CN101321426A

CN101321426A - 抗静电膜及包含该膜的制品

Info

Publication number: CN101321426A
Application number: CNA2007101099300A
Authority: CN
Inventors: 杨立章; 金舟; 张琳琳; 张伟祥
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: WO2008154231A3; CN101321426B; WO2008154231A2

Abstract

一种抗静电膜及包含该膜的制品。该膜包括：基膜；导电层，其位于基膜的一个表面上；保护层，其位于导电层的与基膜相对的表面上以保护导电层，该保护层含有用于抑制膜表面导电性下降的粒子和高分子成膜聚合物，其中至少一部分粒子的粒径大于保护层的本身厚度。

Description

抗静电膜及包含该膜的制品

技术领域

本发明涉及一种抗静电膜，尤其涉及元器件包装盖带用的透明低污染的抗静电膜。本发明还涉及包含该膜的制品，例如盖带以及包含载带、所述盖带和任选的带包装体的系统。

背景技术

在元器件包装领域，元器件通常由制造商开发制造，并输送到另一个制造商或用户以作进一步处理。例如，在一个制造厂或“超净室”设备制造出半导体芯片后，包装并输送到另一个制造商或用户，例如计算机制造商，使制造商可将其安装在印刷线路板或类似的装置上。元器件主要包括，但不限于存储芯片，晶体管，连接器，DIPS，电容器等。近年来，IC芯片或电容器等芯片性电子部件，以被带包装在载带中的形式，被提供用于在电路板等上进行表面安装。载带上有容纳元器件的凹部。将元器件容纳在凹部内后，盖带将相应的凹部密封，形成带包装体。在使用时，带包装体的盖带剥离，元器件被取出并被安装在电路基板上。

盖带必须可以容易地从载带剥离，并且剥离力要具有一定的稳定性。如果该剥离力(剥离强度、热封强度、或也可以称为“剥离强度”)过低，则盖带易脱落。如果剥离力过强或剥离力波动范围过大，则用安装机剥离盖带时，不易稳定地进行剥离操作。此外，静电会对组装过程或元器件本身造成影响，因此盖带被要求具有稳定的抗静电性能。而且，为了检查元器件，盖带被要求具有良好的透明性。此外，盖带表面不能对元器件产生污染。

盖带通常有两种类型，压敏型和热敏型。对于热敏型盖带，通过在热敏胶中或胶层表面添加导电剂可获取导电性能。一种导电剂是无机导电填料，通过添加导电填料获得XY方向的导电性能(XY方向的导电性指平行于膜表面方向的导电性，下同)。由于逾渗理论的限制，为了达到XY方向导电，需要添加大量导电填充物(通常质量百分含量在30％以上)。这样会大大降低膜的透光率，美国专利US5208103等揭示了这种方法；另一种是添加有机盐类导电剂来获得XY方向的导电性，这种方法的缺点是抗静电性对湿度敏感，并且容易对元器件产生污染，美国专利US5064064等揭示了这种方法。

对于压敏型盖带，一种是使用导电聚合物或通过加抗静电剂来获得涂层的抗静电效果，常用的导电聚合物包括聚吡咯、聚苯胺等，常用的抗静电剂包括季铵盐、脂肪族磺酸盐等。不过抗静电剂易存在对元器件污染，对环境湿度敏感等问题。另一种方法是通过在基膜上的金属镀层来获得膜的导电性，通常金属镀层可以通过蒸发镀或磁控溅镀的方法来制造，美国专利US6027802揭示了这种方法。金属层和基膜的附着性通常较差，如果没有保护涂层，摩擦时容易掉落。而且游离的金属颗粒会引起元器件污染问题。

美国专利US5441809A揭示了一种透明的静电耗散型盖带。这种盖带由双向拉伸基膜层、真空金属镀膜导电层和热封胶层组成，热封胶层中加入了防粘微球和导电填料。这项发明较好地解决了膜对湿度敏感的问题，并对金属镀层提供了保护。但是，该发明盖带透明性差，对透过其观察元器件造成困难，并且其中的热敏胶层可能会使元器件受到污染。

