CN102428767A - 用于安装在基板表面的导电性接触端子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于安装在基板表面的导电性接触端子。本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子包括：弹性核心，为接触端子赋予弹性；金属层，覆盖所述弹性核心外围；及在所述弹性核心及所述金属层之间，用以相互粘接所述弹性核心及所述金属层的导电性粘接剂层。本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子具有较小的电阻，且即使在高温回流焊工艺中材料也不会变形，即使为导电性接触端子赋予导电性能的金属层上发生断裂，也不会丧失导电性能。

Description

用于安装在基板表面的导电性接触端子

技术领域

本发明涉及一种用于安装在基板表面的导电性接触端子，尤其是涉及一种在将电子元件焊接在电路基板上的工艺中，在电路基板与电子元件的接触区域或者在两个以上的电子元件的接触区域之间可以使用的导电性接触端子。

背景技术

在电子，通信行业，非常重视对工艺成本的降低和产品小型化技术的需求，因此，复杂的电子电路和密集型集成电路正在批量生产。表面贴装技术(Surface-Mount Technology；SMT)作为一种将电子元件放置在印刷电路基板(PCB)上，并且通过施加高温，附着在印刷电路基板上的自动化技术，通过这样的SMT工艺使电子元件间的电接触质量的提高，工艺时间的缩短，产品的超小型化更加成为可能。

为了接合电子元件与电路基板或者电子元件与电子元件，导电性接触端子可介于其之间。因为，接合部位的高度一般取决于电路，可以对导电性接触端子进行变形以匹配接合部位的高度，或者可以使用具有弹性的金属接触端子。此外，为了防止由于接合面自身的不均匀或者接合尺寸的不吻合而造成的电接触不良的问题，需要将具有弹性的导电性接触端子介于接合部位。

包含回流焊的表面贴装工艺是在180℃～270℃的高温范围内进行，如果单纯地使用普通导电性材料，产品则容易变形，从而失去导电性，这样，该产品实质上不能发挥作为导电性接触端子的功能，因此需要使用适合表面贴装工艺的接触终端。鉴于此，在以往，为了防止接触端子的热变性，使用如铍铜合金的具有弹性恢复力的金属材质的导电性接触端子。但是即使是铍铜合金，因其弹性有限，存在不适用于电连接部位高的情况的问题。

韩国授权的实用新型第390490号公开了一种用于安装在表面的电接触端子，其中包括非导电性弹性橡胶，覆盖弹性橡胶的导电性弹性橡胶涂层及金属箔，在这种情况下，存在由导电性弹性橡胶的较高电阻引起的功率泄漏，及由导电性涂层的损伤引起的导电性丧失的问题。

如韩国授权专利第0783588号及第839893号公开的电接触端子的情况下，由于其弹性是由弹性橡胶的发泡或弹性橡胶的孔提供，因此判断为，对一定大小以上的电接触端子有用。具体地，在使用所述专利技术中的发泡的弹性橡胶或者形成孔的管状弹性橡胶的情况下，存在制造高度为2.2mm以下且宽度较小的小型弹性电接触端子比较困难，并且成本增加的缺点。此外，在基于真空吸笔的自动回流焊中，存在晃动较大，从而产量较低的问题。

参照图1，韩国授权专利第892720号公开了一种弹性电接触端子，包括：由绝缘非发泡弹性橡胶，非发泡橡胶涂层构成的弹性核心100，以及通过非导电性粘接层300与所述弹性核心耦合的金属层200。所述金属层是通过将金属溅射到耐热聚合物薄膜后，将金属镀层在其上的方法形成。

然而，在所述电接触端子上施加压力，反复几次压缩及膨胀的话，由于压缩应力，位于电接触端子最外面的金属层200可能会因超过本身的抗压强度的压缩应力而被断裂。因此，在电接触元件中，若金属层断裂的话，由于金属层内部的聚合物薄膜不导电，电接触端子的整体导电性被破坏，从而导致不能发挥作为电接触端子的功能。

