エレクトロニクス製造、半導体パッケージング、医療機器の組み立て、または航空宇宙部品の製造で働いたことがある人なら、おそらく、次のような静かで重要な主力製品に遭遇したことがあるでしょう。ESD粘着テープ—たとえ実際にどのように機能するのかを尋ねるために立ち止まらなかったとしても。 10年以上にわたって静電気制御ソリューションに注力してきた専門テープのサプライヤーとして、私はこの製品が数え切れないほど多くの悩みを解決するのを見てきました。1回の静電気放電によって破壊された小さなマイクロチップから、組み立て途中で廃棄された回路基板全体に至るまで、すべて誰かが部品を所定の位置に固定するために間違ったテープを使用したことが原因です。しかし、ESD テープが店頭にある他のテープと何が違うのでしょうか?過度に専門用語を使わず、それを毎日使用している (販売している) 人々からの現実世界の洞察だけを使って、段階的に詳しく見ていきましょう。
まず、1 つはっきりさせましょう。ESD は静電気放電の略で、カーペットの上を歩いた後にドアノブに触れたときに感じる突然の目に見えない火花のことです。ナノメートル単位で測定されるコンポーネントを備えたマイクロチップの場合、その火花は数千ボルトの静電気を蓄積する可能性があり、小さな回路ラインを溶かしたり、敏感な内部コンポーネントを破壊したりするには十分すぎるほどです。普通の粘着テープ？絶縁体ですよ。静電気を消散させるのではなく蓄積させ、ホールドダウンツールを危険因子に変えます。そこですESD粘着テープ部品をしっかりと保持するための接着力と、危険な放電を防ぐための静電気散逸という、一見相反する 2 つの特性のバランスを取るように設計されています。
魔法はテープのコア構造から始まります。この構造は 1 層ではなく 3 層であり、それぞれが特定の目的のために設計されています。これを簡単にするために、レイヤーごとに分解してみましょう。バッカー (実際に広げる薄くて柔軟なシート) が製品のベースです。電子機器で使用されるほとんどの ESD テープでは、裏地はポリエステル、ポリイミド、PVC などの材料でできていますが、製造中に導電性フィラー (通常はカーボン ブラック、金属粒子、または導電性ポリマー) がドープされています。これらのフィラーはバッカーの柔軟性を変更しません (それでも伸びて湾曲した部分に適合します) が、バッカーを絶縁体や完全な導体ではなく、半導体にしてしまいます。完全な導体では過剰な電気が流れ、繊細な回路が損傷する可能性があります。半導体がスイートスポットです。
次は接着層、つまり部品や作業面に貼り付ける部分です。通常のテープ接着剤はほとんどの場合絶縁体であるため、ESD 接着剤は粘着性を失わずに導電性も持たせるように修正する必要があります。それは難しいバランスだ。接着剤に含まれる導電性フィラーが多すぎると、十分に粘着しません。少なすぎると静電気を消散できません。メーカーは、アクリルやゴムなどの感圧接着剤 (PSA) ベースに特殊な導電性添加剤 (バッカーのフィラーと同じ種類ですが、構造強度ではなく接着を目的として配合されたもの) を混合します。その結果、ウェーブはんだ付け中や医療機器用の小型 MEMS センサーの位置合わせ中に 20 ポンドの回路基板を保持しながら、静電気の低抵抗経路を作り出す接着剤が誕生しました。
待って、3 番目の層がありますよね?剥離ライナーです。テープを貼る前に剥がす、薄い紙またはプラスチックのシートです。 ESD テープの場合、このライナーは通常のダクトテープのライナーとは異なります。静電気除去加工も施されているため、テープを広げるときにライナーから剥がす際に静電気が発生しません。これは細かいことですが、重要です。テープを剥がすときに静電気スパークが発生する場合、そもそも ESD テープを使用する目的がすでに失われています。優れた ESD テープのサプライヤーは、すべてのロールをテストして、ライナーが静電気のリスクを高めていないかどうかを確認します。
さて、この構造は実際に ESD を防ぐためにどのように機能するのでしょうか?一般的なシナリオを見てみましょう。電子機器組立業者が、静電気に弱い小さなイメージ センサーを搭載したスマートフォン カメラ モジュールのバッチを開発しています。オペレーターは、はんだ付け中にセンサーを作業台上の所定の位置に保持するために ESD テープを貼ります。オペレータがベンチ上を動き回り、接地用リストストラップを着用し、作業面に触れると、オペレータの体 (および作業面) がアースに接続され、静電気が安全に放電される場所になります。 ESD テープはここでの中間リンクです。その導電性バッカーと接着層は、センサー (取り扱いによる小さな静電気を保持する可能性があります) と接地された作業台の間に連続した低抵抗経路を作成します。この電荷は、スパークとしてセンサーに飛び込むまで蓄積されるのではなく、ゆっくりと着実にテープを通ってグランドに流れます。
ESD テープは部品を保持するだけではなく、静電気を発生させる製造工程中のマスキングにも使用されます。たとえば、金属部品を塗装またはコーティングする場合、通常のマスキングテープではマスキングされた領域に静電気が発生します。 ESD マスキング テープは静電気を消散するため、小さな火花による欠陥が発生することなく、コーティングが均一に付着します。航空宇宙業界の顧客から、プラズマ コーティング中にタービン ブレードのコンポーネントをマスキングするために ESD テープを使用していると聞いたことがあります。単一の静電気の火花がコーティングに小さな弱点を作り、飛行中のエンジン故障につながる可能性があるため、テープの役割は単なる利便性ではなく、安全要件でもあります。
