DE2750357A1 - Material zur herstellung von schutzumhuellungen fuer elektronische bauteile - Google Patents

Material zur herstellung von schutzumhuellungen fuer elektronische bauteile

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DE2750357A1 DE19772750357 DE2750357A DE2750357A1 DE 2750357 A1 DE2750357 A1 DE 2750357A1 DE 19772750357 DE19772750357 DE 19772750357 DE 2750357 A DE2750357 A DE 2750357A DE 2750357 A1 DE2750357 A1 DE 2750357A1
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Description

Minnesota Hining and !Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, Y .St.A.
Material zur Herstellung von Schutzumhüllungen für elektronische Bauteile
Die vorliegende Erfindung betrifft Werkstoffe zur Ausbildung von Umhüllungen zum Schutz elektronischer Bauelemente wie Metalloxid-Halbleitern gegen potentiell schädliche elektrostatische Aufladungen, bevor sie in eine elektronische Schaltung eingefügt werden.
i\ach einem bestimmten Bericht sind zwischen der Herstellung bis zum Einsetzen in eine elektronische Schaltung bis zu 60 % der metalloxid-halbleiter eines Herstellers durch elektrostatische Entladung bei der Handhabung beschädigt worden. Man hat also einige hühe darauf verwandt, I^ittel zum ochutz solcher elektronischen Bauteile gegen elektrostatische Entladungen vor dem Einsatz zu entwickeln.
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Allgemein sind derzeit zwei unterschiedliche Mittel zum Schutz solcher elektronischer Bauelemente im Einsatz. Einerseits verbindet man die Zuleitungen jedes Bauteils über eine Folie aus ketall oder leitfühigeni tolymerisatkunststoff miteinander oder man umgibt den gesamten Bauteil mit einer Schutzumhüllung.
Wahrend das Kurzschließen der Zuleitung mit einem Element aus iietall oder leitfähigem Kunststoff in vielen Anwendungsfällen sehr wirkungsvoll sein kann, kann es während der Qualitätskontrolle und dem Einsetzen des Bauteils hinderlich sein, diese Einrichtung entfernen zu müssen. Außerdem kann Material von dem Element abgestoßen werden, das einige Bauteile für bestimmte Anwendungen dann verunreinigt.
Schutzumhüllungen nach dem Stand der Technik haben ebenfalls Probleme aufgeworfen. Eine bestimmte Art einer Schutzumhüllung ist aus einem transparenten Material in Form einer elektrisch nicht leitfähigen Polymerisatfolie hergestellt worden, deren beide überflächen durch eine Spezialbehandlung der Polymerisatfolie selbst, eine Beschichtung aus einem Antistatikmaterial
auf beiden Oberflächen der Folie oder durch ein in der PoIyj merisatfolie verteiltes Antistatikmaterial, das die Volumenj leitfähigkeit der Polymerisatfolie nicht wesentlich erhöht, ! mit einer Leitfähigkeit, d.h. einem spezifischen Oberflächen-
! Ö 14-
widerstand im Bereich von etwa 10 bis 10 Ohm/Quadrat ver-
! sehen worden sind. Dieser Widerstandsbelag der Oberfläche der
! Umhüllung erlaubt jedoch der Umhüllung nicht immer, daß elektro-
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statische Potential einer die Umhüllung öffnenden Person anzunehmen, bevor diese das in der Umhüllung befindliche Bauteil herausgenommen hat. Auf diese Weise kann dann eine schädliche elektrostatische Ladung von dieser Person auf das Bauteil übergehen, nachdem die Umhüllung geöffnet worden ist. Da auf einer die Umhüllung handhabenden Person befindliche Ladungen von der Außenfläche außerdem nicht schnell verteilt werden, können sie durch die Umhüllung hindurch kapazitiv auf das Bauteil koppeln und dieses beschädigen.
Andere Stoffe zur Ausbildung von Schutzhüllen waren beispiels- j weise volumenleitfähige, mit Kohlenstoff angereicherte Polymerisat- oder auch Metallfolien. Schutthüllen aus diesen Stoffen sind opak und erlauben daher keine Sichtprüfung und Identifizierung des in ihnen enthaltenen Bauteils. Die Berührung zwischen Bauteil und Innenfläche der Schutzhüllen kann zu Metall- oder kohlenstoffgefülltem Abrieb führen, der das Bauteil für einige Anwendungen verunreinigt. Weiterhin können solche volumenleitfähige Stoffe elektrostatische Ladungen auf das in der Schutzhülle befindliche Bauteil übertragen. Während man dies zwei letzteren Probleme durch Benutzen eines Polymerisatbeutels über dem Bauteil in der Schutzhülle unter Kontrolle gehalten hat, hat diese Maßnahme weitere Schwierigkeiten aufgeworfen, da die Innenfläche des Kunststoffbeutels auf dem Bauteil während der Herstellung hervorgerufene Ladungen nicht zerstreuen und sich bei der Handhabung der Schutzhülle infolge der Relativbewegung zwischen Bauteil und Innenfläche des Polymerisatbeuttlg
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weitere schädliche Ladungen entwickeln können.
