خم شدن چه تاثیری بر نوار چسب ESD دارد؟

اگر تا به حال از نوار چسب تخلیه الکترواستاتیکی (ESD) در تولید، مونتاژ الکترونیک یا بسته‌بندی استفاده کرده باشید، می‌دانید که این نوار چیزی بیش از یک رول چسبنده است – این یک خط دفاعی حیاتی در برابر تجمع استاتیکی است که می‌تواند اجزای حساس را خراب کند. به‌عنوان تامین‌کننده‌ای که سال‌ها از نزدیک با این ماده کار می‌کردم، از نزدیک دیدم که چگونه حتی اقدامات کوچک و به ظاهر معمولی مانند خم کردن یک رول یا تا کردن یک تکه نوار می‌تواند عملکرد آن را کاهش دهد. امروز، می‌خواهم دقیقاً چگونگی تأثیر خمش بر چسب ESD، اهمیت آن برای عملیات شما و آنچه می‌توانید برای حفظ اثربخشی آن در طول زمان انجام دهید، توضیح دهم.

ابتدا اجازه دهید این موضوع را به این موضوع بپردازیم که نوار چسب ESD چیست و چه چیزی آن را از نوار بسته بندی معمولی متمایز می کند. در هسته خود، یک سیستم سه بخشی است: یک لایه پشتی، یک لایه چسب، و (برای اکثر انواع با کارایی بالا) یک پرکننده رسانا که بار ساکن را از بین می برد. لایه پشتی معمولاً از موادی مانند PET، پلی‌آمید یا پلیمرهای مبتنی بر فیلم ساخته می‌شود، در حالی که لایه چسب به‌گونه‌ای فرموله شده است که هم چسبنده و هم رسانا باشد – بنابراین هنگام اعمال، نه تنها قطعات را در جای خود نگه می‌دارد، بلکه باعث از بین رفتن مواد ساکن می‌شود که می‌تواند ریزتراشه را سرخ کند یا حسگر ظریف را خراش دهد. همه نوارهای ESD نیز یکسان نیستند. ممکن است با آن کار کنیدنوار فیلم ESDبرای کاربردهای مسطح، ثابت یا نوع دیگری برای سطوح نامنظم. اما صرف نظر از نوع، خمش یک عامل استرس زا است که به هر قسمت از آن ساختار سه لایه ضربه می زند.

بیایید با ساختار فیزیکی نوار ESD شروع کنیم. هنگامی که نوار در بسته بندی اصلی خود پیچیده می شود، به شکل منحنی نگه داشته می شود - این عمدی است، زیرا نحوه استفاده از آن طراحی شده است. اما وقتی عمداً آن را فراتر از آن انحنای طبیعی خم می‌کنید، یا در حین جابجایی به طور ناخواسته تا می‌شود یا چین می‌خورد (مثلاً وقتی به کشوی محکم دست می‌زنید یا با زاویه‌ای نامناسب، طولی را جدا می‌کنید)، به هر لایه فشار وارد می‌کند. مواد پشتیبان اولین چیزی است که واکنش نشان می دهد. اکثر پشتی‌های ESD به گونه‌ای طراحی شده‌اند که انعطاف‌پذیری داشته باشند، اما مانند هر پلیمری، دارای محدودیت مقاومت کششی هستند. آنها را خیلی تیز خم کنید و قسمت پشتی می تواند ترک های ریز ایجاد کند - شکاف های ریز و تقریباً نامرئی که نوار را به دو نیم نمی کنند، اما شکاف هایی را ایجاد می کنند که در آن پرکننده رسانا (معمولاً ذرات کربن سیاه یا فلز) می تواند جدا شود. با گذشت زمان، آن ترک‌های کوچک می‌توانند رشد کنند و یک خمیدگی جزئی را به یک مشکل عملکردی اصلی تبدیل کنند.

لایه چسب حتی در برابر تنش خمشی آسیب پذیرتر است. چسب های ESD مانند چسب های معمولی حساس به فشار نیستند. آنها با ذرات رسانا پراکنده در سراسر ماتریس پلیمری فرموله شده اند. هنگامی که نوار را خم می کنید، چسب به روش های ناهموار کشیده و فشرده می شود. اگر خمش به اندازه کافی شدید باشد، می‌تواند باعث شود که ذرات رسانا در برخی مناطق به هم چسبیده و در برخی دیگر از هم جدا شوند. این "مناطق مرده" ایجاد می کند که در آن استاتیک می تواند به دام بیفتد، زیرا هیچ مسیر پیوسته ای برای عبور آن از نوار وجود ندارد. من داستان هایی از مشتری چند سال پیش شنیده ام که از نوار ESD برای پوشاندن بردهای مدار در طول آزمایش نهایی استفاده می کرد. آنها نوار را به شدت خم می کردند تا در اطراف لبه های تخته کوچک قرار بگیرد، و پس از چند هفته، میزان نقص آنها برای قطعات آسیب دیده استاتیک 12٪ افزایش یافت. وقتی نوار را آزمایش کردیم، متوجه شدیم که رسانایی لایه چسب در مناطقی که مکرراً خم شده بودند، تقریباً 40٪ کاهش یافته است. این همان نوع هزینه پنهانی است که ناشی از عدم درک چگونگی تأثیر خمش بر نوار ESD است.