发明内容

为了解决所述现有技术中的问题点，本发明的目的在于提供一种用于安装在表面的导电性接触端子，其电阻较小，即使在高温回流焊工艺中，材料也不会变形，即使为导电性接触端子赋予导电性能的金属层发生断裂，也不会丧失导电性能。

为了实现所述技术课题，本发明的用于安装在表面的导电性接触端子，包括：弹性核心，为接触端子赋予弹性；金属层，覆盖所述弹性核心外围；以及导电性粘接剂层，在所述弹性核心及所述金属层之间相互粘接所述弹性核心及所述金属层。

本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子，由于在高温下不会变性，从而不丧失导电性，因此适用于回流焊工艺，而且由于电阻非常低，由接触端子的电阻引起功率损失的可能性很低。

此外，本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子与仅由现有的金属材料制成的接触端子不同，具有足够的弹性，因此可以插入到接触端子插入部位要求的各种高度而进行使用。

另外，在所述导电性弹性核心的长度方向上，本发明的导电性接触端子的两端面是暴露的，以便在施加压力时，弹性核心能够容易地从两端面露出，从而提供可靠的弹性及复原力。

此外，本发明的用于安装在表面的导电性接触端子采用导电性粘接剂及导电性弹性核心，或者导电性粘接剂及非导电性弹性核心，因此，即使由外部施加的压力引起的反复压缩及膨胀造成金属层上发生断裂，所述导电性粘接剂及导电性弹性核心赋予了使导电性接触端子保持导电性的功能。即，即使金属层断裂，金属层内部的导电性粘接剂及导电性弹性核心仍具有导电性，从而能够保持导电性接触端子的导电性能。

考虑到一般情况下，由反复施加到导电性接触端子上的压力及比弹性核心的弹性差的金属层的弹性引起的金属层断裂及其造成的接触端子的导电性丧失在实际中经常发生，这种导电性保持功能能够增加导电性接触端子的稳定性，延长导电性接触端子的寿命。

附图说明

图1为使用非导电性弹性核心及非导电性粘接剂层制造的现有的接触端子的截面图；

图2为根据本发明一实施例的用于安装在基板表面的导电性接触端子的透视图；

图3为根据本发明一实施例的用于安装在基板表面的导电性接触端子的透视图；

图4为根据本发明一实施例的用于安装在基板表面的导电性接触端子的透视图；

图5为根据本发明一实施例的用于安装在基板表面的导电性接触端子的透视图。

<附图主要符号的说明>

10：弹性核心 20：导电性金属层

21：耐热薄膜 22：金属涂层

30：粘接剂层 40：金属箔

50：中心孔

具体实施方式

本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子包含一个用可焊金属层覆盖弹性核心的结构。

下面参照图2，对本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子进行详细说明。

形成本发明的导电性接触端子1的第一构成要素为作为赋予弹性力的心材的弹性核心10。所述弹性核心给本发明的接触端子赋予弹性。这种弹性核心最好由硅橡胶，交联天然橡胶或交联合成橡胶生成。考虑到表面贴装工艺在180℃～270℃的高温下进行，所述弹性核心最好使用耐热性材料，使得核心不会由于高温而变性。

所述弹性核心10可以使用导电性弹性核心或非导电性弹性核心。在本发明中，若采用非导电性弹性核心，本发明的构成要素金属层及导电性粘接剂层具有导电性能；若采用导电性弹性核心，本发明的构成要素，包括金属层、导电性粘接剂层及所述导电性弹性核心全部具有导电性能，因此，即使存在外部压力造成的反复压缩及膨胀，导电性端子的稳定性能进一步增强。

