CN104802465B - 传导性弹性部件 - Google Patents

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Abstract

公开一种传导性弹性部件，包括：聚合物发泡体，上面和下面没有形成表层而具有多个气孔上下连接的薄片形状的开孔胞状结构；传导性弹性橡胶涂层，该传导性弹性橡胶涂层由均匀混合有传导性粒子的液态的弹性橡胶通过固化而粘合于聚合物发泡体的上面和下面以及气孔的内面而形成；传导性聚合物覆盖层，该传导性聚合物覆盖层由混合有传导性粒子的液态的聚合物通过聚合物的固化而粘合于聚合物发泡体的上面所形成的传导性弹性橡胶涂层的上面而形成；传导性基材，通过弹性橡胶的固化而粘合于聚合物发泡体的下面所形成的传导性弹性橡胶涂层的下面，其中，通过传导性弹性橡胶涂层，传导性聚合物覆盖层与传导性基材以导电方式连接或者以导热方式连接。

Description

传导性弹性部件
技术领域
本发明涉及一种传导性弹性部件，特别是，涉及一种具有覆盖层的传导性弹性部件，所述覆盖层具有光滑的表面而易于真空拾取，且可提高表面的传导性，并且具有较强的粘合力和弹性。
背景技术
为了防止使用于电子设备和信息通信设备的高频用电子部件或者模块所产生的电磁波射向外部，或者保护内部的高频用电子部件或者模块不受外部产生的电磁波的影响，使用一种按压时所需的力较小且恢复力和弹性优异并且导电性优异的电磁波屏蔽用垫圈或者导电性粘合胶带。
这样的导电性垫圈或者导电性粘合胶带因导电性优异而电阻越低越好，并且为了在受到反复施加的力之后能够顺利恢复而需要具备优异的弹性。
作为制造这样的导电性的现有技术，根据由本申请人申请而被公开的韩国专利公开第2013-0106749号，公开了一种导电性聚合物发泡弹性体，其特征在于，包括：聚合物发泡体，具有因上面和下面无表层而多个气孔上下连接的开孔胞状结构；传导性聚合物弹性涂层，混合有传导性粉末的液态的传导性聚合物通过固化而粘合形成于所述聚合物发泡体的上面和下面、所述气孔且彼此连接；金属箔，在所述聚合物发泡体的上面或者下面中的一个面通过所述固化而粘合于所述传导性聚合物弹性涂层且能够焊接；传导性弹性部件，在上面或者下面中的另一个面通过所述固化而粘合于所述传导性聚合物弹性涂层，其中，基于与所述非发泡传导性聚合物弹性涂层无关而位于内部的所述聚合物发泡体的开孔胞状结构，所述传导性聚合物发泡弹性体具有开孔胞状结构，并且在沿上下方向对所述传导性聚合物发泡弹性体加压时，所述气孔的容积率减小并且增加所述气孔间的接触，从而增加所述传导性聚合物发泡弹性体的传导性。
然而，根据这样的现有技术，由于粘合于聚合物上面的金属箔或者传导性弹性部件通过非发泡传导性聚合物弹性涂层的固化被粘合，因此根据非发泡传导性聚合物弹性涂层存在金属箔或者传导性弹性部件的表面曲折或者表面粗糙而难以实现真空拾取的问题。
此外，在形成于聚合物发泡体的上面的非发泡传导性聚合物弹性涂层的厚度薄的情况下，存在因无法获得足够的粘合力而存在难以与粘合的金属箔或者传导性弹性部件可靠地粘合的缺点。
此外，因重力而难以将形成于聚合物发泡体的上面的非发泡传导性聚合物弹性涂层的厚度设置为厚，结果是由于上面的表面如同发泡体的开孔胞状结构那样形成气孔，因此存在摩擦时金属粉末容易掉落且导电性差的缺点。
以上将具有导电性的弹性体作为示例进行说明，但导热性好的导热性弹性体也可通过如上所述的方法等进行制造，因此存在类似的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有光滑的表面而易于真空拾取的传导性弹性部件。
本发明的目的在于提供一种在摩擦表面时能够使传导性粉末少脱离的传导性弹性部件。