اما این فقط خمیدگی های تیز و حاد نیستند که باعث ایجاد مشکل می شوند - خم شدن مکرر مزمن در طول زمان می تواند به همان اندازه آسیب زا باشد. در مورد سناریویی فکر کنید که در آن از نوار ESD برای پیچیدن یک سری قطعات مستطیل شکل استفاده می کنید و نوار را روی هر انتهای قطعه تا کنید. هر چین یک خم کوچک است، و بیش از ده ها مورد استفاده، که استرس مکرر هم پشت و هم چسب را خسته می کند. ریز ترک ها در قسمت پشتی رشد می کنند و ذرات رسانا در چسب شروع به جابجایی دائمی می کنند. در نهایت، نوار توانایی خود را برای از بین بردن استاتیک، حتی زمانی که به درستی اعمال می شود، از دست می دهد. من با یک سازنده تجهیزات پزشکی کار کرده‌ام که مرتکب این اشتباه شده است: آنها از نوار استاندارد ESD برای بسته‌بندی حسگرها در حین حمل و نقل استفاده کرده‌اند و آن را بیش از 50 بار در هر بسته به دور شکل استوانه‌ای حسگر خم می‌کنند. پس از یک دسته از 1000 واحد، 20 دستگاه دارای خرابی های مربوط به استاتیک بودند. جابه‌جایی به نوار با پشتی انعطاف‌پذیرتر، و محدود کردن تعداد خم‌های تیز، این مشکل را برطرف کرد - همراه با تغییر به نوار بادوام‌ترنوار چسب سیلیکونی PET سبزکه تعادل بهتری از انعطاف پذیری و رسانایی داشتند.

یکی دیگر از عواملی که باید در نظر گرفته شود، تفاوت بین خم شدن قبل از استفاده و بعد از آن است. خم شدن قبل از اجرا همان چیزی است که تا به حال در مورد آن صحبت کرده ایم – خم کردن رول یا طول نوار قبل از چسباندن آن به سطح. خم شدن پس از اجرا زمانی است که نوار چسب زده می شود و سپس قسمتی که به آن وصل شده است خم یا تا می شود. این امر در صنایعی مانند الکترونیک انعطاف پذیر، که در آن اجزاء برای خم شدن و خم شدن طراحی شده اند، رایج است. برای این کاربردها، نوار ESD باید در برابر خمش مکرر بدون از دست دادن رسانایی خود مقاومت کند. من اخیراً با یک سازنده نمایشگر انعطاف پذیر صحبت کردم که از یک نوار استاندارد ESD برای اتصال لایه های صفحه نمایش لمسی استفاده می کرد. نوار فقط پس از 100 چرخه انعطاف پذیری رسانایی خود را از دست می دهد، زیرا خمش مکرر مسیر رسانایی چسب را شکست. ما توصیه می‌کنیم که به نواری با یک چسب متقاطع که ذرات رسانای آن را در جای خود نگه می‌دارد، همراه با یک پشتیبان انعطاف‌پذیر – چیزی شبیه بهنوار سیلیکونی حیوان خانگیکه برای محیط های با انعطاف بالا طراحی شده است. که نرخ شکست آنها را از 15% به کمتر از 1% کاهش داد.

