Полимери и статично електричество

Съвременните електронни компоненти стават все по-чувствителни към статично електричество. Изолационни материали, изработени от полимери по-опасни за използване, в близост до чувствителни компоненти. Ето защо, важна задача е да се създаде статично безопасни полимери.

Какво е статично електричество?
Статичното електричество се случва, когато един обект има излишък на електрони, или когато обектът е с дефицит на електрони. В съоръжения с излишък на електрони има отрицателен (-) заряд, и обектите липсват електрони положителния (+) заряд. Тази липса на електронен баланс създава нестабилна енергетично състояние. Така, заредени обекти са склонни да се неутрализира, за да се измъкнем от тази нестабилна енергетично състояние. В резултат на това електроните протичат по пътя на най-малкото съпротивление към земята или да отидат в атмосферата да се създаде такси равновесни обект. Такова освобождаване от отговорност се нарича електронна електростатичен разряд. Най-предсказуемо характеристика на електростатичен разряд е, че той е насочен към пътя на най-малкото съпротивление заземяване; Въпреки това, по време на преминаването на изпълнението е напълно непредвидим. Именно тази непредсказуемост електростатичен разряд и труден за контролиране откази на части и се храни приходи електронни компании. преминаването на освобождаване зависи от вида на материала, който се разтоварва. Водачите ще изпълняват много бързо. Материали разсейват енергията изписан в секунди. Електроизолационни материали, от друга страна, не могат да бъдат разтоварени от няколко минути до няколко часа.

Как статично електричество се генерира?
източник на енергия към обекта появи не електронен равновесие е типично или електронно възбуждане или индукция. Феноменът на трансфер на електрони от електронно възбуждане се нарича tribocharging. Tribocharging възниква, когато два обекта са разделени един от друг, те включват прости видове движение, като например преминаване през монтаж част, dostavanie филм част от пакет от интегриран корпус верига dostavanie или бране на подложката от масата. Обемът на статичното електричество, генерирани по време tribocharging зависи от ядрената организация, участващи в проектите. Предметите, изработени от материали, които са разположени далеч един от друг в triboelectric серия, ще носят по-мощен tribocharging от материали, които са близо един до друг в triboelectric серията. Сред другите фактори, които влияят на tribocharging ниво включва: относителната влажност на въздуха, времето на контакт и контактната сила.
Индукцията се случва, когато предметът се поставя в силно магнитно или електрическо поле. Компютърни екрани и голяма оборудване често създават силни електрически полета, които могат да генерират статични заряди.

Опасностите, произтичащи от статично електричество
ESD събития, които не винаги са причинят катастрофални повреди на компоненти. Често остават незабелязани електростатичен разряд може да предизвика скрит дефект, компонент, който след това преминава теста за контрол на качеството. Въпреки това, надеждността на този компонент компрометирана поради повреди вътрешния си кръг поради електростатичен разряд. Поради това, се прикриват щети увеличава вероятността за повреда на устройството по време на работа, което води до сериозно недоволство от клиенти.

Както електростатичен разряд се отразява на електронната промишленост чисти стаята?
Преминаването на електростатичен разряд оказва влияние в индустрията на електрониката опаковките на всички нива на производство. По-долу са някои примери за проблеми, свързани с образованието за устойчиво развитие:
- при производството на печатни платки за интегрални схеми, които работят, минаваща през таксата за генериране завеса на чиста стая, която може да бъде приключен и щети слоеве;
- касета, съдържаща слоя, се прехвърлят към нова касета, създаване и зареждане на плочките и на касетата;
- борда получава заплащане по време на процеса на сухо ецване, и се изхвърля при подхода на проводящ рамо на манипулатора робот;
- интегралната схема генерира заряд, когато отстранява от корпуса, и приключва, когато се приближава към повърхността на работната станция;
- контейнер за печатни платки генерира такса пропорционално, тъй като пътува през зоната за производство, и се освобождава, когато контейнерът се поставя в допълнително печатна платка.
Броят на сценарии, при които се генерират, таксите, които са подложени на риск от електронни компоненти продължава да се увеличава, тъй като тя продължава да се разшири използването на полимери в производството на електроника. Полимери продължават да замени райони на производство на метал, поради своята универсалност, гъвкавост и ефективност на разходите. Въпреки това, полимерите са от естеството на изолационни материали, така че трябва да се вземат допълнителни предпазни мерки, за да се сведе до минимум риска от увреждане от електростатичен разряд.
Голямо внимание трябва да се избира материали за следните сектори на индустрията електроника опаковки:
- производство на платки - касетъчни кутии за табла и материали за дъски за обработка, дрехи за чиста стая ръкавици, врати за чиста стая, вакуумни маркучи и сонди за чисти стаи, спомагателни съоръжения за чиста стая (като хартия, химикалки, бутилки, тетрадки ), подове за чисти стаи, рамото на манипулатор, полупроводникови табла машини в областта на метрологията устройства за табла полупроводникови схеми;
- определяне на мухъл - роботизирана ръка, палети, каси, касети дъски, вакуум маркучи и сонди, телени връзки, ръкавици, облекло за чисти стаи, устройства за контрол на части;
- ПХБ монтажни компоненти - роботизирани ръце, транспортни палети, транспортни опаковки, подове и шкафове сбор, пакет филми и видео, вакуум маркучи, кабели, греди, рафтове за съхранение на печатни платки, рафтове за превоз на печатни платки, печатни борда машини верига.