本发明的另一个目的在于提供一种具有牢固地粘合于聚合物发泡体的上面的覆盖层的传导性弹性部件。
本发明的另一个目的在于提供一种表面方向的传导率优异的传导性弹性部件。
本发明的另一个目的在于提供一种可进行基于真空拾取的表面贴装和基于焊膏的回流焊接的传导性弹性部件。
本发明的另一个目的在于提供一种包括使用便利的具有弹性的传导性粘合胶带的传导性弹性部件。
本发明的另一个目的在于提供一种易于制造且具有可靠性的传导性弹性部件。
所述目的通过一种传导性弹性部件来实现，所述传导性弹性部件具有导热性或者导电性中的至少一个的传导性，其特征在于，包括：聚合物发泡体，上面和下面没有形成表层而具有多个气孔上下连接的薄片形状的开孔胞状结构，且具有弹性；传导性弹性橡胶涂层，该传导性弹性橡胶涂层由均匀混合有传导性粒子的液态的弹性橡胶通过固化而粘合于所述聚合物发泡体的上面和下面以及气孔的内面而形成；传导性聚合物覆盖层，该传导性聚合物覆盖层由混合有传导性粒子的液态的具有弹性的聚合物通过所述聚合物的固化而粘合于所述聚合物发泡体的上面所形成的传导性弹性橡胶涂层的上面而形成；传导性基材，通过所述弹性橡胶的固化而粘合于所述聚合物发泡体的下面所形成的传导性弹性橡胶涂层的下面，其中，通过形成于所述聚合物发泡体的上面和下面及气孔的内面的传导性弹性橡胶涂层，所述传导性聚合物覆盖层与所述传导性基材以导电方式连接或者导热方式连接。
优选地，所述聚合物发泡体包括聚氨酯橡胶、氯丁橡胶或硅橡胶。
优选地，所述传导性弹性橡胶涂层的弹性橡胶为聚氨酯橡胶或者硅橡胶，所述传导性粒子可包括铜、镍、银、传导性碳或者传导性石墨、氧化铝或硼中的至少一个。
优选地，所述传导性弹性橡胶涂层的耐热温度与所述聚合物发泡体的耐热温度相同或者高于所述聚合物发泡体的耐热温度。
优选地，所述传导性基材可以是金属箔或者外面镀有金属的传导性布或者传导性网格。
优选地，在所述传导性基材的下面可额外形成传导性粘合剂层，且在所述传导性粘合剂层的暴露面可额外附着离型薄片。
优选地，所述传导性基材可以是传导性粘合胶带。
优选地，所述传导性基材为可进行焊接的金属箔，所述聚合物发泡体可通过所述传导性弹性橡胶涂层来满足回流焊接的温度条件。
优选地，所述传导性弹性部件被包装于卷胶带而通过真空拾取能够进行回流焊接。
优选地，所述传导性弹性部件的最大按压率为初始高度的80％以内，如果消除按压的力则可恢复到与所述初始高度类似的高度。
优选地，形成于所述聚合物发泡体的下面的传导性弹性橡胶涂层形成表层(skinlayer)，更优选地，所述传导性聚合物覆盖层可形成表层(skin layer)。
优选地，形成有所述传导性弹性橡胶涂层的聚合物发泡体的侧面可基于所述聚合物发泡体而具有开孔胞状结构。
根据所述结构，由于在将液态的传导性硅橡胶以预定厚度涂覆于保护膜上的状态下，使形成于聚合物发泡体的上面的传导性弹性橡胶涂层层压为与液态的传导性硅橡胶接触之后，从上面加压而进行附着，且通过固化液态的硅橡胶来形成传导性聚合物覆盖层并且通过固化而粘合，因此通过被支撑的保护膜来使传导性聚合物覆盖层的表面变得光滑，从而具有容易进行真空拾取的优点。即，提供具有预定的厚度且上表面为平面的传导性聚合物覆盖层而使传导性弹性部件的表面整体上具有形成有表层的光滑的表面。
如上所述，能够基于传导性聚合物覆盖层而具有光滑且平滑的外观并且容易进行真空拾取，并且在表面没有形成具有聚合物发泡体的开孔胞状结构的气孔，从而在摩擦时容易防止分散于传导性弹性橡胶涂层的传导性粒子的脱离。
此外，由于利用构成传导性聚合物覆盖层的液态的硅橡胶的固化来进行粘合，因此使足够的量的液态的硅橡胶形成为具有预定的厚度，从而使传导性聚合物覆盖层牢固地粘合于聚合物发泡体上，并且无需考虑形成于聚合物发泡体的上面的传导性弹性橡胶涂层的厚度或者体积。