发明内容

本发明的第一个方面提供了一种抗静电膜，该膜尤其适合用于盖带，该膜包括：

基膜；和

导电层，其位于基膜的一个表面上以提供导电性；和

保护层，其位于导电层的与基膜相对的表面上以保护导电层，该保护层包括高分子成膜聚合物和用于抑制膜表面导电性下降的粒子，其中至少一部分粒子的粒径大于保护层本身厚度。

本发明的再一个方面提供了一种制品，其包括如上所述的本发明的抗静电膜。所述制品包括但不限于盖带、包含盖带和载带以及任选的带包装体的系统等。

上面的概括性描述并不是用来描述本发明所公开的每一种实施方案。下面参照附图和详尽的描述，更具体地举例描述本发明的实施方案。

附图说明

图1是本发明抗静电膜的横截面示意图；

图2是作为本发明制品的一种实施方案的盖带的横截面示意图；

图3是作为本发明制品的另一种实施方案的盖带的横截面示意图；以及

图4是用于包装元器件的本发明制品(载带/盖带系统)的透视图，其中示出了盖带正从该系统上分离。

尽管上述附图例举了本发明的几个实施方案，但是未示出的其它实施方案也在本发明范围之内。在任何情况下，这些附图都仅仅用来解释本发明而决非对本发明的限制。应当理解，本领域普通技术人员可以作出很多落入本发明原理的范围和精神内的其它改进和实施方案。这些附图并不是按尺寸比例绘制的。相同的附图标记在整个说明书中表示类似的部件。

具体实施方式

本发明中，除非特别指出，术语“用于抑制膜表面导电性下降的粒子”是指任何能够降低保护层引起的抗静电膜的表面导电性下降程度的粒子，该粒子可以是无机或有机的、导电或不导电的、金属或非金属的。

本发明提供了一种抗静电膜，该膜可以为透明的、低雾度的、导电或静电耗散的薄膜，这种薄膜可以被用于制备盖带、抗静电包装袋及其他抗静电制品。

本发明的膜包括基膜、导电层和保护层。

基膜可以用相对透明并且具有良好机械性能的任意材料制成。适用的材料包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、赛璐珞、尼龙、聚酯等，对于图2所示的盖带优选用双向拉伸聚丙烯(BOPP)等易撕裂塑料薄膜。对于基膜的厚度没有特别限制，被用于制备盖带的基膜优选为透明。

导电层位于基膜的一个表面上(基膜的另一面任选地涂有离形剂)，是一种提供导电性质的材料，可以是金属层，也可以是金属氧化物层。常用的金属有镍铬合金、铝等；常用的金属氧化物有氧化铟锡，掺杂氧化锡、氧化镁等；该层可通过蒸发镀或磁控溅镀等方法形成。导电层也可以是导电聚合物(如拜耳公司的Baytron

P)，或是用碳黑、碳纳米管、金属粉、金属氧化物等导电粒子填充的聚合物材料，这种导电层可以通过将这些材料涂布在基膜上形成。该导电层的表面电阻率应不高于1×10¹⁰欧姆/平方，较好不高于1×10⁷欧姆/平方，最好不高于1×10⁵欧姆/平方。

保护层位于导电层的与基膜相对的表面上以对容易刮落的导电层提供机械上的保护。保护层不能使盖带的导电性能下降太大，以保证整个结构仍旧保持所需的抗静电性能。因此，该保护层含有用于抑制膜表面导电性下降的粒子(在本发明中有时简称为“粒子”)。保护层的厚度优选不大于12微米，更优选不大于10微米，还优选不大于5微米，还更优选不大于2微米，最优选0.2-1微米。所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的形状和结构没有特别限制，可以为细粉、片状、树枝状、细丝状，优选为颗粒状。所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子优选为导电或半导电粒子，包括：金属粒子、碳黑、碳纳米管、导电或半导电聚合物粒子、涂有导电或半导电材料的聚合物粒子、金属氧化物(例如：二氧化钛、氧化锌等)粒子以及它们各种混合物的组合。并且，至少部分所述粒子的粒径大于保护层本身的厚度以便于形成金属层到涂层表面的Z向(即垂直于盖带表面的方向)导电通路，同时也可起代替增加抗粘性的粒子的作用(如图3所示)。保护层还包含一种高分子成膜聚合物。对于聚合物的种类和含量没有特殊限制，例如可以是聚氨酯、环氧聚合物、丙烯酸聚合物或者它们的混合物等。