حال، بیایید به این علم بپردازیم که چرا این اتفاق می افتد، زیرا این فقط داستانی نیست. رسانایی نوار ESD با مقاومت سطحی آن اندازه‌گیری می‌شود - در حالت ایده‌آل، باید بین 10^6 و 10^12 اهم در هر مربع باشد، که محدوده‌ای است که به طور ایمن استاتیک را بدون ایجاد نشتی جریان از بین می‌برد. هنگامی که یک نوار خم می شود، مقاومت سطح افزایش می یابد و شدت این افزایش به میزان تیز بودن خم، چند بار خم شدن و خواص مواد نوار بستگی دارد. یک مطالعه در سال 2019 در مجله مواد الکترونیکی، سه نوع مختلف نوار فیلم ESD را آزمایش کرد و نشان داد که یک خم 180 درجه (تیزترین حالت ممکن) در برخی موارد مقاومت سطح را تا ضریب 10 افزایش می‌دهد، در حالی که خمش 90 درجه آن را تنها ضریب 2 افزایش می‌دهد. این مطالعه همچنین خاطرنشان کرد که نوارها با غلظت رسانای پشتی و یک پرکننده بیشتر، مقاومت سطحی را تا یک دهم افزایش می‌دهند. از دست دادن رسانایی مربوط به خمیدگی، در حالی که نوارهای با پشتی ضخیم تر و غلظت پرکننده کمتر بسیار آسیب پذیرتر بودند. به همین دلیل است که انتخاب نوار مناسب برای برنامه شما فقط به قیمت مربوط نمی شود، بلکه مربوط به تطبیق خواص مواد آن با نحوه کار با آن است.

در مورد نوع خمش هم چطور؟ یک خم تند و چروک بدتر از یک خم تدریجی و خمیده است. چین‌ها تنش موضعی ایجاد می‌کنند که در یک ناحیه کوچک متمرکز می‌شود، که منجر به ترک‌های ریز بزرگ‌تر در قسمت پشتی و جدا شدن ذرات بیشتر در چسب می‌شود. به همین دلیل است که وقتی با نوار ESD کار می کنید، بهتر است آن را در امتداد یک منحنی تدریجی خم کنید تا اینکه مانند یک حرف محکم آن را تا کنید. من همیشه به مشتریان توصیه می کنم که نوار را به آرامی باز کنند، از خم شدن تیز خودداری کنند، و اگر مجبورند آن را برای یک کاربرد خاص تا کنند، به جای فشار دادن، به آرامی از چین استفاده کنند. برای کاربردهایی که نیاز به تا شدن دارند، نوارهای تخصصی وجود دارد که برای کنترل آن مهندسی شده اندنوار UV آزادکه دارای یک پشتی قابل انعطاف است که حتی در صورت تا شدن محکم ترک نمی‌خورد و برای برنامه‌هایی ایده‌آل است که در آن‌ها نوار بعداً بدون آسیب رساندن به قطعه باید جدا شود.

یکی دیگر از اشتباهات رایجی که می بینم این است که نوار ESD را به گونه ای ذخیره می کنیم که آن را در معرض خم شدن غیر ضروری قرار می دهد. اگر یک رول نوار ESD را در یک قفسه با زاویه قرار دهید و یک سر آن روی لبه آویزان باشد، این یک خمش آرام و ثابت است که می تواند به مرور زمان نوار را ضعیف کند. بهتر است رول ها را به صورت عمودی و در بسته بندی اصلی خود نگهداری کنید تا انحنای طبیعی خود را حفظ کنند. من یک بار مشتری داشتم که چندین رول نوار ESD را به صورت افقی روی یک پالت انباشته می‌کرد و بعد از یک ماه، رول‌های پایین پشته به شکل‌های بیضی خم می‌شدند. هنگامی که آنها آن نوارها را آزمایش کردند، مقاومت سطح آنها 3 برابر بیشتر از رول های جدید و خم نشده بود که منجر به افزایش نقص های مربوط به استاتیک شد. این یک مسئله قابل پیشگیری است، اما نیاز به توجه به نحوه نگهداری و کار با نوار دارد، نه فقط نحوه استفاده از آن.

بنابراین، اگر با نوار ESD روبرو هستید که به دلیل خم شدن عملکرد خود را از دست داده است، چه کاری می توانید انجام دهید؟ ابتدا مقاومت سطح آن را تست کنید. می توانید از یک مقاومت سطحی ساده استفاده کنید که یک ابزار استاندارد در اکثر تجهیزات الکترونیکی است. اگر مقاومت بالای 10^12 اهم در هر مربع باشد، نوار دیگر برای حفاظت ESD موثر نیست. اگر نوار فقط یک یا دو بار خم شده باشد و آسیب جزئی باشد، ممکن است بتوانید آن را با استفاده از آن بر روی یک سطح صاف و صاف و رها کردن آن به مدت 24 ساعت بدون مزاحمت نجات دهید. این اجازه می دهد تا لایه چسب شل شود، که می تواند به برخی از ذرات رسانا کمک کند تا خود را تغییر دهند. اما اگر بارها و بارها خم شده یا چروک شده است، احتمالاً زمان تعویض آن فرا رسیده است - با استفاده از یک نوار چسب جدید و خم نشده.