Das Iiaterial nach der vorliegenden Erfindung laßt sich zu einer festen und hermetisch abschließbaren Schutzhülle für elektronische bauteile wie i-ietalloxid-iialbleiter erarbeiten, die (1) das bauteil gegen externe elektrostatische Felder abschirmt, (^) einen hasseweg für externe statische elektrische Ladungen schafft, die die Schutzumhüllung berühren, ($) einen hohen 'widerstand darstellt, so daß elektrostatische Ladungen außerhalb der Umhüllung das elektronische Bauteil innerhalb der Schutzumhüllung nicht eri'eichen können, (4) elektrostatische Ladungen auf der Innenfläche der Hülle, die sich während der Herstellung und des Verpackens entwickeln, ableitet, (5) die entwicklung elektrostatischer Ladungen infolge einer lielativbewegung zwischen dem Halbleiter und der Innenfläche der Schutzumhüllung einschränkt und einen hochohmigen Weg für das kontrollierte Abfließen dieser elektrostatischen Ladungen bietet, wenn sie auftreten, und (6) eine Sc£.htprüfung des elektronischen Bauteils in der Schutzumhüllung gestattet. Weiterhin gibt die Schutzumhüllung (7) keine Überflächenteilchen ab, die in der Elektronikindustrie als Verunreinigungen betrachtet werden.
Die vorliegende Erfindung schärft ein haterial mit einer ersten und einer zweiten üauptflache, aus dem sich eine Umhüllung ausbilden läßt, die ein elektronisches Bauteil aufnehmen und elektrisch schützen kann. Dabei ist die zweite Fläche des materials die Innenfläche der Schutzumhüllung und die erste Fläche die
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Außenfläche der Schutzumhüllung. Das Wort "Schutzumhüllung" soll hierbei eine vollständige Umhüllung bezeichnen, die aus einer oder mehreren Lagen des Materials ausgebildet ist, die an ihren Kanten miteinander verbunden sind, wobei die Umhüllung die im Einzelfall zum Umhüllen des -Bauteils erforderliche Gestalt hat.
Das Haterial weist eine selbsttragende, elektrisch isolierende Polymerisatfolie auf, die aus einer oder mehreren Schichten sowie einem Antistatikum bestehen kann, das der zweiten Oberfläche des haterials (Innenfläche der Schutzhülle) einen spezifischen
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Widerstand im Bereich von 10 bis 10 Ohm/Quadrat erteilt, wobei die Lichtübertragung zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche ausreicht, ein elektronisches Bauteil durch das Material hindurch visuell identifizieren zu können. Weiterhin weist das Material auf der der zweiten Oberfläche des Materials gegenüberliegenden Oberfläche der Folie aus Polymerisatmaterial eine elektrisch leitfähige Schicht auf, die der ersten Oberfläche des i-iaterials einen Oberflächenwiderstand von nicht mehr als 10° Ohm/Quadrat erteilt.
Vorzugsweise bildet uan eine Schutzumhüllung aus nur einer Folie des Materials aus, um die elektrische Kontinuität der elektrisch leitfähigen Schicht über die gesamte Außenfläche der öchutzumhüllung und der antistatischen innenfläche der Schutzumhüllung zu gewährleisten.
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Während andere i'dttel verwendet werden können, um die Kanten des Materials zur Ausbildung der Schutzumhüllung '.miteinander zu verbinden (beispielsweise Verkleben oder j'ost^leu.men), weist die Polymerisatfolie vorzugsweise eine Schicht aus einem thermoplastischen wiiriiieverschv.eißbaren lolyuerisat wie Polyäthylen auf, die zunächst in vorbestimmten Teilen zur Bildung der Schutz umhüllung verschweißt werden kann und dann entlang einer offenen Seite der Schutzumhüllung völlir zugeschweißt wird, um diese hermetisch abzuschließen, nachdem ein elektronisches Bauteil in die Umhüllung eingelegt worden ist.
Der Ausdruck "elektrisch isolierend", wie er hier benutzt ist, soll aussagen, daß die Polymerisatfolie einen so hohen Widerstand zwischen der zweiten Fläche des haterials und der leitfähic.en Schicht aufweist, daß elektrostatische Ladungen außerhalb der aus dem liaterial gebildeten Schutzumhüllung den Halbleiter innerhalb der Schutzumhüllung nicht erreichen können. Ein
1C3 Volumenwiderstand in der Größenordnung von 10 Ohm· cm oder mehr durch die Folie hindurch wird für adäquat gehalten.
Das Antistatikum, das der zweiten Oberflache den gewünschten Flächenwiderstand erteilt, kann auf die Polymerisatfolie aufgetragen sein, ist jedoch bevorzugt durch eine Schicht der Polymerisatfolie hindurch verteilt, die dann die zweite Flache bildet, so daß das Antistatikum nicht von der Polymerisatfoiie durch das verpackte Bauteil abgerieben oder abgekratzt werden kann, uie Polymerisafcfolie kann aus nur einer Schicht bestehen,
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durch die hindurch das Antistatikura verteilt ist, denn das Antistatikum erhöht die Volumenleitfähigkeit der Polymerisatfolie nicht wesentlich. Vorzugsweise wird jedoch eine öchicht j
i aus Polymerisatmaterial, das das Antistatikum nicht enthält, j
zwischen der hochleitfahigen Schicht und der Schicht aus Poly- j
inerisatmaterial und Antistatikum vorgesehen, um die Herstellung des Folienmaterials zu erleichtern. Derartige geschichtete
Polymerisatfolien lassen sich herstellen, indem man das Anti-
statikum in ein Polymerisatmaterial (beispielsweise Polyäthylen j niedriger Dichte) einmischt und die resultierende Mischung auf eine Fläche eines antjLstatikumfreien Polymerisatmaterials (beispielsweise Polyester) durch Auftragen oder Auspressen der resultierenden Idschung auf das von Antiaatikum freie Polymerisatmaterial aufbringt. Auch kann man die resultierende Mischung mit dem von Antistatikum freien Polymerisat gemeinsam auspressen oder die resultierende Mischung zu einer Folie ausformen und diese 8Uf die Schicht aus von Antistatikum freiem haterial aufkleben.