保护层中添加的用于抑制膜表面导电性下降的粒子的平均粒径推荐为50微米以下，更好是15微米以下，最好是10微米以下。用于抑制膜表面导电性下降的粒子占保护层的重量百分含量推荐为30％以下，更好是0.1到5％，最好是0.3到2％。这是因为，在较低添加量的情况下，能使膜更好地保持透明性及较低的雾度。优选地，添加的用于抑制膜表面导电性下降的粒子中百万分之一以上的颗粒粒径大于膜厚，更优选十万分之一以上的颗粒粒径大于膜厚，以保证提供Z方向的电导通性能，使抗静电膜具备静电耗散或导电性能。

对于保护层中用于抑制膜表面导电性下降的粒子和任选的聚合物的混合形式没有特别限制，但必须保证能够提供Z方向的电导通性能，使抗静电膜具备静电耗散或导电性能。

本发明盖带用透明低污染抗静电膜的表面电阻率优选为1×10⁴到1×10¹²欧姆/平方。当其对导电性要求较高时，该膜的表面电阻率优选小于1×10⁷欧姆/平方。

保护层中除添加导电性粒子外，还加入增加抗粘性的粒子，该抗粘性粒子与导电填充物可以是一种粒子，也可以是不同粒子。可用作抗粘性粒子的有二氧化硅、二氧化钛、碳黑、金属粉和聚合物微球等，抗粘性粒子的平均粒径为0-15微米，占保护层的重量百分含量为0-10％。

下面参照附图进一步描述本发明的具体实施方案。

测试方法：

1)耐磨测试：

测试仪器：Taber Abraser 5130(耐磨耗试验机)，Taber Industries制造。使用CS-5磨轮，测定样品表面在摩擦一定转数后的表面电阻率，如果表面电阻率高于1×10¹³欧姆/平方，则认为样品在该转数下已经失效。

2)表面电阻率测试：

测试仪器：Trek 152电阻率测试仪，TREK，INC.制造。

测试符合ESD S11.11标准测试方法，在常温常湿条件下测量：

将开关调到所需的电压位置(10伏或100伏)，用152P-CR-CE-EX测量探头持续压在待测膜表面，此时LCD屏会显示出测量的表面电阻率。表面电阻率单位是欧姆/平方。

3)膜厚控制：

涂层厚度通过增重法测量：裁一定尺寸大小的膜(面积S)，称重(W₀)，涂上涂层后再称重(W₁)，然后通过增重(ΔW＝W₁-W₀)、样品面积(S)和涂层的平均密度(D)计算涂层厚度(T)：

T = \frac{(W_{1} - W_{0})}{D * S}

4)老化试验：

将所有待测样品放入52摄氏度，95％湿度的老化箱中，放置一周、两周、三周及四周后测试样品的表面电阻率变化情况。

将所有待测样品放入60摄氏度的烘箱中，放置一周、两周、三周及四周后测试样品的表面电阻率变化情况。

注：除非特别指明，本发明中所用浓度均为质量百分比浓度。二氧化硅的粒径为D50粒径(D50也叫中位粒径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度)，数据由供应商提供。二氧化钛和碳黑的粒径为平均粒径，数据由刮板细度计测得。

原料：

双组分聚氨酯(拜耳材料科技贸易(上海)有限公司，中国上海)

碳黑(立邦涂料(中国)有限公司，中国上海)

