试样上的电压降至100V(+100V或-100V)时，与参考电压比较后的输出信号送采样保持器，单片机读取后停止计时，当试样上的电压难以降至100V时，单片机计时至5000ms时停止计时。由于计时和显示以ms为单位，显示过程不易观察，只有停止计时后可看到显示。

图4是本发明测试装置整机结构图：1-高压电源(±5kV)及控制电源(+24V)；2-环境保持箱；3-真空高压开关盒；4-有源传感器测试盒；5-除湿剂及托盘；6-操作孔；7-充-放电控制开关；8-衰减时间显示装置。