Unabhängig davon, wie es aufgebracht wird, erhöht das AntistatiKum die Leitfähigkeit der zweiten Oberfläche des Materials, indeu es teils als Befeuchtungsmittel (whemectantw) wirkt, das Wasser entlang dieser überfläche sammelt. Diese Ansammlung von Wasser durch das Antistatikum bildet eine Gleitschicht auf der Innenfläche einer aus dem Material hergestellten Umhüllung, reduziert damit die Reibung und die Entwicklung von statischen elektrischen Ladungen, die durch das Heiben eines Bauteils in
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der Umhüllung auf deren Innenfläche sich entwickeln können, 'nenn weiterhin mehr als ein Bauteil sich in der Inhüllung befinden, wirkt die Innenflache mit der leitenden Schicht zusammen, um kleine Spannungen, die durch eibun der Bauteile aneinander entstehen, zu unterdrücken und fleichmaßig über die gesamte Innenfläche zu verteilen.
Vorzugsweise bestellt die ι olyr.-:orinatfolie aus einer Schicht eines Polyesters und einer zweiten Schicht (die die zweite Oberfläche der Polymerisatfolie bildet) aus niederdichtem Polyäthylen (beispielsweise Polyäthylen Ur. Ji)GU der i('a. Union Garbide Corp.), den; J Gev:.-j dos mit "Amp ac et 1GG69" der Fa. Ainpacet Corporation bezeichneten antistatischen .,irkstoffs beigegeben worden sind. Andere herkömmliche Antistatika, die in Polyäthylen wirksam sind, sind quaternkre Ammoniumverbindungen, Polyäthylenglycole und -monoäther, Ethanolamine, Aminsalze und Seifen.
ObZgleich Polyäthylen wegen seiner V/arineverschweißbarkeit bevorzugt ist, können auch andere Polymerisatstoffe, für die die Literatur Antistatika beschreibt und uie mit diesen zusammen als i'eil der i'Olie oder als diese insgesamt einsetzbar sind, mit l.utzen verwendet werden - beispielsweise Polyvinylidenchlorid, I'iischpolymerisate von Vinylchlorid- und Polyvinyl- ; Chlorid, andere Polyolefine wie Polypropylen, Polyäthylen- j
I terephthalat, Polycarbonat, Polyvinylacetat und Gellulosepoly- j
meiisate.
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Die leitende Schicht weist vorzugsweise ein hetall oder eine
i i.etallverbindung in einer henge pro i/lücheneinheit auf, daß j
sich ein spezifischer Flächenwiderstand von nicht mehr als ;
10° Ohm/Quadrat und vorzugsweise weniger als 10 Ohm/Quadrat ! auf üer ersten Oberfläche des Materials ergibt, während gemein- !
sau. mit den anderen Schichten des Materials ein Lichttransinissionsgrad resultiert, der eine Sichfcidentifikation eines elektrischen Bauteils durch das Material möglich macht (d.h. 'l'ransniissionsgrad von mindestens 25 P und vorzugsweise nicht weniger als 60 ?>)· Das Aufdampfen im Vakuum mit dem Elektronenstrahl ist das bevorzugte Verfahren zum Aufbringen der leitfähigeii Schicht auf die Polymerisatfolie, obgleich man auch sputtern oder stromlos galvanisch arbeiten kann. Mehrere Metalle sind für die leitfähige Schicht brauchbar, einschließlich Wickel, das wegen seiner verhältnismäßig geringen Kosten und des geringen spezifischen .Widerstands von etwa yO bis 550 Ohm/Quadrat in einer Dicke, ciie einen Lichttranüinissionsgrad von etwa 50 bis 60 >j ergibt, den Vorzug genießt. Auch Aluminium und Kupfer lassen sich einsetzen; bei ihnen kann jedoch die Korrosion der leitenden Schicht Schwierigkeiten aufwerfen. Auch inconel und Jhroui sind verwendbar, über nicht bevorzugt, da die leitenden
Schichten aus diesen hetallen mit einem Lichttransmissionsgrad j
! von 50 bis GO > einen Oberflächenwiderstand aufweisen, der etwa 1üO-mal so hoch wie der einer entsprechenden bchicht aus nickel ist. Silber und Gold haben einen geringeren Oberflüchenwidersband als üickei in leitfuhiren lochichben mit Lichttranstnissionsf- ; rüden von 50 bis oO ,, (d.h. weniger als 10 ühm/uuadrat); dieso
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metalle sind jedoch für die meisten ;mwendun;j:en zu teuer.
