PEDOT第十章第四节 PEDOT在抗静电涂料的应用.pdf

10.4抗静电涂料 静电荷的产生是电子部件的生产过程中存在的主要问题，是我们所不期待的。静电电荷是摩擦 电效应引起的。在接触不同材料之后在不导电的表面产生静电电荷。例如，在聚合物部件通过机械 时可能产生这种电荷。 不导电表面的静电荷将产生电场并吸附灰尘。结果，表面被污染，甚至吸附颗粒引起短路。例 如，导针之间的短路。静电荷需要进行受控放电以防止电损坏。不受控制的放电可能产生高电流并 损坏功能层。 如示例，静电电荷可以与包含有 MOSFET （金属氧化物半导体场效应晶体管）结构的晶体管 的集成电路的引脚接触。当电荷产生的电压超过晶体管电介层的击穿电压时，电荷将通过晶体管的 电介质层放电，局部产生热，电介质将被不可逆地被损坏 （参见图 10.22）。 由于目前缺乏可靠的方法来预测两种材料组合是否会产生静电荷。因此需要长期采取行动来控 制静电荷。 控制静电荷的常用措施是在本体或表面涂层中使用抗静电剂。常用的抗静电剂是表面活性剂， 如长链脂肪族胺和酰胺，季铵盐，磷酸酯，聚磺酸或聚乙二醇及其酯等。 IEC 93 VDE 0303 30 ASTM D257 Ω/ sq / 放电电流由根据 标准 （ ，第 部分）或 以单位 （欧姆 平 5 11 方）测量的表面电阻控制。静电电荷放电的常用范围为 10 至 10 Ω/ sq。因为在该范围内允许电荷 既可以很容易的迁移，而又可以避免高电流。 盐类和非离子表面活性剂传导电荷的机理是基于从周围大气吸收的水分。因此，它们具有如下 缺点：受保护部件的表面电阻将随湿度的变化而变化。在干燥环境中，表面电阻可能超出最大限度， 静电荷进行不可靠放电。然而，在许多情况下，由于盐类和非离子表面活性剂价廉易得，因此它们 广泛用于大多数不关键的场合。 另一种常见的抗静电剂是炭黑，一种本身具有导电性的无定形碳。因此，炭黑的电导率不随湿 207 度变化而变化。在电子工业中，炭黑一般用于涂料配方和聚合材料中的导电填料。炭黑的主要缺点 是其固有的黑色和容易在空气中产生大量的颗粒，甚至可能导致短路。 208 图 10.22 （a）在 nMOS晶体管中的典型 ESD故障模式，多晶硅栅极和硅表面之间的栅极到漏极熔融丝， （b）由于 nMOS输出晶体管中的电流丝化而导致的硅熔化的 SEM照片，以及 nMOS晶体管，显示栅极氧化物损坏。 （引 述自：A.AmerasekeraandC.Duvvury：ESDin SiliconIntegrated Circuits，2002。CopyrightWiley-VCHVerlagGmbH ＆Co.KGaA。经许可转载） 随着诸如芯片和显示面板的电子元件的尺寸和结构的减小，我们需要高可靠和高度透明的包装 20 80 3,4- 材料。从 世纪 年代后期开始，本征导电聚合物被评价为抗静电涂层。聚苯胺和聚 （ 乙撑 二氧噻吩）在有机溶液或水性分散体中应用触发了抗静电涂层的配制。由于眼睛对聚苯胺的绿色色 调的敏感性，聚苯胺涂层是清晰可见的。而 PEDOT 涂层的浅蓝色调使其具有几乎看不见的透明涂 层的潜力 （见图 10.23）。 209 图 10.23PEDOT：PSS和聚苯胺的透射率比较 5 11 涂层除了具有约 10 至 10 Ω/ sq 的表面电阻且高度透明之外，还要求具有耐磨性和良好的粘附 性。涂料配方要求满足涂布要求，例如合适的粘度和良好的表面润湿性。改变层厚度可以在一定程 度上调节表面电阻，但是涂层过厚也会降低涂层的透射率 （见图 10.24）。因此，在固定传动装置 下，需要调节涂层制剂