静电屏蔽的低电荷保留率潮气隔离膜

背景技术

静电屏蔽膜用于制成各种电子元件的包装品。这些膜通常保护这 些电子元件不受到静电场和电压的影响。随着时间的推移，电子元件 已经变得越来越对静电电压和电流敏感。此外，随着电子元件的允许 公差越来越苛刻，由腐蚀导致的公差变化也越来越重要。

例如，磁盘驱动器的读/写头在具有磁化涂层的旋转磁盘上飞速 旋转并将磁通量的变化作为数据进行读取。当这些读写头对磁通量的 变化更加敏感时，在磁盘上可以存储更多的数据。最近，磁盘驱动器 工业开始用磁滞电阻(MR)和巨型磁滞电阻(GMR)读取头代替感 应数据读取头。这些读取头比以前的读取头对磁通量的灵敏度大几 倍。和感应数据读取头相比，MR/GMR读取头使用较薄的导体和绝缘 体。这种结构使得这些读取头对瞬态电流更加敏感。

这样的瞬态电流的一个通常和不可避免的来源就是人体。静电荷 通过摩擦起电而聚集在身体上。通过静电放电，储存的电荷的动态释 放可以产生相当可观的电流和能量。从人体释放电荷可以由具有1500 欧姆电阻和100皮可法拉电容的电阻/电容(R/C)网络来进行模拟。这 样的R/C网络可以产生15000伏特以上的电压。MR读取头的测试表明， 该装置在仅放电35伏特时就会使得电阻出现变化。更为重要的是，在 电流为23毫安而能量为9毫微焦耳(10-9)时，磁故障阈值也为35伏特。 装置产生熔化和疤痕则在放电电荷为约80伏特时发生。因此对这些装 置增加静电保护就越来越重要。

随着产品变得越来越小和越来越薄，电子元件的腐蚀也变得越来 越重要。腐蚀对于MR读取头来说尤为重要。因为MR读取头对磁通量 更为敏感，所以它们可以在更加靠近产品的距离上进行飞速旋转。因 为MR读取头可以在更加靠近产品的距离上进行飞速旋转，用于存储 信息的空间减少。读取头与盘之间的距离可以小于0.05微米。随着技 术的发展，该距离正在进一步减少。因为腐蚀改变了部件之间尺寸公 差，因此限制具有严格形状公差的电子元件上的腐蚀变得越来越重 要。

电子元件的大多数腐蚀是材料所接触的潮气和水蒸气的数量的函 数。在制造过程中可以采取某些步骤通过引入干燥的空气而从包装品 中排除水蒸气。然而，在运输过程中潮湿的水蒸气可能穿过包装品。

在MR/GR读取头的制造和安装过程中通常可以观察到采取类似的 方法来避免静电放电所导致的瞬态电流的破坏。所有的工作表面都排 除了静电，需要特别注意的是对不同电阻材料的电荷流动进行控制。 但是，MR读取头和类似的较为敏感的电子元件必须进行运输。例如， MR读取头和包括MR读取头的装置通常从读取头的制造地点运输到读 取头组装的地点，然后到达最终的驱动器组装处。在运输MR读取头 的过程中，其它的电子元件受静电放电和水蒸气影响。为了提供高度 的保护，这些材料应该为这些产品屏蔽静电电荷、避免电荷保留和防 止水蒸气穿过材料。

现有技术中的产品没有提供足够的静电和潮气保护。在1987年10 约13日授权给Mr.White的专利US4699830中公开了内层静电材料、第 一金属层、单个薄膜层、第二金属层和位于薄膜材料的外表面上的薄 层透明耐磨层。该材料是透明的。为了使得材料透明，金属层必须特 别薄，每一个金属层厚度在20埃数量级上。这种厚度的金属材料无法 提供足够的保护以抵抗外部超过1000伏特的电压。此外，需要足够薄 以形成透明材料的金属不能提供潮气隔离功能。最后，将足够薄的金 属制成透明最实际的方法就是通过气相沉积方法将这些金属沉积在塑 料薄膜上。正如在White的专利中公开的那样，用气相沉积方法在一 个单层薄膜的两个表面上沉积是非常困难和昂贵的。