此外，具有传导性聚合物覆盖层而具有使水平传导率大幅增大的优点。即，传导性聚合物覆盖层的导电性和导热性比传导性弹性橡胶涂层整体的导电性和导热性优异，比如传导性弹性部件用作导电性材料的情况下，由于上面的水平方向的导电性比上下方向的导电性优异，因此具有与相对的对象的接触电阻变小且电磁波屏蔽效果良好的优点。
此外，基于形成于开孔胞状结构的气孔的内面和上下的传导性弹性橡胶涂层，在从外部施加力来按压时传导性增加。
此外，由于耐热温度高且表面为水平并且背面形成有金属箔，因此可进行基于真空拾取的表面贴装和基于焊膏的回流焊接。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的传导性弹性部件。
图2示出截断图1的传导性弹性部件的一部分的剖面图。
图3是示出传导性弹性部件的侧面的照片。
图4示出根据本发明的另一个实施例的传导性弹性部件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。以下的说明中“传导性(conductive)”被解释为具有导热性或者导电性或者两者兼备。
图1示出根据本发明的一个实施例的传导性弹性部件，图2示出截断图1的传导性弹性部件的一部分的剖面图。
传导性弹性部件100包括：聚合物发泡体140，具有内部形成有多个气孔的开孔胞状(open cell)结构；传导性弹性橡胶涂层150，均匀混合有传导性粒子的液态的传导性聚合物通过固化而粘合形成于聚合物发泡体140的上面和下面以及气孔142的内面，且以导电方式或导热方式彼此连接；传导性聚合物覆盖层110，混合有传导性粒子的液态的聚合物通过聚合物的固化而粘合形成于聚合物发泡体140的上面所形成的传导性弹性橡胶涂层152的上面；传导性基材130，通过弹性橡胶的固化而粘合于聚合物发泡体140的下面所形成的传导性弹性橡胶涂层154的下面。
根据这样的结构，通过分别形成于聚合物发泡体140的上面及下面和气孔的内面的传导性弹性橡胶涂层152、153、154，传导性聚合物覆盖层110与传导性基材130以导电方式连接或者以导热方式连接。
众所周知，气孔142通过化学发泡剂等而形成，并且以洞穴形状形成且在开孔胞状(open cell)结构上沿水平方向或者垂直方向彼此连通而向上面和下面开放。具有开孔胞状结构的聚合物发泡体140因开放的气孔142而通常按压时所需的力较小且弹性及恢复力优异。
如上所述，传导性可包括导热性或者导电性中的一个或者两者均包括。换句话说，传导性弹性橡胶涂层150可含有导热性粒子或者导电性粒子中的一个或者两者均含有。
在混合于传导性弹性橡胶涂层150的传导性粒子为导电性粒子的情况下，上下电阻为在10欧姆(Ω)以下且越低越好，但本发明不限于此，为了容易去除静电，可低于聚合物发泡体140的电阻。此外，在传导性粒子为导热性粒子的情况下，导热率为0.8W/m.k以上且越高越好，但本发明不限于此，可以比聚合物发泡体140的导热性优异。
根据本发明，传导性弹性部件100可具有2mm以下的厚度，且最大按压率优选为初始高度(没有被按压的正常状态的高度)的80％以内，但不限于此，如果消除按压的力则恢复到与初始高度类似的高度。
聚合物发泡体140使用易于制造为开孔胞状结构的材料来制造，优选地，构成聚合物发泡体140的材料的耐热温度可与构成传导性弹性橡胶涂层150的材料的耐热温度相同或者小于构成传导性弹性橡胶涂层150的材料的耐热温度，比如可以是聚氨酯橡胶、氯丁橡胶或硅橡胶。
聚合物发泡体140由于其上下面没有形成表层(Skin layer)，因此是上下连续形成气孔142的开孔胞状结构，而且是厚度均匀且薄的薄片形状，比如聚合物发泡体140的厚度可以是1.5mm以下，但不限于此。
聚合物发泡体140的上面可粘合专门的传导性聚合物覆盖层，以下对此进行说明。