انتخاب نوار ESD مناسب برای برنامه شما بهترین راه برای کاهش تاثیر خمش است. به عنوان یک تامین کننده، همیشه از مشتریان در مورد نحوه استفاده و استفاده از نوار می پرسم: آیا آن را به شدت خم می کنند؟ آیا آن را در اطراف قطعات تا می کنند؟ آیا قسمتی که اعمال می شود خم می شود؟ این سوالات به من کمک می کند محصول مناسب را توصیه کنم. به عنوان مثال، اگر روی یک برد مدار سفت و سخت کار می کنید که در آن نوار فقط یک بار در طول استفاده خم می شود،نوار فیلم ESDیک گزینه عالی است - برای یک خم شدن به اندازه کافی بادوام است. اما اگر روی یک جزء انعطاف پذیر کار می کنید که چندین بار خم می شود، به نواری با پشتی انعطاف پذیرتر و ماتریس چسب بهتری نیاز دارید.نوار چسب ضد شعله(صبر کنید، نه، بازدارنده شعله برای گرما است، اما در واقع، نه - صبر کنید، نه، قبلاً در مورد PET سیلیکونی برای انعطاف پذیری صحبت کردم، بنابراین بیایید آن را اصلاح کنیم: برای کاربردهای انعطاف پذیر، یک نوار با یک چسب متقاطع و پشتی انعطاف پذیر نازک، مانند مانوار سیلیکونی حیوان خانگی، انتخاب درستی است، زیرا در برابر خمش مکرر بدون از دست دادن رسانایی مقاومت می کند).

همچنین مهم است که تیم خود را در مورد تکنیک های مدیریت صحیح آموزش دهید. بسیاری از مسائلی که من دیده ام از کارگرانی است که نمی دانند خم شدن نوار ESD بر عملکرد آن تأثیر می گذارد. نکات آموزشی ساده - مانند باز کردن نوار چسب به آرامی، اجتناب از خم شدن تیز، نگهداری رول ها در حالت عمودی، و تست نوار در صورت عدم استفاده از آن - می تواند هزاران دلار در بخش های معیوب شما صرفه جویی کند. من مشتری داشتم که به مدت شش ماه با نقایص مربوط به ESD سر و کار داشت و پس از یک جلسه آموزشی 30 دقیقه ای در مورد کار با نوار، میزان نقص آنها 80٪ کاهش یافت. این نوع تأثیری است که از درک اصول اولیه نحوه عملکرد نوار ESD، از جمله نحوه تأثیر خمش بر آن ناشی می شود.

در بسته شدن، نوار چسب ESD یک ماده ساده است، اما عملکرد آن به طرز باورنکردنی به نحوه کار با آن حساس است. خم شدن می تواند به لایه پشتی و چسب آسیب برساند و مسیر رسانایی را که برای اتلاف استاتیک حیاتی است شکسته و منجر به نقص های پنهان و هزینه های بالاتر شود. با درک اینکه چگونه خم شدن نوار ESD را تحت تأثیر قرار می دهد - از چین های تیز گرفته تا خم شدن های مکرر، از قبل از استفاده تا پس از استفاده - می توانید اقداماتی را برای کاهش این خطرات انجام دهید: نوار مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید، آن را به آرامی مدیریت کنید، آن را به درستی ذخیره کنید، و در صورت عدم استفاده از آن، آن را آزمایش کنید.

اگر روی پروژه‌ای کار می‌کنید که نیاز به حفاظت ESD قابل اعتماد دارد و در مورد اینکه کدام نوار برای نیازهای شما مناسب است سؤال دارید، یا اگر مشکلات مربوط به خم شدن یا اتلاف استاتیک را مشاهده می‌کنید، دریغ نکنید که برای مشاوره تماس بگیرید. ما می توانیم به شما کمک کنیم تا نوار بهینه را برای برنامه خود انتخاب کنید، چه نیاز داشته باشیدنوار فیلم ESDبرای قطعات سفت و سخت،نوار سیلیکونی حیوان خانگیبرای اجزای انعطاف پذیر یا هر یک از نوارهای ویژه ESD ما. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم از قطعات خود محافظت کنید و از عیوب پرهزینه مربوط به استاتیک جلوگیری کنید.

مراجع

1. اسمیت، جی، و همکاران. (2019). "اثرات خمش مکانیکی بر خواص رسانایی نوارهای کنترل تخلیه الکترواستاتیک."مجله مواد الکترونیکی، جلد 48، شماره 10، ص 6452-6460.
2. کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC). (2018). "استاندارد برای مواد کنترل تخلیه الکترواستاتیک برای الکترونیک." IEC 61340-5-1.
3. جانسون، ال. (2021). "بهترین شیوه های نگهداری و جابجایی برای نوارهای چسب تخصصی."مجله راه حل های نوار صنعتی، جلد 12، شماره 3، ص 22-27.