อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลกขึ้นอยู่กับวัสดุบรรจุภัณฑ์เฉพาะทางที่ปกป้องอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนในระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ การอัดขึ้นรูปแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กลายเป็นกระบวนการผลิตหลักสำหรับการผลิตแผ่น PET ป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ใช้ในถาดส่วนประกอบ เทปขนส่ง และเปลือกป้องกัน ในขณะที่การย่อส่วนส่วนประกอบเร่งขึ้นและค่าเสียหายจาก ESD ก็เพิ่มขึ้น ผู้ผลิตทั่วทั้งวงกว้าง ภูมิทัศน์ การใช้งานการอัดขึ้นรูปแผ่น กำลังลงทุนในสายการผลิตการอัดขึ้นรูปที่สามารถตอบสนองความต้านทานพื้นผิวและข้อกำหนดด้านความสะอาดที่เข้มงวด
คู่มือนี้จะตรวจสอบวิทยาศาสตร์วัสดุ พารามิเตอร์การผลิต และมาตรการควบคุมคุณภาพที่กำหนดความสำเร็จในการผลิตแผ่น PET ป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
เหตุใด PET แบบป้องกันไฟฟ้าสถิตจึงครองการอัดขึ้นรูปแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ได้กลายเป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับ การอัดขึ้นรูปแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากการผสมผสานกันอย่างลงตัวระหว่างความแข็งแรงเชิงกล ความคงตัวทางความร้อน และความชัดเจนทางแสง แผ่น PET ต่างจากโพลีเอทิลีนหรือโพลีโพรพีลีนที่เป็นทางเลือกอื่น โดยจะรักษาความเสถียรของขนาดต่อความผันผวนของอุณหภูมิที่พบในระหว่างการขนส่งทั่วโลก ป้องกันการบิดเบี้ยวของถาดที่อาจสร้างความเสียหายให้กับลีดเฟรมและอาร์เรย์กริดลูกปืนที่ละเอียดอ่อน
ประสิทธิภาพการป้องกันไฟฟ้าสถิตในแผ่นบรรจุภัณฑ์ PET ทำได้โดยการเติมสารเติมแต่งแบบถาวรแทนที่จะใช้การเคลือบเฉพาะที่ สารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ที่อพยพย้ายถิ่นให้การป้องกันชั่วคราว แต่จะสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากชั้นสารเคมีหมดสิ้นลง สารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตถาวร —โดยทั่วไปแล้วจะเป็นส่วนผสมโคโพลีเมอร์ที่ใช้โพลีเอเทอร์ —สร้างเครือข่ายสื่อกระแสไฟฟ้าที่ทนทานตลอดทั้งเมทริกซ์โพลีเมอร์ เพื่อให้มั่นใจว่าความต้านทานพื้นผิวยังคงมีเสถียรภาพตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์
ช่วงความต้านทานเป้าหมายสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ระหว่าง 10^6 ถึง 10^9 โอห์ม/กำลังสอง ซึ่งจัดอยู่ในประเภทกระจายมากกว่านำไฟฟ้า ช่วงนี้จะป้องกันเหตุการณ์การปล่อยประจุอย่างรวดเร็วซึ่งสามารถทำลายเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความละเอียดอ่อน ในขณะที่ยังคงสามารถควบคุมการกระจายตัวของประจุสะสมได้ การบรรลุหน้าต่างแคบนี้อย่างสม่ำเสมอบนความกว้างของแผ่นกว้าง ทำให้เกิดความท้าทายในการอัดขึ้นรูปอย่างมาก เนื่องจากการกระจายตัวของสารเติมแต่งจะต้องสม่ำเสมอตลอดการหลอม
ผู้ผลิตที่ต้องการข้อมูลเชิงลึกด้านเทคนิคเกี่ยวกับวิธีการควบคุมความต้านทานสามารถสำรวจความครอบคลุมได้ที่ การอัดขึ้นรูปแผ่นพลาสติก ESD สำหรับถาดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมีรายละเอียดเทคนิคการกระจายตัวของคาร์บอนแบล็กและการสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้า
ห้องคลีนรูมและการควบคุมการปนเปื้อนในการผลิตแผ่น PET
การอัดขึ้นรูปแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีมาตรฐานการควบคุมการปนเปื้อนสูงกว่ามาตรฐานบรรจุภัณฑ์ทั่วไปมาก การปนเปื้อนของอนุภาคบนแผ่นบรรจุภัณฑ์สามารถถ่ายโอนไปยังสภาพแวดล้อมในห้องปลอดเชื้อซึ่งมีการจัดการเวเฟอร์และดายเปลือย ทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตที่เกินกว่าต้นทุนของวัสดุบรรจุภัณฑ์อย่างมาก
โดยปกติแล้ว สภาวะห้องคลีนรูม ISO คลาส 7 หรือคลาส 8 จะถูกระบุสำหรับโรงงานอัดรีดแผ่นที่ให้บริการห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ มาตรการควบคุมการปนเปื้อนที่สำคัญ ได้แก่ :
