CN106206088A - 一种电触点及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上、下两个表面均为金属材质的电触点，特别是两个表面化学组成一致的电触点。这种电触点是由厚度为0.1‑8mm的两层或多层金属和高分子材料按照金属‑高分子材料‑金属的方式，或按照金属‑高分子材料‑金属‑高分子材料‑金属的方式层状复合而成的小片。本发明中所制得的电触点的两个表面是金属的，两个表面的接触电阻都很低。特别地，两个表面的化学组成相同的电触点的两个表面具有相同的或极为相近的接触电阻，消除了单层金属片材与高分子材料复合而成的电触点在生产按键产品时，易出现的电触点放置颠倒而造成按键开关不导通的现象。

Description

一种电触点及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料领域，更具体地说，本发明涉及复合导电材料，这种复合导电材料适合于制作按键的电触点。

背景技术

电触点是按键中的关键部件，它通常用来与印刷电路板(PCB)的触点开关配对使用。它必须有低的接触电阻。如果接触电阻过大，就会造成按键开关功能失效、误判。

申请号为200810085671.7的专利文献“具有金属化涂层的聚合物触点的连接器”公开了一种具有金属化涂层的聚合物基触点的连接器。申请号为201110027418.8的专利文献“橡胶导电粒及其制备方法”公开了一种橡胶基材和其表面上的金属镀膜的橡胶导电粒(橡胶导电粒是电触点的一种)，金属镀膜可以是一层或者数层。申请号为201110193369.5的专利文献“麻面金属与橡胶复合导电粒”公开了一种麻面金属与橡胶复合导电粒，该导电粒由金属面层与橡胶基体粘合而成,或者粘合后分切而成。申请号为201110335410.8的专利文献“多层结构的橡胶导电板和导电粒”公开了一种多层结构的由导电层、过渡层和弹性层复合而成的橡胶导电板和导电粒，其中，导电层是致密金属薄片或者疏松金属薄片，过渡层是聚合物薄膜或第二层致密金属薄片，弹性层是橡胶片材或橡塑片材。申请号为201210090165.3的专利文献“软态金属面与高分子材料复合导电粒”公开了一种软态金属面与高分子材料复合导电粒。申请号为201310748955.0的专利文献“开关触点元件及其制备方法”公开了一种具有三层的层状结构的开关触点元件：底层为硅橡胶；中间层为连续的贱金属薄片层；上层为不连续的贵金属镀层或者为不连续的贱金属镀层和贵金属镀层的双金属复合层。申请号为201410467116.6的专利文献“一种镀贵金属开关触点元件及其制备方法”也公开了一种包括橡胶层、贱金属中间层和贵金属层的开关触点元件。申请号为201410349019.7的专利“一种耐电弧烧蚀的钨合金开关触点及其制备方法”公开了一种疏水性橡胶层、金属薄片层和化学沉积层三层结构的开关触点及其制备方法。

以上这些专利文献所制得的电触点都存在片状复合物的两个表面材料构成不一样的问题。这些电触点的一个表面是金属材质，起接通电路的作用，另一个表面是不导电的聚合物。在用于生产按键时，一个常见的现象是：这些两个表面化学组成不一致的电触点倒置地和按键基材结合，也就是说，电触点的金属面被结合到按键基材中而聚合物面外露以用来接通电路。按键中只要有一个电触点倒置，将使整个按键报废。如果这种报废的按键用于汽车上，则会导致安全问题。

发明内容

发明目的：本发明为了克服由单层金属片材与高分子材料复合而制得的电触点，在生产按键产品时，易出现的电触点放置颠倒的隐患，本发明提供了一种两层或多层金属片和高分子材料的复合而成的电触点，由这种电触点制备的按键，由于电触点的两个表面的组成是一致的，不存在电触点倒置的现象，从而确保按键具有可靠的电导通功能。

技术方案：提供一种两个表面化学组成一致的电触点：它是由金属和高分子材料交替地层状复合而成的圆形或其它几何形状的小片，其中，金属和高分子材料之间紧密结合，两者之间的粘合强度不小于10N/cm²，而它的两个平行或基本平行的表面(上表面和下表面)都是金属。它的外接圆直径为1-10mm，总厚度为0.1-8mm，每一层金属的厚度为0.001-1.0mm，每一层高分子材料的厚度不大于2.0mm。

电触点的两个表面有相同的或者基本相同的化学组成，使得电触点的两个表面有相同或基本相同的表面电阻和导电能力。所以，当这样的电触点用作按键的电触点时，无论电触点的任一表面与PCB的开关触点接触时，所产生的接触电阻相同或极为相近，因而可以确保按键开关不会失效或误判。