..eiterain sind meurere titanverbindungen geprüft worden und scheinen als -erkstoff für die leitf /üi'e Hchicat brauchbar zu sein. Unter diesen befinden sich zin— und lndiuiiioxide, hupfer-(I)caiorid und -jodid. Schichten solcher l.etallverbindungei, sind im allgemeinen optisch transparenter und abriebfester als ihr ürundmetail.
.Besteht die leitende Beschichtung; aus i.etall, ist auf die der Polyn.erisatfolie abgewandte Oberfläche der leitfiüii^en Schicht vorzugsweise eine Schicht aus abriebfestem Material aufgebracht, das ausreichend zäh ist, um ein Abtragen der leitfuhigen Schicht zu verhindern, aber dennoch eine Oberflüchenleitfuhigkeit der ersten Oberfläche des i-aterials (die die Außenfleiche der Schutzumhüllung bildet und selbst von dem abriebfesten I-.aterial gebildet wird) ergibt, die nicht wesentlich geringer ist als die der leitfähigen Schicht selbst. Die US-PS 3 11Ö 7d1 (auf deren Inhalt hier tie zug genommen wird) lehrt die Verwendung und ein Verfahren zum Auftragen einer extrem dünnen (d.h. weniger als 0,13 /um dicken) Kontinuierlichen transparenten Schicht harzmaterial auf eine hetallschicht, um letzterer Abriebff stigkeit zu erteilen. Us hat sich außerdem erwiesen, daß die Verwendung einer extrem dünnen kontinuierlichen Schicht aus uarz, v;ie in dieser Patentschrift offenbart, zur Bildung der ersten C'berfl'.iche des materials nicht nur Abriebwiderstand, noridorn auch die hohe überf L xohenle L tf ...hii kei t err-ibt, die die luibondo i.e-
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tallschicht erbringt und die für das Material erforderlich ist.
Vorzugsweise (wie in der US-PS 5 118 7β1 gelehrt) handelt es
sich bei dem Harz in der abriebfesten Schicht um einen Copolyester der Terephthalsäure und Isophthalsäure (in etwa gleichen
Teilen) mit Athylenglycol, der auf die leitfähige Schicht zur j
Ausbildung der abriebfesten Schicht aus einer Lösung in Cyclo- i
j hexanon bei einem Feststoffanteil von etwa 1,5 Gew.-^ aufge- ; tragen wird. Es haben sich jedoch auch abriebfeste Schichten, <
I die durch Auftragen des Harzes aus einer Lösung in Cyclohexanon ,
i iait einem Feststoff anteil von bereits 0,75 Gew.-5» hergestellt :
worden waren, als geeignet herausgestellt. ;
Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeich- j
nungen ausführlich beschrieben werden, in denen gleiche Bezugs- j zahlen gleiche Teile bezeichnen. j
Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung einer Schutzumhüllung j
für ein elektronisches Bauteil aus dem Material nach
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung der Umhüllung nach
Fxq.. 1, in die ein zu schützendes elektronisches Bauteil eingesetzt und dicht eingeschlossen worden ist;
Fig. 5 ist ein vergrößerter Teilschnitt einer ersten Ausführungsform des Materials nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform des
liaterials nach der vorliegenden Erfindung;
809819/101$
- i6 -
Fig. 5 ist ein Teilschnitt einer dritten Ausührungsform des haterials nach der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6, 7 und ö sind Diagramme von Vergleichsdaten zur vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik.
Die Fig. 1 zeigt eine Schutzumhüllung 10 aus einer transparenten beschichteten Polymerisatfolie 11 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Umhüllung 10 ist rechteckig gestaltet und wird durch einmaliges Falten der Folie 11 auf sich selbst entlang der FaItlinie 12 hergestellt, wobei die Kanten 13, 14- und 15 der gegenüberliegenden Wände 16 der so gebildeten Umhüllung 10 aufeinander ausgerichtet werden, so daß sich eine Innen- und eine Außenfläche der Umhüllung 10 bilden. Die Kantenteile 1? der Wandungen 16 sind entlang der parallelen Kanten 13 und 14 rechtwinklig zur Faltlinie 12 zur Ausbildung der Umhüllung 10 beispielsweise miteinander verschweißt, wobei in der Umhüllung 10 zwischen den beiden ausgerichteten Kanten eine Öffnung bleibt. Ein elektronisches Bauteil 1Ö kann in die Umhüllung 10 zwischen den Kanten 15 eingelegt werden. Danach ▼erschweißt man die Teile 19 der Wandungen 16 entlang den Kanten 15, so daß das Bauteil 18 in die Umhüllung 10 dicht und fest eingeschlossen wird, wie es die Fig. 2 zeigt.