这种弹性核心若同时兼备一定程度的弹力和导电性，并没有特别的限制，但是使用硅弹性核心10为较佳。

硅弹性核心10是依据挤压、橡胶成型或热压的方法形成。具体地，若厚度为4mm以上，挤压制造方式更适合；若厚度为3mm以下，热压成型方式更适合。

所述导电性硅弹性核心是通过对硅弹性核心赋予导电性而制成，这种导电性赋予是通过将具有导电性的金属粉末和硅进行混合而实现的。这种混合在加压式捏合机中进行，所述加压式捏合机可以在短时间内获得高效率分布特性。

在加压式捏合机中混合的硅橡胶和导电性金属粉末的混合物，通过挤压及热压工艺形成导电性硅弹性核心10。

这种混合物的混合比例为，对于100重量份的硅橡胶，使用20至600重量份导电性金属粉末为较佳。此时，可以使用的导电性金属粉末包括银，金，铜，镍，镍铁合金，锡，镀银铜等。

对于100重量份的硅橡胶，若导电性金属粉末的含量为20重量份以下，很难获得所需的导电性能；若高于600重量份，存在由于导电性金属粉末的含量过高，混合物的粘度增加，从而很难成型的问题。

另外，导电性金属粉末的大小为10μm～70μm为较佳。

所述金属粉末的大小，若小于10μm，存在由于硅橡胶内的金属粒子之间很难相互接触到，导致导电率降低的问题；若大于70μm，存在涂覆时会由于粒子过大而造成涂层表面出现刮痕，且很难准确控制涂覆厚度，从而外表面变得粗糙的问题。

用于制造弹性核心的硅橡胶的合适的硬度为肖氏(shore)A 10°～70°。若硬度小于10，粘度过低，很难维持成型产品的形状；若硬度大于70，粘度太高，使成型变得很难。使用所述方法混合制成的导电性硅弹性核心的电阻为0.1Ω～10kΩ，这种弹性橡胶的硬度及电阻可以通过根据要求适当选择硅橡胶的硬度及混合比而确定。

使用所述挤压方法形成的硅弹性核心，在温度约为170℃～350℃的垂直硫化机中，约停留0.5～5分钟便可固化，可根据垂直硫化机的温度调整其停留时间。

在通过所述方法制成的硅弹性核心10上涂覆导电性粘接剂30，并粘接包含作为本发明其它构成要素的金属涂层22和耐热薄膜21的金属层20，从而可以形成本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子。

此时，导电性粘接剂30包含具有粘接性的硅成分和用于保持导电性的金属粉末为较佳。这种导电性粘接剂30非常适合硅材质的粘接，并且依靠包含的金属粉末可进行导电。所述金属粉末包含银，金，铜，镍，镍铁合金，锡，镀银铜等。所述导电性粘接剂利用喷射器在导电性硅核心表面上以一定的速度喷射，导电性硅弹性核心在穿过与其外围相距0.01mm～1mm的模具的同时被导电性粘接剂涂覆成一定的厚度。

本发明的弹性核心的截面形状可能是矩形、梯形、管状形等，对此没有特别的限制，根据需要可以有各种各样的形状。但是，为了接触端子能够稳定地固定到电路基板上，接触端子的底部为平面为较佳。

下面，具体说明在作为本发明的另一个构成要素的所述弹性核心10上形成的金属层20。只要导电金属层可以焊接，对其类型没有特别限制，但是由铜，镍，金，银，锡等金属材料制成为较佳。本发明中的金属层是指包含导电性金属成分的材料，以包括金属箔、金属丝网，涂覆金属的薄膜的概念进行适用。

所述金属层20包含薄膜21和金属涂层22，其中所述金属涂层22是以薄膜为基材，将金属成分涂覆在薄膜21两面而形成的。如上所述，本发明的金属层20具有金属成分在薄膜两面上形成涂层的结构，且包含这两面的金属成分在所述薄膜的两面上各自涂覆形成的第一及第二金属涂层，并且在所述薄膜层上有多个孔生成，并且第一及第二金属涂层通过所述多个孔壁可以进行相互间的电连接。因此，本发明的金属层20可以通过具有导电性能的导电性粘接剂30与导电性硅弹性核心10进行电连接。