电触点的两个表面分别使用化学组成不同但表面电阻相近的两种金属材料，也是可行的，但我们不提倡这样做，因为这样做会增加生产中的原材料库存，且电触点的两个表面的表面电阻的一致性，不及两个表面使用化学组成相同金属的电触点。

典型地，电触点是以金属-高分子材料-金属的方式层状复合而成的，或者以金属-高分子材料-金属-高分子材料-金属的方式层状复合而成的。在多层金属和高分子材料复合而成的电触点中，中间的金属，可以和两个表面的金属是一样的，也可以是不一样的。

所述电触点中的金属可以为铝、铁、钴、镍、铜、锌、锡、钛、锰、钼、钽、钨、银、金或它们的合金。实际上，选用哪种金属材料来制备电触点，应考虑电触点的应用要求，以及金属材料本身的导电能力、化学稳定性等因素。

进一步地，所述电触点中的金属为不锈钢、铜、镍或含有铜、镍的合金。这些材料价廉易得，并且在大气中较为稳定。

电触点中的金属层，可以是平的、密实的，也可以是不平的、有孔洞的、或是泡沫的。金属层可以是由两面或单面的表面粗糙度Ra为0.025-100的金属片材制成的，或者是由有凸点、凸面、凹点、凹面、凸线条、凹线条、孔洞或气泡的金属片材制成的；凸点、凸面、凹点和凹面的外接圆直径或宽度不大于2.0mm；所述孔洞的横截面的外接圆直径为0.05-5mm，所述的气泡是开孔型的或闭孔型的。

可以用不平的或有特殊形状金属片材来制备电触点的两个表面，甚至作为电触点的中间层。这些特殊形状的金属是通过压花、辊花、激光雕刻的物理方法，或通过蚀刻、电铸、电镀的化学方法而制得的，这些物理方法或化学方法，使金属层形成凹坑、凸起或孔洞。

所述的电触点的金属层是均质的或非均质的；进一步地，所述的金属层是有镀层的；更进一步地，所述的电触点的金属层的至少一个表面镀有厚度为0.005-10μm的金或金合金。电触点表面的镀金层，可以提高电触点的电流承载能力和使用寿命。不必选用整面有镀金层的金属片材来制备有镀金层的电触点。可将由两层或多层多孔金属片和高分子材料制得的复合片材，冲切成小圆片后，再进行镀金或化学镀金。这样制备镀金电触点，金的耗用量更少，原材料成本低。

所述的金属片材的表面涂有一层用于提高多孔金属和高分子材料之间粘合性的平均厚度不大于1μm的粘合增进剂、偶联剂或底涂剂，以增强金属和高分子材料之间的粘合强度，使得粘合强度高于或远高于10N/cm²，防止电触点在使用过程中脱层。当然，如果所用高分子材料自身具有对金属的粘结性，就无需对金属进行粘合剂、偶联剂或底涂剂处理。

本发明中电触点中的高分子材料可以是多种多样的，可以是由热固性橡胶、热塑性弹性体、热固性塑料、热塑性塑料、双面胶带、热熔胶、粘合剂、转印膜、转印胶、涂料或油墨制备的。

电触点中的高分子材料可以含有各种助剂，比如防老剂、导电填料等；所选用的导电填料可以是导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、金属纤维或含有金属镀层的微粒或纤维等。在高分子材料中添加导电填料，以使得高分子材料是导电的，从而提高电触点的导电可靠性。

本发明中电触点的制造方法有两种，方法一是直接由小金属片制备单个的电触点，方法二是先制备大面积的复合片材，再由复合片材冲切或分割成电触点。

方法一：通过叠合、移印、丝印、刷涂、辊刷涂、刮涂、喷涂、浸涂、淋涂、抽涂的方式，使高分子材料和外接圆直径为1-10mm的金属片组合在一起，并加以压合或热压合，或者通过粘合工艺、热塑性成型工艺、热固性成型工艺、热硫化成型工艺，或者通过这些工艺的组合，制得金属和高分子材料交替排列的层状复合材料，这也就是适合用作按键的电触点；

方法二：同方法一，但使用的不是外接圆直径为1-10mm的金属片，而是面积大于40mm²的金属片材；将所制得的层状复合材料经机械冲切或激光切割，制得外接圆直径为1-10mm的小片，即适合用作按键的电触点。

有益效果：本发明的具体优势如下：

(1)本发明所制得的电触点具有均为金属层的两个表面，电触点的两个表面的表面电阻可完全相同，因此特别适合用作工业化批量生产包含电触点的按键。在工业化生产中，无需强制性地使电触点的某一固定面向外，避免工业化批量生产按键中出现电触点“错放”、“颠倒”之类的异常，提高了按键产品的良率。

