English
русский
TürkКонтент
- 1 Что означает безопасный для электростатического разряда материал?
- 2 Почему щеточным нитям необходимы свойства, безопасные для электростатического разряда
- 3 Базовые смолы для кистей с защитой от электростатического разряда
- 4 Как нагрузка углерода влияет на удельное сопротивление
- 5 Сравнение кандидатов на материалы, безопасные для защиты от электростатического разряда
- 6 Практические соображения при поиске материалов, безопасных для электростатического разряда
Печатная плата движется вдоль станции чистки на заводе электроники. Нейлоновая щетка вращается со скоростью 3000 об/мин и удаляет пыль и остатки флюса. Каждый контакт генерирует статический заряд на щетине, а при использовании неправильного материала этот заряд разряжается прямо на доску. Ущерб носит непостоянный характер, его трудно отследить и он стоит дорого. Вот почему ESD-безопасный материал перешел из специализированной ниши в стандартную спецификацию для нитей щеток, используемых в электронике, чистых помещениях и точном производстве. Выбор правильной нити, рассеивающей статическое электричество, требует понимания удельного сопротивления, основных смол и нагрузки добавок, а не просто проверки этикетки в таблице данных.
Что означает безопасный для электростатического разряда материал?
Материал, безопасный для электростатического разряда, представляет собой пластиковый состав, разработанный для контроля электростатического заряда. Вывод первый: он не предотвращает возникновение статического электричества, он предотвращает накопление заряда до точки, при которой может произойти разряд. Это достигается за счет придания материалу поверхностного сопротивления, достаточно низкого, чтобы обеспечить медленное рассеивание, но достаточно высокого, чтобы избежать токов утечки, которые нарушают работу низковольтной электроники. В отрасли это свойство измеряется в Ом/кв., и система классификации соответствует большинству международных стандартов.
Классификация поверхностного сопротивления
| Классификация | Поверхностное сопротивление (Ом/кв.м) | Типичное использование |
|---|---|---|
| Проводящий | < 10 5 | Экранирующие, заземляющие щетки |
| Статико-диссипативный | 10 5 до 10 11 | Нити щеток, рабочие поверхности |
| Антистатический | 10 9 до 10 12 | Упаковка, лотки, пленки |
| изоляционный | > 10 12 | Стандартные пластмассы, избегайте зон электростатического разряда. |
В приведенной выше таблице сравниваются диапазоны поверхностного сопротивления, используемые для классификации антистатических материалов в отрасли. Проводящие материалы ниже 10 5 Ом/кв., позволяют заряду двигаться практически свободно и обычно используются для заземления компонентов. Материалы, рассеивающие статическое электричество, попадают в диапазон 10 5 и 10 11 Ом/кв. — диапазон, предпочтительный для нитей щетки, поскольку они высвобождают заряд с контролируемой скоростью. Антистатические материалы перекрывают верхний предел этого диапазона и в основном предотвращают трибоэлектрический заряд, а не активно его проводят. Изоляционные материалы выше 10 12 Ом/кв. удерживают заряд на поверхности, поэтому они исключены из зон, контролируемых электростатическим разрядом. Вот почему большинство поставщиков нитей для щеток ориентируются на диапазон статического рассеяния около 10 6 до 10 9 Ом/кв.м, и это первая спецификация, которую следует проверить при поиске любого материала, устойчивого к электростатическому разряду.
Почему щеточным нитям необходимы свойства, безопасные для электростатического разряда
Нити щетки постоянно контактируют с поверхностями, и контакт является основной причиной трибоэлектрического заряда. Обычные нейлоновые и ПБТ-нити являются изоляторами, поэтому при каждом проходе чистки на кончиках щетинок накапливается заряд. Когда щетка приближается к заземленному компоненту или чувствительной цепи, разность потенциалов разряжается в виде искры. Даже небольшие искры повреждают полупроводниковые переходы, повреждают микросхемы памяти и повышают частоту отказов возбуждения таким образом, что окончательная проверка редко обнаруживается.
Решение состоит в том, чтобы смешать базовый полимер с проводящей добавкой, чаще всего сажей. Добавка образует микроскопическую сетку внутри нити, позволяя заряду течь по щетине и через ступицу щетки к земле. Тот же принцип используется в проводящих пластиковых щетках, установленных на линиях очистки печатных плат и оборудовании для производства аккумуляторов. Реальный примеры применения токопроводящих пластиковых щеток показывают, как выбор материала влияет на производительность процесса, поэтому их стоит просмотреть, прежде чем указывать соединение.
Типичные области применения щеток, для которых требуется материал, безопасный для электростатического разряда, включают:
- Очистка печатной платы и удаление флюса после пайки
- Удаление пыли с модулей камер и панелей дисплея
- Удаление заусенцев с пластиковых корпусов без притягивания мусора обратно на поверхность
- Щеточные ролики на автоматизированных конвейерах для лотков для аккумуляторов и полупроводников.