Как да контролирате електростатичен разряд
Използването на няколко прости правила, може да намали риска от увреждане от електростатичен разряд:
1. Дръжте относителната влажност на най-високо ниво във всички чувствителни зауствания места. Относителна влажност в околната среда позволява сглобяването за прехвърляне на такси от въздуха във водните молекули, но може също така да стимулира метална корозия. Необходимо е да изберете оптималното ниво на влага с мерки за намаляване на появата на електростатични заряди и да се избегне корозия на метала.
2. Избягвайте използването на изолационни материали. Използвайте непрекъснато статично разсейване полимери (електрическо съпротивление повърхност между 105 и 1011 ома) вместо обичайните изолационни полимери (електрическо съпротивление повърхност на която е висока или равна на 1012 ома).
3. Използвайте система местно йонизиращо. Йонизатори променят заряда на въздушните частици, за да се неутрализира заредените обекти, когато те са изложени на йонизиран въздух. Йонизатори са ефективни само в ограничена целева област.

Контролиране на електростатичен разряд чрез полимерна технология
Смяна всички изолационни полимери чувствителен към електростатични порции изпразване на постоянно статични разсейване полимери ефективно намалява риска от увреждане от електростатичен разряд. Статични разсейване полимери са изпуснати по предсказуем и контролиран начин; и за по-малко от две секунди по дефиниция. Най статично разсейване полимер се освобождава по-малко от част от секундата. Са разгледани по-долу и са обобщени в Таблица 1, различни подходи към полимер превръщане в традиционния статично разсейване полимера.

Таблица 1. Сравнение на свойствата на електростатично-безопасни опаковъчни материали.
Рейтинг работни параметри: + = висока; + / - = среден; - = ниска.

антистатични
Химически вещества с нискомолекулни съединения, като например етоксилирани амини или етоксилирани естери обикновено наречени "anistatikami" или "антистатични повърхностно активни вещества". Тези антистатични агенти могат да бъдат въведени в полимера или съединение, или се прилагат като покритие върху лист, тава или тръба да действа като повърхностно активно вещество (фиг. 1). Антистатични агенти се поставят върху повърхността на материала да реагира с влага от околната среда. Такава реакция произвежда разсейване повърхност на материала (обикновено повърхностно съпротивление от около 1011 ома). Поради ниското молекулно тегло (и способността да се движат) такива антистатични агенти могат лесно да бъдат измити от повърхността, и те имат само за кратък период от ефективното влияние. В допълнение, тези химични антистатични агенти съдържат замърсители, които могат да увредят чувствителни електронни компоненти (особено плоскости преди да се присъедини кристала). Тези онечиствания включват химични вещества (толуен, стирен, и т. Д), което може да се освобождава под формата на газове върху повърхността на вафли и йоните (Cl-, Na +, SO3-, PO4-, NO3-, и други подобни. Г.) , които могат да корозират повърхността на плочите и терминалите на тялото. Накрая, полимерите, лекувани с повърхностно активни вещества обикновено не могат да бъдат унищожени, проблем, който се получава по-голямо значение в много части на света.

