Polimeri și electricitate statică
Componente electronice moderne sunt din ce în ce în ce mai sensibile la electricitatea statică. materiale fabricate din polimeri mai periculoase pentru a utiliza, aproape de componentele sensibile izolante. Prin urmare, o sarcină importantă este de a crea un polimeri în condiții de siguranță static.
Ce este electricitatea statică?
electricitate statică are loc atunci când un obiect are un exces de electroni, sau atunci când obiectul are un deficit de electroni. La instalațiile cu un exces de electroni are un negativ (-) taxa, și lipsit de obiectele electroni sarcina pozitivă (+). Această lipsă de un cântar electronic creează o stare energetică instabilă. Astfel, obiectele încărcate au tendința de a neutraliza, în scopul de a ieși din această stare de energie instabilă. Ca urmare, electronii curg de-a lungul calea de rezistență minimă la sol sau de a merge în atmosferă pentru a crea taxe obiect de echilibru. O astfel de descărcare se numește descărcare electronică electrostatic. Caracteristica cea mai previzibilă a descărcărilor electrostatice este că acesta este direcționat către calea de împământare de rezistență minimă; Cu toate acestea, timpul de trecere a descărcării complet imprevizibil. Este această imprevizibilitate descărcări electrostatice și dificil de controlat eșecurile componente și mănâncă veniturile companiilor electronice. pasajul de descărcare depinde de tipul de material care este descărcat. Ghiduri se va descarca foarte repede. Materialele disipa energia evacuate în câteva secunde. Materiale izolante, prin contrast, nu poate fi descărcată de la câteva minute până la câteva ore.
Cum electricitatea statică este generată?
sursa de energie la obiect a apărut nici un echilibru electronic este în mod tipic fie excitație electronică sau inducție. Fenomenul transferului de electroni prin excitare de electroni este numit tribocharging. Tribocharging are loc atunci când două obiecte sunt separate unele de altele, acestea includ tipuri de mișcare simple, cum ar fi trecerea printr-o porțiune de montaj, dostavanie piesă de film dintr-un pachet de o carcasă de circuit integrat dostavanie sau ridicarea plachetei de masă. Volumul de electricitatea statică generată în timpul tribocharging depinde de organizația nucleară implicată în proiecte. Obiectele realizate din materiale care sunt distanțate departe unul de altul în seria triboelectrică, va transporta tribocharging mai puternic decât materialele care sunt apropiate unul de altul din seria triboelectrică. Printre alți factori care afectează tribocharging nivel includ: umiditatea relativă, timpul de contact, iar forța de contact.
Inducția are loc atunci când obiectul este plasat într-un câmp magnetic sau electric puternic. ecrane de calculator și echipamente mari creează adesea câmpuri electrice puternice, care pot genera sarcini statice.
Pericolele care derivă din electricitatea statică
evenimente ESD nu sunt întotdeauna provoca defecțiuni catastrofale ale componentelor. De multe ori du-te descărcări electrostatice neobservate poate provoca defecte componente latente, care apoi trece testul de control al calității. Cu toate acestea, fiabilitatea acestei componente compromise din cauza deteriorarea circuitului său intern datorită descărcării electrostatice. Din acest motiv, restul de daune nedetectate crește probabilitatea de defectare a dispozitivului în timpul funcționării, ceea ce provoacă nemulțumirea gravă a clienților.
Ca descărcări electrostatice afectează industria camera curată electronice?
Trecerea de descărcări electrostatice are un impact în industria ambalajelor electronice de la toate nivelurile de producție. Mai jos sunt câteva exemple de probleme cu ESD:
- în fabricarea plăcilor de circuite pentru circuite integrate, lucru care trece prin camera curată taxa generatoare de perdea, care poate fi descărcat și straturi de daune;
- casetă care conține straturi, transferate la noua casetă, creând și încărcare pe plăcile și pe casetă;
- bord primește o taxă în timpul procesului de corodare uscată și este descărcat la abordarea brațului conductor al manipulatorului robotului;
- circuitul integrat generează o încărcare atunci când scos din carcasă, și descărcat atunci când se apropie de suprafața postului de lucru;
- container pentru plăci cu circuite imprimate generează o încărcare în proporție cât se deplasează prin zona de producție, și este descărcat atunci când containerul este plasat într-o placă cu circuite imprimate suplimentar.
Numărul de scenarii în care sunt generate taxele care sunt supuse riscului de componente electronice continuă să crească, deoarece aceasta continuă să se extindă utilizarea polimerilor în industria electronică. Polimerii continuă să înlocuiască zonele de producție din metal, datorită versatilității sale, flexibilitate și cost-eficiență. Cu toate acestea, polimerii sunt de natura materialelor izolante, deci măsuri suplimentare de precauție trebuie luate pentru a minimiza riscul de deteriorare din descărcările electrostatice.