Во всех этих случаях нить должна рассеивать заряд за миллисекунды, а не накапливать его за секунды. Практическая цель - поверхностное сопротивление 10 6 до 10 9 Ом/кв., что находится в нижней половине зоны рассеивания статического электричества.
Нейлоновая щетка ПА610 Нейлон ПА610 — это высокоэффективный нейлоновый материал, который широко используется во многих областях благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам. Нейлон ПА610 имеет серию пер... Посмотреть продукт → Базовые смолы для кистей с защитой от электростатического разряда
Базовая смола определяет все, кроме проводимости. Механическая прочность, износостойкость, химическая совместимость и, что особенно важно, то, насколько сопротивление изменяется в зависимости от влажности, — все это зависит от самого полимера. В таблице ниже сравниваются пять наиболее распространенных полимерных нитей, поставляемых производителями материалов для щеток.
| Недвижимость | PA6 | ПА66 | ПА610 | ПА612 | ПБТ |
|---|---|---|---|---|---|
| Водопоглощение при насыщении (%) | 9.5 | 8.5 | 3.3 | 3.0 | 0.4 |
| Температура плавления (°С) | 223 | 260 | 220 | 218 | 224 |
| Предел прочности (МПа) | 75 | 85 | 60 | 55 | 57 |
| Стабильность удельного сопротивления во влажности | Бедный | Бедный | Хорошо | Хорошо | Отлично |
В этой столбчатой диаграмме показано, почему выбор базовой смолы важен для витков щеток, устойчивых к электростатическому разряду. Водопоглощение напрямую влияет на удельное сопротивление поверхности, поскольку поглощенная влага создает дополнительный проводящий путь, который отводит материал от предусмотренного для него окна ESD. PA6 и PA66 поглощают более восьми процентов воды при насыщении, что приводит к заметному изменению их электрических свойств в зависимости от влажности окружающей среды. PA610 и PA612 снижают это поглощение примерно до трех процентов, поэтому их характеристики ESD более стабильны в зависимости от сезона и климата. ПБТ поглощает менее половины процента, что делает его наиболее стабильным по размерам и электричеству во влажных производственных средах. Для применений, где постоянное рассеивание статического электричества имеет большее значение, чем исходная прочность, обычно более безопасным выбором является смола с низким содержанием влаги, такая как PA612 или PBT.
Для материалов, безопасных для электростатического разряда, водопоглощение не является второстепенной проблемой. Поглощенная влага создает незапланированный проводящий путь на поверхности нити, смещая эффективное сопротивление вниз по мере повышения влажности. Нить размером 10 8 Ом/кв.м в сухом складе может быть ниже 10. 6 Ом/кв.м во влажном помещении, что полностью меняет классификацию ESD.
Практический вывод состоит в том, чтобы выбрать смолу с низким поглощением влаги, когда рабочая среда не контролируется климатом. PA610 и PA612 являются «рабочими лошадками» в отрасли, поскольку они сочетают в себе износостойкость и устойчивость к влаге. ПБТ идет дальше и является лучшим выбором для обеспечения точности размеров и стабильного рассеивания тепла, хотя он более жесткий, чем нейлон, и немного более хрупкий при многократном изгибании.
Нейлоновая нить для кисти из ПБТ Нейлон ПБТ, полное название полибутилентерефталат, представляет собой термопластичный конструкционный пластик, сочетающий в себе преимущества нейлона (ПА) и ПБТ (полибутилентерефталата). Посмотреть продукт → Как нагрузка углерода влияет на удельное сопротивление
Взаимосвязь между содержанием присадок и электрическими характеристиками не является линейной, и это наиболее распространенный источник путаницы на рынке. Небольшое увеличение содержания технического углерода может привести к изменению удельного сопротивления на несколько порядков. На диаграмме ниже показана репрезентативная кривая для нейлоновой нити, наполненной техническим углеродом; та же самая общая форма применима к ПБТ и другим базовым смолам.
На этой линейной диаграмме показана характерная кривая перколяции для нейлона, наполненного углеродной сажей, и ее форма многое объясняет о поведении материала, безопасном для электростатического разряда. При низких нагрузках добавок частицы углерода располагаются слишком далеко друг от друга, чтобы образовать непрерывную сетку, поэтому удельное сопротивление остается близким к чистому полимеру. Когда нагрузка достигает примерно пяти процентов, частицы начинают соприкасаться, и удельное сопротивление падает на несколько порядков в пределах узкого окна. Это резкое падение является порогом перколяции, и это означает, что небольшие изменения в дозировке могут вызвать большие колебания характеристик ESD. За пределами порогового значения дополнительный углерод имеет уменьшающуюся отдачу, поэтому производители намеренно указывают нагрузки немного выше самой крутой части кривой. Вот почему поставщик компаундов, обеспечивающий стабильное качество от партии к партии, имеет большее значение, чем номинальное значение удельного сопротивления, указанное в техническом паспорте.