另外一个试图解决提供潮气隔离和一定静电保护的专利是于1990 年11月20日授权给Kitamura的专利US4971196。该专利公开了三个实 施例，其中的一个实施例是特别相关的。这个实施例的结构是包括内 层的聚乙烯，该内层具有连接到铝箔薄层上的抗静电层，该铝箔薄层 反过来连接到聚酯薄层上，然后再连接加碳的导电塑料层，最后在该 加碳的导电塑料层上连接非导电的丙烯酸类型的保护层。该材料有几 个问题。尽管铝箔和聚合物层能够提供有限的潮气隔离和静电屏蔽， 但其外层的聚合物层将会保留电荷。这种电荷保留可能在电子元件从 包装品中取出时导致静电放电而破坏包装品内的电子元件。而且，因 为潮气隔离和静电保护都由单个的层来实现，该层的任何刺穿、针孔 和其他缺陷都将会削弱其保护作用。此外，金属箔比喷涂金属聚合物 昂贵并难于进行处理。

技术方案

本发明通过提供薄膜来解决现有技术中的缺陷。该薄膜具有优良 的静电保护和潮气隔离性能，而且不会在薄膜的表面上保留电荷。这 种低电荷保留率薄膜材料具有双层的潮气隔离层，同时也作为双层静 电屏蔽层。这些潮气隔离层由聚合物潮气隔离层或者金属箔制成。在 一个优选的实施例中，第一潮气隔离层是聚合物潮气隔离层。聚合物 如聚酯、聚丙烯、尼龙或者聚乙烯作为该第一喷涂金属表面的支撑结 构。喷涂金属表面是通过气相沉积方法在聚合物支撑结构上沉积的金 属层。这种金属最好为铝，但是也可以是钢、金或者铜。第一聚合物 潮气隔离层固定到热密封静电消散性聚合物上，该静电消散性聚合物 最好为聚乙烯或者聚丙烯或者聚亚安酯。粘结剂连接层或者聚合物可 以用于将第一聚合物潮气隔离层固定到热密封静电消散性聚合物上。 热密封静电消散性聚合物的使用允许薄膜热密封到其自身，以形成 袋、包覆物或者包装材料。

然后把类似于第一聚合物潮气隔离层的第二聚合物潮气隔离层固 定到第一聚合物潮气隔离层上。粘结剂或者聚乙烯或者其它聚合物的 连接层最好用于将第一聚合物潮气隔离层连接到第二聚合物潮气隔离 层上。这种粘结剂最好为含有聚亚安酯基的溶剂。第二聚合物潮气隔 离层的第一喷涂金属表面背对第一聚合物潮气隔离层。低电荷保留率 涂层设置到第二聚合物潮气隔离层的喷涂金属表面上。该涂层和喷涂 金属表面组合的电导率在10-3-10-10西门子，最好为10-6西门子。当该 薄膜材料用于包装电子元件时，第一和第二聚合物潮气隔离层作为法 拉第笼保护这些电子元件不受到静电放电的影响。与第二聚合物潮气 隔离层的喷涂金属表面接触的低电荷保留率涂层保证包装品本身不带 电荷，并且能够快速地从袋的表面释放掉电荷。两个聚合物潮气隔离 层限制潮气的移动，从而保护放置到由该薄膜材料制成的包装品内的 电子元件不受到腐蚀的影响。

在第二个实施例中，热密封静电消散性聚合物最好为聚乙烯，固 定到防刺聚合物，最好为双取向尼龙上。这种防刺聚合物作为在尺寸 上稳定的绝缘聚合物。这种在尺寸上稳定的绝缘聚合物利用连接层， 最好为热熔性聚乙烯，固定到金属箔上。金属箔层最好为厚度为0.00035 英寸的铝箔。第二连接层，最好为粘结剂，固定到聚合物潮气隔离层 上，该聚合物潮气隔离层具有第一喷涂金属表面和第二非金属表面。 聚合物潮气隔离层的第二非金属表面与第二连接层接触。聚合物潮气 隔离层的第一喷涂金属表面具有低电荷保留率涂层。聚合物潮气隔离 层和低电荷保留率涂层组合的电导率在10-3-10-10西门子，最好为10-6 西门子。

