軟態金屬面與高分子材料複合導電粒的製作方法

2023-05-07 01:13:01 1

專利名稱：軟態金屬面與高分子材料複合導電粒的製作方法
技術領域：
本發明涉及按鍵用導電部件，特指一種柔軟性好、抗塵性好的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒。
背景技術：
手機、電腦、計算器、汽車等製品中採用的各類按鍵在安裝使用時，其下面背襯有導電性能較好的導電粒，以便按鍵按下時，與集成電路接觸並導通相關電路。在環境較差的場所，集成電路板上會有灰塵積聚，導致導電粒不能完全接觸導通電路，接觸不良，按鍵失靈。特別是在汽車按鍵上，導電粒的抗塵性關係到汽車的安全性能。專利申請號為201110193369. 5的「麻面金屬面與橡膠複合導電粒」、專利申請號為201120365203.2的「異形金屬片與橡膠複合導電粒」和專利申請號為201120390524.8的「金屬面與橡膠複合導電粒」，都是從導電粒中所用的金屬材料的結構或形狀的變化來改善導電粒的抗塵性的，忽略了利用金屬材料本身的物理性能來達到改善導電粒抗塵性的目的。這些具有較複雜幾何結構和形狀的金屬材料，必須採用一定難度的工藝方法才能得到；比如，必須用機械壓制、雷射蝕刻或化學蝕刻的方法。這些工藝方法的採用，不僅增加了導電粒的製作成本，也可能使最終產品的合格率有較多的下降。

發明內容
發明目的克服已有的導電粒製作工藝複雜、合格率低的缺點，利用金屬材質和高分子材料自身的物理特性，製得抗塵性與導電性兼顧的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒。技術方案本發明的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，由金屬面材與高分子基體(如軟塑料、橡膠、橡塑等)粘接複合而成，可以具有粘接劑層或者僅由高分子基體自粘形成。金屬面材是維氏硬度(HV)不大於200的主要材質為金、銀、銅、鋁、錫、鎳、鐵或銦的軟態金屬片材、軟態金屬海綿、軟態金屬纖維織物、或軟態金屬無紡布製成，金屬面材的厚度在O. 005_至2. 5_之間；高分子基體的邵氏A (Shore A)硬度不大於75，高分子基體裡或有增塑劑或軟化劑成份。軟態的金屬面具有一定的柔軟性、延展性和易形變性，加上高分子基體的硬度不大，少許受力即易於形變；所以，與集成電路線路板接觸時，在一定的粉塵濃度下，軟態金屬面既能夠變形留有足夠的塵埃粒子空間，又有足夠的面積與電路接觸，使得導電粒仍可提供良好的導電性。所述的軟度金屬片材可以選用高純度的金屬。通常純度較高的金屬，具有較好的導電性和柔軟性。
純度相同的金屬片材，由於加工工藝的不同，可以有不同的硬度。比如金屬片材冷軋後進行熱處理，可提高其扯斷伸長率，降低其拉伸強度和硬度。本發明中優選能夠降低硬度的金屬片材製作工藝製成的軟態金屬片材。
軟態金屬片材的厚度,在O. 005mm至2. 5mm之間。優選O. 02mm至O. 5mm厚度的軟態金屬片材，這是因為，如果所用軟態金屬片材太厚，則所製成的導電粒的整體上較硬，可能會影響導電粒的抗塵性；如果所用軟態金屬片材太薄，則會影響所製成的導電粒的使用壽命。所述的金屬面材通常是維氏硬度不大於200的金、銀、銅、鋁、錫、鎳、鐵、鋅、或銦中任意一種金屬、任意一種金屬的合金或者任意一種或幾種金屬的複合材料。軟態層狀複合金屬，也可選來用於製作導電粒的金屬片材。特別地，貴金屬(如金、銀、鉬、鈀、銠及其合金)和廉金屬(如銅、鎳、鐵、鋁及其合金)的層狀複合材料，兼備貴金屬及其合金優良的導電性能和廉金屬良好的機械性能和導電導熱性能，在節約貴金屬資源、獲取優良的綜合性能、降低產品成本方面獨具特點。所述的金屬面材可由一種金屬製成，其外表面鍍有一層或多層其它材質的金屬鍍層。所述的金屬面材優選由鎳製成，其外表面鍍有一層金；或者，金屬面材也可由銅製成，其外表面鍍有一層鎳，或再鍍有一層金。所述的金屬面材的維氏硬度優選在80-180之間，高分子基體的邵氏A硬度在3_65之間。所述的軟態金屬片材的表面可以是平整的、或粗糙的、或表面有平面圖案的結構、或表面有凹凸圖案的結構；或者，所述的軟態金屬片材上有直徑小於Imm的一個或多個微孔的結構。