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防静电包装材料应用指导和误区

一、防静电包装的主要目的
防静电包装的主要目标，是要防止静电放电直接发生在所包装的静电放电敏感物件上，及将电荷通过外表面消散。另外, 包装应该将在静电放电敏感物件上，因外部静电场和犘擦生电而产生的电荷减到最小。
二、防静电材料包装/设计基础和基本术语
抗静电材料（Antistatic）：能够有效地阻止静电荷在自身及与其接触材料上积累的材料。
静电耗散材料（Static Dissipative）：用于减缓带电器件模型（CDM）下快速放电的材料。按照静电协会（ESDA）和电子工业联合会（EIA）的定义，其表面电阻在105 ~1012 Ω/sq之间。抗静电材料和静电耗散材料可直接用于多数充电和放电失效过程中防护，甚至包括了自动生产线。当然在使用当中须经过简单的测试。不过，这并不是说它们是万能的，有时我们也需要使用导静电材料。
导静电材料（Conductive）：按照定义，是指表面电阻率小于105 Ω/sq的材料。它们通常被用于器件与同电位分流连接，在某些时候，它们还被用于区域的静电场屏蔽。
在对这三种材料的理解上容易有一些误区，比如，许多材料既是抗静电材料又是静电耗散材料；很多时候通常导电材料与一些绝缘材料也会产生静电，但这些材料不能视为抗静电材料。
要清楚材料的区别，懂得它们在什么情况下的应用，对于实施和保持有效的ESD控制体系非常关键，同时也是正确评价防静电材料供应商产品有效性的关键因素。这些材料特性不能对正常的生产过程造成影响。此外，耐磨损性、热稳定性、污染的影响以及其他很多其他特性也应当成为评价材料特性时需要考虑的因素。
三、防静电包装材料的分类
具有静电防护功能的包装材料有着它们独有的一些特征，这些特征包括：
l 低电荷（抗静电）
l 电阻（分为导电、耗散和绝缘三种材料）
l 屏蔽（屏蔽静电放电和静电场）
1、 低电荷（抗静电）材料
低电荷材料主要体现在它的电荷累积总量与其他包装材料比较起来会保持在较低水平。当两种材料/物体互相接触然后分开就会产生电荷转移和电荷累积，电荷的数量、极性都将取决于材料特性，如湿度、面积及其他方面。要减少此类摩擦起电可以通过以下几种途径：
使电荷流回原来的材料上，从而减少两种材料上的电荷量。这可以通过减少两种材料或物体间的电阻来实现。
相似物料产生的电荷要比不同物料产生的电荷要少，在包装材料及其所包装的物品上喷涂相同的材料可以减少电荷。
减少两种材料之间的运动可以减少电荷。
实际操作中，通常会使用防静电喷剂来减少电荷的产生，其原理就是通过相同物料的接触会产生较少电荷。
2、 阻抗材料
常用的包装材料基本上都属于绝缘材料，而绝缘材料容易累积电荷。通过在包装材料中添加添加剂来减少电阻，减少电荷累积。通过不同材料的电阻等级可以将材料按表1进行分类。
表1 阻抗分级
分类

阻抗（欧姆）
指数形式

10
101
屏蔽材料<103

100
102
导电材料<104

1000
103
耗散材料
≥104 到 <1011

10000
104

100000
105

1000000
106

10000000
107

100000000
108

1000000000
109

10000000000
1010
绝缘材料≥1011

100000000000
1011

3、 导电材料，导电材料包括表面传导或体积传导，或者兼具这两种特性。表面传导材料的表面电阻应该<1.0X104欧姆，体积传导材料的体积电阻应该<1.0X104欧姆。
4、 屏蔽材料，静电场屏蔽材料的表面电阻应该<1.0X103欧姆或体积电阻<1.0X103欧姆，应用中还有其他方法用于重量屏蔽材料。
5、 耗散材料，静电耗散材料的表面电阻应该≥1.0X104欧姆<1.0X1011欧姆或体积电阻≥1.0X104欧姆<1.0X1011欧姆。包装材料中用于直接接触ESDS的材料应该使用耗散材料。绝缘材料，绝缘材料的表面电阻≥1.0X1011欧姆或者其体积电阻≥1.0X104欧姆。
6、 绝缘材料，绝缘材料的表面电阻≥1.0X1011欧姆或者其体积电阻≥1.0X104欧姆。
屏蔽材料。
7、 静电屏蔽材料可以阻断静电场与包装内的ESDS接触，从而避免EOS发生。
8、 静电放电屏蔽材料，用于包装内的静电放电屏蔽材料可以在静电放电时进行衰减。当按照ANSI/ESD STM11.31的方法进行测试时，静电放电屏蔽材料的能量应该<50nJ。
9、 静电场屏蔽材料，静电场屏蔽材料可以对静电场进行衰减。
四、防静电包装材料的要求和指导原则
1、材料要求
防静电包装和包装标志应符合合同、采购订单、图纸或其它文献。当合同、采购订单、图纸或其它文献没有界定防静电包装时，各单位应在静电放电控制方案的计划之内，定义静电放电敏感对象的防静电包装要求。在保护区域内或工作场所之间，所有移动材料的包装也应被定义。
2、指导原则
防静电包装的技术范围很广泛。有些技术包括低带电包装袋和包装材料、隔离材料、消电包装材料，静电屏蔽导电性分流器和EMI/RPI屏蔽的使用。所有或一些包装的类型，可以与另外一种类型结合使用，以达到综合的保护的水平。如果用户不知道所使用的物品之敏感度,可采用静电屏蔽包装。典型的包装材料包括聚乙烯板材和薄膜、具有特别波纹涂层的纸盒、含碳的塑料、金属化的塑料薄膜和各种各样的箔材。防静电包装的主要目标，是要防止静电放电直接发生在所包装的静电放电敏感物件上及将电荷通过外表面消散。
另外,包装应该将在静电放电敏感物件上，因外部静电场和犘擦生电而产生的电荷减到最小。用户应该知道, 一些包装材料也许依赖湿度且寿命有限。它们也可因弄皱、刺破和折叠而失去防静电特性，包装材料也会因放气、污染或带来微粒，造成与生产相关问题。重要的是，各单位应从制程、存贮和环境兼容性出发，去评估防静电包装的材料。
五、防静电包装材料应用误区和笔者建议
目前，很多客户对防静电包装材料的评价和测试还仅限于测量表面电阻，但是表面电阻和摩擦起电没有本质关系，我们必须增加实际应用过程中摩擦起电的评价。摩擦起电取决于相互作用的两种物质或物体！
防静电材料测试时候一定要在标准的温室度条件下测量。因为大部分防静电材料的性能和温湿度有非常大的关系。
由于制作工艺的不同，防静电包装材料分为永久性和暂时性的，务必要测试材料的防静电老化寿命。
包装材料也会因放气、污染或带来微粒，造成与生产相关或者EHS问题,高端客户需要考量这些性能。