もちろん、すべての ESD テープが同じというわけではありません。表面抵抗率にはさまざまなレベルがあり、材料が静電気をどれだけ伝導するかを測定する重要な指標となります。 ESD テープの標準範囲は 10^6 ～ 10^12 オーム/平方です。この範囲の材料は数秒以内に静電気を除去するのに十分な導電性を持っていますが、敏感な回路に電気的干渉を引き起こすほど導電性は高くありません。一部の特殊な ESD テープは、静電気によってチップのウェーハ全体が破壊される可能性がある半導体ウェーハ処理などの高リスク環境向けに、さらに低い値を実現します。
サプライヤーとして、「アース線付きの通常のテープを使用することはできないのですか?」とよく質問されます。答えは「ノー」です。アース線はかさばり、小型で正確な組み立ての邪魔になるからです。 ESD テープはプロセスに組み込まれているため、オペレーターは小さな部品を扱うときにワイヤーをいじる必要がありません。場合によっては再利用も可能？待って、いいえ、ほとんどの ESD テープは、その用途向けに設計された使い捨て製品ですが、次のようなオプションがあります。UV剥離テープこれは、残留物を残さず、静電気を発生させることなく、後で部品を取り外すことができる ESD テープのサブセットです。これは、部品を損傷することなく複数回取り扱う必要がある半導体テストに最適です。
また、より要求の厳しい作業のために、ESD テープと他の特殊テープを組み合わせる必要があるお客様とも頻繁に連携しています。たとえば、熱放散パワー モジュールを組み立てる場合、ESD テープを使用してモジュールを所定の位置に保持することがあります。両面熱転写テープ熱管理に対応したり、自動車のボンネット下の電子機器などの高熱環境の場合は、ESD テープと組み合わせます。難燃性粘着テープ防火層を追加します。それもありますシリコンペットテープこれは、粘着テープの残留物が滅菌コンポーネントを汚染する可能性がある医療機器製造において一般的なニーズである、敏感なシリコーン表面と互換性があります。
私が新規顧客に対して常に強調していることの 1 つは、ESD テープは万能の製品ではないということです。高静電気環境に対して抵抗率が高すぎる ESD テープなど、間違ったタイプを選択すると、通常のテープと同じ問題が発生する可能性があります。だからこそ、私たちはクライアントと協力してクライアントの特定のプロセスを評価します。彼らはマイクロチップを使っているのか、それともより大きな回路基板を使っているのか？組み立て中にテープは何度の温度にさらされますか?はんだ付けによって部品を保持する必要がありますか? それとも輸送中にのみ必要ですか?これらの詳細は重要であり、サプライヤーとして、私たちはテープを販売するだけではなく、人々が自分の仕事に適したテープを選択できるよう支援します。
ESD テープの代わりに一般的なテープを使用して数ドルを節約しようとしたメーカーから、最終的に数千ドル (またはその評判) の費用がかかる欠陥製品が大量に発生することになった、という恐ろしい話を私はあまりにも多く聞いてきました。小規模な半導体パッケージング工場を経営する友人は、メモリ チップのバッチに通常のマスキング テープを使用していたときのことを私に話してくれました。最初に欠陥があったチップは 1% 未満でしたが、顧客に届くまでに 15% が隠れた静電気損傷により破損していました。適切な ESD テープに切り替えるコストは?損失の一部。
それでは、最初の質問に戻ります。ESD 粘着テープはどのように機能するのでしょうか?それはすべて意図的なデザインに関するものです。すべての層、すべての材料選択、すべての基準 (抵抗率、接着強度、耐熱性) は 2 つのニーズのバランスをとるように調整されています。それは、製造のすべての段階で部品をしっかりと保持することと、静電気が損傷する前に静かに静電気を放電することです。小さくて目立たない製品ですが、たとえ 1 つの火花でも高価になる可能性がある業界では、これはかけがえのないものです。
静電気制御、精密接着、または特殊テープ ソリューションが必要なプロジェクトに取り組んでいる場合は、当社がお手伝いいたします。当社のチームは、標準が必要かどうかにかかわらず、お客様の特定の用途に適切なテープをマッチングする長年の経験があります。ESD粘着テープ、または当社の他の専門製品のいずれか。当社はエレクトロニクス、医療、航空宇宙、自動車業界にわたるクライアントと協力しているため、各セクターが直面する固有の課題を理解しています。当社のチームに連絡してニーズについて話し合い、プロセスに合ったカスタマイズされたソリューションを入手してください。
参考文献
- 「静電気の放電制御: 原則と実践」、ESD 協会、2021 年。
- 「エレクトロニクス製造用特殊粘着テープ」、Journal of Electronic Materials、Vol. 49、第 3 号、2020 年。
- 「静電気制御材料の表面抵抗率標準」、国際電気標準会議 (IEC) 61340-5-1、2016 年。
- 「静電気消散用途のための接着剤の選択」、Journal of Adhesion Science and Technology、Vol. 34、第 12 号、2020 年。