Mare grijă trebuie să fie selectate materiale pentru următoarele sectoare de ambalaje de electronice din industrie:
- fabricarea plăcilor de circuite - cutii de casete pentru plăci și materiale pentru plăci de manipulare, haine pentru mănuși cameră curată, ușile spre camera curată, furtunuri de vid și sonde pentru camere curate, facilități auxiliare pentru camera curată (cum ar fi hârtie, pixuri, sticle, notebook-uri ), pardoseli pentru camere curate, brațul manipulatorului, semiconductoare placi de mașini de metrologie dispozitive pentru plăcile cu circuite semiconductoare;
- de fixare mucegai - mână robotizate, paleti, cazuri, placi de casete, furtunuri de vid și sonde, mănunchiurile de sârmă, mănuși, îmbrăcăminte pentru camere curate, dispozitive pentru controlul pieselor;
- Componente PCB montaj - brațe robotizate, paleti de transport, pachete de transport, podele și dulapuri zone de asamblare, de film pachet și video, furtunuri de vid, fire, grinzi, rafturi pentru depozitarea de plăci cu circuite imprimate, rafturi pentru transportul plăci cu circuite imprimate, circuite imprimate masini de bord.
Cum de a controla descărcări electrostatice
Utilizarea de câteva reguli simple pot reduce la minimum riscul de deteriorare de la descărcări electrostatice:
1. Păstrați umiditatea relativă la cel mai înalt nivel posibil, în toate locațiile evacuări sensibile. Umiditatea relativă în mediul permite ansamblului să transfere taxele din aer în moleculele de apă, dar se poate stimula, de asemenea, coroziunea metalelor. Este necesar să se selecteze nivelul de umiditate optim cu grijă pentru a minimiza apariția sarcinilor electrostatice și pentru a evita coroziunea metalului.
2. Evitați utilizarea de materiale izolatoare. Utilizați continuu polimeri (rezistență static disipativ suprafață electrică între 105 și 1011 ohmi) în loc de polimeri izolante convenționale (suprafață electrice a căror rezistență este superioară sau egală cu 1012 ohmi).
3. Utilizarea sistemului local de ionizare. Ionizatoare schimba sarcina particulelor de aer, în scopul de a neutraliza site-urile încărcate atunci când sunt expuse la fluxul de aer ionizat. Ionizatoare sunt eficiente numai într-o zonă-țintă limitată.
Controlarea descărcărilor electrostatice prin tehnologia polimerilor
Înlocuirea tuturor polimerilor izolante sensibile la porțiunile cu descărcare electrostatică pe polimeri disipativ permanent statice reduce în mod eficient riscul de deteriorare din descărcările electrostatice. Polimerii disipative statice sunt evacuate într-un mod previzibil și controlat; și în mai puțin de două secunde, prin definiție. Majoritatea polimer disipativ static este descărcat în mai puțin de o fracțiune de secundă. Sunt discutate mai jos și sunt prezentate în tabelul 1, diferite abordări pentru conversia polimerului în polimer static disipative tradițional.
Tabelul 1. Compararea proprietăților materialelor de ambalare în condiții de siguranță-electrostatică.
parametrii de funcționare Evaluare: + = ridicat; + / - = media; - = scăzut.
antistatic
Substanțe chimice cu compuși cu greutate moleculară mică, cum ar fi aminele etoxilate sau esteri etoxilați, de obicei, numite „anistatikami“ sau „agenți activi de suprafață antistatice.“ Astfel de agenți antistatici pot fi introduse în polimer sau compus, sau aplicat ca strat pe o foaie, o tavă sau un tub pentru a acționa ca un agent activ de suprafață (fig. 1). Agenții antistatici sunt plasate pe suprafața materialului pentru a reacționa cu umezeala din mediul înconjurător. O astfel de reacție produce o suprafață de împrăștiere a materialului (în mod tipic rezistivitatea de suprafață de aproximativ 1011 ohmi). Datorită greutății moleculare mici (si posibilitatea de a muta) astfel de agenți antistatici pot fi ușor spălate de suprafață, și au doar o scurtă perioadă de influență efectivă. În plus, acești agenți antistatici chimici conțin contaminanți care pot deteriora componentele electronice sensibile (în special plăci, înainte de aderarea cristalului). Aceste impurități includ substanțe chimice (toluen, stiren, și t. D.), care poate fi eliberat sub formă de gaze de pe suprafața plachetelor și a ionilor (Cl-, Na +, SO3-, PO4-, NO3 și altele asemenea. D.) , care poate coroda suprafața plăcilor și terminale ale corpului. În final, polimerii tratați cu agenți activi de suprafață în mod obișnuit nu pot fi eliminate, o problemă care oferă o mai mare importanță în multe părți ale lumii.