Der Aufbau des Materials 11, das die Wandungen 16 der Umhüllung 10 bildet, ist in Fig. 3 dargestellt. Das lieterial 11 weist eine Polymerisatfolie 23 mit einer Tragschicht 20 aus festem
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selbsttragenden, elektrisch nicht leitfähigem Polymerisatma-
! terial (beispielsweise Polyester) auf, die kein antistatisches
i'iaterial enthält. Weiterhin weist das Material 11 eine ver-
■ schmelzbare Schicht 21 aus wärmeverschweißbarem Polymerisatma-
terial auf, das eine zweite Oberfläche 22 des Materials 11
\ bildet, die die Innenfläche der Umhüllung 10 darstellt und ein
j antistatisches Material in einer solchen Henge enthält, daß sich
8 14· ein spezifischer Widerstand im Bereich von 10 bis 10 Ohm/ Quadrat auf der Innenfläche der Umhüllung 10 ergibt. Das thermo-
': plastische wärmeverschweißbare Polymerisatmaterial der Schicht 21 ist in den Bereichen 17 (Pig. 1) zur Bildung der Umhüllung 10 verschweißt und kann weiterhin in den Bereichen 19 verschweißte
: werden, um die Umhüllung vollständig zu verschließen (Fig. 2).
j Dieses Verschweißen sollte eine elektrische Kontinuität auf der Innenfläche der Umhüllung 10 über die verschweißten Bereiche 17» 19 gewährleisten. Da die Folie 11 jedoch auf sich selbst zurückgefaltet ist, bleibt die elektrische Kontinuität auf der Innenfläche der Umhüllung 10 zwischen den zwei Wandungen 16 auf jeden Fall über die i?'altlinie 12 in der Folie 1b erhalten, ohne daß sie von der Leitfähigkeit über die Oberfläche der verschweißten Bereiche 17» 19 abhängig wäre.
Eine leitfähige Schicht 24 aus elektrisch volumenleitfähigem Material (beispielsweise Metall oder metallhaltige Verbindungen) befindet sich auf der der zweiten Fläche 22 des Materials 11 abgewandten Seite der Tragschicht 20, während sich auf der der
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Tragschicht 20 abgewandten Fläche der leitfuhipen Schicht 24 eine dünne abriebfeste Schicht 25 aus zähem iiarzmaterial be- j findet. Die abriebfeste Schicht 25 bildet eine erste Fläche des Materials 11, die die Außenfläche der Umhüllung 10 darstellt, und ist extrem dünn (d.h. weniger als 0,15 /Utn), so daß der spezifische Oberfiachenwiderstand der ersten Oberfläche 26 infolge der leitfähigen Schicht 24 nicht höher als 10 Ohm/Quadrat ist. Da die Umhüllung 10 aus nur einer Folie 11 ausgebildet ist, besteht elektrischer Durchgang entlang aller Teile der Außenfläche infolge der durchgehenden leitfahigen Schicht 24. Die Schichten 20, 21, 24 und 25 sind ausreichend transparent, um eine Sichtidentifizierung eines elektrischen Bauteils innerhalb der umhüllung 10 durch das Material 11 hindurch zuzulassen.
Die Fig. 4 zeigt eine zw ite Ausführungsform eines Materials nach der vorliegenden Erfindung, das zur Ausbildung einer Umhüllung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art geeignet ist, bei dem die Schichten und Oberflächen, die denen des Materials 11 der Fig. 3 entsprechen, gleichnumeriert, aber mit dem Zusatz "a" versehen sind.
Wie das Material 11 weist das Material 30 eine Polymerisatfolie 31 mit einer Tragschicht 20a aus einem selbsttragenden flexiblen ! elektrisch nichtleitfähigen Polymerisatmaterial auf, auf dessen einer Oberfläche sich eine leitfähige Schicht 24a eines volumenleitfahigen Materials befindet. Weiterhin weist das Material eine extrem dünne abriebfeste Schicht 25a aus einem zähen Harz
eod8i d/1 ο ι β
auf der der Tragschicht 2Oe abgewandten Oberfläche der leitfähigen Schicht 24 auf· Die abriebfeste Schicht 25a bildet eine erste Oberfläche 26a für das Material 50» die als Außenfläche j einer Umhüllung angeordnet sein kann, wobei die erste überfläche ι 26a infolge der leitfähigen Schicht 24a einen spezifischen Flächenwiderstand von nicht «ehr als 10 Ohm/Quadrat hat. Weiter hin weist die Polymerisetfolie 31 eine Schmelzschicht 32 aus nichtleitfähigem Polymerisatmaterial auf, das thermoplastisch und wärmeverechweißbar ist und auf der der leitfähigen Schicht 24a abgewandten Oberfläche der (Tragschicht .2Oa angeordnet ist. Im Gegensatz zu dem Folienmaterial der Pig· 1 enthält die Schmelzschicht 32 jedoch kein antistatisches Material. Stattdessen liegt eine dünne Schicht 33 aus antistatischem Material auf der der leitfähigen Schicht 24a abgewandten Oberfläche der Schmelzschicht 32 vor. Die Schicht 33 aus antistatischem Material bildet eine zweite Oberfläche 22a für das Material 11, die als Innenfläche einer Umhüllung geeignet ist und einen
8 i4 Flächenwideretand im Bereich ran 10 bis 10 Ohm aufweist. In Kombination sind die Schichten 20a, 25a, 32 und 33 so transparent, daß ein elektrisches Bauteil durch das Material 30 hindurch sichtidentifiziert werden kann.
Die Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Materials nach der vorliegenden Erfindung, aus dem eine Umhüllung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art hergestellt werden kann und bei dem die Schichten und Oberflächen, die denen der Fig. 3 entsprechen, die gleichen Besugszahlen, aber mit dem Zusatz "b"
sostir/ioii
tragen.