如上所述，由于易于制造为开孔胞状结构的聚合物发泡体140作为内部芯材(core)而提供，因此整体上对于传导性弹性部件100而言按压时所需的力较小且弹性及恢复力优异并且生产率优异。
传导性弹性橡胶涂层150是由铜、镍、银、传导性碳或者传导性石墨中的至少一个的导电性粒子均匀混合的液态的导电性弹性橡胶，或者氧化铝或硼中的至少一个的陶瓷导热性粒子均匀混合的液态的导热性弹性橡胶通过固化而形成，在此，作为液态的弹性橡胶可使用聚氨酯橡胶或者硅橡胶。这里，可同时混合导电性粒子和导热性粒子。
导电性或者导热性弹性橡胶可具有热固性但不限于此，液态的导电性或导热性弹性橡胶在被固化的同时通过与聚合物发泡体140或传导性基材130固化来形成自粘合的传导性弹性橡胶涂层150。即，传导性弹性橡胶涂层150通过与其对应的液态的传导性弹性橡胶粘合剂的固化来与聚合物发泡体140及传导性基材130粘合而形成。
优选地，传导性弹性橡胶涂层150可以是非发泡弹性橡胶涂层以使弹性和机械强度优异。
聚合物发泡体140和传导性弹性橡胶涂层150可由相同的材料构成或者不同的材料构成，在由不同的材料构成的情况下，传导性弹性橡胶涂层150的耐热温度与聚合物发泡体140的耐热温度相同或者高于聚合物发泡体140的耐热温度，因此整体上传导性弹性部件100的耐热温度高。例如，聚合物发泡体140的聚合物可以是耐热性低的聚氨酯橡胶，传导性弹性橡胶涂层150的弹性橡胶可以是耐热性高且弹性优异的硅橡胶。
根据这样的结构，在高温的回流焊接条件或者高温下使用时传导性弹性橡胶涂层150可保护耐热温度比较低的聚合物发泡体140。
因此，虽然仅通过聚合物发泡体140无法满足回流焊接条件，但在聚合物发泡体140上被粘合传导性弹性橡胶涂层150而形成为一体的情况下，可通过传导性弹性橡胶涂层150来满足回流焊接条件。
此外，根据这样的结构，可通过使用价格比较低廉且易于制造并且上下没有形成表层的开孔胞状结构的聚合物发泡体140材料来提高耐热温度，因此整体上具有能够以适当的价格提供适当的品质的优点。
进而，与传导性弹性橡胶涂层150无关，可利用价格比较低廉且易于制造的聚合物发泡体140的开孔胞状结构而使传导性弹性部件100本身具有开孔胞状结构。
此外，根据聚合物发泡体140的开孔胞状结构，容易从外部向聚合物发泡体140的上下面和气孔内部提供液态的传导性弹性橡胶。
此外，根据聚合物发泡体140的开孔胞状结构，沿上下方向对传导性弹性部件100加压时，传导性弹性部件100的上下方向的传导性增加。这是因为，在因加压而使聚合物发泡体140的厚度减小的情况下，由于空气从气孔142向外部排出而使气孔142所占据的容积率减小并且由此气孔142内面之间的接触增加或者传导性粒子的密度增加，从而形成于气孔142内面的传导性弹性橡胶涂层153的传导性增加。
这里，形成于气孔142内面的传导性弹性橡胶涂层153的厚度优选为均匀地形成，但为此需使用纳米(nano)尺寸的传导性粒子，因此在仅有纳米尺寸的粒子混合到液态的弹性橡胶粘合剂的情况下，有可能使电性能及热性能不均匀或者变差。因此，优选地，使用纳米和微米(micron)尺寸的多种形状和大小的传导性粒子而使传导性粒子从传导性弹性橡胶涂层153凸出，从而即使传导性弹性橡胶涂层153的厚度不均匀，也使传导性弹性橡胶涂层153的导电性或者导热性优异。
虽然传导性粒子的大小不受特别的限制，但不应是挡住气孔142的程度的大小并且优选为小于该大小。
形成于聚合物发泡体140的下面的传导性弹性橡胶涂层154通过传导性基材130而形成表层，并且由于形成传导性弹性橡胶涂层154的液态的弹性橡胶因自重而流下来从而使传导性粒子的密度增加，因此比形成于聚合物发泡体140的上面的传导性弹性橡胶涂层152导热性和导电性优异。