在第三个实施例中，热密封静电消散性聚合物固定到结构类似于 第一个实施例中的聚合物潮气隔离层的第一聚合物潮气隔离层。该聚 合物潮气隔离层通过第一连接层，最好为粘结剂，固定到在尺寸上稳 定的绝缘聚合物上。防刺聚合物最好为双取向尼龙。该尼龙作为在尺 寸上稳定的绝缘聚合物。第二连接层，最好是热熔性聚乙烯，但是也 可以是粘结剂，用于将在尺寸上稳定的绝缘聚合物固定到金属箔层 上。该金属箔最好为厚度约为0.00035英寸的铝箔。该金属箔层作为第 二潮气隔离层，从而提供法拉第笼以为放置在由本发明的薄膜制成的 任何包装品内的电子元件提供静电保护。低电荷保留率涂层放置到金 属箔上。低电荷保留率涂层和金属箔组合的表面电导率在10-3-10-10西 门子，最好为10-6西门子。

所有三个实施例都提供潮气隔离保护、高度的静电屏蔽和低电荷 保留率表面。

附图简述

图1表示本发明的第一个实施例的横截面视图。

图2表示本发明的第二个实施例的横截面视图。

图3表示本发明的第三个实施例的横截面视图。

图4是本发明的第一个实施例的变形。

实施方式

市场上一直需要不会在薄膜表面上保留电荷的静电保护潮气隔离 薄膜。这种理想的薄膜相对不太昂贵、提供静电保护、不保留电荷并 且为了防止腐蚀提供防止潮气进入的潮气隔离层。静电屏蔽薄膜材料 多用于形成袋、包覆物和其它包装品。这些包装品通常可以自己进行 热密封。因此，用于这种目的的理想薄膜可以热密封到其自身上。

本发明通过利用低电荷保留率表面提供静电屏蔽和潮气隔离保护 进行腐蚀保护而解决这些和其它有关问题。本发明使用热密封静电消 散性聚合物作为该薄膜材料的底层。这种热密封静电消散性聚合物将 构成由该薄膜制成的任何包装材料的内表面。这种热密封静电消散性 聚合物可以把放置到包装材料内的任何电子元件的电荷排放掉，并且 防止在将电子元件放置到包装材料内时产生摩擦起电。这种热密封消 散性材料固定到第一潮气隔离层上。该层也可以是具有第一喷涂金属 表面和第二非金属表面的聚合物隔离层或者是金属箔。第一潮气隔离 层固定到第二潮气隔离层，该第二潮气隔离层可以是具有第一喷涂金 属表面和第二非金属表面的聚合物隔离层或者是金属箔。绝缘聚合物 层将金属箔或金属性层隔开。聚合物支撑层的喷涂金属表面或者金属 箔作为潮气隔离层，并且也作为法拉第笼电隔离放置在包装品内的材 料，从而使之不会受到外部的影响。喷涂金属层或者金属箔需要足够 厚以保护不受高于12000伏特电压的影响。这些层可以重复叠加以进 行额外保护。在顶部的喷涂金属层或者金属箔上覆盖低电荷保留率涂 层。这保护下面的喷涂金属层或者金属箔，使之不会产生刻痕和刮痕， 因此可将积聚在外侧金属箔层上的任何电荷释放掉，从而防止在包装 品的表面上保留的电荷对电子元件产生静电破坏。参照对三个实施例 进行的描述，以更加容易理解本发明。 第一实施例

