CN105281064B - 一种微型弹性连接器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹性连接器，本发明公开了一种微型弹性连接器，其具体包括导电垫片、垂直生长在导电垫片上的金属柱，以及包裹在金属柱外围的导电弹性体；所述导电弹性体的高度高于金属柱，所述导电垫片贴装在电路板的焊盘上，所述导电垫片的材料为金属，所述导电弹性体为掺入导电颗粒的橡胶。该结构中的金属柱垂直生长在金属材料的导电垫片上，并采用导电弹性体包裹金属柱，通过金属柱实现导电，导电效果好。金属柱直接生长在导电垫片上，使得微型弹性连接器结构更加稳定。本发明还公开了这种微型弹性连接器的制作方法。

Description

一种微型弹性连接器及其制作方法

技术领域

本发明涉及微型弹性连接器技术领域，具体是一种微型弹性连接器及其制作方法，该微型弹性连接器导电率高，产品可靠性好。

背景技术

微型弹性连接器适用于电路板之间的导电连接，通过导电弹性体与电路板的直接压缩接触实现连接，具有体积小、安装简单的优点，有利于电子设备的返修与升级，提高了设计的灵活性。常用导电弹性体材料为掺有导电颗粒的橡胶，美国专利US4240198公布了一种在塑料基质中浇铸掺有导电颗粒的橡胶形成弹性连接器的方法。中国专利CN200410027156在掺入导电颗粒粉末的基础上，又掺入了长条状导电体。导电橡胶位于导电垫片上，长条状导电体大致垂直于导电垫片，以提高电导率。这种方法的缺点在于不能保证所有长条状导电体全部都垂直于导电垫片，并且不一定能够与导电垫片接触，从而限制了互连电阻的进一步降低。

随着电子设备向高密度集成的方向发展，电路板上焊盘间距下降到1mm甚至0.5mm，要求弹性连接器的尺寸降至0.5 mm以下。小型化将带来两个问题，一是弹性体与导电垫片之间结合面积减小，造成结合强度下降，影响产品可靠性。二是弹性体必须具有更高的导电率，才能保证互连电阻不上升，而在弹性体中单纯掺入导电颗粒粉末或者同时掺入导电颗粒和条状导电体的方法均难以获得更高的导电率，更难保证产品电阻的一致性。

发明内容

针对现有技术中的微型弹性连接器存在的上述技术问题，本发明公开了一种微型弹性连接器及其制作方法。

本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种微型弹性连接器，其具体包括导电垫片、垂直生长在导电垫片上的金属柱、以及包裹在金属柱外围的导电弹性体；所述导电弹性体的高度高于金属柱，所述导电垫片贴装在电路板的焊盘上，所述导电垫片的材料为金属，所述导电弹性体为掺入导电颗粒的橡胶。金属柱生长在电垫片上，产品可靠性好，采用金属柱进行导电，导电率高。通过在导电垫片上生长金属柱，增大导电橡胶与垫片的接触面积，从而提高导电橡胶的结合强度。由于金属柱垂直于垫片生长，使得电流通过导电橡胶的路径变短，从而降低了整个连接器的电阻。

更进一步地，上述金属柱通过电铸工艺在导电垫片上电铸生长。电铸金属柱，是指在导电垫片上通过布置辅助结构，电铸工艺生长金属柱，以及后处理去除辅助结构，获得生长有金属柱阵列的导电垫片。实现过程简单，成本低。

更进一步地，上述导电弹性体通过浇铸形成。浇铸导电橡胶，是指在导电垫片上浇铸导电橡胶，将金属柱包裹在导电橡胶之内。通过浇铸工艺实现，实现过程简单，成本低，方便用户使用。

更进一步地，上述浇铸时采用的浇铸模具分为上下两层，上层包含通孔阵列，用于形成金属柱周围的浇铸范围，下层用于固定导电垫片，上下两层通过销钉固定。通过该浇铸模具防止浇铸过程中导电垫片变形，保证了浇铸效果。

更进一步地，上述金属柱的材料为铜或者镍。

更进一步地，上述导电垫片的表面通过电镀或化学镀的方法制备镍金层。在导电垫片的表面通过电镀或化学镀的方法制备镍金层，以防止氧化并增加可焊性，导电垫片的材料可以为金属，例如铜片、铝片等。

本发明还公开了一种微型弹性连接器的制作方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、在导电垫片上开窗口，制作电铸辅助结构，使用电铸工艺在导电垫片上电铸垂直生长金属柱，并去除辅助结构，所述金属柱的高度为20μm-500μm，金属柱的高度低于导电橡胶的高度；步骤二、将电铸后的导电垫片装入浇铸模具，所述浇铸模具为上下两层，上层包含通孔阵列，通孔的形状决定了导电橡胶的外形，下层为托板，上下两层通过销钉固定；步骤三、在浇铸模具内浇铸导电橡胶、固化、然后脱模；步骤四、采用激光切割在整片导电垫片上切出单个微型弹性连接器。利用电铸工艺生长金属柱，精度高达±5μm，远高于一般导电体掺杂和机械加工工艺所能达到的精度，使微型弹性连接器的一致性提升了十倍以上。同时，电铸和浇铸工艺方法，易于实现批量生产，且成本低廉。