考虑到本发明的产品需要经过表面贴装工艺中的回流焊工艺，所述薄膜21使用具有耐热性的薄膜为较佳，其适合的耐热性薄膜可由聚酰亚胺(PI)，聚乙烯萘(PEN)，聚苯硫醚(PPS)等的材质形成。尤其是，聚酰亚胺薄膜具有优良的耐热性，且能够随意弯曲，能以薄型适用，因此，适用于手机、照相机、LCD、PDP TV。此外，在阻燃薄膜上涂覆阻燃环氧基粘接剂的情况下，在耐热性方面更为适用。所述阻燃环氧基粘接剂可以以固体状态均匀地涂覆在阻燃性薄膜上。这种阻燃环氧基粘接剂，在薄薄地，均匀地涂覆在薄膜的状态下，若与其他的材料进行粘接且加热的话，会固化，从而可以与其它材料进行粘接。将所述导电性硅弹性核心用涂覆环氧粘接剂的耐热性薄膜覆盖后，放入到与核心形状类似的模具中，再以160℃～180℃的温度进行加热，在环氧树脂固化的同时，所述硅弹性核心与所述耐热性薄膜粘接在一起。

较佳地，所述耐热薄膜形成很多间隔的孔，孔的直径范围为0.1mm～0.5mm。这些孔可以通过超声波法，激光法，或打孔方法以一定的间隔形成。当在具有这些孔的耐热薄膜上涂覆金属成分时，不仅在所述薄膜的两面上涂覆有金属成分，而且所述形成的孔壁上也涂覆或填充了金属成分，这样利用在孔上形成的金属涂层22耐热薄膜可以进行导电。

本发明中所述金属涂层22，利用湿法电镀，可以在耐热薄膜上以薄型的金属涂层形成。此时，金属涂层22的厚度最好为1μm～20μm，当金属膜厚度小于1μm而过薄时，不能进行回流焊；此外，当金属膜的厚度超过20μm，具有导电性没有特别的改善，产品的成型性和弹性反而下降的缺点。

在本发明中，在所述耐热性薄膜21和金属涂层22之间，进一步形成如铜，镍，金，银，锡等金属的基础沉积层或金属基层(或者称为“下部电镀层”)为较佳。这种金属基层的作用为，不仅降低了起主要导电作用的金属涂层22的电阻，而且增强了金属涂层22和耐热薄膜21之间的粘合力。这种金属基层可以通过沉积方法或湿式无电镀方法形成。对这种金属基层具体的形成方法没有特别限制。在所述耐热薄膜21上形成的金属基层的作用为通过湿式镀将金属涂层22牢牢地固定在薄膜上，从而防止金属涂层22脱落以及因此造成的导电性丢失。

还有一个优点是：沿着薄膜上形成的孔壁形成金属涂层，保持导电性能，从而即使由于反复压缩造成了金属层上出现裂痕，线路被破坏，依靠导电性硅弹性核心自身拥有的导电性使导电成为可能。

如上所述，包含金属涂层22及耐热薄膜21的金属层20覆盖并粘接在涂覆导电性粘接剂30的导电性硅弹性核心10的表面上。金属层20按照与硅弹性核心外表面长度切割后，穿过模具实现粘接，这样金属层20粘接的硅弹性核心通过温度为200℃～300℃的烘箱进行固化。粘接导电性金属层20的弹性核心10切割成一定大小，从而可以制成所述用于安装在表面的导电性接触端子1。

粘接该导电性耐热薄膜20的导电性硅弹性核心10的一面(如底面)通过导电性粘接剂30粘接在金属箔40上，从而可以制造出如图3所示的所述用于安装在基板表面的导电性接触端子1。这样，附着金属箔的导电性接触端子依靠所附的金属箔增强了与金属(镀锡铜箔)的亲和力，从而改善了焊接时的粘合力。所述金属箔的厚度为50μm～200μm为较佳，若金属箔的厚度为50μm以下，由于太薄，在粘接时会产生褶皱，造成很难实现均匀焊接，从而降低粘合力。相反，若金属箔的厚度为200μm以上，不仅难以以一定的间隔进行切割，而且制造成本也会增加。