二氧化钛(PPG涂料(天津)有限公司，中国天津)

二氧化硅(德固赛(中国)投资有限公司，中国上海)

制备实施例：

50微米厚的BOPP薄膜经过金属化处理，透光率70％左右，表面电阻率在1×10³欧姆/平方到1×10⁴欧姆/平方之间，在镀金属的一面涂上聚氨酯涂层，涂层厚度在0.3到1.5微米之间。聚氨酯涂层中含有0.3％到3％的用于抑制膜表面导电性下降的粒子。

实施例1：

图1所示为本发明一种实施方案的透明低污染抗静电薄膜1的横截面示意图。基膜2为双向拉伸的BOPP薄膜(也可以是聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、赛璐珞、尼龙、聚酯等)，在基膜2的一个面上有一层导电层3，该导电层3为金属层(也可以是金属氧化物层)，可通过蒸发镀或磁控溅镀的方法实现。在导电层3相对于基膜的另一面是一层保护层4，该保护层4是用来保护导电层3的，该保护层中含有用于抑制膜表面导电性下降的粒子5，粒子5主要用于提供Z方向上的电导通性。该薄膜具有透明性好，低污染，耐磨及永久抗静电的性能。

实施例2：

图2所示为本发明一种实施方案的盖带6的横截面示意图。

盖带6包含基膜2、导电层3、保护层4、离形剂层7和条状胶粘剂层8。基膜2为双向拉伸的BOPP薄膜，厚度为50微米。在基膜2的一个面上有一层导电层3，该导电层3为金属层。在导电层3的相对于基膜的另一面上有一层保护层4，该保护层4是用来保护导电层3的，该保护层是含有用于抑制膜表面导电性下降的粒子5的聚氨酯涂层，粒子5主要用于提供Z方向上的电导通性。保护层4中也含有抗粘性填充物9，该抗粘性填充物9和粒子5可以是同一种物质(见图3)也可以是不同种物质(见图2)。在保护层4相对于导电层3的外面涂一层条状胶粘剂层8，该胶粘剂可以是压敏型胶粘剂也可以是热敏型胶粘剂。在基膜2的相对于导电层3的另一面涂有离形剂7。撕裂刻槽10和11是沿着条状胶粘剂方向的，取出元器件时可以沿该撕裂刻槽撕开盖带，从而取出元器件。

实施例3：

本发明的盖带6可以被用于载带/盖带系统14中用于元器件封装。图4所示为包含载带15和盖带6的载带/盖带系统透视图。载带15有一对长边16、一个或多个凹部17。元器件18可以被放在凹部17中。将元器件18放入载带凹部17中之后，将盖带6通过载带的长边16与载带粘上从而盖住凹部17。这样就可以在载带15和盖带6之间装载元器件18。为了打开盖带6，转移元器件，盖带最终会被从载带/盖带系统14中剥离。如图4所示，盖带6的中间部分13(位于两条撕裂刻槽12之间)被剥离掉，盖带6的外延19在中间部分13被剥离掉之后还继续保持与载带15相粘。在盖带中间部分13被剥离以后，被绕成一卷20然后废弃或可重复利用。

实施例4：

50％浓度的双组分聚氨酯溶液中掺入0.3wt％的平均粒径为5微米的二氧化钛，将此均匀悬浮液涂布到蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面上。此蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面的表面电阻率是1×10⁶欧姆/平方。涂布后的薄膜置入100摄氏度的烘箱烘烤15分钟以便聚氨酯充分交联。烘烤后的聚氨酯涂层厚度在0.9到1.0微米之间，表面电阻率在1×10⁶到1×10⁸欧姆/平方之间。此薄膜置入52摄氏度95％相对湿度的老化箱老化一个月，表面电阻率衰减至1×10⁹到1×10¹²欧姆/平方。此保护涂层可以通过300转的耐磨测试。

