CN102623197A - 软态金属面与高分子材料复合导电粒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软态金属面与高分子材料复合导电粒，由金属面材与高分子基体粘接复合而成，金属面材是维氏硬度不大于200的主要材质为金、银、铜、铝、锡、镍、铁或铟的软态金属片材或软态金属海绵等制成，金属面材的厚度在0.005mm至2.5mm之间；高分子基体的邵氏硬度不大于75，高分子基体里或有塑化剂或软化剂的成份。本发明的软态金属面材与高分子基体可根据不同的导电性和成本要求灵活选择不同类型的金属，所制作出的导电粒弹性好、柔软性好、抗尘性能好，对导电粒所接触的PCB板的磨损小，可广泛用作各类按键的导电接触部件。

Description

软态金属面与高分子材料复合导电粒

技术领域

 本发明涉及按键用导电部件，特指一种柔软性好、抗尘性好的软态金属面与高分子材料复合导电粒。

背景技术

手机、电脑、计算器、汽车等制品中采用的各类按键在安装使用时，其下面背衬有导电性能较好的导电粒，以便按键按下时，与集成电路接触并导通相关电路。

在环境较差的场所，集成电路板上会有灰尘积聚，导致导电粒不能完全接触导通电路，接触不良，按键失灵。特别是在汽车按键上，导电粒的抗尘性关系到汽车的安全性能。

专利申请号为201110193369.5的“麻面金属面与橡胶复合导电粒”、专利申请号为201120365203.2的“异形金属片与橡胶复合导电粒”和专利申请号为201120390524.8的“金属面与橡胶复合导电粒”，都是从导电粒中所用的金属材料的结构或形状的变化来改善导电粒的抗尘性的，忽略了利用金属材料本身的物理性能来达到改善导电粒抗尘性的目的。这些具有较复杂几何结构和形状的金属材料，必须采用一定难度的工艺方法才能得到；比如，必须用机械压制、激光蚀刻或化学蚀刻的方法。这些工艺方法的采用，不仅增加了导电粒的制作成本，也可能使最终产品的合格率有较多的下降。

发明内容

发明目的：克服已有的导电粒制作工艺复杂、合格率低的缺点，利用金属材质和高分子材料自身的物理特性，制得抗尘性与导电性兼顾的软态金属面与高分子材料复合导电粒。 

技术方案：本发明的软态金属面与高分子材料复合导电粒，由金属面材与高分子基体（如软塑料、橡胶、橡塑等）粘接复合而成，可以具有粘接剂层或者仅由高分子基体自粘形成。金属面材是维氏硬度（HV）不大于200的主要材质为金、银、铜、铝、锡、镍、铁或铟的软态金属片材、软态金属海绵、软态金属纤维织物、或软态金属无纺布制成，金属面材的厚度在0.005mm至2.5mm之间；高分子基体的邵氏A（Shore A）硬度不大于75，高分子基体里或有增塑剂或软化剂成份。

软态的金属面具有一定的柔软性、延展性和易形变性，加上高分子基体的硬度不大，少许受力即易于形变；所以，与集成电路线路板接触时，在一定的粉尘浓度下，软态金属面既能够变形留有足够的尘埃粒子空间，又有足够的面积与电路接触，使得导电粒仍可提供良好的导电性。

所述的软度金属片材可以选用高纯度的金属。通常纯度较高的金属，具有较好的导电性和柔软性。

纯度相同的金属片材，由于加工工艺的不同，可以有不同的硬度。比如金属片材冷轧后进行热处理，可提高其扯断伸长率，降低其拉伸强度和硬度。本发明中优选能够降低硬度的金属片材制作工艺制成的软态金属片材。

软态金属片材的厚度，在0.005mm至2.5mm之间。优选0.02mm至0.5mm厚度的软态金属片材，这是因为，如果所用软态金属片材太厚，则所制成的导电粒的整体上较硬，可能会影响导电粒的抗尘性；如果所用软态金属片材太薄，则会影响所制成的导电粒的使用寿命。

