Aplikasi PEEK Konduktif dalam Komponen Elektronik
I. Pengenalan Bahan PEEK Konduktif
Polyether Ether Ketone (PEEK) merupakan polimer termoplastik berprestasi tinggi yang terkenal dengan sifat mekanik istimewanya, ketahanan terhadap panas, dan kestabilan kimianya. Walau begitu, PEEK murni adalah bahan isolator listrik, yang membatasi penggunaannya dalam beberapa aplikasi elektronik. Dengan menambahkan pengisi konduktif seperti serat karbon, nanotubus karbon, atau serbuk logam, dapat dikembangkan komposit PEEK konduktif. Bahan ini mempertahankan kebanyakan keunggulan PEEK sambil mencapai konduktivitas listrik yang stabil, secara signifikan memperluas kegunaannya dalam elektronik.
(A) Ciri Bahan
Konduktivitas Listrik
Resistivitas permukaan dapat disesuaikan dengan tepat antara 10³-10¹¹ Ω/sq melalui pengoptimalan pengisi, memenuhi keperluan untuk perlindungan ESD dan penyekatan EMI.
Contoh: Dalam peralatan pembuatan semikonduktor, resistivitas permukaan rendah (＜10⁶ Ω/sq) membolehkan pembubaran statik dengan cepat, melindungi mikroelektronik yang sensitif.
Persembahan Mekanikal
Menjaga kekuatan tinggi (tarikan: 80-130 MPa; lentur: 120-200 MPa) yang sebanding dengan logam.
Pekatan geser rendah (0.1-0.3) menjamin keawetan dalam komponen geser seperti penghubung dan gear.
Sifat Panas
Suhu transisi kaca (Tg): 143°C; Titik lebur: 343°C.
Menjaga prestasi stabil pada 250°C, ideal untuk penyerap panas dan penutup suhu tinggi.
Tahanan Kimia
Tahan terhadap asid, alkali, dan pelarut organik, sesuai untuk peralatan pengilangan kimia dan lingkungan keras.
(B) Kelebihan Perbandingan
Berbanding dengan Logam
Berat: Ketumpatan 1.3-1.6 g/cm³ (50% lebih ringan daripada aluminium; 20% logam besi).
Keluwesan Reka Bentuk: Membolehkan geometri kompleks melalui pengeboman injeksi/ cetakan 3D.
Kos-Efisiensi: Kos pengeluaran 30-40% lebih rendah berbanding titanium dalam skala besar.
Berbanding dengan Plastik Konvensional
Konduktivitas: Menyelesaikan isu ESD/EMI yang tidak ada dalam polimer pengisar.
Prestasi: 3-5× suhu defleksi panas lebih tinggi berbanding POM/PA.
II. Bidang Aplikasi & Kajian Kes
(A) Komponen Pembuatan Semikonduktor
Pemegang Wafer
Pemegang PEEK konduktif meningkatkan kejituan penempatan wafer sebanyak 20% dan hasil sebanyak 10% melalui sifat anti-statik.
Cakera Elektostatik
Mempunyai umur perkhidmatan 50% lebih panjang berbanding lawan alumina dalam persekitaran etching plasma.
Pipa Penghantaran Gas
Mengurangkan kebocoran gas sebanyak 80% dalam sistem CVD kerana ketahanan kimia.
(B) Penghubung Elektronik
Penghubung Data Berkelajuan Tinggi
Mencapai penulenan 10 Gbps dengan kehilangan isyarat kurang daripada 5% dalam stesen asas 5G.
Penghubung Mikro
Ketumpatan isyarat 30% lebih tinggi dan dua kali lebih panjang dalam kitaran pengikatan dalam peranti yang boleh dikenakan.
(C) Komponen PCB
Substrat PCB
Menambah kelajuan pengolahan data sebanyak 15% dalam pelayan melalui pemalar dielektrik stabil (ε=3.2@1GHz).
Pengurusan Panas
Pengurangan suhu CPU sebanyak 8°C dalam laptop menggunakan penyerap panas PEEK cetakan 3D.
(D) Komponen Sensor
Kotak Penyekatan EMI
Mengurangkan ralat pengukuran sebanyak 30% dalam sensor IoT industri.
Elektroda Sensor
Ketepatan pengesanan tekanan 10% lebih tinggi berbanding elektroda keluli stainless.
III. Proses Pembuatan
(A) Pengeboman Injeksi
Parameter: Suhu larut 360-400°C; Tekanan 80-150 MPa
Aplikasi: Penghubung tepat (toleransi ±0.05mm)
(B) Eksrusi
Keluaran: Menghasilkan sayap penyerap panas 15% lebih efisien untuk elektronik kuasa
(C) Pencetakan 3D
FDM: Suhu nozzle 380-420°C; Tinggi lapisan 0.1-0.3mm
Kes: Penyerap panas berpori bionik meningkatkan pendinginan sebanyak 30%
IV. Kawalan Kualiti
(A) Ujian Elektrik
Resistivitas Permukaan: Kaedah probe empat titik (＜10⁹ Ω/sq untuk ESD)
Resistivitas Isi: ASTM D257 (＜10⁶ Ω·cm untuk penyekatan EMI)
(B) Ujian Mekanikal
Kekuatan Tarikan: ＞80 MPa (ISO 527)
Kekuatan Lentur: ＞120 MPa (ISO 178)
(C) Analisis Panas
TGA: Penguraian awal ＞300°C
DSC: Tg=143°C; Tm=343°C
(D) Pemeriksaan Dimensi
Mesin Pengukur Koordinat (CMM): ±0.01mm untuk penangani wafer
V. Kesimpulan
PEEK konduktif merevolusi pembuatan komponen elektronik melalui sinergi uniknya antara konduktivitas logam dan kebolehan diproses polimer. Dari alat pembuatan semikonduktor hingga infrastruktur 5G, kemampuannya untuk memberikan penyelesaian yang ringan, kompleks, dan boleh dipercayai menjadikannya bahan batu pilar untuk elektronik generasi seterusnya. Kemajuan berterusan dalam nanokomposit dan pembuatan tambahan akan lebih lagi membuka potensinya di seluruh rantai nilai elektronik.