Новые полимеры для электроники

В том, что касается электроники, электростатические разряды (ESD) могут иметь самые отрицательные и нежелательные последствия, включая повреждения электронных чипов и устройств. Кроме того, восприимчивость электронных компонентов к увеличению ESD возрастает при растущем спросе на менее крупные и более компактные устройства с высокой плотностью монтажа схемы при меньшем размере. Напряжений 30-7,000 достаточно для повреждения компьютерных чипов, а служащие, проходящие через завесу чистой комнаты, могут стать переносчиками заряда, который будет разряжать и повреждать платы для интегральных схем на сборочном предприятии. Полимеры все более превосходят металлы по своим свойствам в области производства за счет своей универсальности, гибкости и экономичности.

Очень существенно использовать антистатические рассеивающие полимеры или постоянные антистатический добавки для управления ESD, особенно, в свете растущего стремления получать компактные и высокоэффективные электронные устройства и приспособления. В электронной упаковочной промышленности проводящие пластмассы находят применение в транспортных системах, контейнерах для хранения плат для электронных цепей, пакетах для электронных компонентов, защитной упаковке для чипов и термоформованных листах для поддонов. Помимо этого, такие антистатические рассеивающие пластмассы также используются в Зонах, защищенных от ESD (EPA), в которых осуществляется сборка интегральных схем и прочего электронного оборудования. Чаще всего изоляционные термопласты можно преобразовать в рассеивающие статические разряды полимеры с помощью проводящих частиц наполнителя или антистатических веществ, включая углеродную сажу, углеволокно и прочие материалы, которые создают сеть взаимосвязанных частиц внутри полимерного компаунда, предупреждая, тем самым, образование ESD.

Компания Cabot Corporation разработала целый ряд компаундов, специально предназначенных для использования в пластмассовом технологическом оборудовании, которые реализуются под названием CABELEC, и которые постоянно электрически проводимы, и позволяют снизить риск катастрофического разряда электростатической энергии. Эти компаунды являются неотъемлемой частью материала при его функционировании, они не зависят от наличия влажности для получения необходимого электрического поведения. Они находят применение при производстве пакетов, лент станин рулонных установок, термоформованных поддонов и многих других типов электронной упаковки, а также они применяются в EPA, включая "контактные манжеты" (устройства для заземления работающего), напольные покрытия и коврики, которые делают проводимыми для того, чтобы предупредить образование ESD.

Тем не менее, углеродная сажа может оказывать отрицательное воздействие на механические свойства модифицированного полимера. При использовании этого наполнителя основной проблемой всегда был цвет, поскольку наполнитель поставляется, как правило, с различными оттенками черного, и это ограничивает возможности дифференциации устройств. По данным некоторых исследований, углеродная сажа, хотя и является не зависящим от воздействия влажности веществом, может все же значительно уменьшить срок эксплуатации устройств, она не удаляется из компаунда после усиленного трения, и тем самым, уменьшает проводящие и антистатические свойства компаундов. Эти недостатки ограничивают широкое использование таких материалов в качестве антистатических рассеивающих наполнителей в полимерах. В последнее время появились некоторые достижения в области разработки добавок, которые способны подвергаться окрашиванию, являются постоянными, не мигрирующими, а также не зависящими от наличия влажности. Они позволяют преодолеть недостатки, возникающие при использовании углеродной сажи для угнетения возникновения ESD в электронных устройствах.

Недавно компания DuPont Packaging & Industrial Polymers объявила о выпуске двух дополнительных марок добавок. Эти новые добавки, которые идеально подходят для использования с полиолефинами и прочими полимерами, обеспечивают постоянное антистатическое рассеивание и создают превосходные эстетические качества, прозрачность, отсутствие пожелтения и защиту от пыли, которые имеют жизненно важное значение для чувствительной электроники.

В отличие от диффузионных антистатических решений, которые часто концентрируются на поверхности продукта и могут стираться при трении, воздействии воды или старения, новые марки Entira™ Antistat интегрированы непосредственно в продукт, что обеспечивает немедленное и постоянное антистатическое действие, а также гладкий и прозрачный внешний вид поверхности, которые позволяет осуществлять лучшее склеивание и нанесение печати. Они также предупреждают пожелтение, вызванное старением, их можно использовать в отдельном слое без всякой миграции в другие слои, что позволяет свести к минимуму накопление на головке. Кроме того, для использования с полиолефинами, это в настоящее время единственные имеющиеся на рынке постоянные добавки, которые обеспечивают как антистатические свойства, так и прозрачность готового продукта. В этом плане Entira™ Antistat SD 100 можно использовать при создании упаковки электронных устройств для снижения искрения, которое может повредить оборудование.