第一个实施例如图1和4所示。在第一个实施例中，热密封静电消 散性聚合物1形成该薄膜材料的底层。该热密封静电消散性聚合物1在 作为包装材料使用时可以朝着包装材料的内部，并与所需保护的电子 元件接触。这个热密封静电消散性聚合物1可以为任何厚度但最好为 2.6mm厚度的聚乙烯，其电导率为10-1-10-10西门子。该热密封静电消 散性聚合物1还可以为聚丙烯或者聚亚安酯。聚合物由静电消散性材 料利用吸水性表面活性剂或者公知作为抗静电剂使用的离子型化合物 进行局部喷涂或者容积式加载聚合物而制成。它们可以是是来自3M公 司、杜邦公司或者Dow化学公司等公司商业化产品。这些材料通常是 季铵盐化合物、叔胺或者叔氨。

该热密封静电消散性聚合物1通过连接层23固定到第一聚合物潮 气隔离层2上。第一连接层23最好为粘结剂，例如聚亚安酯基的粘结 剂，但是也可以是热熔性聚合物，例如聚乙烯。第一聚合物潮气隔离 层2包括第一喷涂金属表面5和第二非金属表面6。第一聚合物潮气隔 离层的聚合物最好是聚酯，但也可以是其他聚合物，例如聚丙烯、聚 乙烯或者尼龙。第一喷涂金属表面5取向可以面对热密封静电消散性 聚合物1或者背对该热密封静电消散性聚合物1。这两个方向分别如图 1和4所示。第一聚合物潮气隔离层2上的喷涂金属最好为气相沉积铝， 但是也可以是其它的金属，例如铜、镍、钢、金或者银。也可以使用 溅射镀膜法而不用气相沉积法。应该喷涂足够的金属以保证每100平 方英寸24小时的水蒸气渗透率小于0.04克。由于铝的成本和可处理特 性，铝最好用于喷涂金属。如果使用铝，在第一喷涂金属表面5上铝 的厚度为170-400埃，最好为290埃。当制成包装品时，该第一聚合 物潮气隔离层2提供法拉第笼以保护其内放置的电子元件不会受到静 电放电的影响。

第一聚合物潮气隔离层2通过第二连接层24固定到第二聚合物潮 气隔离层3上。第二连接层24最好为粘结剂，例如聚亚安酯基的粘结 剂，但是也可以是热熔性聚合物，例如聚乙烯。第二聚合物潮气隔离 层3包括第一喷涂金属表面8和第二非金属表面7。第二聚合物潮气隔 离层3的结构类似于第一聚合物潮气隔离层2并且由类似的材料制成。 尽管第一和第二聚合物潮气隔离层可以由不同的材料制成，但是，为 容易地进行制造和构造，在优选的实施例中的两个材料是相同的。第 二聚合物潮气隔离层3中的第一喷涂金属表面8取向背对热密封静电消 散性聚合物1，而面对将成为由该薄膜材料制成的任何包装品的外表 面。在该第一优选实施例中，低电荷保留率涂层4固定到第二聚合物 潮气隔离层3的第一喷涂金属表面8。该低电荷保留率涂层4是聚合物， 最好为加碳丙烯酸。也可以使用其它的聚合物，例如聚亚安酯、聚乙 烯、聚丙烯。其它的导电颗粒可以加在聚合物中，如银、铜、金属薄 片、不锈钢纤维、杜邦Zelic等等。该低电荷保留率涂层的电导率最好 为1×10-7西门子，但是也可以在1×10-3和10-9西门子之间。第二聚合 物潮气隔离层3既作为潮气隔离层又作为法拉第笼保护放置在该材料 内的电子元件不受到静电放电的影响。低电荷保留率涂层4允许聚集 在材料上的任何电荷缓慢释放到周围环境中。低电荷保留率涂层还提 供物理保护，以防止第二聚合物潮气隔离层3的第一喷涂金属表面8出 现孔眼或者损坏。低电荷保留率涂层和聚合物潮气隔离层的第一喷涂 金属表面的组合电导率优选为10-3-10-10西门子，最好为10-6西门子。 第二实施例