所述的金属面材通常是维氏硬度不大于200的金、银、铜、铝、锡、镍、铁、锌、或铟中任意一种金属、任意一种金属的合金或者任意一种或几种金属的复合材料。

软态层状复合金属，也可选来用于制作导电粒的金属片材。特别地，贵金属（如金、银、铂、钯、铑及其合金）和廉金属（如铜、镍、铁、铝及其合金）的层状复合材料，兼备贵金属及其合金优良的导电性能和廉金属良好的机械性能和导电导热性能，在节约贵金属资源、获取优良的综合性能、降低产品成本方面独具特点。

所述的金属面材可由一种金属制成，其外表面镀有一层或多层其它材质的金属镀层。

所述的金属面材优选由镍制成，其外表面镀有一层金；或者，金属面材也可由铜制成，其外表面镀有一层镍，或再镀有一层金。

所述的金属面材的维氏硬度优选在80-180之间，高分子基体的邵氏A硬度在3-65之间。

所述的软态金属片材的表面可以是平整的、或粗糙的、或表面有平面图案的结构、或表面有凹凸图案的结构；或者，所述的软态金属片材上有直径小于1mm的一个或多个微孔的结构。

所述的软态金属海绵的空隙率一般大于10%。金属海绵中由于有空隙的存在，可以进一步地降低金属材质的硬度，从而进一步提高所制得的导电粒的抗尘性。薄片状的软态金属纤维织物、软态金属无纺布（也称为金属纤维烧结毡），由于存在一定的孔隙率，也可以降低金属材质的表观硬度。

所述的高分子基体可以是含有交联剂、增塑剂、软化剂、发泡剂、偶联剂、颜料、导电填料中的一种或数种助剂的天然橡胶或合成橡胶。所述的高分子基体最好是硅橡胶，由液体硅橡胶或固体硅橡胶原料制备而成。因为硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性（在-60℃下保持弹性）、耐臭氧老化性、介电性能，能够在广泛的范围内长期稳定使用。橡胶的弹性，对保持导电粒的尺寸稳定性起着重要作用。

所述的金属面材与高分子基体之间粘接有厚度薄于高分子基体的过渡层（也可称作隔离层），以便将金属片材和橡胶基体隔离，或者为了增加软态金属片材和橡胶之间的附着力；软态金属片材的内表面还可采用喷砂或化学蚀刻等方法进行预处理。

所述的软态金属面材与高分子基体之间可以另有底涂层以增强复合粘接强度，软态金属片材的内表面可先涂有偶联剂等助剂，以进一步增强粘接强度。也可以使用与软态金属片材粘合力比较强的橡胶（如自粘性硅橡胶、含有偶联剂的硅橡胶等）与软态金属片材复合。当软态金属片材是有孔的或是多孔结构时，过渡层或隔离层的作用是，防止在生产和使用过程中，橡胶基体穿过金属片材，使得部分橡胶突出于金属片材，从而影响导电粒的导电性能。

本发明中，软态金属面材与高分子基体复合后，可以冲切、裁制成圆形、椭圆形或其它形状的小片，这种小片就是金属面与橡胶复合的导电粒，可以直接用作按键中的导电部件。导电粒的直径，可以在1mm至20mm之间，常用的直径为3mm至5mm。

有益效果：本发明的软态金属与高分子复合导电粒可根据不同的导电要求选择不同类型的金属、合金或复合金属，选材上具有灵活多变性；所制作出的导电粒抗尘性能好，导电性好，弹性好，手感柔软舒适；粘接复合工艺稳定可靠，对导电粒所接触的电路线路板（PCB板）的磨损小，且成本可控。特别地，由于这种导电粒有良好的柔软性和易变形能力，抗尘性好，与线路板接触性好、导通性能稳定可靠，对导电粒所接触的PCB板的磨损小。因此，可广泛用作各类按键的导电接触部件。