实施例5：

50％浓度的双组分聚氨酯溶液中掺入0.3wt％的平均粒径为5微米的碳黑以及0.6wt％的D50粒径为6微米的二氧化硅，搅拌均匀后将此悬浮液涂布到蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面上。此蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面的表面电阻率是1×10⁶欧姆/平方。涂布后的薄膜以每分钟10米的速度通过6米长100摄氏度的烘箱以便聚氨酯充分交联。烘烤后的聚氨酯涂层厚度在1.0到1.2微米之间，表面电阻率在1×10⁷到1×10⁹欧姆/平方之间。此薄膜置入52摄氏度95％相对湿度的老化箱老化一个月，表面电阻率衰减至1×10⁷到1×10¹⁰欧姆/平方。此保护涂层可以通过300转的耐磨测试。

实施例6：

50％浓度的双组分聚氨酯溶液中掺入0.6wt％的D50粒径为6微米的二氧化硅，搅拌均匀后将此悬浮液涂布到蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面上。此蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面的表面电阻率是1×10⁶欧姆/平方。涂布后的薄膜以每分钟10米的速度通过6米长100摄氏度的烘箱以便聚氨酯充分交联。烘烤后的聚氨酯涂层厚度在1.0到1.2微米之间，表面电阻率在1×10⁷到1×10¹⁰欧姆/平方之间。此薄膜置入52摄氏度95％相对湿度的老化箱老化一个月，表面电阻率衰减至1×10⁷到1×10¹¹欧姆/平方。此保护涂层可以通过300转的耐磨测试。

实施例7：

50％浓度的聚氨酯溶液中掺入2.0wt％的平均粒径为10微米的碳黑，将此均匀悬浮液涂布到蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面上。此蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面的表面电阻率是1×10⁶欧姆/平方。涂布后的薄膜以每分钟10米的速度通过6米长100摄氏度的烘箱以便聚氨酯充分交联。烘烤后的聚氨酯涂层厚度在1.0到1.2微米之间，表面电阻率在1×10⁷到1×10⁹欧姆/平方之间。此薄膜置入52摄氏度95％相对湿度的老化箱老化一个月，表面电阻率衰减至1×10⁷到1×10¹⁰欧姆/平方。此保护涂层可以通过500转的耐磨测试。

实施例8：

50％浓度的双组分聚氨酯溶液中掺入0.6wt％的平均粒径为5微米的碳黑以及2.0wt％的D50粒径为6微米的二氧化硅，搅拌均匀后将此悬浮液涂布到蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面上。此蒸发镀铝的双向拉伸聚丙烯薄膜的镀铝面的表面电阻率是1×10⁶欧姆/平方。涂布后的薄膜以每分钟10米的速度通过6米长100摄氏度的烘箱以便聚氨酯充分交联。烘烤后的聚氨酯涂层厚度在0.9到1.2微米之间，表面电阻率在1×10⁷到1×10⁹欧姆/平方之间。此薄膜置入52摄氏度95％相对湿度的老化箱老化一个月，表面电阻率衰减至1×10⁷到1×10¹⁰欧姆/平方。此保护涂层可以通过300转的耐磨测试。

如上所述，本发明抗静电膜及其制品，例如盖带，具有很多优点。例如，本发明盖带在低湿度环境下，抗静电性能没有下降。由于保护层耐磨擦，因而可以对导电层形成很好的保护。尤其是，本发明盖带中用保护涂层来保护导电层，导电颗粒形成的导电通路在保护涂层内，而胶粘层在盖带两边，盖带中间区域没有胶粘层，也没有小分子抗静电剂，因而不易对元器件造成污染，不管采用压敏胶作为胶粘层还是热敏胶作为胶粘层，也不会影响剥离稳定性。此外，由于本发明的导电保护层可以做得很薄，而且添加的粒子粒径较小且含量低，因此可保持薄膜很好的透光率(透光率可大于40％，通常大于50％；雾度可低于30％，通常低于15％)。因此，用本发明的薄膜制成的盖带具有卓越的综合性能，其不仅符合光学，电学方面的性能要求，而且对湿度不敏感，剥离力稳定，清洁无污染，质量易控。