Wie das Material 11 der Fig. 3 weist das Material 40 der Pig, 5 ; eine Polymerisatfolie 41 auf. Die Polymerisatfolie 41 besteht \ jedoch aus nur einer Schicht 21b aus thermoplastischem haterial,: die eine zweite Oberfläche c2b des Materials bildet, die als
Innenfläche einer Umhüllung angeordnet werden kann und ein
; antistatisches Material in einer solchen Menge enthält, daß sich ; ein spezifischer Widerstand im Bereich von 10 bis 10 0hm/
; Quadrat auf der zweiten überfläche 22b ergibt. Das Material 40
weist auch eine Schicht 24b aus elektrisch volumenleitfähigem
j Material (beispielsweise Metall oder metallhaltige Verbindungen), die auf der der zweiten Fläche 22b abgewandten Seite der Schicht 21 angeordnet ist, sowie eine abriebfeste Schicht 25b aus zähem
Harz auf, die sich auf der Oberfläche der Schicht 24b aus leitfähigem haterial befindet und eine erste Oberfläche 26b des
Materials 40 bildet, die eine Außenfläche für eine Umhüllung j darstellen kann. Die abriebfeste Schicht 25b ist extrem dünn
und besteht aus einem Material derart, daß der spezifische | ! Flächenwideretand der Außenfläche 26b der Umhüllung infolge der
( D
Schicht aus leitfähigem heterial 24 nicht höher als 10 0hm/ ;
Quadrat ist. Wie bei den Folien der Fig. 3 und 4 sind die
Schichten 21b, 24b und 25b der Folie der Fig. 5 so transparent,
daß ein elektrisches Bauteil durch das Material 40 hindurch
visuell identifiziert werden kann.
Im folgenden soll an einem Beispiel die Herstellung des Ma-
§09819/101$
terials nach der in Fig· 3 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
! Eine 0,02 mm (0,75 mil) dicke Folie aus biaxial orientierter
! Polyesterfolie (Schicht 20) wurde auf einer Oberfläche mit I Nickel (Schicht 24) bedampft, bis der Lichttransmissionsgrad ι durch die nickelbeschichtete Polyesterfolie im Vergleich zum Lichttransmissionsgrad von Luft für Licht einer mittleren Wellenf
I länge von etwa 550 bis 650 nm aus einer 150-W-Glühlampe (bei-I spielsweise hattglas-Langlebensdauerlampe der Fa. (bieral
Electric), gemessen mit einem Korrekturfilter entsprechend der j Commission Internationale de l'Eclairage vor einem Detektor aus j diffundiertem Silizium, wie als Detektor Modell 1222 der Fa. ; United Detector Technology, Santa Monica, California, V.St.A.
' vertrieben, 60 bis 66 % betrug. Die offenliegende Oberfläche
I der Kickelschicht wurde dann nach dem folgenden Verfahren mit I einem Copolyester von Terephthal- und Isophthalsäure (in etwa
I gleichen Teilen) mit Äthylenglycol in Cyclohexan als Lösungsmittel
bei einem Feststoffgewichtsanteil von etwa 1,5 % beschichtet. Di s
Lösung wurde zunächst auf die offenliegende Oberfläche der \ hickelschicht aufgebracht, indem das nickelbeschichtete Polyestermaterial mit etwa 15»2 m/min (50 ft./min.) über eine Auftragswalze und an einer Wischwalze ("fountain roll") in einem Abstand von etwa 0,25 nra (10 mils) zur Nickeloberfläche vorbei geführt wurde. Die Wischwalze nahm dabei die Lösung aus einer offenen Wanne auf und trug mehr Lösung auf als zur Herstellung der abriebfesten Beschichtung erforderlich. Die Lösung und das
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nickelbeschichtete Polyestermaterial wurden dann an einer j Dosierwalze, deren Oberfläche sich in etwa 0,05 mm (2 mils) Abstand zur Mckelschicht befand, mit einer Oberflächengeschwin-,
ι digkeit von etwa 21,3 m/min (70 ft./min.) entgegengesetzt zu ι der des nickelbeschichteten Polyestermaterials vorbeigeführt. Das Lösungsmittel wurde dann durch Lufttrocknen in einem Ofen bei etwa 65,6 0O (150 0F) entfernt; es ergab sich eine abrieb- ; feste Beschichtung (Schicht 25) einer Dicke von etwa 0,15 /um. ί
Eine Mischung aus 97 Gew.-ft niederdichtem Polyäthylen (DFDA 3500 der Fa. Union Garbide) und 3 Gew.-^ Antistatikmaterial (Antistatikpellets Kr. 10069 der Fa. Arnpacet) wurde aus einem Extruder mit einer Standard-Polyäthylenschnecke mit 3»& cm (1-1/2 in.) bei ÖO U/min durch eine Foliendüse bei 274 0C (525 0F) vertikal auf die der Wickelschicht abgewandte Polyesteroberfläche ausgepreßt, die sich in einem Abstand von 5»7 cm (2,25 in.) von der Düse mit 12,2 m/min (40 ft./min.) waagerecht an der Düse vorbeilief; es ergab sich eine 0,06 mm (1,5 mil) dicke Schicht (Schicht 21) aus Polyäthylen und Antistatikmaterial. Das Material wurde dann unter UV-Lampen hindurchgeführt, um die Bindung des Antistatikmaterials und des Polyesters zu verbessern.