ระบบการจัดการเรซินโดยเฉพาะพร้อมสายส่งแบบปิดผนึกเพื่อป้องกันอนุภาคลอยอยู่ในอากาศ
การกรองแบบละลายด้วยตะแกรงกรองละเอียด (โดยทั่วไปคือ 80-120 เมช) เพื่อดักจับเจลและสารเติมแต่งที่เกาะเป็นก้อนที่ไม่กระจายตัว
พื้นผิวสัมผัสทำจากสเตนเลสสตีลตลอดขบวนการอัดรีดเพื่อป้องกันการปนเปื้อนที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน
สถานีขึ้นและลงที่ควบคุมสภาพแวดล้อมพร้อมระบบจ่ายอากาศกรอง HEPA
ประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซออกมาแสดงถึงข้อกำหนดที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่บรรจุในแผ่น PET อาจยังคงปิดผนึกอยู่เป็นเวลานาน และสารประกอบระเหยที่ปล่อยออกมาจากวัสดุแผ่นสามารถกัดกร่อนตัวนำโลหะหรือสะสมฟิล์มฉนวนบนพื้นผิวสัมผัสได้ เม็ดพลาสติก PET และสารเติมแต่งที่มีการปล่อยก๊าซต่ำจะถูกเลือกโดยอิงจากการทดสอบการวิเคราะห์ก๊าซตกค้าง โดยขีดจำกัดการสูญเสียมวลรวมโดยทั่วไปจะตั้งไว้ต่ำกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิสูง
คุณภาพพื้นผิวของแผ่นยังส่งผลต่อพฤติกรรมการปนเปื้อนอีกด้วย ความหยาบของพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์สามารถดักจับอนุภาคที่ปล่อยออกมาในภายหลังระหว่างการขนถ่ายส่วนประกอบ ม้วนปฏิทินเคลือบโครเมียมขัดเงาและโปรไฟล์อุณหภูมิหลอมเหลวที่ได้รับการปรับปรุงอย่างเหมาะสม ช่วยให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนและมันวาวตามที่ผู้แปรรูปบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการ
พารามิเตอร์การผลิตสำหรับการอัดขึ้นรูปแผ่น PET ป้องกันไฟฟ้าสถิต
ที่ประสบความสำเร็จขึ้น การอัดรีดแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ อยู่กับการควบคุมตัวแปรกระบวนการที่เกี่ยวข้องกันหลายรายการอย่างแม่นยำ อุณหภูมิหลอมเหลว การออกแบบสกรู อัตราการทำความเย็น และความแม่นยำในการเติมสารเติมแต่ง ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพการป้องกันไฟฟ้าสถิตและคุณสมบัติทางกายภาพของแผ่นสุดท้าย
โปรไฟล์อุณหภูมิการอัดขึ้นรูปสำหรับ PET โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 270°C ถึง 290°C ทั่วทั้งโซนบาร์เรล โดยอุณหภูมิแม่พิมพ์จะตั้งไว้ต่ำกว่า 5-10°C เพื่อช่วยให้การไหลของของเหลวหลอมสม่ำเสมอที่ขอบแม่พิมพ์ หน้าต่างการประมวลผลที่ค่อนข้างแคบของ PET จำเป็นต้องมีการจัดการระบายความร้อนอย่างระมัดระวัง อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของผลึกทำให้เกิดข้อบกพร่องที่ยังไม่ละลาย ในขณะที่ความร้อนที่มากเกินไปทำให้เกิดการเสื่อมสภาพจากความร้อน ซึ่งจะทำให้แผ่นสีเหลืองและลดประสิทธิภาพทางกล
การออกแบบสกรูมีบทบาทสำคัญในการกระจายตัวของสารเติมแต่ง สกรูชนิดแบริเออร์ที่มีส่วนผสมช่วยให้มั่นใจได้ว่าสารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตจะผสมเข้ากันอย่างทั่วถึงโดยไม่มีแรงเฉือนมากเกินไปจนอาจทำให้โพลีเมอร์เสื่อมสภาพได้ องค์ประกอบการผสม Maddox หรือ Dulmage ซึ่งวางอยู่ด้านล่างของส่วนสูบจ่ายจะสลายสารเติมแต่งที่เกาะเป็นก้อนและทำให้วัสดุหลอมเป็นเนื้อเดียวกันก่อนที่จะถึงแม่พิมพ์
การทำความเย็นบนม้วนเย็นที่ชุบโครเมียมจะต้องปรับสมดุลการควบคุมการตกผลึกกับข้อกำหนดด้านการตกแต่งพื้นผิว โดยทั่วไปแผ่น PET สำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จะมีการผลิตในสถานะอสัณฐาน เนื่องจาก PET ที่ตกผลึกจะกลายเป็นทึบแสงและเปราะ การดับอย่างรวดเร็วบนลูกกลิ้งแช่เย็นที่อุณหภูมิ 30-50°C จะช่วยยับยั้งการตกผลึกและสร้างแผ่นใสที่เหนียวซึ่งการใช้งานบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการ
ตัวแปลงบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการการควบคุมการกระจายตัวของสารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตและความสม่ำเสมอของความต้านทานพื้นผิวที่แม่นยำ JWELL ได้จัดหาสายการอัดรีดแผ่น PET และ PP ป้องกันไฟฟ้าสถิตให้กับผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในเอเชียตะวันออก โดยมีการวัดความต้านทานพื้นผิวแบบอินไลน์และระบบจ่ายสารเติมแต่งแบบกราวิเมตริกที่รักษาค่าความต้านทานภายใน ±0.5 ทศวรรษ ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับถาดส่วนประกอบที่ไวต่อ ESD