Для покупателя эта кривая имеет прямое следствие. Поставщик, который заявляет, что материал защищен от электростатического разряда, не указывая диапазон удельного сопротивления или не контролирует однородность партии, может поставлять нити, которые в одном месяце проходят входной контроль, а в следующем выходят из строя. Приемлемое окно для нитей щеток в линиях электроники составляет примерно 10 6 до 10 9 Ом/кв.м, и соединение должно оставаться внутри этого окна после экструзии, вытягивания и кондиционирования.
Сравнение кандидатов на материалы, безопасные для защиты от электростатического разряда
Когда производитель щеток сравнивает варианты материалов, решение редко принимается между проводящим и непроводящим. Почти всегда это компромисс между двумя разными семействами нитей с защитой от электростатического разряда. На приведенной ниже диаграмме сравниваются характеристики PA612 с углеродным наполнителем и PBT с углеродным наполнителем для чистки щеток по шести критериям, основанным на типичных значениях технических характеристик и практическом опыте.
На радарной диаграмме сравниваются два обычно рекомендуемых материала, безопасных для электростатического разряда, для нитей щетки, оба из которых используют проводящую сажу в различных базовых смолах. PA612 обеспечивает лучшую износостойкость и механическую гибкость, что важно, когда нить сталкивается с острыми краями или высокоскоростными приспособлениями. ПБТ выигрывает по размерной стабильности и устойчивости к влажности, поскольку его низкое поглощение влаги сохраняет удельное сопротивление более стабильным в неконтролируемых условиях цеха. Ни одна из смол не демонстрирует явного преимущества в устойчивости к электростатическому разряду сама по себе, поскольку конечный диапазон удельного сопротивления определяется системой добавок, а не базовым полимером. Таким образом, реальное решение зависит от процесса чистки: агрессивная обработка поверхности предпочитает PA612, а чистота и точность - PBT. Вот почему поставщик, предлагающий оба семейства материалов, а не один состав, дает командам по закупкам настоящий выбор.
Сравнение объясняет, почему следует аттестовать более одного материала, устойчивого к электростатическому разряду. Если процесс чистки предполагает высокоскоростной контакт с металлическими краями, нить PA612 устойчива к износу и остается гибкой. Если процесс происходит в условиях высокой влажности или требует строгого контроля размеров щеток, более предсказуемым вариантом является ПБТ.
Нейлоновая щетка PA612 Нейлон PA612, также известный как полиамид 612, представляет собой важную разновидность полиамидных конструкционных пластиков с уникальными физическими и химическими свойствами. Нейлон PA612 имеет хим... Посмотреть продукт → Практические соображения при поиске материалов, безопасных для электростатического разряда
Шесть проверок снижают риск покупки неподходящего материала:
- Попросите указать диапазон удельного сопротивления поверхности, а не только маркировку ESD. Диапазон следует проверять при определенной относительной влажности, обычно 50 процентов, и при комнатной температуре.
- Убедитесь, что проводимость является объемной, то есть добавка смешивается с нитью, а не наносится на поверхность. Поверхностные покрытия стираются через несколько часов чистки щеткой; объемная проводимость сохраняется на протяжении всего срока службы щетки.
- Проверьте устойчивость к истиранию углеродсодержащего компаунда. Углеродная сажа может откладываться на заготовках светлого цвета, а для оптических деталей такая маркировка обычно недопустима.
- Просмотрите документацию о соответствии требованиям, включая отчеты об испытаниях RoHS и SGS, и проверьте номер партии в каждой партии.
- Запросите образцы и измерьте удельное сопротивление после изгиба, завязывания узлов и вымачивания в технологическом растворителе. Обработка может повредить проводящую сеть в некоторых соединениях.
- Работайте с поставщиком, который может скорректировать рецептуру в соответствии с вашим целевым удельным сопротивлением вместо того, чтобы принимать фиксированную стандартную марку.
Изготовление по индивидуальному заказу — это то, где поставщик нити для щеток, имеющий собственное производство, показывает реальную ценность. Завод, который контролирует как базовую смолу, так и дозировку добавок, может быстро выполнять итерации, документировать поведение партии и поставлять нити, соответствующие чертежу и требованиям заказчика.
Краткое резюме. ESD-безопасный материал для нитей щетки представляет собой пластик, рассеивающий статическое электричество, обычно выбранный сорт нейлона или ПБТ, смешанный с углеродной сажей для достижения примерно 10 6 до 10 9 Ом/кв. Базовая смола определяет механические характеристики и характеристики влажности, содержание углерода определяет электрические характеристики, а согласованность технологического процесса поставщика определяет, останутся ли оба показателя стабильными в реальном производстве. Когда эти три фактора совпадают, нить защищает продукт и производственную линию, и в этом заключается настоящий смысл защиты от электростатического разряда.
