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業界別 静電気トラブル事例

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ICパッケージ捺印工程でのIC静電気破壊

半導体製造工場トラブル事例

ICパッケージ捺印工程でのIC静電気破壊

ICパッケージの上面を図58のように捺印する。インキがついた刻印ローラから転写ローラに文字インキを移し,これを金属レール上を滑ってきたICパッケージに捺印する。 ICパッケージが転写ローラに入って出てくると接触・剥離が起き,巻き込み放電剥離放電が生じ得る。帯電したICは,ピンを通じて静電気が金属レールヘ放電され不良品になる。

ICパッケージ捺印工程でのIC静電気破壊

ICパッケージ捺印工程でのIC静電気破壊

ICパッケージ捺印工程でのIC静電気破壊の対策

この問題への対策としてモールド・パッケージの上面を梨地(微小な突起を持つ面)にしたところ,これが鏡面である場合に比較して,パッケージの帯電電圧も,不良発生率も激減した。梨地にすることによって転写ローラとの実効接触面積が減少したのが改善につながったと推定される。

梨地

梨地

形の小さい電子部品をプラスチック製バルクカセットに入れて搬送・供給する時、バルクカセットの内面が電子部品との摩擦により帯電し,電子部品がバルクカセットの内面に付着して供給不良になることがある。この場合も,カセット内面をエンボス加工(emboss:浮きだし)して凹凸のある面にすると,改善効果がある。

エンボス加工

エンボス加工

印刷工場トラブル事例:

スクリーン印刷インキ不良

スクリーン印刷では静電気が原因でにじむ、はねる、飛ぶ(下図)示したような印刷不良が発生することがある。インク(印刷する塗料)がにじむ、はねる、飛ぶなどのトラブルは、印刷物の外観不良というだけのトラブルではない。半田のクリーム印刷や電子部品の微細配線などもスクリーン印刷で形成する技術が普及しており、このような用途では配線の短絡などのトラブルになる可能性がある。

スクリーン印刷インキ不良

スクリーン印刷インキ不良

スクリーン印刷インキ不良の原因

スクリーン印刷ではスキージでスクリーンを擦るので摩擦帯電が発生する、スキージはウレタンゴム製であることが多い。スクリーンはポリエステルなどの化学繊維が基材であったり、半田のクリーム印刷ではステンレス製であったりする。スキージは非導電性であることが多いが、スクリーンは導電性も非導電性も両方ある。異なる材質のものをこすり合わせるので摩擦帯電が発生する。図59にスクリーン印刷での摩擦帯電のモデルを示す。

スクリーン印刷インキ不良の原因

スクリーン印刷インキ不良の原因

スクリーン印刷インキ不良の対策

1.水分含有量の多いインキや,導電性のスクリーンやスキジーが使えれば改善が可能。

2.除電器を使用する、但しインクは揮発性の溶剤を使用していることが多いので除電器のコロナ放電によって分解し粒子化して電極に付着し除電器の性能は低下する。したがって電極の針先が汚れるのを防止する構造を搭載した除電器を選定する。

スクリーン印刷インキ不良の対策

スクリーン印刷インキ不良の対策

樹脂成型工場トラブル事例

現象:成型品が金型に付着

成形品が金型から離れずに金型内に残る場合がある。成形品が金型内に残ると次の成形のときに金型が十分に締まらず、成形不良となったり金型を破損させたりする。樹脂成形品は年々軽量化や薄肉化の傾向にあり、わずかな帯電によって金型内に残りやすくなっている。

静電気 金型内に残る

静電気 金型内に残る

成型品が金型に付着する原因

金型である金属と成形品である樹脂の異なる物質が接触することで電荷が移動し帯電(接触帯電)する。射出成形は金型に圧力をかけて樹脂を密着させるため帯電量が多い。図5-3に金型と成形品との接触帯電のモデルを示す。

成型品が金型に付着する原因

成型品が金型に付着する原因

成型品が金型に付着する対策案:

1.除電器 使用:

成型品を突きだしピンで突きだした時が除電器が有効に働くタイミングである、金型と成形品の間の隙間に除電器からのイオンが入り込み中和される。図63のように突きだしピンの移動タイミングをずらし、隙間量を多くすることができれば更に除電効果がます。

成型品が金型に付着する対策

成型品が金型に付着する対策

2.金型表面ブラスト加工:

金型表面をブラスト加工して凹凸をつけて静電気の発生量を抑える。樹脂の流動性、離形性、断熱性も良くなる。

ブラスト加工

ブラスト加工

製本工場トラブル事例

現象:紙を重ねる時にずれる。

スタッカーバンドラー(印刷機で印刷された紙を積み重ねて結束する機械)で紙を重ねると、きれいに整わず乱れて丁合いがずれたりする。

丁合いずれ

丁合いずれ

紙を重ねる時にずれ原因

製本紙には印刷されていたり、コーティングされていたりして表面と裏面はもとより一枚一枚も表面状態が異なる。したがって同じ紙どうしであっても搬送中に摩擦や剥離を繰り返すと帯電してトラブルの原因となる。帯電傾向が似たような材質どうしの接触なので図66のように場所によってプラスになったりマイナスになったりする。

紙の剥離帯電

紙の剥離帯電

紙を重ねる時にずれる対策

縦型スタッカーであれば、図67のように紙の移動方向が変わる場所に除電器をつけるのが効果的である。
紙が向きを変えるとき密着している部分が離れて隙間ができるので、この部分を狙って除電を行う。

縦型スタッカー

縦型スタッカー

横型スタッカーでは、図68に示したように、紙の排出部に取り付けるのが良い。この場合は搬送ローラーの近くに除電器を設置することになるのでイオンバランス性能が重要となる。

横型スタッカー

横型スタッカー

樹脂シート工場トラブル事例

現象:シートを巻き込む。

樹脂シートの製造ではロール搬送を用いる。シートにはテンションがかかっており、シートはローラーに押し付けられて密着している。絶縁体であるシートを金属のローラーで搬送すると静電気が発生し、その静電気によるクーロンカでたるみや巻き込みなどのトラブルが発生する。

樹脂シート工場トラブル事例

樹脂シート工場トラブル事例

原因:シートを巻き込む。

シートとローラーが貼り付くと図70のようにシートのたるみが発生する。ローラーには帯電したシートに誘導された電荷が現れる。ローラーとシートが接している部分では、シートの帯電電荷はローラーの誘導電荷とペアになり(図中点線部分)見かけ上の電荷はゼロになる。シートは同極性に帯電しているがたるんだシートが近づいても反発力は働かない。したがって、たるんだシートがローラーに貼り付き、シートはローラーに巻き込まれる。

原因:シートを巻き込む。

原因:シートを巻き込む。

対策:シートを巻き込む。

 ローラーとシートが密着している部分にはイオンが入り込めないために除電が困難である。したがって、図71のようにローラーとシートが離れた瞬間を狙う必要がある。

対策:シートを巻き込む。

対策:シートを巻き込む。

除電器からローラーとシートが離れる場所までの距離が近ければ(概ね100mm以内)イオンの搬送方式にはこだわらなくても良い。近づけることができないようであれば気流搬送方式を用いる。図71のような配置ができないようであれば、図72 のように反対面から行うことも可能である。

対策:シートを巻き込む。

対策:シートを巻き込む。

参考文献:実務で使う静電気対策の理論と実践 

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