一方面，如图4及图5所示，在本发明中导电性弹性核心10上可以形成纵向贯穿的中心孔50。比起未形成中心孔50的情况，这样形成的中心孔可以使弹性核心10更容易压缩，从而可以使导电性弹性核心10的弹性得到改善。此外，可以使弹性核心10减少的体积相当于中心孔50的体积，从而能够减少整体的制造成本。另一方面，所述中心孔50根据需求可以有多种形状，这些多种形状的中心孔50的形成取决于压挤硅核心时使用的多种模具的形状，中心孔的形状和大小可以通过使用多种形状的模具进行自由变更。

此外，本发明的用于安装在基板表面的导电性接触端子1，根据导电性弹性核心10的多种截面形状，可以有多种截面形状，且根据需要可以是图5所示的形状。

下面，参照本发明的实施例，对本发明进行详细说明，使得本发明所属技术领域的普通技术人员能够很容易地实施本发明。然而，本发明能够以多种不同的形式体现，不应理解为仅限于在此所说明的实施例。

实施例1

将100重量份的肖氏硬度30°的硅橡胶上以粒子大小为50μm的银涂覆的铜粉(Chang-Sung株式会社的产品)以100重量份的硅橡胶和200重量份的铜粉的比例进行混合(利用Fine Machinery Industry的压力捏合机，)，以2M/1min的速度进行挤压，在垂直硫化机中用250℃的高温固化后得到导电性硅弹性核心。固化后的该导电性硅弹性核心的电阻约10Ω。

在所述导电性硅弹性核心上均匀涂覆厚度约为0.1mm的导电性硅粘接剂(Dow Corning公司的硅粘接剂与金属粉末以1∶2的比例混合制备)，然后进行钻孔，孔的直径为0.2mm，并且将镀有导电铜锡的聚酰亚胺薄膜(Sung-woo株式会社)覆盖并粘接在其上，以一定的长度切断，从而制成用于安装在基板表面的导电性接触端子。

实施例2

在所述实施例1的镀层的聚酰亚胺薄膜覆盖的硅弹性核心底部，利用实施例1中使用的导电性硅粘接剂以50μm的厚度进行涂覆后，附着厚度为200μm的铜箔，并以一定的长度切断，从而生成用于安装在基板表面的导电性接触端子。

实施例3至实施例6

将所述实施例1中的肖氏硬度30°的硅橡胶分别用肖氏硬度40°，肖氏硬度50°，肖氏硬度60°，肖氏硬度70°的硅橡胶代替，然后按照与所述实施例1相同的方法制造用于安装在基板表面的导电性接触端子。在用这种方法制造的导电性聚酰亚胺薄膜覆盖的硅弹性核心的底部，用实施例1中使用的导电性硅胶粘合剂以约50μm的厚度进行均匀涂覆后，附着厚度为200μm的铜箔，并以一定的长度切断，从而生成用于安装在基板表面的导电性接触端子。

实施例7

除了使用仅以肖氏硬度60°的硅橡胶作为原料制成的非导电性弹性核心之外，使用与所述实施例2相同的方法制成用于安装在基板表面的导电性接触端子，其中所述硅橡胶由于没有添加镀银铜粉所以不具有导电性能(表1)。

表1：

如上所述，按照本发明实施例1至实施例6的方法制造的用于安装在基板表面的导电性接触端子压缩测试后的复原力如表1所示，可以得知：以20％压缩时，复原力为32％～39％，以50％压缩时，复原力为28％～32％。

