自制防静电手环测试仪

自制防静电手环测试仪

随着集成电路越来越向大规模化发展，集成度越来越高，加之新型半导体元件的开发、使用，都对在制造、销售、仓存及整机装配过程中的防静电要求越来越高。在流水线作业中，广泛应用操作人员佩带防静电手环，经电烙铁等工具加接地线，然后将防静电手环和烙铁接到公共地线上来消除静电，防静电地线应与电源保护地分开设置，接地电阻小于100Ω。应当说明的是，防静电手环并不是简单地将人体直接与公共地相连而使人体与地等电位，同时还要满足几个条件：1 在元器件带有静电而被操作人员触摸时，不能因接地电阻太小而以大电流迅速泄放所带电荷，这样可能会损伤元器件；2 在公共地线因意外而带有高电压时，不能危及连接在公共地线上的操作人员及元器件安全；3 能有效地将静电通过公共地线泄放，所以防静电手环内部串接了一只1MΩ左右的电阻，加上人体电阻后不能大于10MΩ，否则不能有效安全地消除静电。烙铁等工具接地与此类似。

在日常工作中，经常用“防静电环测试仪”来检测防静电环的好坏及佩带方式正确与否，简单且有效。但此仪器售价在千元以上，且难以采购，为此根据防静电原理自制了防静电环测试仪。

电路原理见图1，将防静电手环佩带在手上，另一端插入CK端即电源5V端，再用手按下电源开关AN时电路电源接通，电流通过防静电手环、人体后由电源开关键（金属件与电源开关绝缘）进入电路电阻取样端，分为两路进入电阻上下限比较器IC1，C1、C2是防干扰电容，IC1A接成1MΩ电阻下限比较器，基准值由反向输入端2脚设定，当防静电手环和人体串联电阻低于1MΩ时，取样端电压超过2脚设定值，使比较器输出高电平，红色发光管D1亮，同时通过开关二极管D5、反相器IC2A触发声音报警电路工作而发声报警。IC1B接成10M Ω电阻上限比较器，基准值由正相输入端5脚设定，当因某种原因而使防静电手环和人体串联电阻超过10MΩ时，在取样端的取样电压低于5脚设定值使比较器IC1B输出低电平，反向器IC2B输出高电平使绿色发光管D3亮，测试通过。

为求线路简单，报警器SP采用了自带信号源的3V直流讯响器，接通电源即可发出1kHz音频声音，如采购困难可采用如图虚线框内所示线路，IC2D、IC2E构成1kHz音频振荡器，推动陶瓷压电片HTD发声，HTD要带共鸣腔的，效果和直流讯响器一样。

IC2C构成了电池欠压指示器，通过稳压管D7取样，在电池电压低于8V时，反相器驱动红色发光管D4发光指示应更换电池，电池用9V叠层电池，因测试时只是瞬间通电，故实际耗电不大。

调试：只要元件正确，只需微调RP1、RP2即可：1 取一些电阻采用串并联方式得到980kΩ左右阻值，接入CK和A点，调整RP1使红色发光管D1亮，报警器发1kHz左右声音，将该临时电阻值增至1MΩ时，D1应熄灭，报警器应停止发声。调整完毕后用漆封固RP1，取下临时电阻；2 取一个10MΩ＋100kΩ电阻接入CK 与A点，调整RP2至黄色发光D2点亮，报警器发声报警，将该电阻换为10MΩ时，D2应熄灭，报警器停止工作，取下临时电阻用漆封固RP2；3 任取一阻值在1MΩ～10MΩ之间的电阻接入CK与A点，此时应只有绿色发光管D3亮，报警器无声。调试时应先将AN两端接通以使电源常通，调试完后拆除临时取样电阻，将电源开关恢复原状。如很难采购高阻值的可调电阻，RP1可用1只3MΩ＋470kΩ电阻替代，RP2可用1只3MΩ＋1M Ω电阻替代，这样会使上下阻值有轻微变化，但在实用中也能满足要求。

将电路装入80mm×110mm×830mm的有机玻璃盒中，使用时一只手佩带防静电手环，如图2。将防静电手环插头插入CK插孔，另一只手按压测试开关AN，此时可能有三种结果：1 L0红灯亮，同时伴有报警声，表明此防静电手环加上人体电阻值小于1MΩ，禁用；2 OK绿灯亮，表明此防静电手环加上体电阻值在1～10M Ω之间，可放心使用；3 Hi黄灯亮，同时伴有报警声，表明此防静电手环加上人体电阻值大于10MΩ，请先排除是否佩带有误后再进行测试，如结果依旧，此防静电手环已不能使用。BATT指示灯亮时应及时更换电池，否则不能保证测试可靠性。

元件选择：IC1采用4558，内含两个运算放大器；IC2采用CD4069，内含六个反相器，本电路采用三个（加上虚线部分共五个），多余的应将输入端接地，输出悬空。电源开关AN用微动开关无锁型，开关按键需采用金属材料，通过焊接方式或螺丝连接方式与A点相连，需与电源绝缘。

测试静电环阻抗的回路如下：

静电环测试器按钮-->受测人员手指-->受测人员身体-->身体与静电环之接触电阻-->静电环保护电阻-->静电环连接线-->静电环连接线插槽。

而测试静电鞋阻抗的回路如下：

静电鞋测试器按钮-->受测人员手指-->受测人员身体-->足部与静电鞋之接触电阻-->静电鞋-->静电鞋与测试器金属板之接触电阻-->静电鞋测试器金属板。

而若仅静电鞋未测试通过，则工作人员在未佩带静电环时皆有可能累积静电而发生ESD Event(如行走时即会累积静电)。在此情况下EPA内人员极有可能成为带电体，此时若过于接近ESDS Items则可能会影响产品的Reliability