尽管本发明已经在某些实施方案和实施例中进行了描述，但是本领域技术人员应当理解为本发明从具体公开的实施方案延及到其它备选实施方案和/或本发明的用途和显而易见的改进及等价内容。另外，本发明并不受此处的优选实施方案的具体公开内容的限制。而是，申请人意指本发明的范围只受后附权利要求的限制，并且此处所公开方法和材料对于本领域技术人员是显而易见的变化都将落在申请人的发明的范围内。

Claims

1.一种抗静电膜，其包括：

基膜；和

导电层，其位于基膜的一个表面上以提供导电性；和

2.权利要求1的抗静电膜，其表面电阻率为1×10⁴到1×10¹¹欧姆/平方。

3.权利要求1的抗静电膜，其中所述保护层的厚度不大于12微米。

4.权利要求3的抗静电膜，其中所述保护层的厚度不大于5微米。

5.权利要求4的抗静电膜，其中所述保护层的厚度不大于2微米。

6.权利要求5的抗静电膜，其中所述保护层的厚度为0.2-1微米。

7.权利要求1的抗静电膜，其中以所述粒子的总数计，粒径大于膜厚的粒子的数量占百万分之一以上。

8.权利要求7的抗静电膜，其中以所述粒子的总数计，粒径大于膜厚的粒子的数量占十万分之一以上。

9.权利要求1的抗静电膜，其中所述粒子选自金属粒子、碳黑、碳纳米管、导电或半导电聚合物粒子、涂了导电或半导电材料的聚合物粒子、金属氧化物粒子及它们的各种混合物的组合。

10.权利要求1的抗静电膜，其中基于保护层的总重量，所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的含量为30wt％以下。

11.权利要求10的抗静电膜，其中基于保护层的总重量，所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的含量为0.1-5wt％。

12.权利要求11的抗静电膜，其中基于保护层的总重量，所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的含量为0.3-2wt％。

13.权利要求1的抗静电膜，其中所述保护层中还包含增加抗粘性的粒子，该抗粘性粒子与所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子可以是一种粒子，也可以是不同粒子。

14.权利要求1的抗静电膜，其中所述导电层为金属层。

15.权利要求1的抗静电膜，其中所述导电层为金属氧化物层。

16.权利要求1的抗静电膜，其中所述导电层为导电聚合物层。

17.权利要求1的抗静电膜，其中所述导电层为用选自碳黑、碳纳米管、金属粉、金属氧化物、及其混合物的粒子填充的聚合物材料层。

18.权利要求1的抗静电膜，其中所述导电层的表面电阻率不高于1×10¹⁰欧姆/平方。

19.权利要求18的抗静电膜，其中所述导电层的表面电阻率不高于1×10⁷欧姆/平方。

20.权利要求19的抗静电膜，其中所述导电层的表面电阻率不高于1×10⁵欧姆/平方。

21.权利要求1的抗静电膜，其中所述成膜聚合物选自聚氨酯，环氧树脂，丙烯酸聚合物及它们的混合物。

22.权利要求1的抗静电膜，其中所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的平均粒径为50微米以下。

23.权利要求22的抗静电膜，其中所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的平均粒径为15微米以下。

24.权利要求23的抗静电膜，其中所述用于抑制膜表面导电性下降的粒子的平均粒径为10微米以下。

25.一种制品，其包括如权利要求1-24中任意一项所述的抗静电膜。

26.权利要求25的制品，所述制品为盖带。

27.权利要求26的制品，其结构还包括：

胶粘层，其分别设置在与导电层相对的那个保护层表面的邻近相对的长边的部分上；

撕裂刻槽，其分别沿着所述相对的长边的方向直接设置在抗静电膜的保护层那一侧；

离形剂层，其设置在与导电层相对的那个基膜表面上。

28.权利要求27的制品，其中的胶粘层为压敏胶层。

29.权利要求26-28中任一项所述的制品，其还包括载带。

30.权利要求29的制品，其还包括带包装体。