结果是，聚合物发泡体140的上面和下面分别通过传导性聚合物覆盖层110和传导性弹性橡胶涂层154形成表层，并且聚合物发泡体140的侧面具有开孔胞状结构。
传导性聚合物覆盖层110比如可通过将导电性粒子均匀分散于液态的硅橡胶来构成，并且可以以0.01mm左右的厚度形成。
传导性聚合物覆盖层110可通过构成传导性聚合物覆盖层110的液态的硅橡胶的固化来粘合于传导性弹性橡胶涂层152。
根据这样的结构，在将液态的硅橡胶涂覆于保护膜上的状态下，使形成于聚合物发泡体140的上面的传导性弹性橡胶涂层152层压为与液态的硅橡胶接触之后，从上面加压而附着，并通过固化液态的硅橡胶来形成传导性聚合物覆盖层110，因此根据支撑于底面的保护膜而使传导性聚合物覆盖层110的表面变得光滑，从而具有容易进行真空拾取的优点。
如上所述，能够基于传导性聚合物覆盖层110而具有光滑且平滑的外观并且容易进行真空拾取，并且可防止分散于传导性弹性橡胶涂层152的传导性粒子的脱离。
此外，由于利用构成传导性聚合物覆盖层110的液态的硅橡胶的固化来进行粘合，因此通过涂覆足够量的液态的硅橡胶而使传导性聚合物覆盖层110牢固地粘合于聚合物发泡体140上，并且无需考虑形成于聚合物发泡体140的上面的传导性弹性橡胶涂层152的厚度或者体积。
此外，由于具有传导性聚合物覆盖层110而具有使水平传导率大幅增大的优点。即，传导性聚合物覆盖层110的导电性和导热性比传导性弹性橡胶涂层150整体的导电性和导热性优异，比如传导性弹性部件100用作散热材料的情况下，如果设置为大于热源的尺寸，则通过水平方向的热传导将作为散热的主要因素而发挥作用。
作为传导性基材130可使用外面镀有金属的传导性布或者传导性网格(mesh)、包括铜箔或者铝箔的金属箔。在使用镀锡的铜箔的情况下容易进行焊接，在使用传导性布或者传导性网格的情况下具有柔韧性。只是，在传导性弹性部件100为导热性的情况下，考虑到导热性，传导性布或者传导性网格被使用时及其受限。
在将一个实施例中的传导性弹性部件100用作能够进行焊接的电接触端子或者导电性衬垫或者热接触端子的情况下，传导性基材130可使用能够进行焊接的金属箔。在此情况下，传导性弹性部件100被包装于卷胶带(reel tape)而通过真空拾取能够进行回流焊接。
由于与传导性弹性部件100是否用作能够进行焊接的电接触端子或者导电性衬垫或者热接触端子无关地具备传导性基材130，从而具有水平传导率大幅增大的优点。即，传导性基材130整体的导电率和导热率比传导性弹性橡胶涂层150的整体的导电率和导热率优异。
图3是示出传导性弹性部件的侧面的照片，是将实际产品放大30倍的传导性弹性部件的侧视图，所述实际产品中传导性硅橡胶涂层通过硬化而粘合形成于传导性基材上的具有开孔胞状结构的薄片形状的聚氨酯橡胶发泡体的上面和下面及气孔的一部分。
图4示出根据本发明的另一个实施例的传导性弹性部件200。
传导性基材130的下面还层压有传导性粘合剂层120，从而传导性基材130构成传导性粘合胶带。
在此情况下，传导性粘合剂层120的下面可粘合离型薄片160，作为离型薄片160可使用与传导性粘合剂层120的粘合力弱的离型纸或者离型膜。
传导性粘合剂层120可通过将铜、镍或者碳粒子混合于丙烯酸或聚氨酯之类的具有自粘合性的聚合物粘合剂而构成。优选地，传导性粘合剂层120具有自粘合力(PressureSensitive Adhesive)。
传导性弹性部件200可在图1的传导性弹性部件100的传导性基材130的下面夹设传导性粘合剂层120而附着离型薄片160来制造，或者可使用已形成附着有离型薄片160的传导性粘合剂层120的传导性基材130来制造。
虽然以上以本发明的实施例为中心进行了说明，但是本领域技术人员可进行各种变更。因此，本发明的权利范围无法限定在上述的实施例来解释，而应基于以下记载的权利要求范围来解释。