Die spezifischen Oberflächenwiderstände des resultierenden Ma-
12
terials wurden zu etwa 10 Ohm/Quadrat auf der Schicht aus Polyäthylen und Antistatikmaterial und zu etwa 10 Ohm/Quadrat auf der abriebfesten Beschichtung gemessen.
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An dem so hergestellten Material wurden Versuche durchgeführt, um seine Schutzeigenschaften mit den handelsüblicher Materialien nach dem Stand der Technik zu vergleichen, die man zur herstellung von Umhüllung zum Schutz elektronischer Bauteile verwendet. Ks wurden rechteckige Proben von etwa 5 x 25,4 cm ( 2 in. χ 10 in.) aus dem Material nach der vorliegenden Erfindung und aus einem als Richmond RC AS-1200 bezeichneten Erzeugnis der Fa. Richmond Corp. (einer Abteilung der Fa. Pak-Well, Redlands, California) genommen, bei dem es sich um ein 0,1 mm (4 mil) dickes transparentes Polyäthylen mit einer Füllung aus Antistatikmaterial (im folgenden als "antistatisch gefülltes Polyäthylen" bezeichnet) handelt, so daß beide seiner überflächen antistatisch waren. Unterschiedliche Proben jedes zu prüfenden Materials wurden 24 Std. in Kammern bei 10, 20 und 40 % rel. Feuchtigkeit aufbereitet. Jede Probe wurde dann elektrostatisch geladen und nach Masse entladen, wobei die Entladegeschwindigkeit unter diesen Bedingungen nach einem Verfahren gemessen wurde, das - mit Ausnahme der Größe der geprüften Proben, der US-Prüfnorm No. 101B, Verfahren 4046 ("United States Federal Test Method Standard No. 101B, Methode 4046") entsprach.
Die Fig. 6 zeigt die Entladungsgeschwindigkeiten der Proben aus antistatisch gefülltem Polyäthylen bei Erdung einer der beiden Oberflächen, die Fig. 7 die Entledungsgeschwindigkeiten der Proben aus Material nach der vorliegenden Erfindung bei Erdung der jeweils ersten Flächen (der den leitenden Sohichten züge-
609d1d/101·
wandten Oberflächen), während die Fig. ö die Entladungsgeschwindigkeiten der Proben des Materials nach der vorliegenden Erfindung bei Erdung deren antistatischer Oberflächen zeigt. Die j Entladungsgeschwindigkeiten bei der Erdung der Oberflächen der Proben aus Material nach der vorliegenden Erfindung waren erheblich höher als die beim Erden einer der Oberflächen der Proben aus antistatisch gefülltem Polyäthylen, die bei weniger als 40 % rel. Feuchtigkeit aufbereitet worden waren. Dies zeigt, daß bei relativen Feuchtigkeitsgraden unter 40 % das Material nach der vorliegenden Erfindung einen besseren Schutz für Bauteile ergibt als Umhüllungen aus antistatisch gefülltem Polyäthylen.
Es wurde auch der Abschmirmeffekt der SchutzUmhüllungen aus haterial nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu Umhüllungen aus dem antistatisch gefülltem Polyäthylen und aus einem dritten Material untersucht, bei dem es sich um einen kohlenstoffgefüllten Polyolefinkunststoff handelt, der unter der Bezeichnung Velostat 1704 von der Fa. Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, V.St.A., erhältlich ist.
Es wurde eine Prüfvorrichtung hergestellt, indem die Zuleitungen einer kleine, mit Neongas gefüllten Glimmlampe (Handelsbezeichnung be-2) auf den gegenüberliegenden Flächen einer etwa 6,35 χ 10,16 cm (2-1/2 in. χ 4 in.) messenden Platine mit leitfahiger Kupferbeschichtung auf den beiden Oberflächen und einer die
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Kupferschichten trennenden elektrisch isolierenden Schicht befestigt wurden. Es stellte sich heraus, daß die Lampe der Prüfvorrichtung bei einem Potential von bereite 90 V zwischen den Kupferbelägen zündete.
Die Prüfvorrichtung wurde zum Prüfen von Umhüllungen aus einfach umgefalteten Folien Jedes der vorerwähnten Materialien eingesetzt. Die Vorrichtung wurde in die zu prüfende Schutzumhüllung eingesetzt und die Umhüllung dann auf einen herkömmlichen tiolztisch gelegt. Eine Versuchsperson wurde aufgeladen, indem diese die Füße auf einem Polyesterteppich hin- und herrieb; danach mußte sie die obere Fläche der Schutzumhüllung mit dem Zeigefinger berühren. Das Aufleuchten der Glimmlampe zeigte dabei, daß die Prüfvorrichtung in der Schutzumhüllung einen Gradienten von mindestens 90 V aufgenommen hattß, der ein empfindliches Bauteil in der Schutzumhüllung potentiell zerstören würde. Blieb die Glimmlampe dunkel, erwies dies das Fehlen eines potentiell gefahrlichen Potentialgradienten. In jede der Umhüllungen aus mit Kohlenstoff geladenem Material wurde ein kleines Loch eingebracht, so daß das Aufleuchten der Glimmlampe beobachtet werden konnte. Die Umhüllungen aus dem Haterial nech der vorliegenden Erfindung und dem antistatisch gefüllten Polyäthylen waren ausreichend transparent, daß das Aufleuchten der Glimmlampe durch die Umhüllung hindurch beobachtet werden konnte.