更进一步地，上述导电橡胶为掺入球状或圆片状导电颗粒的橡胶。橡胶的材料可为硅橡胶。

更进一步地，上述电颗粒与橡胶的重量比为10%-80%。可以根据连接器所需弹性来确定重量比。

更进一步地，上述导电颗粒的材料为金、银或者石墨。

通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果为：本发明的微型弹性连接器产品可靠性好，导电率高。本发明还实现了这种微型弹性连接器的制作，利用电铸工艺生长金属柱，精度高达±5μm，远高于一般导电体掺杂和机械加工工艺所能达到的精度，使微型弹性连接器的一致性提升了十倍以上。同时，电铸和浇铸工艺方法，易于实现批量生产，且成本低廉。

附图说明

图1所示为含辅助结构的导电垫片。

图2所示为在导电垫片上电铸金属柱。

图3 所示为装入浇铸模具。

图4 所示为浇铸导电橡胶并脱模。

图5所示为切割导电垫片外形后实现的微型弹性连接器。

图6所示为微型弹性连接器应用案例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种微型弹性连接器，其具体包括导电垫片、垂直生长在导电垫片上的金属柱，以及包裹在金属柱外围的导电弹性体；所述导电弹性体的高度高于金属柱，所述导电垫片贴装在电路板的焊盘上，所述导电垫片的材料为金属，所述导电弹性体为掺入导电颗粒的橡胶。该结构中的金属柱垂直生长在金属材料的导电垫片上，并采用导电弹性体包裹金属柱，通过金属柱实现导电，导电效果好。金属柱直接生长在导电垫片上，使得微型弹性连接器结构更加稳定。

更进一步地，上述金属柱通过电铸工艺在导电垫片上电铸生长金属柱。利用电铸工艺生长金属柱，精度高达±5μm，远高于一般导电体掺杂和机械加工工艺所能达到的精度，使微型弹性连接器的一致性提升了十倍以上。

更进一步地，上述导电弹性体通过浇铸形成。电铸和浇铸工艺方法，易于实现批量生产，且成本低廉。

更进一步地，上述浇铸时采用的浇铸模具分为上下两层，上层包含通孔阵列，用于形成金属柱周围的浇铸范围，下层用于固定导电垫片，上下两层通过销钉等方式固定。

本发明还公开了一种微型弹性连接器的制作方法，其具体包括以下的步骤：如图1所示，通过光刻工艺在导电垫片2上开窗口，制作电铸辅助结构。辅助结构1的材料可为光敏干膜或者光刻胶。1的形状决定了金属柱的形状，1可为直孔或其他变体，如梯形孔。2的材料为金属，例如铜片、铝片等，可在2的表面通过电镀或化学镀的方法制备镍金层，以防止氧化并增加可焊性。

如图2 所示，使用电铸工艺在导电垫片上电铸生长金属柱3，并去除辅助结构。3的材料可为铜、镍等金属。3的高度可在20μm-500μm之间，具体高度根据连接器的压缩极限确定。

如图3所示，将电铸后的导电垫片装入浇铸模具4。4可为上下两层，上层包含通孔阵列，通孔的形状决定了导电橡胶的外形，下层为托板，以防止浇铸过程中导电垫片变形，二者可通过销钉等方式固定。

如图4所示，浇铸导电橡胶5、固化、然后脱模。5为掺入球状或圆片状导电颗粒的橡胶。导电颗粒的材料可为金、银、石墨等，橡胶的材料可为硅橡胶，导电颗粒与橡胶的重量比为10%-80%，根据连接器所需弹性确定。

如图5所示，采用激光切割在整片导电垫片上切出单个微型弹性连接器。

如图6所示，在使用过程中，导电垫片贴装在电路板6的焊盘7上，导电橡胶一端与对接电路板的压缩接触，实现弹性互连。

上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用发明的，发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离发明的思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种微型弹性连接器的制作方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、在导电垫片上开窗口，制作电铸辅助结构，使用电铸工艺在导电垫片上电铸垂直生长金属柱，并去除辅助结构，所述金属柱的高度为20μm-500μm，所述金属柱外围包裹导电橡胶，金属柱的高度低于导电橡胶的高度；步骤二、将电铸后的导电垫片装入浇铸模具，所述浇铸模具为上下两层，上层包含通孔阵列，通孔的形状决定了导电橡胶的外形，下层为托板，上下两层通过销钉固定；步骤三、在浇铸模具内浇铸导电橡胶、固化、然后脱模；步骤四、采用激光切割在整片导电垫片上切出单个微型弹性连接器。

2.如权利要求1所述的微型弹性连接器的制作方法，其特征在于所述导电橡胶为掺入球状或圆片状导电颗粒的橡胶。

3.如权利要求2所述的微型弹性连接器的制作方法，其特征在于所述导电颗粒与橡胶的重量比为10%-80%。

4.如权利要求3所述的微型弹性连接器的制作方法，其特征在于所述导电颗粒的材料为金、银或者石墨。