所述的軟態金屬海綿的空隙率一般大於10%。金屬海綿中由於有空隙的存在,可以進一步地降低金屬材質的硬度，從而進一步提高所製得的導電粒的抗塵性。薄片狀的軟態金屬纖維織物、軟態金屬無紡布(也稱為金屬纖維燒結氈)，由於存在一定的孔隙率，也可以降低金屬材質的表觀硬度。所述的高分子基體可以是含有交聯劑、增塑劑、軟化劑、發泡劑、偶聯劑、顏料、導電填料中的一種或數種助劑的天然橡膠或合成橡膠。所述的高分子基體最好是矽橡膠，由液體矽橡膠或固體矽橡膠原料製備而成。因為矽橡膠具有優異的耐熱性、耐寒性(在_60°C下保持彈性)、耐臭氧老化性、介電性能，能夠在廣泛的範圍內長期穩定使用。橡膠的彈性，對保持導電粒的尺寸穩定性起著重要作用。所述的金屬面材與高分子基體之間粘接有厚度薄於高分子基體的過渡層(也可稱作隔離層)，以便將金屬片材和橡膠基體隔離，或者為了增加軟態金屬片材和橡膠之間的附著力；軟態金屬片材的內表面還可採用噴砂或化學蝕刻等方法進行預處理。所述的軟態金屬面材與高分子基體之間可以另有底塗層以增強複合粘接強度，軟態金屬片材的內表面可先塗有偶聯劑等助劑，以進一步增強粘接強度。也可以使用與軟態金屬片材粘合力比較強的橡膠(如自粘性矽橡膠、含有偶聯劑的矽橡膠等)與軟態金屬片材複合。當軟態金屬片材是有孔的或是多孔結構時，過渡層或隔離層的作用是，防止在生產和使用過程中，橡膠基體穿過金屬片材，使得部分橡膠突出於金屬片材，從而影響導電粒的導 電性能。本發明中，軟態金屬面材與高分子基體複合後，可以衝切、裁製成圓形、橢圓形或其它形狀的小片，這種小片就是金屬面與橡膠複合的導電粒，可以直接用作按鍵中的導電部件。導電粒的直徑，可以在Imm至20mm之間，常用的直徑為3mm至5mm。有益效果本發明的軟態金屬與高分子複合導電粒可根據不同的導電要求選擇不同類型的金屬、合金或複合金屬，選材上具有靈活多變性；所製作出的導電粒抗塵性能好，導電性好，彈性好，手感柔軟舒適；粘接複合工藝穩定可靠，對導電粒所接觸的電路線路板(PCB板)的磨損小，且成本可控。特別地，由於這種導電粒有良好的柔軟性和易變形能力，抗塵性好，與線路板接觸性好、導通性能穩定可靠，對導電粒所接觸的PCB板的磨損小。因此，可廣泛用作各類按鍵 的導電接觸部件。


附圖是本發明應用中的一種立體結構示意圖。圖中1、PCB ;2、金屬面材；3、過渡層；4、高分子基體；5、塵埃粒子。
具體實施例方式實施例I :
如附圖所示，由軟態金屬面材2與高分子基體4粘接複合而成的一種軟態金屬面與高分子材料複合導電粒。所述的軟態金屬面材2是鎳層硬度HV小於80的全軟態鋁鎳層狀複合片材，其中鋁層的厚度是O. 1mm，鎳層的厚度是O. 025mm。鎳層中鎳的含量和鋁層中鋁的含量都在99. 5%以上。用羅門哈斯公司生產的溶劑型單塗粘合劑Thixon 304-EF處理鎳層表面，然後，將含有1%的硫化劑2，5- 二甲基-2，5- 二 (叔丁基過氧基)己烷(簡稱硫化劑雙25)矽橡膠(選用信越公司生產的KE-941，其硫化膠的邵氏A硬度是40左右)和鋁鎳層狀複合片材放在模具中(鎳層表面和矽橡膠接觸)，在170°C下硫化5分鐘，製得高分子基體4的厚度為
I.875_、總厚度是2mm的金屬面娃橡膠複合片材。這中複合片材可以衝切成直徑為5mm的圓形導電粒。這種導電粒少許受力即易於形變。在一定的粉塵濃度下，當上述導電粒與集成電路線路板PCBl接觸時，軟態金屬面材2既能夠變形留有足夠的塵埃粒子5空間，又有足夠的面積與PCBl上的電路接觸，使得導電粒仍可提供良好的導電性。實施例2
仿照實施例I中的工藝方法，採用邵氏A硬度為40的低硬度的矽橡膠和厚度為
0.075_、維氏硬度小於70的軟態金屬銅複合而製得的導電粒，其抗塵性能良好。經測試，該導電粒在溫度23 ±2 °C、相對溼度45-85%、粉塵濃度6000mg/m3環境中，打擊10萬次後電阻值幾乎不變化，顯示了優良的抗塵導電性能。實施例3