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; hit einer Umhüllung aus dem haterial nach der vorliegenden Er-I findung oder einer Umhüllung aus mit Kohlenstoff gefülltem PoIy-
olefin war kein Aufleuchten der Glimmlampe zu beobachten. Bei
■ einer Umhüllung aus antistatisch gefülltem Polyäthylen leuchtete;
: die Glimmlampe jedoch auf. Unter diesen Testbedingungen liefer- :
I te das mit Kohlenstoff gefüllte Polyolefinmaterial den gleichen ; I Schutz wie das Material nach der vorliegenden Erfindung, ließ aber eine visuelle Identifizierung des Bauteils durch die Um- ; hüllung hindurch nicht zu.
I Cl/He
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Leerseite

Claims (10)

IBEfILlNl) tllüMCHlMM Dr. RUSCHKE & PARTNER ZZZ Patentanwälte T.I. (0«)l»e«l/«»44ti BERLIN - MÖNCHEN TELIX: mm TlLiXs i«!W M 3ÖÖ5 Patentansprüche
1.)haterial mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche zur Ausbildung einer Umhüllung, bei der die zweite Fläche die Innenfläche der Umhüllung bildet, wobei die Umhüllung ein elektronisches Bauelement aufnehmen und elektrisch schützen kann und das Material eine selbsttragende, elektrisch isolierende Polymerisatfolie, die ausreichend transparent ist, um eine visuelle Identifikation eines elektrischen Bauteils durch das Material hindurch zu erlauben, und ein antistatisches f-iittel aufweist, das der zweiten Oberfläche einen spezifischen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10 bis
1/1
10 Ohm/Quadrat erteilt, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf der der zweiten Oberfläche (22, 22a, 22b) abgewandten Seite der Polymerisatfolie (23, 31» 41) eine leitende Schicht (24, 24a, 24b) aufweist, die der ersten Oberfläche (26, 26a, 26b) einen spezifischen Oberflächenwiderstand von nicht mehr als 10 Ohm/Quadrat erteilt.
2. Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Material des Anspruchs 1 ausgebildet ist, wobei die erste Oberfläche (26, 26a, 26b) eine Außenfläche und die zweite Oberfläche (22, 22a, 22b) eine Innenfläche der Schutzumhüllung (10)
ß0ÖÖ1Ö/1016
bildet, und sie ein elektronisches Bauelement aufnehmen und schützen kann. ;
3. haterial oder Schutzumhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie (23, 31, 41) ein thermoplastisches warmeverschwexßbares f-iaterial (21, 32, 21b) aufweist.
4. haterial oder Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie (41) nur aus einem thermoplastischen wärmeverschweißbaren Material (21b) besteht und das antistatische haterial im wärmeverschweißbaren Material (21b) verteilt ist.
5>. Material oder Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie (23) eine Schicht aus Polyester (20) in .Berührung mit der leitfähigen Schicht (24) sowie eine Schicht aus thermoplastischem wärmeverschweißbarem Material (21) aufweist, die die zweite Oberfläche (22) bildet; und auf der der leitenden Schicht (24) abgewandten Oberfläche der Polyesterschicht (20) angeordnet ist, wobei das antistatische haterial in der Schicht aus wärmeverschweißbarem Material (21) verteilt ist.
6. haterial oder Umhüllung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (24) aus hetall besteht und das hateriel weiterhin eine extrem dünne abriebfeste Schicht
•oftite/ioie
(25) aus einem harzhaltigen Material auf der der zweiten Oberfläche angewandten Fläche der leitenden Schicht aufweist.
7. Material oder Umhüllung nach Anspruch 6t dadurch pekennzeich net, daß das fcetall (24) Nickel ist.
6. haterial oder Umhüllung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie (31) eine Schicht (2Oa) aus Polyester in Berührung mit der leitfähigen Schicht (24a) und eine Schicht aus thermoplastischem wärmeverschweiß barem Material (32) auf der der leitfähigen Schicht (24) abgewandten Seite der Polyesterschicht (20a) aufweist, wobei das antistatische Material sich in einer Schicht (33) befindet, die die zweite Oberfläche (22a) bildet und auf der der Polyesterschicht (2Oa) abgewandten Seite der Schicht (32) aus wärmeverschweißbarem Haterial angeordnet ist.
9. Haterial oder Umhüllung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeioh net, daß die leitfähige Schicht (24, 24a, 24b) aus Metall besteht und das Material weiterhin eine extrem dünne, abriebfeste Schicht (25, 25a, 25b) aus einem harshaltigen Material auf der der zweiten Oberfläche (22, 22a, 22b) abgewandten Seite des leitfähigen Materials (24a) aufweist.
10. Material oder Umhüllung nach Anapruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeiohnet. daß das Material (11, 30, 40) für licht einen
109116/101«
Transmissionsgrad von mindestens 60 ρ zwischen der ersten Oberfläche (26, 26a, 26b) und der zweiten Oberfläche (22, 22a, 22b) aufweist.
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