การควบคุมความหนาแสดงถึงพารามิเตอร์การผลิตอีกประการหนึ่งที่มีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของบรรจุภัณฑ์ ถาดส่วนประกอบต้องใช้แผ่นที่มีความทนทานต่อความหนา ±0.02 มม. หรือเข้มงวดกว่า เพื่อให้มั่นใจถึงลักษณะการขึ้นรูปด้วยความร้อนที่สม่ำเสมอและความแม่นยำของมิติของถาด ระบบการปรับดายโบลต์อัตโนมัติ รวมกับการสแกนความหนาแบบอินไลน์ ช่วยให้สามารถแก้ไขความแปรผันของเกจตลอดความกว้างของแผ่นแบบเรียลไทม์ได้
ความตึงของขดลวดและการจัดการม้วนส่งผลต่อความเรียบของแผ่น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำเนินการเทอร์โมฟอร์มขั้นปลาย ความตึงในการพันที่มากเกินไปทำให้เกิดความเค้นภายในที่ทำให้แผ่นม้วนงอหลังจากการตัด ในขณะที่ความตึงไม่เพียงพอทำให้เกิดม้วนเหลื่อม โปรไฟล์ความตึงแบบเรียวที่ตั้งโปรแกรมไว้ในระบบควบคุมการหมุนวนช่วยแก้ปัญหาทั้งสองได้
หลักการกระบวนการที่กล่าวถึงในที่นี้ยังใช้กับส่วนการอัดขึ้นรูปแผ่นความแม่นยำอื่นๆ อีกด้วย ซึ่งรวมถึง การใช้งาน การอัดรีดแผ่นสุขภัณฑ์ โดยคุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำของมิติขับเคลื่อนประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์
คำถามที่พบบ่อย
แผ่นบรรจุภัณฑ์ PET ป้องกันไฟฟ้าสถิตควรกำหนดเป้าหมายช่วงความต้านทานพื้นผิวใด
แผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ควรมีความต้านทานพื้นผิวระหว่าง 10^6 ถึง 10^9 โอห์ม/ตร.ม. ช่วงการกระจายนี้ช่วยป้องกันการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตที่สร้างความเสียหาย ในขณะเดียวกันก็ช่วยกระจายประจุที่ควบคุมได้ ค่าที่ต่ำกว่า 10^6 โอห์ม/กำลังสองมีความเสี่ยงที่จะสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าที่สามารถลัดวงจรได้ ในขณะที่ค่าที่สูงกว่า 10^9 โอห์ม/กำลังสองไม่สามารถกระจายประจุที่สะสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตถาวรจะคงประสิทธิภาพในแผ่น PET ได้นานเท่าใด
สารเติมแต่งป้องกันไฟฟ้าสถิตถาวรที่รวมอยู่ในพอลิเมอร์เมทริกซ์จะรักษาประสิทธิภาพตลอดอายุการใช้งานของแผ่นงาน โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ 3-5 ปีภายใต้สภาวะการเก็บรักษาปกติ สารเติมแต่งถาวรต่างจากสารป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ที่สลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป สารเติมแต่งถาวรจะสร้างเครือข่ายสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความเสถียร ซึ่งไม่จำเป็นต้องสร้างใหม่หรือทาซ้ำ
ต้องจัดประเภทคลีนรูมใดสำหรับการผลิตแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
โดยทั่วไปสภาวะห้องคลีนรูม ISO คลาส 7 (คลาส 10,000) จะมีการระบุไว้สำหรับการอัดขึ้นรูปแผ่นซึ่งให้บริการในห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ การใช้งานบางประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งบรรจุภัณฑ์แบบเปลือยดายและเวเฟอร์ อาจต้องมีเงื่อนไข ISO Class 6 การจำแนกประเภทใช้กับพื้นที่ขึ้นบิน การตรวจสอบ และการหมุนที่พื้นผิวแผ่นสัมผัสกับอากาศโดยรอบ
PET รีไซเคิลสามารถนำมาใช้เป็นแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้หรือไม่
PET รีไซเคิลหลังอุตสาหกรรมสามารถนำมาใช้เป็นแผ่นบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เมื่อผ่านกระบวนการแปรรูปอย่างเหมาะสมและทดสอบการปนเปื้อน อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว วัสดุรีไซเคิลหลังการบริโภคมักถูกหลีกเลี่ยงสำหรับบรรจุภัณฑ์เกรดเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีระดับการปนเปื้อนที่แตกต่างกันและความกังวลเรื่องการปล่อยก๊าซ เรซิน PET บริสุทธิ์ยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานที่ไวต่อ ESD