Фиг. 1. графично представяне антистатични повърхностно активни вещества.

проводими пълнители
Друг подход към проблема на превръщане на изолационната полимера в статично разсейване полимер е съдържанието на проводими частици, например въглеродни сажди, въглеродни влакна или неръждаема стомана. В основата на този подход е създаването на мрежа от взаимно свързани частици в полимерно съединение, което ще осигури предаването на електрически заряди чрез изолационен смола (фиг. 2).

Фиг. 2. графично изображение на полимера изпълнен с проводими частици.

Недостатъкът на този подход е трудността на получаване последователно електрически поведение на напълнения полимера. В проводими пълнители е много стръмна крива натоварване (фиг. 3). Това означава, че всяка малка промяна в натоварването пълнител или в разпределението на пълнител в полимера може да доведе до образуването на изолационната джоба вместо проводящ път. Ако вътрешността на проводящ път формира изолационен джобове tribocharging може да доведе до образуването на заловеното такса, която не може да се разсее както е било планирано, и който може да бъде изписан неконтролирано и непредсказуем начин. Проводими пълнители с малки размери, като например въглеродни сажди, често се отделя от полимери Заключения компоненти или плочи частици напълнена, докато по-големите проводими пълнители, такива като въглеродни влакна, по-малка степен в този начин замърсяват контактната повърхност. Допълнително предимство на използване на пълнителите на въглеродни влакна, е, че те значително повишаване модула на формованото компонент. Това увеличаване на модул дава по-добра структурна подкрепа на чувствителни компоненти.

Фиг. 3. Графично представяне на влиянието на натоварване пълнител на съпротивлението на електрически повърхност.

ламарини
За полимерни листове или компоненти, изработени чрез горещо формоване, понякога се използва проводим въглероден покритие, съдържащо или друг проводим материал да осигури проводим път на повърхността (фиг. 4). Този подход е стъпка напред в сравнение с използването на антистатичен проводим пълнител или повърхностно активно вещество, тъй като проводим пълнежа се поставя директно върху повърхността на листата. Въпреки това, този подход безполезен за компоненти, направени чрез леене под налягане, като тарелки или касети на полупроводникови дъски.

Фиг. 4. графично изображение смола покритие проводящи частици.

Фиг. 5. При използване на лист, покрит с симулирани червени и жълти области посочва прекъсвания статично разсейване път.

Сплави разсейване полимери
Понастоящем на пазара има ограничен брой разсейване от естеството на полимера (ИПР) и естеството на проводимия полимер (ICP). Тези полимери могат да бъдат подходящи за използване в собствената им като опаковъчни материали, поради техните високи механични свойства не е достатъчно. Въпреки това, при създаването на сплави традиционни опаковъчни полимери като PETG, или PVC, тези разсейване или проводими полимери, като в резултат на установени системи, които съчетават желаните механични свойства на база полимер с електрическите свойства на разсейване на естеството на полимерите (фиг. 6).

Фиг. 6. сканираща електронна микроскопия картина сплав разсейване от природата на полимера.

Подходът за използване сплав осигурява полимер, който може да бъде обработен чрез инжекционно формоване, екструдиране и термоформоване без влошаване на двете електрически и механични свойства, Освен това, тези сплави може понякога да бъдат проектирани така, че те са прозрачни вместо черно. Както сега екологични опасения започнаха да получат по-голяма и по-голямо влияние при вземането на икономически решения, голямо облекчение е фактът, че най-полимерни сплави могат да бъдат смлени, рециклирани и използвани отново. Освен това подходът използване на сплави, получени дава компоненти или термоформобани тави, които се движат електрически заряди през целия обем, а не само на повърхността. Това означава, че възможността за образуването на "горещи точки" изключено. Накрая, подходът използване на сплавите не позволява проникването на замърсители в полимерните частици и, обикновено, сплави съдържат само следи от аниони, катиони или освободени газове.

Както електронни компоненти стават все по-чувствителни към статично електричество, това е по-опасно да се използват изолационни материали, като полимери, в близост до чувствителни компоненти. Следователно, решаващият фактор за инженерите на дизайна на по-добро разбиране на налични възможности за статично безопасни полимери на изолационни полимери. Различни подходи за трансформиране на традиционните статични разсейване полимери в полимерите са дадени в таблица 1.