Fig. 1. surfactanți antistatice reprezentare grafică.
umpluturi conductive
O altă abordare a problemei de conversie a polimerului izolator din polimer static disipative este conținutul de particule conductive, cum ar fi negrul de fum, fibre de carbon sau din oțel inoxidabil. La baza acestei abordări este crearea unei rețele de particule interconectate în compusul polimeric, care va asigura transmiterea sarcinilor electrice prin rășina izolatoare (Fig. 2).
Fig. 2. Imaginea grafică a polimerului umplut cu particule conductive.
Dezavantajul acestei abordări este dificultatea de a obține un comportament electric consistent al polimerului umplut. In umpluturile conductive este curba de sarcină foarte abruptă (Fig. 3). Aceasta înseamnă că orice modificare mică de încărcare sau de umplere în distribuția de umplutură în polimer poate conduce la formarea buzunarului izolant în locul căii conductive. Dacă interiorul căii conductoare formează un buzunare izolatoare tribocharging poate conduce la formarea de încărcare prins în capcană, care nu poate fi disipată așa cum a fost planificat, și care pot fi deversate mod necontrolat si imprevizibil. umpluturi conductive de mici dimensiuni, cum ar fi negrul de fum, este de multe ori separate de umplut cu particule polimeri Concluzii componente sau plăci, în timp ce mai mari, materialele de umplutură conductoare precum fibra de carbon, într-o măsură mai mică, în acest fel contamina suprafața de contact. Un avantaj suplimentar utilizarea umpluturilor de fibre de carbon, este faptul că acestea cresc substanțial modulul componentei turnate. Această creștere a modulului oferă o mai bună sprijin structural componentele sensibile.
Fig. 3. Reprezentarea grafică a impactului asupra încărcării de umplere rezistența suprafeței electrice.
Foi Coated
Pentru foliile de polimer sau componente fabricate prin turnare la cald, utilizate uneori carbon de acoperire conținând conductor sau orice alt material conductor pentru a asigura o cale conductoare pe suprafață (Fig. 4). Această abordare este un pas înainte în comparație cu utilizarea unui material de umplutură conductivă antistatic sau surfactant, deoarece umplutura conductivă este plasat direct pe suprafața frunzelor. Cu toate acestea, această abordare inutilă pentru componentele realizate prin turnare prin injecție, cum ar fi talere sau casete de placi semiconductoare.
Fig. 4. rășină imagine grafică acoperită de particule conductive.
Fig. 5. Când se utilizează foaia acoperită cu zone roșii și galbene simulate indică discontinuități calea static disipative.
Aliaje polimeri imprastiere
În prezent, pe piață există un număr limitat de împrăștiere de natura polimerului (IDP) și natura polimerului conductiv (ICP). Acești polimeri pot fi potrivite pentru utilizarea pe cont propriu ca materiale de ambalare datorită proprietăților lor mecanice ridicate nu este suficientă. Cu toate acestea, atunci când se creează aliaje polimeri ambalaje tradiționale, cum ar fi PETG sau PVC, aceste scattering sau polimeri conductivi, ca rezultat al sistemelor stabilite, care combină proprietățile mecanice dorite ale polimerului de bază cu proprietățile electrice ale împrăștierii asupra naturii polimerilor (Fig. 6).
Fig. 6. scanare de microscopie electronică a imaginii din aliaj scattering pe natura polimerului.
Abordarea folosind aliaj oferă un polimer care poate fi prelucrat prin turnare prin injecție, extrudare și termoformare fără degradarea atât proprietăți electrice și mecanice, în plus, aceste aliaje pot fi uneori concepute astfel încât acestea să fie transparente în loc de negru. În ceea ce acum preocupările ecologice au început să câștige mai mult și mai multă influență în luarea deciziilor economice, o mare ușurare este faptul că aliajele de polimer pot fi la sol, reciclate și reutilizate. Mai mult decât atât, abordarea folosind aliaje obținute oferă componente sau tăvi termoformate, care se deplasează sarcini electrice prin întregul volum, și nu doar pe suprafata. Acest lucru înseamnă că posibilitatea formării de „puncte fierbinți“ excluse. În fine, abordarea folosind aliaje nu permite pătrunderea contaminanților în particulele de polimer și, în mod tipic, aliaje conțin numai urme de anioni, cationi sau gazele eliberate.
Ca și componente electronice devin din ce în ce sensibile la electricitatea statică, este mai periculos de a utiliza materiale izolatoare, cum ar fi polimeri, în vecinătatea componentelor sensibile. Prin urmare, factorul decisiv pentru inginerii de proiectare o mai bună înțelegere a opțiunilor disponibile pentru un polimer de polimeri în condiții de siguranță static izolatoare. Diferite abordări pentru a transforma polimeri disipativ statice tradiționale în polimerii sunt prezentate în tabelul 1.