比较范例

使用肖氏硬度65°的硅橡胶作为原料制成非导电性弹性核心，其中所述硅橡胶由于没有添加镀银铜粉所以不具有导电性能，使用仅由不添加金属粉末的硅粘接剂形成的非导电性硅粘接剂，除此之外，使用与所述实施例2相同的方法制成用于安装在基板表面的导电性接触端子。

试验范例

测量所述实施例及比较范例中制造的用于安装在基板表面的导电性接触端子的电阻。

对金属层断裂情况下的电阻及金属层无断裂情况下的电阻进行分别测量，测量结果如下表2所示。

表2

参照所述表2可知，依据本发明实施例1至实施例6的方法制造的用于安装在基板表面的导电性接触端子，即使外部金属层有断裂，因其电阻较小，实际上会保持导电性能。

尤其是，比较实施例1至实施例6中利用导电性弹性核心制造的接触端子与实施例7中利用非导电性弹性核心制造的弹性核心可知，实施例7端子在金属层被断裂时，虽然电阻增加到55Ω，但是实质上仍然保持导电性能。

出现所述结果的原因是：为了将所述弹性核心与导电性金属层相互粘接在一起，所述实施例7中使用非导电性弹性核心制造的端子使用了导电性粘接剂。因此可知，即使金属层被断裂，使用导电性粘接剂形成的粘接剂层依然会赋予端子导电性能，由此保持了接触端子的导电性能。

与所述实施例不同，依据比较范例生成的用于安装在基板表面的导电性接触端子，在外部金属层被断裂的情况下，电阻值增加到超出了测量范围，因此无法保持导电性能。

工业实用性

如上所述，依据本发明，可以提供一种用于安装在表面的导电性接触端子，其具有如下特性：电阻较小；即使在高温回流焊工艺中材料也不会变形；即使为导电性接触端子赋予导电性能的金属层发生断裂，也不会丧失导电性能。

Claims (12)

1.一种用于表面安装的导电性接触端子，包括：

弹性核心，其赋予所述接触端子弹性；

金属层，其覆盖所述弹性核心外围；及

导电粘接剂层，设置在所述弹性核心及所述金属层之间，以使所述弹性核心及所述金属层相互粘接。

2.如权利要求1所述的导电性接触端子，其特征在于：所述弹性核心为导电性弹性核心。

3.如权利要求1或2所述的导电性接触端子，其特征在于：在所述弹性核心的中心部位形成中心孔。

4.如权利要求2所述的导电性接触端子，其特征在于：所述导电性弹性核心包括混合在一起的100重量份的弹性橡胶和20至600重量份的导电性金属粉末。

5.如权利要求4所述的导电性接触端子，其特征在于：所述弹性橡胶是交联天然橡胶、交联合成橡胶、和硅橡胶中的任意一种。

6.如权利要求4所述的导电性接触端子，其特征在于：所述导电性金属粉末选自银、金、铜、镍、镍铁合金、锡及镀银铜。

7.如权利要求2所述的导电性接触端子，其特征在于：所述导电性弹性核心的电阻为0.1Ω～10kΩ。

8.如权利要求1或2所述的导电性接触端子，其特征在于，所述金属层包括：

薄膜层；及

在所述薄膜层的两面分别涂覆形成的第一金属涂层及第二金属涂层，

其中，所述薄膜层上形成多个孔，

所述第一金属涂层及第二金属涂层通过所述多个孔的壁相互电连接。

9.如权利要求8所述的导电性接触端子，其特征在于：所述孔的直径Φ为0.1mm～0.5mm。

10.如权利要求8所述的导电性接触端子，其特征在于：所述金属成分选自铜、镍、金、银及锡。

11.如权利要求8所述的导电性接触端子，其特征在于：所述第一金属涂层和所述第二金属涂层的每个的厚度为1μm～20μm。

12.如权利要求1或2所述的导电性接触端子，其特征在于，所述导电性接触端子在底侧连接到基板的表面，并且所述导电性接触端子还包括金属箔，所述金属箔通过导电性粘接剂附接到所述底侧。

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