Семейство IRGASTAT® P компании Ciba Specialty Chemicals является еще одним примером поддающихся окрашиванию, постоянных, не мигрирующих и независящих от наличия влажности рассеивающих добавок. Этот антистатик включается в состав в ходе обработки расплава для формирования постоянной и рассеивающей статическое электричество сети в основном полимере. В отличие от стандартных мигрирующих антистатических веществ, здесь рассеивающее статические заряды действие начинается сразу и остается неизменным с течением времени, даже после промывания и вытирания. Благодаря немигрирующей природе материала, он является также и устойчивым к коррозии и не загрязняющим. Он последовательно обеспечивает удельное электрическое сопротивление в диапазоне 109-1012 ом/кв, и дает материалу возможность обеспечивать непрерывное, контролирующее рассеивание заряда в атмосферу, исключая необходимость создавать заземление. Рассеивающие частицы поставляются в виде гранул, их можно добавлять прямо в ходе реализации стандартных технологий формования или экструзии без этапа предварительного создания компаунда. Эффективность материала была продемонстрирована с целым рядом термопластических подложек, включая полиолефины, стиролы, PVC и конструкционные пенопласты. Демонстрируя высокие рассеивающие характеристики, модифицированные IRGASTAT P материалы могут позволить получить соответствие требованиям отрасли в области убывания статического разряда, таким как EIA IS-5 и Mil-B-81705.

Проводящие полимеры Lubrizol Corporation также обеспечивают широкий выбор полимеров с постоянным статическим контролем для электронных применений, включая наполнители, сплавы от природы диссипативных полимеров, углеволокно и углеродную сажу в основных полимерах, в число которых входят: PP, PC, акрил, ABS, PETG, TPU и другие. В применениях ESD сплавы полимеров компании Lubrizol Stat-Rite®polymer дают значительно более высокие результаты по сравнению с прочими продуктами в области реализации электростатического контроля (ESD и чистота). Полимерные сплавы Stat-Rite®polymer позволяют осуществлять рассеивание статических разрядов без ущерба для чистоты. В этих сплавах собственный от природы диссипативный полимер компании смешан с целым рядом основных полимеров, таким образом, создаются сплавы с от природы диссипативной полимерной сетью для рассеивания статических зарядов.

В число основных полимеров входят полипропилен, акрил, мягкий полиуретан, PETG, ABS и другие. Эта от природы диссипативная для статических зарядов сеть остается в целости в ходе термоформования, литьевого формования или экструзии при сохранении физических свойств основного полимера. Эти сплавы в высшей степени предпочтительны для таких применений, как упаковка и транспортировка головок дисководов и прочих компонентов, транспортировка и хранение плат для интегральных схем и прочие средства хранения, а также для транспортировки подузлов для различных манипуляций с электронными устройствами. К числу достоинств относятся также: возможность повторного использования или рециклинга без утраты защиты от ESD; свойства устойчивости к коррозии, не загрязнения, отсутствия газообразования и однородности эксплуатационных характеристик в отличие от покрытий и наполнителей.

Компания из Финляндии IonPhasE разрабатывает и производит высокоэффективные рассеивающие полимеры для применения в широком диапазоне отраслей, таких как химическая, автомобильная, телекоммуникационная, а также отрасль по производству потребительских электронных устройств. Для производства полимеров компания использует патентованную технологию, которая называется IonPhasE® IPE® (ИономерПолиЭлектролит). Эти полимеры сочетают лучшие свойства двух групп полимеров: иономеров и полимер полиэлектролитов. Для IonPhasE® IPE® предпочтительны основные полимеры, включающие PE, PP (Polyolefins); PS, HIPS, ABS, ABS-PC, ASA, PMMA, PA; PET-G, APET, а также TPE, TPE-E, TPU SBS, SEBS. Пластмассовые продукты на основе IonPhasE® IPE® обладают немедленно реализующимися, постоянными, не зависящими от наличия влажности, диссипативными и низкозарядными свойствами (антистатик), и здесь для получения такого эффекта необходимы сверхтонкие слои и небольшие концентрации. Пластмассовые продукты, изготовленные из этих материалов, демонстрируют способность самонейтрализации электростатических полей и поддержки технологий обработки, включая экструзию, получения экструзионно-раздувной пленки, экструзию литой пленки, литьевое формование, экструзию листа, экструзию труб, а также провода и кабеля, выдувное формование и прядение волокна. IonPhasE® IPE® реализуется на рынке в виде гранул, в виде маточной смеси или же виде компаунда, готового ук употреблению.

Ведущая химическая компания BASF также разрабатывает химические антистатические добавки для термопластов под названием LAROSTAT® HTS 905. LAROSTAT HTS 905 приспособлен для использования в высокотемпературных применениях, с температурой, превышающей 300 °F. У материала более высокая термическая стабильность (он стабилен до 250 °C), и он может обеспечивать долговременную внутреннюю статическую защиту. LAROSTAT HTS 905 используется в конструкционных термопластах, гибком PVC, PP, и других материалах. Добавка является жидким продуктом, но также предлагается и в виде порошка, как 60% активный вариант на окиси кремния, LAROSTAT HTS 905S.

Количество применений проводимых и рассеивающих полимерных решений для статического контроля в электронной промышленности будет значительно увеличиваться по мере роста спроса на компактные и сверхтонкие устройства. В число некоторых основных факторов и соображений, в зависимости от которых отрасль будет выбирать отдельные применения для управления ESD, входят затраты, реализация противостатического рассеивающего заряды поведения, однородность удельного электрического сопротивления поверхности, чистота и способность подвергаться рециклингу. Тем не менее, современные достижения, включая использование сплавов от природы диссипативных полимеров, будут прогрессировать за счет гибкости их использования с различными технологиями и доступности большого числа основных полимеров для использования в сплавах в отличие от относительно традиционных методов, таких как использование углеродных наполнителей и антистатиков.

Предприятия производители:

Cabot Corporation

DuPont Packaging & Industrial Polymers

Ciba Specialty Chemicals