附图说明

附图是本发明应用中的一种立体结构示意图。

图中：1、PCB；2、金属面材；3、过渡层；4、高分子基体；5、尘埃粒子。

具体实施方式

实施例1：

如附图所示，由软态金属面材2与高分子基体4粘接复合而成的一种软态金属面与高分子材料复合导电粒。

所述的软态金属面材2是镍层硬度HV小于80 的全软态铝镍层状复合片材，其中铝层的厚度是0.1mm，镍层的厚度是0.025mm。镍层中镍的含量和铝层中铝的含量都在99.5%以上。用罗门哈斯公司生产的溶剂型单涂粘合剂Thixon 304-EF处理镍层表面，然后，将含有1%的硫化剂2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷（简称硫化剂双25）硅橡胶（选用信越公司生产的KE-941，其硫化胶的邵氏A硬度是40左右）和铝镍层状复合片材放在模具中（镍层表面和硅橡胶接触），在170℃下硫化5分钟，制得高分子基体4的厚度为1.875mm、总厚度是2mm的金属面硅橡胶复合片材。这中复合片材可以冲切成直径为5mm的圆形导电粒。

这种导电粒少许受力即易于形变。在一定的粉尘浓度下，当上述导电粒与集成电路线路板PCB1接触时，软态金属面材2既能够变形留有足够的尘埃粒子5空间，又有足够的面积与PCB1上的电路接触，使得导电粒仍可提供良好的导电性。

实施例2：

仿照实施例1中的工艺方法，采用邵氏A硬度为40的低硬度的硅橡胶和厚度为0.075mm、维氏硬度小于70的软态金属铜复合而制得的导电粒，其抗尘性能良好。经测试，该导电粒在温度23±2℃、相对湿度45-85%、粉尘浓度6000mg/m3环境中，打击10万次后电阻值几乎不变化，显示了优良的抗尘导电性能。

实施例3：

所述的软态金属面材2是HV硬度为60-90、厚度为0.25mm的软铜片材，片材上均匀分布了直径为0.2mm的小孔。将此片材与厚度为0.0125mm聚酰亚胺薄膜热压复合形成片材，聚酰亚胺薄膜形成过渡层3。然后将这种片材和含有偶联剂和硫化剂的邵氏A硬度是60的硅橡胶模压硫化成型，制得含有过渡层的软金属面硅橡胶复合片材。这种片材可以冲切成如附图所示的直径3mm至5mm的导电粒，可以用作汽车按键、手机按键和其它电子产品按键的背衬导电材料。

Claims (10)

1.一种软态金属面与高分子材料复合导电粒，由金属面材（2）与高分子基体（4）粘接复合而成，其特征在于：金属面材（2）是维氏硬度不大于200的主要材质为金、银、铜、铝、锡、镍、铁或铟的软态金属片材、软态金属海绵、软态金属纤维织物、或软态金属无纺布制成，金属面材（2）的厚度在0.005mm至2.5mm之间；高分子基体（4）的邵氏A硬度不大于75，高分子基体（4）里或有增塑剂或软化剂成份。

2.根据权利要求1所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的金属面材（2）是维氏硬度不大于200的金、银、铜、铝、锡、镍、铁、锌或铟中任意一种金属、任意一种金属的合金或者任意一种或几种金属的复合材料。

3.根据权利要求1或2所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的金属面材（2）由一种金属制成，其外表面镀有一层或多层其它材质的金属镀层。

4.根据权利要求3所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的金属面材（2）由镍制成，其外表面镀有一层金；或者，金属面材（2）由铜制成，其外表面镀有一层镍，或再镀有一层金。

5.根据权利要求1或2所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的金属面材（2）的维氏硬度在80-180之间，高分子基体（4）的邵氏A硬度在3-65之间。

6.根据权利要求1所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的软态金属片材的表面是平整的、或粗糙的、或表面有平面图案的结构、或表面有凹凸图案的结构；或者，所述的软态金属片材上有直径小于1mm的一个或多个微孔的结构。

7.根据权利要求1所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的软态金属海绵的空隙率大于10%。

8.根据权利要求1所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的高分子基体（4）是含有交联剂、增塑剂、软化剂、发泡剂、偶联剂、颜料、导电填料中的一种或数种助剂的天然橡胶或合成橡胶。

9.根据权利要求8所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的高分子基体（4）是硅橡胶。

10.根据权利要求1或2所述的软态金属面与高分子材料复合导电粒，其特征在于：所述的金属面材（2）与高分子基体（4）之间粘接有厚度薄于高分子基体（2）的过渡层（3）。

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