在第二个优选的实施例中，如图2所示，热密封静电消散性聚合 物14最好通过连接层13固定到在尺寸上稳定的的绝缘性聚合物层12 上。该连接层13最好是热熔性聚乙烯，但也可以是粘结剂。该热密封 静电消散性聚合物14的电导率最好在10-7-10-10西门子之间。这种聚合 物最好为低电荷保留率处理的聚乙烯；这种处理是利用吸水性表面活 性剂或者公知作为抗静电剂使用的离子型化合物进行局部喷涂或者容 积式加载而进行的；这些聚合物类似于在第一个实施例中所列举的聚 合物。通过允许所产生的任何电荷重新分布而减少摩擦起电。

在尺寸上稳定的的绝缘聚合物12最好为双轴取向尼龙、蒂维克 (Tyvek)或者聚酯。该绝缘聚合物12固定到第二连接层11上，该第 二连接层11最好为热熔性聚乙烯但是也可以是粘结剂层。聚乙烯、聚 亚安酯丙烯酸聚合物也可以用于该连接层。第一连接层13，连同抗刺 穿层12以及第二连接层也作为绝缘层以电隔离包装品内部不受到静电 放电所产生的电流的影响。第二连接层将在尺寸上稳定的绝缘聚合物 12固定到金属箔10上。该金属箔10最好为铝，但是也可以为铜、金、 钢、镍或者银。该金属箔10的厚度在0.0002-0.0005英寸，最好为0.0035 英寸。金属箔10作为第一潮气隔离层，对放置到由本发明的薄膜制成 的包装品内的电子元件提供静电保护。

金属箔10用第三连接层25连接到聚合物潮气隔离层31上。第三连 接层25最好为粘结剂，但是也可以为热熔性聚合物，例如聚乙烯。该 聚合物潮气隔离层31具有第一喷涂金属表面33和第二非金属表面32。 该聚合物潮气隔离层31的第二非金属表面32与第三连接层25接触。该 聚合物潮气隔离层31的第一喷涂金属表面33与低电荷保留率涂层9接 触。聚合物潮气隔离层31与第一个实施例中的聚合物潮气隔离层2和3 具有相同的结构。低电荷保留率涂层9与第一个实施例中的低电荷保 留率涂层涂层4结构相同；并且聚合物潮气隔离层31的第一喷涂金属 表面33的表面电导率为10-3-10-10西门子，最好为10-6西门子。 第三实施例

本发明的第三个实施例如图3所示。热密封静电消散性聚合物21 利用第一连接层20固定到聚合物潮气隔离层22上。该聚合物潮气隔离 层22具有第一喷涂金属表面35和第二非金属表面34。第二连接层20将 在尺寸上稳定的聚合物36固定到聚合物潮气隔离层22上。第三连接层 18将在尺寸上稳定的聚合物36固定到金属箔19上。聚合物潮气隔离层 22的结构与第一实施例中的聚合物潮气隔离层2和3类似。连接层的结 构类似于本发明的其他连接层。金属箔19的结构类似于第二个实施例 中的金属箔10。低电荷保留率涂层15放置在金属箔19上。低电荷保留 率涂层15的电导率为10-3-10-9西门子，最好为10-7西门子。该低电荷 保留率涂层15的结构类似于第一个实施例中的低电荷保留率涂层4的 结构。金属箔19和低电荷保留率涂层15一起具有的表面电导率为10-3 -10-7西门子，最好为10-6西门子。

尽管以上对三个实施例进行了描述，但不偏离本发明实质的前提 下，其它的改进也是可能的。根据本发明的薄膜材料具有较低的水蒸 气渗透率，根据ASTM-F-1249进行测试时，100平方英寸24小时的水 蒸气渗透率小于0.02克，因此该薄膜材料符合MilB-81705标准。当本 发明的薄膜材料制成包装品时，该薄膜材料将为放置到该包装品内的 电子元件提供静电屏蔽，以抵抗高于12000伏特的电压。

应该能够理解，本发明可以用其它形式实现而不偏离本发明的精 神或者中心特征。本发明的例子和实施例都是示范性的，不能认为是 对细节的限制。