Claims (13)

1.一种传导性弹性部件，所述传导性弹性部件具有导热性或者导电性中的至少一个的传导性，其特征在于，包括：
聚合物发泡体，上面和下面没有形成表层而具有多个气孔上下连接的薄片形状的开孔胞状结构，且具有弹性；
传导性弹性橡胶涂层，该传导性弹性橡胶涂层由均匀混合有传导性粒子的液态的弹性橡胶通过固化而粘合于所述聚合物发泡体的上面和下面以及气孔的内面而形成；
由光滑的表面的表层构成的传导性聚合物覆盖层，该传导性聚合物覆盖层通过如下方式形成：在将混合有传导性粒子的液态的具有弹性的聚合物涂覆于保护膜上的状态下，使形成于所述聚合物发泡体的上面的所述传导性弹性橡胶涂层层压为与液态的所述聚合物接触之后，通过固化所述聚合物而形成所述传导性聚合物覆盖层；
传导性基材，通过所述弹性橡胶的固化而粘合于所述聚合物发泡体的下面所形成的传导性弹性橡胶涂层的下面，
其中，通过形成于所述聚合物发泡体的上面和下面及气孔的内面的传导性弹性橡胶涂层，所述传导性聚合物覆盖层与所述传导性基材以导电方式连接或者以导热方式连接。
2.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述聚合物发泡体包括聚氨酯橡胶、氯丁橡胶或硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性弹性橡胶涂层的弹性橡胶为聚氨酯橡胶或者硅橡胶，所述传导性粒子包括铜、镍、银、传导性碳或者传导性石墨、氧化铝或硼中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性弹性橡胶涂层的耐热温度与所述聚合物发泡体的耐热温度相同或者高于所述聚合物发泡体的耐热温度。
5.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性基材是金属箔或者外面镀有金属的传导性布或者传导性网格。
6.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
在所述传导性基材的下面额外形成传导性粘合剂层。
7.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性基材是传导性粘合胶带。
8.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性基材为可进行焊接的金属箔，所述聚合物发泡体通过所述传导性弹性橡胶涂层来满足回流焊接的温度条件。
9.根据权利要求8所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性弹性部件被包装于卷胶带而通过真空拾取能够进行回流焊接。
10.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性弹性部件的最大按压率为初始高度的80％以内，如果消除按压的力则恢复到与所述初始高度类似的高度。
11.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
形成于所述聚合物发泡体的下面的传导性弹性橡胶涂层形成表层。
12.根据权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
所述传导性聚合物覆盖层形成表层。
13.权利要求1所述的传导性弹性部件，其特征在于，
形成有所述传导性弹性橡胶涂层的聚合物发泡体的侧面基于所述聚合物发泡体而具有开孔胞状结构。
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