所述的軟態金屬面材2是HV硬度為60-90、厚度為O. 25mm的軟銅片材，片材上均勻分布了直徑為O. 2mm的小孔。將此片材與厚度為O. 0125mm聚醯亞胺薄膜熱壓複合形成片材，聚醯亞胺薄膜形成過渡層3。然後將這種片材和含有偶聯劑和硫化劑的邵氏A硬度是60的矽橡膠模壓硫化成型，製得含有過渡層的軟金屬面矽橡膠複合片材。這種片材可以衝切成如附圖所示的直徑3_至5_的導電粒，可以用作汽車按鍵、手機按鍵和其它電子產品按鍵的背襯導電材料。
權利要求
1.一種軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，由金屬面材(2)與高分子基體(4)粘接複合而成，其特徵在於金屬面材(2)是維氏硬度不大於200的主要材質為金、銀、銅、鋁、錫、鎳、鐵或銦的軟態金屬片材、軟態金屬海綿、軟態金屬纖維織物、或軟態金屬無紡布製成，金屬面材(2)的厚度在O. 005mm至2. 5_之間；高分子基體(4)的邵氏A硬度不大於75，高分子基體(4)裡或有增塑劑或軟化劑成份。
2.根據權利要求I所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的金屬面材(2)是維氏硬度不大於200的金、銀、銅、鋁、錫、鎳、鐵、鋅或銦中任意一種金屬、任意一種金屬的合金或者任意一種或幾種金屬的複合材料。
3.根據權利要求I或2所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的金屬面材(2)由一種金屬製成,其外表面鍍有一層或多層其它材質的金屬鍍層。
4.根據權利要求3所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的金屬面材(2)由鎳製成,其外表面鍍有一層金；或者，金屬面材(2)由銅製成,其外表面鍍有一層鎳，或再鍍有一層金。
5.根據權利要求I或2所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的金屬面材(2)的維氏硬度在80-180之間，高分子基體(4)的邵氏A硬度在3-65之間。
6.根據權利要求I所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的軟態金屬片材的表面是平整的、或粗糙的、或表面有平面圖案的結構、或表面有凹凸圖案的結構；或者，所述的軟態金屬片材上有直徑小於Imm的一個或多個微孔的結構。
7.根據權利要求I所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的軟態金屬海綿的空隙率大於10%。
8.根據權利要求I所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的高分子基體(4)是含有交聯劑、增塑劑、軟化劑、發泡劑、偶聯劑、顏料、導電填料中的一種或數種助劑的天然橡膠或合成橡膠。
9.根據權利要求8所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的高分子基體(4)是矽橡膠。
10.根據權利要求I或2所述的軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，其特徵在於所述的金屬面材(2)與高分子基體(4)之間粘接有厚度薄於高分子基體(2)的過渡層(3)。
全文摘要
本發明公開了一種軟態金屬面與高分子材料複合導電粒，由金屬面材與高分子基體粘接複合而成，金屬面材是維氏硬度不大於200的主要材質為金、銀、銅、鋁、錫、鎳、鐵或銦的軟態金屬片材或軟態金屬海綿等製成，金屬面材的厚度在0.005mm至2.5mm之間；高分子基體的邵氏硬度不大於75，高分子基體裡或有塑化劑或軟化劑的成份。本發明的軟態金屬面材與高分子基體可根據不同的導電性和成本要求靈活選擇不同類型的金屬，所製作出的導電粒彈性好、柔軟性好、抗塵性能好，對導電粒所接觸的PCB板的磨損小，可廣泛用作各類按鍵的導電接觸部件。
文檔編號B32B15/04GK102623197SQ2012100901
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者嚴曉健, 張勁松, 韓輝升, 顧建祥, 黃志宏, 黃誠 申請人:南通萬德電子工業有限公司