(2)制备本发明中的电触点，选材广泛，成本可控。

附图说明

图1是本发明的实施例2的电触点的剖面图；

图2是本发明的实施例3的电触点的剖面图；

图3是本发明的对比例4的电触点的剖面图；

图4是本发明的实施例5的电触点的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将一光亮的厚度为0.05mm的乙烯基三叔丁基过氧硅烷(VTPS)处理过的纯镍片(镍含量大于99.5％)，与硅橡胶混炼胶(含有道康宁公司硅橡胶SE-4706U100份，过氧化物硫化剂DCP 1份)在180℃下压合，制得0.5mm厚的复合片材，用瞬干胶或室温固化的硅橡胶-金属粘合剂将此复合片材的橡胶表面与厚度为0.05mm镍金属片粘合，制得两层金属片与橡胶复合的片材。将所制得的复合片材，冲切成直径为5mm的小圆片。这种小圆片的两个圆形表面的材质或化学组成是相同的，两个圆形表面的接触电阻也是相同的。这种小圆片，作为电触点，通过热硫化粘合的方式同硅橡胶复合，即可制得有电触点的硅橡胶按键。不管这种小圆片的哪一圆形表面与按键硅橡胶热硫化粘合，所制得硅橡胶按键的电触点同PCB镀金开关触点之间的接触电阻均为0.5Ω。

实施例2

实施例1中所用的材料也在实施例2中使用。为了提高复合片材的生产效率，将复合片材按照镍金属片-高分子材料-镍金属片的方式叠合，将叠合材料在175℃下压合10分钟。将所制得的复合片材，冲切成直径为2mm，5mm，8mm的小圆片。将这种小圆片，一样可以作为电触点用于生产硅橡胶按键。

实施例3

如实施例1，但所用的金属片是316不锈钢片，不锈钢片的厚度为0.1mm，不锈钢片上使用化学镀的方法，先镀上一层厚度为1μm厚的镍镀层，然后在镍镀层上电铸有平均厚度为0.7μm，含金量在99.9％以上的圆柱体电铸层。在不锈钢片上电铸金目的，是为了降低电触点的表面接触电阻、增大电触点的电导通性能和使用寿命。使用平板硫化机，在175℃×10分钟的条件下，对电铸金不锈钢-高分子材料-电铸金不锈钢进行热硫化加工，制成1.0mm厚的复合片材，将此复合片材冲切成直径5mm的小圆片，经测试该方法制作的电触点与PCB镀金开关触点之间接触电阻为0.2-0.3Ω。

对比例4

作为对比，使用实施例3中的电铸金不锈钢片材与高分子材料单层直接硫化成型，制得对比电触点。

将实施例3的电触点与对比电触点分别取25粒采取随机放入的方式，放进模腔中并与混炼硅胶制作开关按键，实施例3制备的电触点所有25粒均能正常导通，接触电阻0.2-0.3Ω，而使用对比电触点有12粒出现不导通的情况。

实施例5

使用实施例中1中的镍片材，对镍片材使用化学蚀刻的方法进行蚀刻，在镍片材表面蚀刻直径3mm，深度0.02mm，孔心距10mm的圆孔；选用厚度为0.05mm厚316不锈钢做加强层，将镍片、氟橡胶和不锈钢按照半蚀刻镍片---氟橡胶---不锈钢---氟橡胶---半蚀刻镍的方式叠合，使用硫化成型方式在180℃温度条件下进行硫化10分钟，将所制得的复合片材，冲切成直径为5mm的电触点。这种电触点可用于制备各型按键。

实施例6

将厚度为0.1mm的不锈钢片材，辊压成正弦波波纹状片材，辊压后片材的总厚度为0.12mm，相邻两峰之间的距离为0.75mm。在两片波纹相互垂直的波纹状片材中间，放入含有1％VTPS的硅橡胶，然后在175℃下热硫化10分钟，制得厚度为1.0mm的复合片材，并将片材冲切成直径5.0mm的小圆片，即得到一种电触点。由于电触点的表面不是平的而有正弦波波纹，具有较好的抗尘性和抗油污性。

在两个波纹状片材中间，还可以放入一厚度为0.1mm的平的不锈钢片材，然后在这金属层之间放入含有1％VTPS的硅橡胶，在175℃下热硫化10分钟，制得厚度为1.0mm的复合片材，并将片材冲切成直径5.0mm的小圆片，即得到一种电触点。这种电触点的整体强度更高、抗折性能更好。

实施例7

将5片0.05mm厚的不锈钢片材，用双面胶(选用3M公司的9460双面胶)粘合起来并加以压合，或者用共聚酰胺型的热熔胶膜粘贴在一起，并加以热压合，制成整体强度高又有一定韧性的多金属层的复合片材，将复合片材冲切成直径为5mm的小圆片，即制得一种两面导电能力一致的电触点。

实施例8

在0.025mm厚的不锈钢片材上，丝网印刷一层0.02mm厚的不干胶印刷油墨，然后和另一0.025mm厚的不锈钢片材粘结制得两层金属的复合片材。在这两层金属的复合片材的一个表面上，再丝网印刷一层0.02mm厚的不干胶印刷油墨，并和另一0.025mm厚的不锈钢片材粘结，制得三层金属的复合片材。如此循环下去，可制得四层或更多层的金属的复合材料。用这些两层或多层金属的复合材料，冲切出直径2.0-7.5mm的小圆片，这些小圆片就是两面导电能力一致的电触点。

实施例9

将实施例1、2、5、6、7、8制得的小圆片，采用化学镀的方法，先镀上2-4μm厚的镍，再镀上平均厚度为0.5μm的纯金(金含量大于99.0％)。这种方法制得电触点，用金量比较节省，镀金后的电触点的使用寿命，均显著延长。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电触点，用于按键中接通电路，其特征在于：所述电触点是由金属和高分子材料交替地层状复合而成的圆形或其它几何形状的小片，其中，金属和高分子材料之间紧密结合，两者之间的粘合强度不小于10N/cm²，所述电触点的上表面和下表面平行，均为材质相同的金属表面；它的外接圆直径为1-10mm，总厚度为0.1-8mm，每一层金属的厚度为0.001-1.0mm，每一层高分子材料的厚度不大于2.0mm。

2.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于，所述电触点的上表面和下表面的化学组成是相同，或者两个表面的表面电阻是相同的；所述的电触点是以金属-高分子材料-金属的方式层状复合而成的，或者以金属-高分子材料-金属-高分子材料-金属的方式层状复合而成的。

3.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述的金属为铝、铁、钴、镍、铜、锌、锡、钛、锰、钼、钽、钨、银、金或它们的合金；进一步地，所述的金属为不锈钢、铜、镍或含有铜、镍的合金。

4.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述的金属层是由两面或单面的表面粗糙度Ra为0.025-100的金属片材制成的，或者由有凸点、凸面、凹点、凹面、凸线条、凹线条、孔洞或气泡的金属片材制成的；所述凸点、凸面、凹点和凹面的外接圆直径或宽度不大于2.0mm；所述孔洞的横截面的外接圆直径为0.05-5mm；所述的气泡是开孔型的或闭孔型的。

5.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述的金属是通过压花、辊花、激光雕刻的物理方法，或通过蚀刻、电铸、电镀的化学方法使金属层形成凹坑、凸起或孔洞。

6.根据权利要求1和5所述的电触点，其特征在于：所述的电触点的金属层是均质的或非均质的；所述的金属层是有镀层的；所述的电触点的金属层的至少一个表面镀有厚度为0.005-10μm的金或金合金。

7.根据权利要求1所述的两表面组成一致的电触点，其特征在于：所述的金属片材的表面涂有一层用于提高多孔金属和高分子材料之间粘合性的平均厚度不大于1μm的粘合增进剂、偶联剂或底涂剂。

8.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述的高分子材料是由热固性橡胶、热塑性弹性体、热固性塑料、热塑性塑料、双面胶带、热熔胶、粘合剂、转印膜、转印胶、涂料或油墨制备的。

9.根据权利要求1所述的电触点，其特征在于：所述的高分子材料中含有导电填料；所述的导电填料是导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉末、金属纤维或含有金属镀层的微粒或纤维。

10.一种根据权利要求1所述的电触点的制造方法，其特征在于：包括如下两种方法：

方法一：通过叠合、移印、丝印、刷涂、辊刷涂、刮涂、喷涂、浸涂、淋涂、抽涂的方式，使高分子材料和外接圆直径为1-10mm的金属片组合在一起，并加以压合或热压合，或者通过粘合工艺、热塑性成型工艺、热固性成型工艺、热硫化成型工艺，或者通过这些工艺的组合，制得金属和高分子材料交替排列的层状复合材料；所述的层状复合材料适合用作按键的电触点；

方法二：同方法一，但使用的不是外接圆直径为1-10mm的金属片，而是面积大于40mm²的金属片材；将所制得的层状复合材料经机械冲切或激光切割，制得外接圆直径为1-10mm的小片；所述的小片适合用作按键的电触点。